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關(guān)鍵詞:高濃度污水;處理技術(shù);應(yīng)用現(xiàn)狀
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。由于油田污水種類多,地層差異及鉆井工藝不同等原因,油田污水處理站不僅水質(zhì)差異大,而且油田污水的水質(zhì)變化大,廢水水質(zhì)復(fù)雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境的物質(zhì),嚴(yán)重地污染了生態(tài)環(huán)境。當(dāng)油田需要注水時(shí),油田污水經(jīng)處理后回注地層,此時(shí)要對(duì)水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制,防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。為此,提出了更高的污水處理技術(shù),對(duì)油田采出水處理具有一定的參考價(jià)值。
1 油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀
油田的水處理工藝,其流程一般為“油―過濾”和“隔油―浮選(或旋流除油)―過濾”,即通常稱為的“老三套”,其工藝主要是除去廢水中的油和懸浮物。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),此工藝流程被廣泛地應(yīng)用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質(zhì)一般都能達(dá)到回注水的要求。
1.1技術(shù)分類
(1)根據(jù)對(duì)油田污水處理程度和水質(zhì)要求的不同,通常將污水處理技術(shù)分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理。一般來說一級(jí)處理屬于預(yù)處理,二級(jí)處理能除去90%左右可降解有機(jī)物和90%~95%的固體懸浮物。對(duì)于重金屬毒物和生物等難以降解的有機(jī)物,例如高碳化合物以及在生化處理過程中出現(xiàn)的氮、磷,二級(jí)處理難以完全除去,則需進(jìn)行三級(jí)處理。各級(jí)處理技術(shù)主要包括重力分離、粗粒化、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
(2)技術(shù)分類有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物法。物理處理法的重點(diǎn)是去除廢水重點(diǎn)礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等,主要方法包括重力分離、離心分離、過濾、粗?;?、膜分離和蒸發(fā)等方法?;瘜W(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì),特別是含油廢水中的乳化油,包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法。物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。生物法是利用微生物的生化作用,將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的物質(zhì),廣泛為各國(guó)所采用。
1.2油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復(fù)雜,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多數(shù)情況下常與其他廢水相混合。因此單一方法處理往往效果不佳。同時(shí),因各種方法都有其局限性,在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外,各油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用途的不同,使油田污水處理工藝差別較大。在這些工藝流程中,常見的一級(jí)處理有重力分離、浮選及離心分離。主要除去浮油及油濕固體;二級(jí)處理有過濾、粗粒化、化學(xué)處理等,主要是破乳和去除分散油;深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。
1.3膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺(tái)的新型水處理技術(shù),以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地,并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積小;易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。自20世紀(jì)80年代以來,膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等十多個(gè)國(guó)家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。在我國(guó),膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項(xiàng)高新技術(shù),其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應(yīng)器在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用還比較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術(shù)的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應(yīng)器將會(huì)有較好的應(yīng)用前景。
2 污水處理技術(shù)分析
目前,石化行業(yè)的堿渣廢水處理方法主要有直接處理法、化學(xué)處理法和生物氧化法。直接處理法有出售、稀釋、深井注入和焚燒處理等方法,其中以焚燒法為主,直接處理法容易出現(xiàn)污染轉(zhuǎn)移(大氣)或轉(zhuǎn)嫁(其他地方),故受到一定限制。化學(xué)處理法通常采用濕式空氣氧化技術(shù)(WAO),即在150~200℃,1.5~10MPa的條件下,利用氧氣直接氧化去除堿渣中的硫化物,達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的。堿渣的處理效果受制于氧化反應(yīng)體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應(yīng)體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設(shè)備投資額度和運(yùn)行費(fèi)用使其應(yīng)用受到限制。焚燒和濕式催化氧化都是投資、運(yùn)行費(fèi)用非常高的處理技術(shù)。相比之下,采用生化技術(shù)進(jìn)行處理,其投資、運(yùn)行費(fèi)用都只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或者幾十分之一,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,處理效果穩(wěn)定。生物氧化法首先將堿渣進(jìn)行適度的稀釋(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg/L,中和后,利用特殊的生物反應(yīng)器,使硫細(xì)菌在生物反應(yīng)器中形成生物氧化床,通過生物的作用利用空氣中的氧氣氧化硫化物和酚,從而達(dá)到堿渣預(yù)處理的目的。生物氧化方式相比具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,而內(nèi)循環(huán)固定生物氧化床技術(shù)即IRBAF處理工藝是針對(duì)石油煉制和石油化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢堿渣(汽油、柴油、液態(tài)烴等堿渣)而開發(fā),大幅度減輕污水處理場(chǎng)的進(jìn)水負(fù)荷,能夠有效地氧化處理催化汽油廢堿液、液態(tài)烴廢堿液等高濃度廢水,保證了現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和達(dá)標(biāo)排放。
3污水處理趨勢(shì)分析
新型水處理藥劑的研制和開發(fā)混凝劑是油田采出水、鉆井污水處理中重要的環(huán)節(jié),研制出混凝能力強(qiáng)、快速破乳、沉降快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑,是油田水處理藥劑開發(fā)工作者今后努力的方向。近年來,研制和應(yīng)用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點(diǎn),無機(jī)高分子混凝劑的品種已經(jīng)逐步形成系列;而在有機(jī)方面,有機(jī)混凝劑復(fù)合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點(diǎn)。先進(jìn)設(shè)備的研制和應(yīng)用先進(jìn)的生物處理技術(shù)被認(rèn)為是未來最有前景的污水處理技術(shù),一直是水處理工作者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來,基因工程技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展,以質(zhì)粒育種菌和基因工程菌為代表的高效降解菌種的特性研究和工程應(yīng)用,是今后污水生物處理技術(shù)的發(fā)展方向。膜分離技術(shù)的研究及推廣膜分離技術(shù)用于油田污水處理,目前尚處于工業(yè)性試驗(yàn)階段,難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此,今后的研究的重點(diǎn)是:開發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新材料膜;找出減少膜污染的措施;清洗方法的優(yōu)化以及清洗劑的開發(fā)。開發(fā)工藝更為先進(jìn)的復(fù)合反應(yīng)器,提高處理效率,減少占地面積。膜生物反應(yīng)器工藝,作為膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的結(jié)合體,集中了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在一些工業(yè)廢水處理中應(yīng)用。但就其自身特點(diǎn)而言,膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于油田污水處理的趨勢(shì)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。
4 結(jié)束語
介紹了油田污水處理的一般工藝和國(guó)際先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器工藝,并對(duì)污水處理技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,探討了水處理今后的發(fā)展方向,為今后油田水處理工藝改進(jìn)提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞 油田 污水處理 水質(zhì) 發(fā)展
中圖分類號(hào):TE992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 油田污水處理主要工藝
在油田開采過程中,產(chǎn)出的污水主要包括油田采出水、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。對(duì)這些污水經(jīng)過簡(jiǎn)單的處理后就進(jìn)行排放,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。目前污水處理的方法主要有:物理法、化學(xué)法、生物法三種。
1.1物理法
物理法主要是去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等,應(yīng)用于油田各污水處理站、低滲透區(qū)塊注水站的污水處理,常用的處理工藝為“上游三段法(緩沖+沉積分離除油+過濾)”+“下游二段法(緩沖+精細(xì)過濾)”。物理法主要包括重力分離、離心分離、過濾、膜分離和蒸發(fā)等方法。
1.2化學(xué)法
化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì),特別是含油廢水中的乳化油。應(yīng)用于油田各污水處理站,通過添加一定濃度的化學(xué)藥劑從而輔助物理法達(dá)到提高水處理效果的目的。它包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和等方法。
1.3 生物法
生物法是利用微生物的生化作用,將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的物質(zhì),將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì),從而使廢水得以凈化。根據(jù)氧氣的供應(yīng)與否,將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理。主要應(yīng)用于注汽鍋爐給水的處理、污水達(dá)標(biāo)排放處理等領(lǐng)域。
1.4 污水處理常規(guī)工藝
油田污水成分比較復(fù)雜,不同的油層成分也各不相同,油分含量及油在水中的存在形式也不盡相同,因此單一的處理方法往往達(dá)不到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),各種方法都有其局限性,在實(shí)際應(yīng)用中通常都是兩三種方法結(jié)合使用。在水處理工藝流程中,常見的一級(jí)處理有重力分離、浮選及離心分離,主要除去浮油及油濕固體。二級(jí)處理有過濾、粗粒化、化學(xué)處理等,主要是破乳和去除分散油。深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。
2 污水處理面臨主要問題
(1)注水開發(fā)運(yùn)行成本較高,特別是藥劑用量大、費(fèi)用高。現(xiàn)在油田提倡降本增效,節(jié)支降耗的同時(shí)還要提高油田開發(fā)的效果。怎樣降低高昂的注水費(fèi)用已經(jīng)成為一個(gè)重點(diǎn)問題。因此,開發(fā)低成本、高能多效的水處理劑迫在眉睫。(2)油田提高油層能量的方式主要靠注水,為了使注水開發(fā)取得較好的效果,采取向地層中注入化學(xué)藥劑等(如聚丙烯酰胺),用來提高注水粘度、波及系數(shù)等因素。這樣使得采出的地層水成分復(fù)雜,處理起來難度較大。對(duì)此類問題國(guó)內(nèi)外沒有成熟的技術(shù)可以借鑒,如果不能合理的解決此問題,將制約油田開發(fā)水平的進(jìn)展。(3)油田污水系統(tǒng)的兩大難題就是腐蝕和結(jié)垢,雖然油田采取了積極的應(yīng)對(duì)措施,但是由于成本、管理等諸多因素的影響,腐蝕和結(jié)垢問題造成的影響依然存在。(4)在注水實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),雖然油田污水經(jīng)過了注水站的層層處理,但是水中Fe2+會(huì)逐漸被氧化形成沉淀物質(zhì),使水質(zhì)惡化。并且,注水管線缺少內(nèi)防腐措施,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),污水中含有的SRB在厭氧環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成沉淀,對(duì)水質(zhì)造成了二次污染,這就是注水管線截面積縮小的直接原因。
3 最新污水處理技術(shù)工藝
水處理劑的品種增多、效能提高,油田水化學(xué)的研究手段增強(qiáng)、水平提高。特別是針對(duì)污水達(dá)標(biāo)外排處理的要求,開展了水微生物學(xué)的研究,發(fā)展應(yīng)用了生化處理技術(shù),建立了用于污水、污泥處理的菌種庫,使污水深度處理技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。對(duì)于目前實(shí)際應(yīng)用處理技術(shù)的缺陷,對(duì)一些技術(shù)加大了研究力度,主要包括膜分離技術(shù)、超聲波破乳技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)(AOP)。膜分離法處理采油污水,方便簡(jiǎn)單,分離效果好,處理含油污水也不需要加入其它試劑,不產(chǎn)生含油污泥,濃縮液還可以燃燒處理。但是,膜易被污染的問題和膜的清洗是需要解決的問題。超聲波破乳技術(shù)對(duì)三次采油階段進(jìn)行破乳脫水效果較好,提高了三次采油的經(jīng)濟(jì)效益。影響超聲波破乳脫水效果的因素較多,主要有:聲強(qiáng)、頻率、作用時(shí)間、介質(zhì)溫度、聲波對(duì)介質(zhì)的作用方式等。
高級(jí)氧化處理技術(shù)是利用在一定條件下產(chǎn)生的具有很強(qiáng)氧化能力的自由基,強(qiáng)化分解水中的有機(jī)污染物,可用于水源污染較重和水質(zhì)要求較高的情況。高級(jí)氧化處理技術(shù)成本較高,但可以獲得較高的水質(zhì),可作為遠(yuǎn)期發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。可利用光激發(fā)產(chǎn)生自由基或合成特殊的催化劑引發(fā)自由基。研究?jī)?nèi)容可包括:光化學(xué)催化氧化處理工藝?yán)碚撆c技術(shù);催化氧化除污染工藝?yán)碚撆c技術(shù);紫外、同位素凈水工藝?yán)碚撆c技術(shù)等。高級(jí)氧化處理技術(shù)是當(dāng)代環(huán)保型水處理技術(shù)的主要研究方向和重點(diǎn)課題之一,未來必將引領(lǐng)國(guó)內(nèi)環(huán)保型水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
SBR工藝的革新。SBR法從問世以來,已發(fā)展為城市污水處理的實(shí)用技術(shù)之一。其變種也有十余種之多,如UN工 TANK 工藝、TCBS 工藝、MSBR 工藝等。革新的 SBR 工藝在城市污水應(yīng)用中的重點(diǎn)是盡可能降低基建費(fèi)用,簡(jiǎn)化操作過程,提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性。革新的 SBR 工藝城市污水處理中的關(guān)鍵技術(shù)如下:(1)為達(dá)到同時(shí)稍化反硝化的目的,準(zhǔn)確的控制溶解氧的設(shè)計(jì);(2)合理的瀉水體積確定;(3)典型污水水質(zhì)脫碳、脫氮、脫磷的關(guān)鍵參數(shù);(4)高效連續(xù)流 SBR 工藝的設(shè)計(jì);(5)革新的 SBR 工藝配套系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
農(nóng)家樂生活污水主要是農(nóng)家樂餐館廚房在營(yíng)業(yè)過程中產(chǎn)生的廢水和旅客住宿時(shí)產(chǎn)生的洗浴及清洗旅店用品的洗滌污水。農(nóng)家樂生活污水排放時(shí)間集中在中午和晚上。其排放的污水與普通的生活污水相比,成分比較復(fù)雜,有機(jī)物含量也高,具有排放量大、消耗集中、水量水質(zhì)變化大、污水含油量高等特點(diǎn)。
2農(nóng)家樂生活污水的排放對(duì)環(huán)境的影響
由于農(nóng)家樂多位于環(huán)境優(yōu)美的偏遠(yuǎn)地區(qū),且很多是山區(qū),排水設(shè)施及管網(wǎng)鋪設(shè)很不完善。農(nóng)家樂經(jīng)營(yíng)戶較為分散,且我國(guó)目前缺少對(duì)農(nóng)家樂生活污水超標(biāo)排放的硬性處罰規(guī)定,造成相關(guān)管理部門對(duì)農(nóng)家樂生活污水排放的監(jiān)督和管理困難,因此農(nóng)家樂生活污水的隨意排放現(xiàn)象嚴(yán)重。許多偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)戶常將未經(jīng)處理的污水直接排入附近水體。這必然會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成危害:農(nóng)家樂餐飲廢水由于含有大量動(dòng)植物油,會(huì)形成油膜漂浮于水面,阻礙動(dòng)植物生長(zhǎng),甚至誘發(fā)其死亡,從而引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化,降低水體使用功能;若農(nóng)家樂廢水直排至農(nóng)田進(jìn)行灌溉,大量的動(dòng)植物油則會(huì)吸附在土壤表面,隔斷了土壤與大氣之間交換空氣的通道,對(duì)植被的生長(zhǎng)極為不利;農(nóng)家樂排放的生活污水往往集中,未及時(shí)滲入土壤的污水由于有機(jī)物含量高容易滋生病毒和細(xì)菌,給人們的健康帶來威脅;景區(qū)的優(yōu)美環(huán)境也勢(shì)必會(huì)因此受到影響,對(duì)于旅游業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大阻礙。
3農(nóng)家樂生活污水處理方法概述
根據(jù)國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的已有研究,農(nóng)家樂生活污水的主要處理方法分為物理化學(xué)法、電化學(xué)法、生物法、自然生物處理技術(shù)及組合工藝處理法。
3.1物理化學(xué)法
物理化學(xué)法可有效去除農(nóng)家樂生活污水中的有機(jī)污染物和油脂,且物化法具有操作簡(jiǎn)單、投資少、體積小的特點(diǎn),因而在農(nóng)家樂生活污水處理中應(yīng)用較廣。常用的物化法有混凝法和粗?;?。
3.1.1混凝法
混凝法是通過在生活污水中投加混凝劑,在壓縮雙電層、電中和、吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃的單獨(dú)或共同作用下,使膠體和懸浮粒子脫穩(wěn)之后形成大的聚集體,在重力作用下沉降,進(jìn)而與水體分離被去除的過程。于金蓮等通過對(duì)混凝過程的研究得出:決定混凝劑用量的階段主要為破乳階段;廢水經(jīng)混凝處理后,油、CODcr的去除率與原廢水中油、CODcr含量有關(guān),污染物含量越高,去除率亦越高。因而其處理效果受水質(zhì)影響較大,處理效果往往不穩(wěn)定。不適合處理水質(zhì)波動(dòng)大,CODcr濃度高的農(nóng)家樂生活污水。
3.1.2粗粒化法
粗?;ㄊ抢糜汀⑺畠上鄬?duì)聚結(jié)材料親和力相差較大的特性,使油粒截流在材料表面及空隙內(nèi)并形成油膜,隨著油膜厚度的增大,在水力和浮力等的作用下油膜脫落合并聚結(jié)成較大的油粒。聚結(jié)后粒徑較大的油珠則易于從水中被分離。該法現(xiàn)常用于農(nóng)家樂生活污水的預(yù)處理。
3.2電化學(xué)法
電化學(xué)法是利用陽極材料氧化生成的金屬離子溶于水后與OH-生成多核羥基配合物,使廢水中的有機(jī)物因發(fā)生混凝作用而形成大的絮凝體;陰極則還原生成H2等氣體,通過氣浮作用帶動(dòng)絮凝體上浮而被去除,同時(shí)電場(chǎng)可直接氧化去除廢水中的某些有機(jī)物。其優(yōu)點(diǎn)是既可以作為單獨(dú)的處理工藝,又可以與其他技術(shù)相結(jié)合形成復(fù)合處理工藝;優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生二次污染;設(shè)備小巧、易操作。缺點(diǎn)是耗能較多、成本很高。電化學(xué)法主要包括電凝聚法、微電解-電解法、脈沖電絮凝法等。Chen等釆用電凝聚法處理農(nóng)家樂餐飲廢水,研究發(fā)現(xiàn):進(jìn)水pH值、電導(dǎo)率和電流密度不會(huì)影響污染物的去除率;實(shí)驗(yàn)中污水的油脂去除率高于94%;且電凝聚法還能夠調(diào)節(jié)廢水的pH值。該法在電價(jià)低廉的地區(qū)有一定的適用性。
3.3微生物處理法
微生物處理是指利用厭氧或好氧微生物的新陳代謝作用,使廢水中有機(jī)污染物被降解的一種處理方法。生物法處理污水具有二次污染少、能耗低、可有效防止環(huán)境惡化、加強(qiáng)資源持續(xù)利用、保護(hù)生態(tài)平衡的優(yōu)點(diǎn)。但農(nóng)家樂生活污水在經(jīng)過生物處理前宜進(jìn)行簡(jiǎn)單預(yù)處理。應(yīng)用較廣的有生物接觸氧化法、SBR法。
3.3.1生物接觸氧化法
生物接觸氧化法的實(shí)質(zhì)是在曝氣池內(nèi)按一定體積比設(shè)置填料,使曝氣池中的微生物與污水中有機(jī)污染廣泛接觸,從而提高微生物降解污染物的能力。生物接觸氧化技術(shù)沒有污泥回流和污泥膨脹,有機(jī)污染物去除率高,兼有脫氮功效。該法耐沖擊負(fù)荷,甚至在間歇運(yùn)行時(shí)處理效果仍然較好,操作相對(duì)簡(jiǎn)單,運(yùn)行方便,非常適用于農(nóng)家樂餐飲廢水的集中處理。其缺點(diǎn)是占地面積大,填料易堵塞,填料堵塞后會(huì)導(dǎo)致布水、曝氣不均勻,影響其處理效果。
3.3.2SBR法
序批式活性污泥法(SBR)是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。SBR運(yùn)行過程中,各階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體的變化及運(yùn)行狀態(tài)都可以根據(jù)具體要求靈活調(diào)節(jié)。于金蓮等對(duì)SBR工藝處理餐飲廢水的最佳運(yùn)行周期條件進(jìn)行了研究。研究表明:SBR工藝耐沖擊較強(qiáng),工藝流程簡(jiǎn)單,維護(hù)管理方便,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;SBR法的缺點(diǎn)是進(jìn)水、出水不聯(lián)系,脫氮除磷率低,單池的造價(jià)高,技術(shù)條件和運(yùn)行維護(hù)方面要求較高。該工藝對(duì)于廢水排放量小,且場(chǎng)地受限制的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)家樂經(jīng)營(yíng)戶不適用,較適用于農(nóng)家樂餐飲廢水的集中處理。除上述兩種微生物處理方法外,不少學(xué)者也在研究微生物處理的其他方法,如蘇翔等研究了好氧填料床對(duì)農(nóng)家樂生活污水處理效果的影響;試驗(yàn)結(jié)果表明,去除效果在較低曝氣量0.25m3/h情況下,出水CODCr、氨氮、SS、動(dòng)植物油的去除率分別為:86%、86.6%、87%、91%,出水均可達(dá)標(biāo)排放。
3.4自然生物處理
自然生物處理就是把污水按照一定的比例投配到土地上,利用土壤一植物一微生物復(fù)合系統(tǒng)的物理、化學(xué)、生物學(xué)作用,既降解了有機(jī)污染物,又使污水中的水、肥資源得到回收利用的工藝技術(shù)。在遠(yuǎn)離城市、市政污水管網(wǎng)不完善的農(nóng)家樂經(jīng)營(yíng)區(qū),采用自然生物處理技術(shù),可節(jié)約資金,就地解決生活污水處理問題。應(yīng)用最為廣泛的是人工濕地系統(tǒng)。人工濕地是在填充了不同粒徑填料的填料床上栽種成活率高、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、根系發(fā)達(dá)、美觀及具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的水生植物,使廢水流經(jīng)填料床時(shí)得到處理的一個(gè)獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地在凈化污水的同時(shí),提供了生物多樣性的存在條件,其本身也具有很高的觀賞價(jià)值。因此人工濕地在偏遠(yuǎn)的農(nóng)家樂經(jīng)營(yíng)區(qū)應(yīng)用最為廣泛。人工濕地均屬于無動(dòng)力系統(tǒng),投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)管理簡(jiǎn)單,且有一定觀賞、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,使其在農(nóng)家樂污水處理工程中擁有較大推廣優(yōu)勢(shì)。陳俊敏等開展了人工濕地處理農(nóng)家樂污水的研究,結(jié)果表明:人工蘆葦濕地對(duì)CODCr、BOD5、氨氮及SS的去除率分別達(dá)47.97%、51.35%、76.19%、30.77%以上,人工蘆葦濕地末端的出水水質(zhì)可以穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》界定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但人工濕地需定期修剪植物,清洗或更換填料。且人工濕地占地面積大,系統(tǒng)抗沖擊性差,處理效果易受到進(jìn)水負(fù)荷、外界氣溫、濕地基質(zhì)性質(zhì)和濕地植物種類等因素的影響。
3.5組合工藝處理技術(shù)
由于農(nóng)家樂生活污水成分復(fù)雜,單一的物理法、化學(xué)法或生物法難以達(dá)到理想的效果,但運(yùn)用物理生物化學(xué)法組合起來的處理工藝卻能克服單一方法的缺點(diǎn)。王建翔[15]以上海市某農(nóng)家樂生活污水處理工程為例,探討了化學(xué)強(qiáng)化絮凝+垂直潛流人工濕地組合工藝在農(nóng)家樂生活污水處理中的應(yīng)用。在人工濕地處理單元之前設(shè)置化學(xué)強(qiáng)化絮凝預(yù)處理單元,可以去除水中懸浮物,防止其在濕地中積累并導(dǎo)致人工濕地的堵塞;去除污水中的磷,以減緩濕地基質(zhì)吸磷能力在短時(shí)間內(nèi)飽和;削減人工濕地有機(jī)污染負(fù)荷,降低人工濕地的占地面積。結(jié)果表明,該組合工藝處理農(nóng)家樂生活污水具有投資、運(yùn)行費(fèi)用低,管理維護(hù)簡(jiǎn)單,適合農(nóng)家樂生活污水處理。陸燕勤等通過試驗(yàn)研究,確定厭氧池+斜板沉淀池+曝氣生物濾池+潛流型人工濕地作為農(nóng)家樂生活污水處理組合工藝,COD的去除率在96%以上,氨氮去除率在95%以上,磷去除率在85%以上,SS去除率在93%以上。組合工藝是新的發(fā)展方向。
4農(nóng)家樂生活污水處理方法展望
【關(guān)鍵詞】污水處理;污水處理技術(shù);研究進(jìn)展
引言
我國(guó)目前水污染問題十分嚴(yán)重,伴隨而來的是水資源的匱乏問題。因此運(yùn)用有效的污水處理技術(shù)十分的緊迫.以下就常用的污水處理技術(shù)做一介紹。
一、常用的污水處理技術(shù)分析
1、物理處理法
物理處理法是運(yùn)用年限最長(zhǎng)的污水處理法,然而相關(guān)的處理技術(shù)在近年來沒有太大的突破,工藝流程也幾乎沒有發(fā)生任何改變。但是值得注意的是,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,物理處理法所采用的設(shè)備自動(dòng)化程度越來越高,相關(guān)的機(jī)械設(shè)備功能日益全面,相應(yīng)的研發(fā)體系也日益完善。近年來用于物理處理法的裝置主要有格柵、格網(wǎng)、多爾沉砂池等。格柵按照形狀的不同可以分為平面格柵和曲面格柵。使用物理處理法要經(jīng)常對(duì)裝置進(jìn)行清洗工作,一般渣的主要方式有人工清渣和機(jī)械清渣兩種,前者主要運(yùn)用于流量小時(shí),在設(shè)計(jì)過水面積的時(shí)候應(yīng)當(dāng)運(yùn)用相對(duì)大的安全系數(shù),以免清渣太頻繁,浪費(fèi)人力。篩網(wǎng)可以起到初次沉淀池的作用,在污水處理中長(zhǎng)用到生物脫氮除磷工藝,可以在節(jié)約空間位置的同時(shí)高效利用碳源。
2、化學(xué)處理法與物理化學(xué)法
污水的化學(xué)處理法主要指的是利用化學(xué)反應(yīng)的作用去除污水中的雜質(zhì)。這種處理方法可以對(duì)難以生物降解的物質(zhì)進(jìn)行處理。常用的化學(xué)處理法主要有中和法、化學(xué)混凝法、化學(xué)沉淀法和氧化還原法。常用的物理化學(xué)法有吸附法、離子交換法、萃取法和膜析法。本文主要闡述化學(xué)混凝法和吸附法。化學(xué)混凝法主要作用于微小的懸浮固體以及膠體雜質(zhì)。一般較大的顆粒懸浮物多用沉淀等方法除去,因?yàn)榇箢w粒懸浮物受重力作用大,然而微小固體和膠體會(huì)長(zhǎng)期懸游,具有一定的穩(wěn)定性。這是由于膠體微粒通常帶有電荷,通常膠粒的電動(dòng)電位很高,相互之間有斥力,而且距離越近,斥力越大。因此膠體微粒不易聚結(jié),多是分散地懸游狀。盡管化學(xué)混凝的機(jī)理至今尚未完全弄清楚,但是根據(jù)現(xiàn)階段研究進(jìn)展,可以斷定它和雜質(zhì)成分、濃度、水溫、PH 等有關(guān),根據(jù)壓縮雙電層作用和吸附架橋作用,產(chǎn)生微粒凝結(jié)現(xiàn)象?;炷▽?duì)混凝劑要求高,不僅要求混凝效果好,而且要環(huán)境友好,價(jià)格低廉。常用的混凝劑分為無機(jī)鹽類和高分子兩類,其中無機(jī)聚合混凝劑用量最多。用硫酸鋁時(shí),最佳的PH范圍為6.5至7.5,高分子混凝劑的混凝效果受PH影響小。一般化學(xué)混凝法運(yùn)用的設(shè)備主要是水泵混合、隔板混合和機(jī)械混合。吸附法的處理效果主要和溶質(zhì)性質(zhì)、 溶質(zhì)分子大小等有關(guān),吸附量會(huì)隨著吸附劑表面積的增大而增加,不同的吸附劑在實(shí)際處理中會(huì)取得不同的效果。吸附操作主要分為間歇方式和連續(xù)方式兩類,并且都遵循以下三個(gè)步驟:首先是流體和吸附劑接觸,流體中的吸附質(zhì)被吸附在吸附劑上,其次將已經(jīng)吸附了吸附質(zhì)的吸附劑和流體分離,最后實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生過程。吸附劑處理法是傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理法,對(duì)進(jìn)水的預(yù)處理有相當(dāng)高的要求,并且吸附劑是價(jià)格十分昂貴的。
3、生物處理法
生物處理法主要依靠曝氣池和二沉池來完成,原理是依靠微生物新陳代謝使污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退?。微生物的代謝過程分為異化和同化兩個(gè)過程,這兩個(gè)過程包含了眾多復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。微生物一般可以依靠污水中的有機(jī)物和少量無機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),這些可以作為微生物營(yíng)養(yǎng)源的物質(zhì)稱為基質(zhì)。分解代謝是微生物利用基質(zhì)的過程,也叫做生物氧化。筆者在這里主要探討脫氮除磷的主要理論。生物脫氮過程主要經(jīng)歷氨化、硝化和反硝化的作用,氨化在好氧和厭氧的條件下均可正常進(jìn)行,硝化作用則應(yīng)在好氧條件在進(jìn)行,反硝化在厭氧條件下進(jìn)行。生物處理法將污水中一部分氮同化成為生物細(xì)胞的組成部分,稱為同化作用,一般當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度不高時(shí),同化作用是生物脫氮的重要手段。生物除磷是在厭氧和好氧環(huán)境不停更替的環(huán)境下進(jìn)行,利用PAOs的厭氧釋磷和好氧超量吸磷的特性,可以降低污水中磷的含量,并且以大量富磷污泥進(jìn)行排放。在生物除磷中還經(jīng)常運(yùn)用假單胞菌屬、放線菌屬等,聚磷菌有明顯的除磷優(yōu)勢(shì)。采用生物處理法應(yīng)當(dāng)首先了解微生物的生長(zhǎng)規(guī)律和生長(zhǎng)壞境,采用的研究方法主要是分批培養(yǎng)法,可以在培養(yǎng)過程中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨時(shí)間的消耗量,從而了解微生物的生長(zhǎng)情況。微生物生產(chǎn)會(huì)經(jīng)歷延遲期、對(duì)數(shù)期、增長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和衰亡期這五個(gè)階段。污水處理應(yīng)當(dāng)著重控制微生物的生長(zhǎng)期,此時(shí)能夠取得最佳的處理效果。微生物生長(zhǎng)需要充足的營(yíng)養(yǎng)、合適的溫度和PH值。曝氣池作為一個(gè)反應(yīng)器,應(yīng)當(dāng)符合相應(yīng)的水力特征。一般將曝氣池分為推流式、完全混合式、封閉環(huán)流式和序批式。曝氣池的種類繁多,其中純氧曝氣池對(duì)于生物處理法有重要作用,這種曝氣池可以使生物處理速度高,污泥有較好的沉淀效果,剩余污泥量小。此外純氧曝氣池并不改變微生物自身的形狀,從而可以使微生物取得更好的處理效果。但是純氧曝氣池的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜,容易出現(xiàn)故障,而且要及時(shí)地進(jìn)行PH調(diào)節(jié)。二沉池主要有平流式、豎流式和輻流式。二沉池中主要有四個(gè)區(qū):清水區(qū)、絮凝區(qū)、成層沉降區(qū)和污泥壓縮區(qū)。采用生物處理法應(yīng)當(dāng)對(duì)環(huán)境因素(PH、溫度)、工藝因素(反應(yīng)區(qū)水力停留時(shí)間、污泥泥齡)和污水成分進(jìn)行精確的控
制,一般城市用水的PH應(yīng)當(dāng)盡量控制在7.0左右。對(duì)污泥處理的回流上清液進(jìn)行專門的加藥沉淀處理也能使磷得到有效地控制。
二、污水處理技術(shù)的研究進(jìn)展
1、高效率、低投入、低運(yùn)行成本、成熟可靠、產(chǎn)泥量少且污泥達(dá)到穩(wěn)定的污水處理工藝的研究
中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后,而面對(duì)中國(guó)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,建設(shè)大批的污水處理廠需要大量的投資和高額運(yùn)行費(fèi),這對(duì)中國(guó)來說是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。而目前中國(guó)的污水處理廠建設(shè)工作,則因?yàn)橘Y金的缺乏很難開展,部分已建成的污水處理廠由于運(yùn)行費(fèi)用高昂或者缺乏專業(yè)的運(yùn)行管理人員等原因而一直不能正常運(yùn)行,因此對(duì)高效率、低投人、低運(yùn)行成本、成熟可靠的污水處理工藝的研究是今后的一個(gè)重點(diǎn)研究方向。
2、對(duì)適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究
發(fā)展小城鎮(zhèn)是中國(guó)城市化過程的必由之路,是具有中國(guó)特色的城市化道路的戰(zhàn)略性選擇。如果只注重大中城市的污水處理工程的建設(shè),而忽視如此數(shù)量多的小城鎮(zhèn)的污水治理,則中國(guó)的污水治理也不能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。而對(duì)于小城鎮(zhèn)的污水處理又面臨一系列的問題,如資金短缺,運(yùn)行管理人員缺乏,技術(shù)力量薄弱等。因此,小城鎮(zhèn)的污水處理工藝應(yīng)該是基建投資低、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理相對(duì)容易、運(yùn)行可靠性高的工藝。目前對(duì)適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究方向是:根據(jù)小城鎮(zhèn)的特點(diǎn),從現(xiàn)有工藝中比選出適合小城鎮(zhèn)污水處理廠的工藝,同時(shí)開發(fā)出適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠的新工藝。
3、具有脫氮除嶙功能的污水處理工藝仍是今后發(fā)展的重點(diǎn)
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對(duì)出水氮磷有明確的要求,因此已建城鎮(zhèn)污水處理廠需要改建,以去除污水中的氮、磷污染物,使出水達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),新建污水處理廠則須按照標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002來進(jìn)行建設(shè)。目前,對(duì)污水生物脫氮除磷的機(jī)理、影響因素及工藝等的研究已是一個(gè)熱點(diǎn),并已提出一些新工藝及改革工藝,如MSBR、UCT等,并且積極引進(jìn)國(guó)外新工藝,如OCO、OOC、AOR、AOE等。對(duì)于脫氮除磷工藝,今后的發(fā)展要求不僅僅局限于較高的氮磷去除率,而且也要求處理效果穩(wěn)定、可靠、工藝控制調(diào)節(jié)靈活、投資運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省。
結(jié)束語
總而言之,污水處理問題與人們的生活息息相關(guān)。有關(guān)部門、機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)污水處理技術(shù)的研究,爭(zhēng)取用更新更好的技術(shù)進(jìn)行污水處理,為社會(huì)帶來優(yōu)質(zhì)的水資。
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摘要:應(yīng)用數(shù)學(xué)模擬技術(shù)需要了解污水的水質(zhì)特性,只有具備詳細(xì)的污水水質(zhì)特性參數(shù)才能更準(zhǔn)確地模擬、預(yù)測(cè)污水處理工藝的運(yùn)行效果。采用TUD聯(lián)合模型需將COD區(qū)分為SA、SF、SI、XS和XI等5種組分。對(duì)這5種組分的測(cè)定方法進(jìn)行了探索,其中SA可采用五點(diǎn)pH值滴定法(5P-VFA)確定,采用BOD-t曲線法可確定緩慢可生物降解有機(jī)物(XS)。最后測(cè)得北京某污水處理廠進(jìn)水COD的5種組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金項(xiàng)目:北京市可持續(xù)水與廢物循環(huán)利用技術(shù)“學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”項(xiàng)目(BJE10016200611);北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(8052011);國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)項(xiàng)目(2006AA06Z320)
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)模型;污水水質(zhì)特征;COD組分;五點(diǎn)pH值滴定法;BOD-t曲線法中圖分類號(hào)
2007有關(guān)數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用在我國(guó)大體上仍處于學(xué)術(shù)認(rèn)知階段。這種現(xiàn)狀主要源于對(duì)國(guó)際上現(xiàn)已廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型中所涉及的各種缺省參數(shù)的疑慮,擔(dān)心這些針對(duì)國(guó)外污水特征情況確定的參數(shù)未必適合中國(guó)的污水水質(zhì)情況。于是,不少人首先將模型應(yīng)用的注意力集中在了對(duì)各種模型參數(shù)的確定上。這種認(rèn)識(shí)必然導(dǎo)致工程界對(duì)模型應(yīng)用望而生畏,使本來對(duì)模型應(yīng)用已產(chǎn)生興趣的工程技術(shù)和運(yùn)行管理人員無形中又形成了敬而遠(yuǎn)之的現(xiàn)象。事實(shí)上,模型所涉及的各種缺省參數(shù)在大多數(shù)情況下均可移植到我國(guó)的污水處理工藝中,因?yàn)橛嘘P(guān)的生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)在理想環(huán)境范圍內(nèi)是不應(yīng)存在國(guó)界的。在模型應(yīng)用時(shí)除了要對(duì)有機(jī)物(COD)作必要的試驗(yàn)區(qū)分外,大多數(shù)情況下并不需要對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)確定。筆者利用TUD聯(lián)合模型對(duì)北京某大型市政污水處理廠的倒置A2/O工藝進(jìn)行了模擬[3],參照荷蘭對(duì)污水中有機(jī)物的區(qū)分經(jīng)驗(yàn)[4],在只對(duì)3個(gè)參數(shù)進(jìn)行修正的情況下便獲得了令人滿意的模擬效果。
這表明,國(guó)際上已開發(fā)并成功應(yīng)用于世界各地的數(shù)學(xué)模型及絕大多數(shù)參數(shù)完全適合我國(guó)的污水處理實(shí)際,沒有必要對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行繁雜而無謂的測(cè)試工作。污水水質(zhì)特征化是模擬污水處理工藝運(yùn)行的一個(gè)重要步驟[5],只有具備詳細(xì)的污水水質(zhì)特性參數(shù)才能更準(zhǔn)確地模擬和預(yù)測(cè)污水處理工藝的運(yùn)行效果。為此,根據(jù)污水中COD的溶解性與非溶解性及可降解與不可降解等特性,TUD聯(lián)合模型將其細(xì)分為5種組分:①溶解性、易揮發(fā)有機(jī)酸(SA);②溶解性、可發(fā)酵、易生物降解有機(jī)物(SF);③溶解性、惰性有機(jī)物(SI);④顆粒狀、緩慢降解有機(jī)物(XS);⑤顆粒狀、惰性有機(jī)物(XI)。在此基礎(chǔ)上探索了這5種組分的測(cè)定方法,以期推動(dòng)數(shù)學(xué)模擬技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用。新晨
污水水質(zhì)特征化分析方法溶解性有機(jī)物的確定方法進(jìn)水中的溶解性有機(jī)物(S)包含溶解性、易生物降解有機(jī)物(SS)和溶解性、惰性有機(jī)物(SI)。其中SS又分為SA和SF,它們的含量對(duì)生物除磷影響很大。隨著數(shù)學(xué)模型的廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了多種測(cè)定SS的方法。根據(jù)不同的理論,可大致分為基于污水生物降解特性的呼吸(OUR)計(jì)量法和基于物質(zhì)分子大小的物理化學(xué)法[6]。OUR計(jì)量法和物理化學(xué)法均可實(shí)現(xiàn)對(duì)SS的準(zhǔn)確測(cè)定,但這兩種方法在具體操作程序上的復(fù)雜程度不一樣。OUR計(jì)量法是生物化學(xué)方法,操作過程不僅耗時(shí)而且繁雜,物理化學(xué)法相對(duì)來說簡(jiǎn)單易行。采用這兩種方法測(cè)定同一水樣,SS的校正系數(shù)均可達(dá)到0.965左右[7]。目前,物理化學(xué)法已經(jīng)被成功地用于強(qiáng)化生物除磷(EBPR)系統(tǒng)中溶解性COD的測(cè)定,且成為《荷蘭污水特性描述指南》中的標(biāo)準(zhǔn)方法[4]。物理化學(xué)法的基本原理是:假設(shè)進(jìn)水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根據(jù)SS可直接通過細(xì)胞膜的特點(diǎn),在pH值為10.5的條件下加入絮凝劑Zn(OH)2,將不溶性和膠體狀的COD(XS)絮凝沉淀后過濾(采用0.45μm濾膜),則過濾液中所含的COD即為全部的溶解性有機(jī)物(SS+SI)。SI的確定Ekama認(rèn)為[8],經(jīng)過SRT>3d的活性污泥系統(tǒng)處理后,其出水中的溶解性COD即為SI。
【關(guān)鍵詞】環(huán)境污水處理;化學(xué)除磷藥劑;工藝
隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速推進(jìn),大量含磷生活環(huán)境污水、工業(yè)廢水排入江河湖泊中,增加了水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷,從而引起水體中藻類與水生植物異常繁殖,即水體的富營(yíng)養(yǎng)化。研究表明。多數(shù)水體富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素是磷。因此控制水體中磷的濃度尤為重要。明確了城市環(huán)境污水處理中除磷的重要性和迫切性,而在普遍采用的生物除磷技術(shù)不能滿足出水磷的排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可考慮采用化學(xué)除磷技術(shù)。
一、環(huán)境污水處理中化學(xué)除磷工藝的概述
化學(xué)除磷的反應(yīng)機(jī)理是在環(huán)境污水處理工藝中投加金屬鹽類等,除磷藥劑形成不可溶性的磷酸鹽或多聚磷酸鹽沉淀產(chǎn)物,然后再通過沉淀分離或過濾分離等方法從環(huán)境污水中去除磷酸鹽。藥劑投加后,首先,金屬離子與磷酸鹽快速結(jié)合會(huì)形成低溶解度、極細(xì)小晶狀體的磷酸鹽化合物;然后,在流速梯度或混合擴(kuò)散過程作用下互相接觸生成大顆粒絮凝體;最后,絮凝體通過沉淀分離或過濾分離等方法將水體分開,得到凈化的廢水和化學(xué)污泥,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷的目的。因此,化學(xué)除磷過程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分離四個(gè)步驟,其本質(zhì)就是磷酸鹽從液相轉(zhuǎn)移到固相的過程。在這個(gè)過程中沉析和凝聚反應(yīng)發(fā)生的非???,被認(rèn)為是同時(shí)發(fā)生的,凝聚時(shí)形成的主粒子,在絮凝過程中相互結(jié)合形成更大的粒子――絮體,以利于沉淀或者固液分離,由上述分析 可知,化學(xué)除磷效率與沉析和絮凝過程直接相關(guān),沉析、凝聚與磷酸鹽化合物種類與化學(xué)除磷藥劑的種類及pH等因素有關(guān),絮凝過程與除磷工藝形式有關(guān),因此,要提高化學(xué)除磷效率必須從化學(xué)除磷藥劑的種類、反應(yīng)環(huán)境的pH及除磷工藝等因素考慮。
二、環(huán)境污水處理中化學(xué)藥劑除磷工藝的分析
目前用于環(huán)境污水化學(xué)輔助除磷的藥劑主要可分為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、改性硅藻土及復(fù)合絮凝劑等。以下就常用的幾種進(jìn)行研究分析,旨在提高對(duì)環(huán)境污水的處理。
1、鋁鹽化學(xué)除磷藥劑。鋁鹽化學(xué)除磷藥劑主要有硫酸鋁、氯化鋁和聚合氯化鋁等。三價(jià)鋁鹽藥劑除磷的反應(yīng)包括兩個(gè)反應(yīng)過程:(1)三價(jià)鋁離子與環(huán)境污水中的磷酸根發(fā)生沉淀反應(yīng),生成沉淀化合物AlPO4;(2)三價(jià)鋁離子發(fā)生水解反應(yīng),生成具有較高的正電荷和較大的比表面積的單核羥基絡(luò)合物和多核羥基絡(luò)合物,然后,多核羥基絡(luò)合物之間發(fā)生范德華力、吸附架橋和網(wǎng)捕等作用獲得較好的沉淀效果,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷。Al3+水解反應(yīng)和金屬磷酸鹽的溶解性均受到pH的影響,同時(shí)金屬離子也會(huì)與OH-發(fā)生反應(yīng),從而與PO43-形成競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)不利于除磷,由此可見,鋁鹽化學(xué)除磷過程中控制合適的pH是非常重要的。鋁鹽除磷理想的pH=5.8~6.9。值得注意的是經(jīng)用鋁鹽除磷藥劑處理后出水中的鋁含量大幅度增加,可能會(huì)造成排放水體中鋁鹽超標(biāo),引起微生物鋁中毒,因此需要控制投加量。
2、鐵鹽除磷藥劑。鐵鹽除磷藥劑主要有硫酸亞鐵、聚合氯化硫酸鐵、氯化鐵及聚合氯化鐵等。鐵鹽與鋁鹽除磷反應(yīng)機(jī)理類似,之外還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解并同時(shí)發(fā)生各種聚合反應(yīng)吸附水中的磷。Fe2+除磷效率與pH相關(guān),但有關(guān)Fe2+除磷最佳pH存在爭(zhēng)議:有人認(rèn)為pH=8時(shí),F(xiàn)e2+除磷效果最好 ,但王文超等認(rèn)為pH=7.5~8.5時(shí)不易生成沉淀,從而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要較高pH 值,而環(huán)境污水廠處理中pH值往往低于7.5,另外,在水中Fe3(PO4)2-沒有FePO4穩(wěn)定,這些都限制了二價(jià)鐵鹽在廢水除磷中的應(yīng)用,實(shí)際過程中可利用好氧池曝氣的特點(diǎn)將Fe2+氧化成Fe3+來提高化學(xué)除磷效率。鐵鹽與磷酸鹽反應(yīng)形成沉淀物相對(duì)于鋁鹽更加穩(wěn)定,而具有沉降速度快的優(yōu)點(diǎn),因此實(shí)際應(yīng)用比較多,但是具有出水濁度與色度高、對(duì)出水pH影響大、運(yùn)輸和貯存麻煩、對(duì)設(shè)備腐蝕大等缺點(diǎn),同時(shí)鐵也是刺激藻類生長(zhǎng)和引發(fā)湖泊水華的一個(gè)重要因素,這些缺點(diǎn)限制其使用范圍。由于需要較高的pH,同時(shí)鈣鹽除磷藥劑還會(huì)引起池壁或渠、管壁上結(jié)垢及曝氣管堵塞等,因此鈣鹽除磷藥劑在城市環(huán)境污水處理廠中應(yīng)用的比較少。磷酸氨鎂法是近幾年國(guó)際上非常流行的廢水除磷方法,但我國(guó)還未出現(xiàn)相關(guān)的報(bào)道。
3、復(fù)合新型除磷藥劑。復(fù)合新型除磷藥劑主要有聚氯化鋁鐵(PAFC)、聚氯化鋁(PAC)、聚氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚亞鐵、聚氯硫酸鐵(PFCS)、聚合硫酸氯化鋁鐵(PAFCS)、聚合硫酸鋁鐵(PFAS)以及改性硅藻土等。這些新型除磷藥劑基本上都有良好的電荷中和與吸附架橋功能,凝聚性能良好,絮凝體生成迅速,密集度高且質(zhì)量大,沉降性能優(yōu)越,沉降的污泥脫水性能好,無二次污染,適用水體pH值范圍廣,具有較強(qiáng)的去除效果,而且藥劑生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,原料易得,生產(chǎn)成本低。其中PAFC在環(huán)境污水廠中應(yīng)用的比較多,原因在于PAFC結(jié)合了鋁鹽和鐵鹽的雙重優(yōu)點(diǎn),化學(xué)反應(yīng)速度快、形成絮體大且重、沉降快和過濾性好等優(yōu)點(diǎn)。因此,PAFC既能克服鋁鹽絮體生成慢、絮體輕、沉降慢的不足,同時(shí)又能克服鐵鹽除磷的出水渾濁、色度高的缺點(diǎn)。改性硅藻土是最近新使用的化學(xué)除磷藥劑,其組成包括硅藻土、PAC和石灰等,其中的PAC和石灰可與PO43+反應(yīng)生成A1PO4和Ca5(PO4)3OH等沉淀物,同時(shí)硅藻土具有吸附、混凝、過濾、共沉等作用,能充分接觸并除去水中的PO43-。因此除磷效果較穩(wěn)定,出水TP變化較小。
通過上述分析可知,復(fù)合新型除磷藥劑,如聚氯化鋁鐵結(jié)合傳統(tǒng)鐵鹽鋁鹽除磷藥劑的優(yōu)點(diǎn),適用范圍和條件較廣,除磷效果好,而且對(duì)環(huán)境污水處理系統(tǒng)中微生物影響較小,具有良好的發(fā)展前景。
結(jié)束語
一般生產(chǎn)環(huán)境污水僅僅采用單純的生物除磷,特別目前普遍采用的單級(jí)生物脫氮與除磷相結(jié)合的工藝,難以滿足目前國(guó)家環(huán)境污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此,有必要考慮采取化學(xué)除磷或化學(xué)輔助除磷。今后化學(xué)除磷的研究方向應(yīng)是將化學(xué)法和生物法結(jié)合起來。降低化學(xué)藥劑的投加量和減少污泥量,從而促進(jìn)環(huán)境污水工藝的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:工業(yè)廢水 處理 技術(shù) 進(jìn)展
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)07(a)-0119-01
我國(guó)平均每年河水排放量約349億立方米,工業(yè)廢水排放量逐年增加,浪費(fèi)水資源的同時(shí)加劇了水源的污染,所以工業(yè)廢水的處理與回收勢(shì)在必行。目前我國(guó)很多城市水資源短缺情況嚴(yán)重,一定程度上制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。工業(yè)廢水的處理和回收已經(jīng)引起了人們的高度重視。
1 我國(guó)工業(yè)廢水的主要處理和回收方法
我國(guó)是一個(gè)淡水資源嚴(yán)重短缺和供需矛盾突出的國(guó)家,加強(qiáng)工業(yè)廢水的凈化處理是節(jié)約水源,減少污染然和維持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。以下簡(jiǎn)單介紹工業(yè)廢水的處理和回收方法。
1.1 廢水處理方法
(1)物理法。
利用物理法去除廢水中的污染物是比較常見的方法,目前常用的方法主要有重力分離法(適用于雜質(zhì)密度較大的廢水)、浮力分離法(適用于分離親水性不同的雜質(zhì))、體積分離法(適用于分離體積較大的雜質(zhì))等,這些方法不改變廢水的化學(xué)性質(zhì),把廢水中的不同物質(zhì)成分以特定的方法改變其存在形式和分布領(lǐng)域。利用物理原理,分離廢水中的有害物質(zhì)、調(diào)節(jié)水質(zhì)、減少水資源的污染。
(2)化學(xué)法。
與物理法處理工業(yè)廢水有所不同,化學(xué)法利用的是化學(xué)反應(yīng)去除水中污染物,不僅改變了雜質(zhì)的物理性質(zhì),還改變了雜質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),對(duì)污染的根源做進(jìn)一步處理。較為常用的化學(xué)法為氧化還原法(將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒)和電解法(分解重金屬離子)。
(3)物理化學(xué)法。
物理化學(xué)法是物理作用與化學(xué)作用的綜合,其廢水處理效果非常明顯。常用的物理化學(xué)法有電解法和離子交換法,對(duì)廢水中的重金屬離子進(jìn)行回收,凈化水質(zhì)。但是由于其處理費(fèi)用較高,目前尚未獲得全面的推廣使用。
(4)生物法。
生物法處理工業(yè)廢水是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的技術(shù),生物處理方法是工業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢(shì),它是利用微生物的生命活動(dòng)來轉(zhuǎn)化廢水中的污染物,對(duì)生物成分進(jìn)行改造和利用,生物技術(shù)還用于污水的二級(jí)處理或深度處理。生物技術(shù)與其他技術(shù)相比,凈化過程簡(jiǎn)單,工藝流程和運(yùn)行容易掌控。
1.2 回收方法
(1)傳統(tǒng)的回用技術(shù)
工業(yè)廢水的二級(jí)處理是節(jié)約水源的有效方法,工業(yè)廢水通過土地的凈化和大自然的水循環(huán)系統(tǒng)重復(fù)利用。利用生物技術(shù)(土地回用技術(shù)),把工業(yè)廢水用于農(nóng)業(yè)土地灌溉,使土地成為一個(gè)生化處理池,實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的循環(huán)利用。值得注意的是,土地回用技術(shù)所回收的工業(yè)廢水不能含有有毒物質(zhì)。
(2)以膜技術(shù)為代表的新型水回用技術(shù)。
膜技術(shù)采用混凝砂濾、活性炭和反滲透工藝處理工業(yè)廢水。反滲透工藝去除的雜質(zhì)主要是無機(jī)鹽、殘余有機(jī)雜質(zhì),達(dá)到循環(huán)利用的目的,反滲透工藝中,壓力的大小和處理方法的選擇非常關(guān)鍵。反滲透工藝?yán)么姿崂w維素膜和芳香聚酰胺膜作為半透膜。此外,電滲析技術(shù)也是比較常用的膜技術(shù),適用于發(fā)酵、造紙工業(yè)廢水中酸堿的回收和脫鹽處理。
2 工業(yè)廢水處理及回用過程中存在的問題
我國(guó)工業(yè)廢水的凈化處理和回收技術(shù)雖然取得了一定進(jìn)展,但是仍然存在在許多問題,亟待解決。很多企業(yè)只是對(duì)廢水進(jìn)行常規(guī)的處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放,沒有回收利用,達(dá)標(biāo)的廢水中非重金屬離子和可溶解性鹽類的雜質(zhì)較高,對(duì)它們的二次利用非常有限。
2.1 污水分流不徹底
我國(guó)工業(yè)廢水中的污染物種類越來越復(fù)雜,在廢水處理過程中存在很大困難。通常將廢水分為含氟廢水、含鉻廢水和綜合廢水,這種分類存在許多不合理性,如重金屬不能有效回收,不同的污染物性質(zhì)不同,沒有針對(duì)性的治理措施會(huì)導(dǎo)致額外的藥劑消耗,增加處理費(fèi)用。
2.2 堿使用量大
利用化學(xué)沉淀法處理工業(yè)廢水時(shí),由于廢水中重金屬含量大,如果不經(jīng)過回收處理而直接加堿沉淀,則需加入大量的堿中和廢水中的酸,并使金屬沉淀;而且很多企業(yè)廢水處理過工程由人工操作,不能準(zhǔn)確的控制藥劑的添加量,所以經(jīng)常出現(xiàn)減的使用量過大情況,浪費(fèi)藥劑。
2.3 污水處理工藝沒有針對(duì)性,處理成本高,中水回用率低
受工業(yè)廢水處理技術(shù)的限制,國(guó)內(nèi)企業(yè)的污水處理成本普遍較高。為了滿足環(huán)保要求,廢水達(dá)標(biāo)排放,企業(yè)投入大量資金、人力和物力,許多企業(yè)廢水處理工藝不合理,浪費(fèi)藥劑,工作效率不高。雖然廢水處理存在經(jīng)濟(jì)效益,但是高成本的資金投入使得經(jīng)濟(jì)效益并不樂觀,企業(yè)也就沒有了處理污水的動(dòng)力。所以企業(yè)要加強(qiáng)改進(jìn)污水處理工藝,做到分開治理、分類回收、嚴(yán)格工藝。
3 污水處理與回用改進(jìn)措施及發(fā)展趨勢(shì)
3.1 廢水分流收集、分類處理
工業(yè)廢水的處理應(yīng)做到分流收集、分質(zhì)處理,根據(jù)污水的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分類,在對(duì)不同類別的水質(zhì)采取不同的處理工藝,例如對(duì)廢水中的金、銀、鎳等貴重的重金屬采用單獨(dú)處理,回收再利用,降低重金屬超標(biāo)的可能性,又為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
3.2 提高自動(dòng)化水平
提高企業(yè)廢水處理的自動(dòng)化水平,不僅能夠節(jié)省勞動(dòng)力、提高效率,還能減少人為操作導(dǎo)致的問題,確保工藝參數(shù)穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)高水平、高效率的污水處理。廢水處理站的加藥及控制系統(tǒng)可采用儀表自動(dòng)化控制,設(shè)定好系統(tǒng)中各儀表的參數(shù),實(shí)現(xiàn)電腦操控。
3.3 廢酸單獨(dú)回收處理
工業(yè)廢水中的廢酸要單獨(dú)處理并回收,通過添加一定量的酸活化劑,過濾掉廢酸中的重金屬和油污,則酸可以實(shí)現(xiàn)二次利用。這樣不僅減少了堿的使用量,還節(jié)省了新酸的用量,從而節(jié)省了處理費(fèi)用。
3.4 改進(jìn)廢水處理及回用工藝
污水的處理方法多種多樣,企業(yè)要有針對(duì)性地根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)采取有效的治理措施,目前常用的方法有吸附法、反滲透法、離子交換法、電絮凝法、超濾等,對(duì)于有機(jī)工業(yè)廢水,生化技術(shù)是未來污水處理的發(fā)展趨勢(shì),不僅能夠降低有機(jī)物含量,節(jié)省費(fèi)用,還能滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
4 結(jié)語
在水資源日益匱乏的今天,節(jié)約用水和廢水重新利用與尋找新水源同等重要,企業(yè)必須根據(jù)自身的實(shí)際情況加強(qiáng)對(duì)工業(yè)廢水的處理,對(duì)存在的問題進(jìn)行分析并提出解決措施;采取行之有效的策略和對(duì)策,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和改革,將更多的技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)廢水處理水的回用上,降低廢水處理成本,達(dá)到環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
參考文獻(xiàn)
[1] 胡洪營(yíng),趙文玉,吳乾元.工業(yè)廢水污染治理途徑與技術(shù)研究發(fā)展需求[J].環(huán)境科學(xué)研究,2010(7):15-17.
關(guān)鍵詞:污水處理;問題;措施
中圖分類號(hào):R123.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
引言:世界上任何國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,都伴隨著人民生活水平的改善和城市化進(jìn)程的不斷加快,但是相應(yīng)的淡水資源的需求和消耗也在不斷增多。水,作為一種必不可少的資源,但水資源的日益短缺也越來越嚴(yán)重,這一切都加重了城市的負(fù)荷,帶來一系列危及城市生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境問題。
一、當(dāng)前市政污水處理存在的問題1、污水處理廠建設(shè)資金的短缺 盡管中國(guó)已建污水處理廠超過一百個(gè),但在某城市本身的處理率不高,污水處理的數(shù)量不夠。目前,該市已開始執(zhí)行計(jì)劃在污水處理廠建設(shè)。但在中小城市,特別是西北中小城市還沒有將污水處理規(guī)劃和建設(shè)提上城市發(fā)展議程。一個(gè)主要的原因是沒有足夠的建設(shè)資金,地方政府也沒有進(jìn)行有效的多邊融資,加快水環(huán)境污染控制, 為未來幾代人留下一個(gè)美麗的生活環(huán)境。
2、污水處理廠未滿負(fù)荷運(yùn)行
全國(guó)已建成投產(chǎn)經(jīng)營(yíng)污水處理廠、滿負(fù)荷運(yùn)行小于l/3。沒有滿負(fù)荷運(yùn)行,最重要的是由于運(yùn)行資金不能到位,遠(yuǎn)不能滿足正常運(yùn)行所需的最低費(fèi)用。有的是沒有接收居民生活污水,只接收工廠、企業(yè)的工業(yè)廢水,有的是工廠、企業(yè)工業(yè)廢水和居民生活污水都接收,但運(yùn)行率非常低。
3、進(jìn)口設(shè)備維修和設(shè)備備件的發(fā)展
大量的進(jìn)口設(shè)備,經(jīng)過幾年的運(yùn)作,已出現(xiàn)不同程度的損傷,尤其是整合后的維護(hù)和檢修。如果請(qǐng)外國(guó)專家來維修,維修成本將大大增加真的很難接受,如果進(jìn)口設(shè)備可以維持正常的操作必須開發(fā)國(guó)內(nèi)專業(yè)的進(jìn)口設(shè)備維修,使其掌握技能的進(jìn)口設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。還得有充足的備品配件,特別是一些將要淘汰的設(shè)備被引進(jìn)中國(guó),備品配件國(guó)外也不會(huì)再生產(chǎn)了,就需要國(guó)內(nèi)自行測(cè)繪、加工制造,只有這樣才能使進(jìn)口設(shè)備發(fā)揮出它的作用,否則設(shè)備的損壞,配件的缺乏會(huì)影響污水處理廠的正常運(yùn)行。
4、污泥不是真正實(shí)現(xiàn)無害,沒有辦法最終處置
污水處理后的出水達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),但在此過程中由于技術(shù)原因?qū)е碌奈鬯幚硎‘a(chǎn)生的污泥如何妥善處理,它也會(huì)造成對(duì)環(huán)境的二次污染。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部門有關(guān)規(guī)定污泥干燥化合物作為農(nóng)業(yè)肥料??傊绻皇亲罱K處置的方法,會(huì)帶來污泥二次污染環(huán)境的隱患。
5、污水處理廠沒有除臭設(shè)備
污水處理廠進(jìn)調(diào)節(jié)池,格柵,沉淀池,污泥處理前的儲(chǔ)存池,污泥脫水間(除了離心機(jī))等產(chǎn)生嚴(yán)重的氣味,影響操作人員的身體健康,也會(huì)污染周圍居民的生活環(huán)境,應(yīng)該通過安裝除臭裝置等各種渠道來消除污染,保護(hù)環(huán)境。
二、市政污水處理的措施1、污水處理方法根據(jù)污水處理作用原理,可將污水處理方法分為生物法、物理化學(xué)法、物理法以及化學(xué)法四大類,生物法是市政污水處理最常用的方法。此方法的原理是采用微生物之間的代謝作用,轉(zhuǎn)化廢水中的無機(jī)微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及有機(jī)污染物的物質(zhì)形態(tài),使之生成無害的穩(wěn)定的物質(zhì)成分。生物膜法與活性污泥法是其最常見的處理形式。 2、污水處理程度根據(jù)污水處理程度,可將處理技術(shù)分為一級(jí)處理、二級(jí)處理以及三級(jí)處理。采用一級(jí)處理主要是將污水中的固體污染物除去,污水一級(jí)處理的生物需氧量可除去百分之三十左右,無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求,因此,還需要進(jìn)行二級(jí)處理。二級(jí)處理能夠?qū)⑽鬯谐嗜芙鉅顟B(tài)或膠體的有機(jī)污染物及時(shí)除去,除去率在百分之九十以上,滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。而三級(jí)處理主要是對(duì)難以降解的氮、磷、有機(jī)物以及可溶性有機(jī)物等實(shí)施進(jìn)一步處理,達(dá)到規(guī)定要求。其中,砂濾法、離子交換法、混凝沉淀法、電滲分析法、脫氮除磷法等是其主要采用方法。 3、污水消毒工藝污水消毒處理也是污水處理廠出水的關(guān)鍵程序。因?yàn)樵谖鬯谐3:休^多的細(xì)菌、病毒、寄生蟲等有害病菌,如果不經(jīng)過消毒處理,污水中存在的部分有機(jī)物如果與氯結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化成致癌物質(zhì),隨著出水排出來,將會(huì)對(duì)社會(huì)環(huán)境、人們身體健康等造成嚴(yán)重影響。目前,加氯消毒是我國(guó)采用的主要處理方法。這種加氯處理之后的污水具有較高的余氯量,對(duì)水體中的某些水生物造成威脅,影響水體生態(tài)。隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的提倡,加氯消毒方法逐漸被淘汰和排除。目前來看,uv消毒法的發(fā)展趨勢(shì)十分良好,并且在實(shí)際工程中已被大量應(yīng)用,效果十分顯著。4、污泥處理污泥處理是組成市政污水處理的重要部分,隨著城市污水處理廠建設(shè)的普及、處理程度不斷深化、處理效率也不斷提高,與此同時(shí)污水廠的污泥量也隨之不斷增長(zhǎng),其具有容積大、穩(wěn)定性差、容易腐敗等特點(diǎn),如果不及時(shí)處理好,將會(huì)引起更為嚴(yán)重的二次污染。因此,怎樣對(duì)污泥合理處置。逐漸成為市政污水廠及其相關(guān)部分越來越關(guān)注的問題。污泥處理的常見方法是進(jìn)行深海處理,使其自然干化后進(jìn)行外運(yùn)填埋,或進(jìn)行濃縮、脫水、消化、焚燒后進(jìn)行外運(yùn)填埋等,有的可以當(dāng)做農(nóng)田化學(xué)肥料。根據(jù)目前我國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況,對(duì)于大多數(shù)污水廠來說,將污泥應(yīng)用于農(nóng)田是一個(gè)十分現(xiàn)實(shí)、可行性較高的方案。將污泥添加到農(nóng)田中,污泥中的磷、鉀、氮等微元素充分與土質(zhì)結(jié)合,對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量增加具有極大的促進(jìn)作用。由于自然干化外運(yùn)對(duì)環(huán)境造成污染,目前已經(jīng)停止使用。雖然焚燒處置能較為徹底的清理污泥,但是其價(jià)格較高,投資成本相對(duì)較高。因此,很多污水處理廠都選擇消化、濃縮進(jìn)行脫水外運(yùn)的措施進(jìn)行污泥處理。
三、污水處理工藝的探索和創(chuàng)新1、污水處理技術(shù)和方法層面上的工藝創(chuàng)新。污水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和確定、污水處理方法的選擇、工藝流程的設(shè)置,依據(jù)的是污水水質(zhì),污水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)肯定是非常重要的。利用加權(quán)平均法來確定水質(zhì)濃度,在確定污水濃度和水質(zhì)的基礎(chǔ)上,綜合其它數(shù)據(jù),確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。在確定進(jìn)水水質(zhì)的基礎(chǔ)上,從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度選擇比較科學(xué)和可行的污水處理廠的設(shè)計(jì)污水處理工藝流程。進(jìn)水水質(zhì)的相似性比較,相同的城市貧困人口是不可取的,在確定的工藝流程之前,應(yīng)該進(jìn)行污水處理廠附近的用戶回用水需求調(diào)查和分析,進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展和改進(jìn)過程,達(dá)到污水回用水質(zhì)要求。主要有活性污泥法和生物膜法兩種。其中,目前在各大城市廣泛采用的是活性污泥法,其優(yōu)點(diǎn)是處理效率高,但是,在出現(xiàn)如下情形時(shí),還得對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn),在大量雨水沖擊負(fù)荷時(shí),大量污泥會(huì)從曝氣池流向二沉池,從而導(dǎo)致污泥未來得及處理就流失,在這種情形下,可以采用改進(jìn)型氧化溝工藝和SBRI工藝予以解決,從而有效降解有機(jī)物。
結(jié)束語:
城市污水處理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從技術(shù)和工藝層面探討解決的方式方法只是其中一部分。在實(shí)際的污水處理過程中,技術(shù)和工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新要和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況結(jié)合起來,綜合考量,制定科學(xué)合理的綜合治理方案,才能從根本上解決污水處理工作的各種問題。
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摘要:根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)和當(dāng)?shù)貙?shí)際,對(duì)污水處理的預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理和深度處理等幾個(gè)工藝進(jìn)行比選,寧城興汐污水處理廠確定采用“水解酸化+CAST工藝+混凝沉淀過濾”工藝作為本工程的實(shí)施方案,并給出污水處理的流程。
關(guān)鍵詞:污水處理;工藝方案;比選
引言
寧城興汐污水處理廠是赤峰市寧城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的一個(gè)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目,它的建設(shè)將有利于人民的身體健康和生活條件及周圍環(huán)境的改善。根據(jù)我國(guó)國(guó)情和寧城當(dāng)?shù)氐臈l件,提高污水處理率、解決污水處理問題的關(guān)鍵在于污水處理工藝的選擇[1]。污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法及當(dāng)?shù)販囟?、工程地質(zhì)等因素綜合考慮后確定[2]。污水處理工藝一般包括預(yù)處理、一級(jí)處理和二級(jí)處理、深度處理幾個(gè)密切相關(guān)的階段。本工程污水經(jīng)過處理后達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排放,所以必須對(duì)各階段的一些工藝進(jìn)行比較。
一、處理工藝比選
(一)預(yù)處理。
預(yù)處理就是在一級(jí)處理之前去除污水中大塊的呈懸浮狀或漂浮狀態(tài)的污物、砂礫等,以確保處理系統(tǒng)安全運(yùn)行。預(yù)處理通常包括粗、細(xì)格柵、普通沉砂池、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池等工藝。由于旋流沉砂池利用水力渦流,使泥砂和有機(jī)物分開,以達(dá)到除渣目的,該池型具有基建、運(yùn)行費(fèi)用低和除砂效果好等優(yōu)點(diǎn),故本工程擬采用旋流沉砂池和粗、細(xì)格柵。
(二)一級(jí)處理。
一級(jí)處理主要目的是為二級(jí)處理減輕負(fù)荷,通常采用的工藝為沉淀池,對(duì)大型污水廠而言,初次沉淀池非常廣泛。在小規(guī)模污水處理廠,根據(jù)處理方式的不同可以省去初次沉淀池,例如序批間歇式活性污泥法(SBR)工藝。本工程由于進(jìn)水BOD較低,只有200~220 mg/L,而COD的含量為500 mg/L,屬于生化性一般的污水,如果設(shè)置初沉池,過量的去除污水中的BOD,會(huì)造成污水可生化物降低的問題,不利反硝化脫氮和生物除磷的運(yùn)行。因此,本次設(shè)計(jì)考慮不采用初次沉淀池。
(三)水解酸化生物處理工藝。
本污水廠的進(jìn)水與常規(guī)城市生活污水相比,生化性較差,較難處理。因此在生化處理單元前首先設(shè)置水解酸化單元對(duì)廢水進(jìn)行水解酸化,提高廢水的可生化性,然后再進(jìn)入生化處理單元進(jìn)行處理[3]。
水解酸化工藝有兩個(gè)最為顯著的特點(diǎn):其一,經(jīng)過水解處理,污水中的有機(jī)物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化,而且在理化性質(zhì)上發(fā)生了更大變化,使污水更適宜后繼的好氧處理,可以用較少的氣量在較短的停留時(shí)間內(nèi)完成凈化;其二,這種工藝在處理污水的同時(shí),由于污泥的停留時(shí)間較長(zhǎng),因此基本完成了對(duì)污泥的處理,使污水、污泥處理一元化。水解酸化+好氧工藝作為一種污水處理工藝,在總的停留時(shí)間和能耗等方面比傳統(tǒng)的活性污泥法要有很大的優(yōu)勢(shì)[3、4]。
(四)二級(jí)生化處理。
二級(jí)處理是污水處理廠的中心環(huán)節(jié),污水中大部分污染物在二級(jí)處理中得到降解和去除,從而使出廠污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)處理包括各種物理化學(xué)法和各種生物處理法[5]。但各種物理化學(xué)法,使用大量昂貴的化學(xué)藥劑和復(fù)雜的工藝過程以及較高的控制技術(shù),不適于易生物處理的城市污水處理廠。
生物二級(jí)處理法包括:氧化塘[6]、生物濾池[7]、土地處理法[8]、傳統(tǒng)活性污泥法以及在傳統(tǒng)活性污泥法工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的其它方法,如A/O法、AB法、SBR法、氧化溝法等。
氧化塘:占地面積大,有污染地下水的可能。生物濾池,接觸氧化濾床、生物轉(zhuǎn)盤等法:無污泥膨脹之患、維護(hù)管理方便,但占地面積大或造價(jià)昂貴,衛(wèi)生條件差。污水灌溉:也稱污水土地處理法,寧城縣沒有大面積適合污水灌溉的土地,特別是還存在目前尚未解決的污水冬灌技術(shù)問題,所以也不宜采用。
氧化溝活性污泥法:具有處理流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物少,一般情況下可不建初沉池和污泥消化池,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,可承受水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷,污泥量少等優(yōu)點(diǎn),但要求污水溫度不低于于13℃,污水溫度低于7℃時(shí)無處理效果,特別是冬季轉(zhuǎn)刷曝氣很容易結(jié)冰[9],本工程不予考慮。
AB工藝對(duì)BOD5、CODCr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常規(guī)活性污泥法,主要缺點(diǎn)需設(shè)二組二沉池二套污泥回流系統(tǒng),構(gòu)筑物多,A段污泥產(chǎn)量高,給污泥處置和出路增加了難度[10]。
序批式活性污泥法(SBR法):是二十世紀(jì)五十年代在美國(guó)開始研究,七十年代在生活污水處理中開始應(yīng)用。九十年代在中國(guó)大量應(yīng)用于工業(yè)及城市污水處理中。其中間歇進(jìn)水周期循環(huán)式活性污泥法(簡(jiǎn)稱循環(huán)式活性污泥法CAST)較其它SBR法更優(yōu),具有較好的脫氮除磷效果,是改良的SBR法。
CAST工藝?yán)孟到y(tǒng)中的活性污泥來除碳、除磷和反硝化脫氮;具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性的優(yōu)點(diǎn)。尤其該工藝很好解決了除磷脫氮泥齡需求的矛盾。具體的做法是在生化池的前段設(shè)置生物選擇器和缺氧區(qū),前置反硝化,即能保證COD,NH3-N、PO43--P的去除,還對(duì)總氮有很好的去除,出水的硝態(tài)氮含量較低[11]。
推薦本工程的二級(jí)生化處理工序采用CAST工藝。
(五)深度處理。
為使出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),二級(jí)生化處理程度尚達(dá)不到該出水標(biāo)準(zhǔn),因此需對(duì)污水廠二級(jí)生化處理的出水進(jìn)行深度處理。
1.混合。
混合是混凝沉淀的前提,混合效果的好壞直接關(guān)系到后序的混凝沉淀效果。是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。此過程使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚,故也稱初級(jí)混凝過程。針對(duì)從本工程污水廠處理水量較小的特點(diǎn),本著高效、節(jié)能的原則,本工程污水廠混合單元推薦采用管式靜態(tài)混合器。
2.絮凝。
絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節(jié),絮凝長(zhǎng)大過程是微小顆粒接觸碰撞的過程。絮凝效果的好壞取決于兩個(gè)因素:一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成吸附架橋的連接能力,這是由混凝劑的性質(zhì)決定的;二是微小顆粒接觸碰撞的幾率和如何控制它們進(jìn)行合理的有效碰撞,這是由設(shè)備的動(dòng)力學(xué)條件決定的。一般的絮凝池型式[12-14]有:穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池、孔室絮凝池、機(jī)械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格絮凝池。
穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池、孔室絮凝池,優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,施工方便;缺點(diǎn)是不適合水量的變化,絮凝效果比較差,大型水廠一般不宜采用。
機(jī)械絮凝池絮凝效果好,水頭損失小,但機(jī)械設(shè)備維護(hù)管理比較復(fù)雜。
隔板絮凝池優(yōu)點(diǎn)是絮凝效果較好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便;缺點(diǎn)是容積大,水頭損失大,出水流量不易均勻分配。
目前用普遍使用的是折板絮凝池,絮凝效果好,絮凝時(shí)間短,構(gòu)造簡(jiǎn)單,施工方便,維修簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用低,對(duì)原水水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性較強(qiáng),絮凝效果穩(wěn)定。
網(wǎng)格絮凝池是應(yīng)用紊流理論的絮凝池,由于池高適當(dāng),可與斜管沉淀池、斜板沉淀池、小間距斜板沉淀池合建。網(wǎng)格絮凝池由多格豎井串聯(lián)而成,絮凝所需時(shí)間較短。絮凝池分成許多方格,進(jìn)水水流順序從一格流向下一格,上下交錯(cuò)流動(dòng),直至出口。一般在全池或全池的前三分之二分格內(nèi),水平放置網(wǎng)格箱。通過網(wǎng)格的空隙時(shí),水流收縮,過網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大,形成良好絮凝條件。
本項(xiàng)目采用網(wǎng)格絮凝池。
3.沉淀。
沉淀設(shè)備是水處理工藝中絮凝體與水分離的最重要環(huán)節(jié),其設(shè)備運(yùn)行狀況直接影響了出水水質(zhì)。沉淀池型式有:平流沉淀池、脈沖澄清池、高密度澄清池、斜管沉淀池、斜板沉淀池。
平流沉淀池[15]對(duì)水質(zhì)、水量變化大的沖擊負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng),處理效果穩(wěn)定,構(gòu)造簡(jiǎn)單,池深度較淺,不需要填料,管理方便,采用機(jī)械排泥效果也很好。缺點(diǎn)是停留時(shí)間長(zhǎng),池子占地面積較大。
脈沖澄清池[16]適應(yīng)處理高濁度且濁度變化較大的原水,由于脈沖及絮凝均發(fā)生在水下,不宜觀察掌握,因此操作管理要求較高,對(duì)水質(zhì)、水量變化較為敏感,操作管理復(fù)雜,需要及時(shí)監(jiān)測(cè),否則會(huì)造成出水水質(zhì)變差。
高密度澄清池(沉淀池)與斜管(斜板)沉淀池的構(gòu)造基本一致,其最大區(qū)別在于將活性污泥進(jìn)行回流,形成懸浮層,以增強(qiáng)絮凝體的活性和沉淀效果,適應(yīng)進(jìn)水濁度的范圍較大,處理后水質(zhì)較好。但運(yùn)行操作難度增加,設(shè)備投資較高。
斜管沉淀池、斜板沉淀池[17]與平流沉淀池相比,減少了占地面積,改善了水力條件,因此提高了制水生產(chǎn)能力;具有停留時(shí)間短,沉淀效率高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
本項(xiàng)目考慮采用斜管沉淀池。斜管的材質(zhì)采用乙丙共聚材料。
4.過濾。
過濾是處理工藝中最為重要的一道工序,用以除去在混凝沉淀后的殘留絮體和雜質(zhì)。根據(jù)濾池的結(jié)構(gòu)型式不同,目前常用的池型有普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、移動(dòng)罩沖洗濾池及V型濾池等。下面對(duì)常用濾池中的普通快濾池和V型濾池進(jìn)行分析比較:
V型濾池過濾周期長(zhǎng),采用均質(zhì)深層砂濾料,濾料層利用率高,截污能力強(qiáng)、濾速高、濾后水質(zhì)好;反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗,反沖洗強(qiáng)度小,節(jié)省沖洗水量和電耗,反沖洗效果好。單池進(jìn)、出水設(shè)置堰板,使各池進(jìn)水均勻,進(jìn)出水不受其他單池的影響,并可根據(jù)濾池水位的變化微量調(diào)節(jié)出水閥門的開啟度,以達(dá)到恒位、恒速過濾的目的。但普通濾池耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng),適合各種規(guī)模水廠[18]。
通過比較,確定本工程采用普通快濾池作為過濾工藝。
5.消毒。
消毒對(duì)于對(duì)污水處理而言雖不是必需的,但對(duì)于污水廠出水的安全排放或回用,尤其是對(duì)近年來實(shí)施較多的工業(yè)水中水回用工程,消毒處理已成為必須考慮的工藝步驟之一,具有非常重要的作用。在污水處理工程中得到廣泛應(yīng)用消毒方法主要有:液氯、二氧化氯消毒技術(shù)和紫外線消毒技術(shù)。紫外線消毒與氯消毒的比較如表1所示。
通過以上消毒方法的介紹和分析,綜合考慮用于污水消毒工藝的適用性、成熟性、安全性、可靠性及操作運(yùn)轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單易行和處理費(fèi)用等因素,紫外線消毒是唯一不會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的方法,不會(huì)產(chǎn)生二次污染問題。
鑒于以上幾點(diǎn),本設(shè)計(jì)把紫外消毒作為推薦的消毒方案。
二、污水處理工藝的確定
污水處理廠工藝方案是在進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì),污水處理工藝比較的基礎(chǔ)上制定的。所制定的方案必須能夠使污水廠在設(shè)計(jì)流量條件下,95%運(yùn)行時(shí)間的出水達(dá)到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),即達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn),經(jīng)工藝比選,確定本工程污水處理工藝流程。
三、結(jié)論
通過污水處理工藝流程方案的比選,并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際,認(rèn)為采用“水解酸化+CAST工藝+混凝沉淀過濾”工藝作為本工程的實(shí)施方案是可行的,工藝是合理的,且污水處理方法出水水質(zhì)穩(wěn)定,污泥易于處理和處置。
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級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:北大期刊
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級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
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級(jí)別:部級(jí)期刊
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級(jí)別:省級(jí)期刊
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