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關鍵詞:高濃度污水;處理技術;應用現(xiàn)狀
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產、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差異大,而且油田污水的水質變化大,廢水水質復雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境的物質,嚴重地污染了生態(tài)環(huán)境。當油田需要注水時,油田污水經處理后回注地層,此時要對水中的懸浮物、油等多項指標進行嚴格控制,防止其對地層產生傷害。為此,提出了更高的污水處理技術,對油田采出水處理具有一定的參考價值。
1 油田污水處理技術現(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。在很長一段時間內,此工藝流程被廣泛地應用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質一般都能達到回注水的要求。
1.1技術分類
(1)根據(jù)對油田污水處理程度和水質要求的不同,通常將污水處理技術分為一級處理、二級處理和三級處理。一般來說一級處理屬于預處理,二級處理能除去90%左右可降解有機物和90%~95%的固體懸浮物。對于重金屬毒物和生物等難以降解的有機物,例如高碳化合物以及在生化處理過程中出現(xiàn)的氮、磷,二級處理難以完全除去,則需進行三級處理。各級處理技術主要包括重力分離、粗粒化、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
(2)技術分類有物理法、化學法、物理化學法、生物法。物理處理法的重點是去除廢水重點礦物質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法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質,特別是含油廢水中的乳化油,包括混凝沉淀、化學轉化和中和法。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,將復雜的有機物分解為簡單的物質,廣泛為各國所采用。
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,因各種方法都有其局限性,在實際應用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質達到排放標準。另外,各油田的生產方式、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;二級處理有過濾、粗粒化、化學處理等,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膜生物反應器工藝
膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結臺的新型水處理技術,以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地,并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術相比,MBR具有以下主要特點:處理效率高、出水水質好;設備緊湊、占地面積??;易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單。自20世紀80年代以來,膜生物反應器己應用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。在我國,膜生物反應器作為污水再生回用的一項高新技術,其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應器在我國的實際應用還比較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應器將會有較好的應用前景。
2 污水處理技術分析
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)污染轉移(大氣)或轉嫁(其他地方),故受到一定限制?;瘜W處理法通常采用濕式空氣氧化技術(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,達到堿渣預處理的目的。堿渣的處理效果受制于氧化反應體系的溫度與壓力,污染物去除效率越高,相應體系所需的溫度與壓力也就越高,WAO法高昂的設備投資額度和運行費用使其應用受到限制。焚燒和濕式催化氧化都是投資、運行費用非常高的處理技術。相比之下,采用生化技術進行處理,其投資、運行費用都只有濕式催化、焚燒法的幾分之一或者幾十分之一,運行管理簡單,處理效果穩(wěn)定。生物氧化法首先將堿渣進行適度的稀釋(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg/L,中和后,利用特殊的生物反應器,使硫細菌在生物反應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,從而達到堿渣預處理的目的。生物氧化方式相比具有較好的技術經濟價值,而內循環(huán)固定生物氧化床技術即IRBAF處理工藝是針對石油煉制和石油化工產品精制過程中產生的廢堿渣(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的進水負荷,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)的正常運轉和達標排放。
3污水處理趨勢分析
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、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,研制和應用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點,無機高分子混凝劑的品種已經逐步形成系列;而在有機方面,有機混凝劑復合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。先進設備的研制和應用先進的生物處理技術被認為是未來最有前景的污水處理技術,一直是水處理工作者研究的重點和難點。近年來,基因工程技術的長足發(fā)展,以質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用,是今后污水生物處理技術的發(fā)展方向。膜分離技術的研究及推廣膜分離技術用于油田污水處理,目前尚處于工業(yè)性試驗階段,難以大規(guī)模工業(yè)應用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此,今后的研究的重點是:開發(fā)質優(yōu)價廉的新材料膜;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)工藝更為先進的復合反應器,提高處理效率,減少占地面積。膜生物反應器工藝,作為膜分離技術和生物處理技術的結合體,集中了兩種技術的優(yōu)點,已經在一些工業(yè)廢水處理中應用。但就其自身特點而言,膜生物反應器應用于油田污水處理的趨勢已經不可逆轉。
4 結束語
介紹了油田污水處理的一般工藝和國際先進的膜生物反應器工藝,并對污水處理技術進行了對比分析,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提供了理論依據(jù)。
關鍵詞 油田 污水處理 水質 發(fā)展
中圖分類號:TE992 文獻標識碼:A
1 油田污水處理主要工藝
在油田開采過程中,產出的污水主要包括油田采出水、鉆井污水及站內其它類型的含油污水。對這些污水經過簡單的處理后就進行排放,對生態(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和大部分固體懸浮物、油類等,應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化學法
化學法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質,特別是含油廢水中的乳化油。應用于油田各污水處理站,通過添加一定濃度的化學藥劑從而輔助物理法達到提高水處理效果的目的。它包括混凝沉淀、化學轉化和中和等方法。
1.3 生物法
生物法是利用微生物的生化作用,將復雜的有機物分解為簡單的物質,將有毒的物質轉化為無毒物質,從而使廢水得以凈化。根據(jù)氧氣的供應與否,將生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理。主要應用于注汽鍋爐給水的處理、污水達標排放處理等領域。
1.4 污水處理常規(guī)工藝
油田污水成分比較復雜,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不到水質標準,各種方法都有其局限性,在實際應用中通常都是兩三種方法結合使用。在水處理工藝流程中,常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離,主要除去浮油及油濕固體。二級處理有過濾、粗粒化、化學處理等,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)運行成本較高,特別是藥劑用量大、費用高。現(xiàn)在油田提倡降本增效,節(jié)支降耗的同時還要提高油田開發(fā)的效果。怎樣降低高昂的注水費用已經成為一個重點問題。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雜,處理起來難度較大。對此類問題國內外沒有成熟的技術可以借鑒,如果不能合理的解決此問題,將制約油田開發(fā)水平的進展。(3)油田污水系統(tǒng)的兩大難題就是腐蝕和結垢,雖然油田采取了積極的應對措施,但是由于成本、管理等諸多因素的影響,腐蝕和結垢問題造成的影響依然存在。(4)在注水實際運行中發(fā)現(xiàn),雖然油田污水經過了注水站的層層處理,但是水中Fe2+會逐漸被氧化形成沉淀物質,使水質惡化。并且,注水管線缺少內防腐措施,運行時間長,污水中含有的SRB在厭氧環(huán)境中發(fā)生化學反應形成沉淀,對水質造成了二次污染,這就是注水管線截面積縮小的直接原因。
3 最新污水處理技術工藝
水處理劑的品種增多、效能提高,油田水化學的研究手段增強、水平提高。特別是針對污水達標外排處理的要求,開展了水微生物學的研究,發(fā)展應用了生化處理技術,建立了用于污水、污泥處理的菌種庫,使污水深度處理技術得到了長足的發(fā)展。對于目前實際應用處理技術的缺陷,對一些技術加大了研究力度,主要包括膜分離技術、超聲波破乳技術、高級氧化技術(AOP)。膜分離法處理采油污水,方便簡單,分離效果好,處理含油污水也不需要加入其它試劑,不產生含油污泥,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。超聲波破乳技術對三次采油階段進行破乳脫水效果較好,提高了三次采油的經濟效益。影響超聲波破乳脫水效果的因素較多,主要有:聲強、頻率、作用時間、介質溫度、聲波對介質的作用方式等。
高級氧化處理技術是利用在一定條件下產生的具有很強氧化能力的自由基,強化分解水中的有機污染物,可用于水源污染較重和水質要求較高的情況。高級氧化處理技術成本較高,但可以獲得較高的水質,可作為遠期發(fā)展的重點內容??衫霉饧ぐl(fā)產生自由基或合成特殊的催化劑引發(fā)自由基。研究內容可包括:光化學催化氧化處理工藝理論與技術;催化氧化除污染工藝理論與技術;紫外、同位素凈水工藝理論與技術等。高級氧化處理技術是當代環(huán)保型水處理技術的主要研究方向和重點課題之一,未來必將引領國內環(huán)保型水處理技術的發(fā)展趨勢。
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用技術之一。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 工藝在城市污水應用中的重點是盡可能降低基建費用,簡化操作過程,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鍵技術如下:(1)為達到同時稍化反硝化的目的,準確的控制溶解氧的設計;(2)合理的瀉水體積確定;(3)典型污水水質脫碳、脫氮、脫磷的關鍵參數(shù);(4)高效連續(xù)流 SBR 工藝的設計;(5)革新的 SBR 工藝配套系統(tǒng)的合理設計
參考文獻
農家樂生活污水主要是農家樂餐館廚房在營業(yè)過程中產生的廢水和旅客住宿時產生的洗浴及清洗旅店用品的洗滌污水。農家樂生活污水排放時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,成分比較復雜,有機物含量也高,具有排放量大、消耗集中、水量水質變化大、污水含油量高等特點。
2農家樂生活污水的排放對環(huán)境的影響
由于農家樂多位于環(huán)境優(yōu)美的偏遠地區(qū),且很多是山區(qū),排水設施及管網鋪設很不完善。農家樂經營戶較為分散,且我國目前缺少對農家樂生活污水超標排放的硬性處罰規(guī)定,造成相關管理部門對農家樂生活污水排放的監(jiān)督和管理困難,因此農家樂生活污水的隨意排放現(xiàn)象嚴重。許多偏遠地區(qū)的農戶常將未經處理的污水直接排入附近水體。這必然會對周圍的環(huán)境造成危害:農家樂餐飲廢水由于含有大量動植物油,會形成油膜漂浮于水面,阻礙動植物生長,甚至誘發(fā)其死亡,從而引發(fā)水體富營養(yǎng)化,降低水體使用功能;若農家樂廢水直排至農田進行灌溉,大量的動植物油則會吸附在土壤表面,隔斷了土壤與大氣之間交換空氣的通道,對植被的生長極為不利;農家樂排放的生活污水往往集中,未及時滲入土壤的污水由于有機物含量高容易滋生病毒和細菌,給人們的健康帶來威脅;景區(qū)的優(yōu)美環(huán)境也勢必會因此受到影響,對于旅游業(yè)的可持續(xù)發(fā)展產生重大阻礙。
3農家樂生活污水處理方法概述
根據(jù)國內外專家學者的已有研究,農家樂生活污水的主要處理方法分為物理化學法、電化學法、生物法、自然生物處理技術及組合工藝處理法。
3.1物理化學法
物理化學法可有效去除農家樂生活污水中的有機污染物和油脂,且物化法具有操作簡單、投資少、體積小的特點,因而在農家樂生活污水處理中應用較廣。常用的物化法有混凝法和粗粒化法。
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、網捕卷掃的單獨或共同作用下,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,進而與水體分離被去除的過程。于金蓮等通過對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;廢水經混凝處理后,油、CODcr的去除率與原廢水中油、CODcr含量有關,污染物含量越高,去除率亦越高。因而其處理效果受水質影響較大,處理效果往往不穩(wěn)定。不適合處理水質波動大,CODcr濃度高的農家樂生活污水。
3.1.2粗?;?/p>
粗粒化法是利用油、水兩相對聚結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成較大的油粒。聚結后粒徑較大的油珠則易于從水中被分離。該法現(xiàn)常用于農家樂生活污水的預處理。
3.2電化學法
電化學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,通過氣浮作用帶動絮凝體上浮而被去除,同時電場可直接氧化去除廢水中的某些有機物。其優(yōu)點是既可以作為單獨的處理工藝,又可以與其他技術相結合形成復合處理工藝;優(yōu)點是不會產生二次污染;設備小巧、易操作。缺點是耗能較多、成本很高。電化學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家樂餐飲廢水,研究發(fā)現(xiàn):進水pH值、電導率和電流密度不會影響污染物的去除率;實驗中污水的油脂去除率高于94%;且電凝聚法還能夠調節(jié)廢水的pH值。該法在電價低廉的地區(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、加強資源持續(xù)利用、保護生態(tài)平衡的優(yōu)點。但農家樂生活污水在經過生物處理前宜進行簡單預處理。應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質是在曝氣池內按一定體積比設置填料,使曝氣池中的微生物與污水中有機污染廣泛接觸,從而提高微生物降解污染物的能力。生物接觸氧化技術沒有污泥回流和污泥膨脹,有機污染物去除率高,兼有脫氮功效。該法耐沖擊負荷,甚至在間歇運行時處理效果仍然較好,操作相對簡單,運行方便,非常適用于農家樂餐飲廢水的集中處理。其缺點是占地面積大,填料易堵塞,填料堵塞后會導致布水、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行的活性污泥污水處理技術。SBR運行過程中,各階段的運行時間、反應器內混合液體的變化及運行狀態(tài)都可以根據(jù)具體要求靈活調節(jié)。于金蓮等對SBR工藝處理餐飲廢水的最佳運行周期條件進行了研究。研究表明:SBR工藝耐沖擊較強,工藝流程簡單,維護管理方便,可以實現(xiàn)自動控制;SBR法的缺點是進水、出水不聯(lián)系,脫氮除磷率低,單池的造價高,技術條件和運行維護方面要求較高。該工藝對于廢水排放量小,且場地受限制的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農家樂經營戶不適用,較適用于農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農家樂生活污水處理效果的影響;試驗結果表明,去除效果在較低曝氣量0.25m3/h情況下,出水CODCr、氨氮、SS、動植物油的去除率分別為:86%、86.6%、87%、91%,出水均可達標排放。
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合系統(tǒng)的物理、化學、生物學作用,既降解了有機污染物,又使污水中的水、肥資源得到回收利用的工藝技術。在遠離城市、市政污水管網不完善的農家樂經營區(qū),采用自然生物處理技術,可節(jié)約資金,就地解決生活污水處理問題。應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、生長周期長、根系發(fā)達、美觀及具有經濟價值的水生植物,使廢水流經填料床時得到處理的一個獨特的生態(tài)系統(tǒng)。人工濕地在凈化污水的同時,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值。因此人工濕地在偏遠的農家樂經營區(qū)應用最為廣泛。人工濕地均屬于無動力系統(tǒng),投資省、運行費用低、維護管理簡單,且有一定觀賞、生態(tài)和經濟價值,使其在農家樂污水處理工程中擁有較大推廣優(yōu)勢。陳俊敏等開展了人工濕地處理農家樂污水的研究,結果表明:人工蘆葦濕地對CODCr、BOD5、氨氮及SS的去除率分別達47.97%、51.35%、76.19%、30.77%以上,人工蘆葦濕地末端的出水水質可以穩(wěn)定達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》界定的一級標準。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,處理效果易受到進水負荷、外界氣溫、濕地基質性質和濕地植物種類等因素的影響。
3.5組合工藝處理技術
由于農家樂生活污水成分復雜,單一的物理法、化學法或生物法難以達到理想的效果,但運用物理生物化學法組合起來的處理工藝卻能克服單一方法的缺點。王建翔[15]以上海市某農家樂生活污水處理工程為例,探討了化學強化絮凝+垂直潛流人工濕地組合工藝在農家樂生活污水處理中的應用。在人工濕地處理單元之前設置化學強化絮凝預處理單元,可以去除水中懸浮物,防止其在濕地中積累并導致人工濕地的堵塞;去除污水中的磷,以減緩濕地基質吸磷能力在短時間內飽和;削減人工濕地有機污染負荷,降低人工濕地的占地面積。結果表明,該組合工藝處理農家樂生活污水具有投資、運行費用低,管理維護簡單,適合農家樂生活污水處理。陸燕勤等通過試驗研究,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農家樂生活污水處理方法展望
【關鍵詞】污水處理;污水處理技術;研究進展
引言
我國目前水污染問題十分嚴重,伴隨而來的是水資源的匱乏問題。因此運用有效的污水處理技術十分的緊迫.以下就常用的污水處理技術做一介紹。
一、常用的污水處理技術分析
1、物理處理法
物理處理法是運用年限最長的污水處理法,然而相關的處理技術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,隨著科學技術的飛速發(fā)展,物理處理法所采用的設備自動化程度越來越高,相關的機械設備功能日益全面,相應的研發(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、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常對裝置進行清洗工作,一般渣的主要方式有人工清渣和機械清渣兩種,前者主要運用于流量小時,在設計過水面積的時候應當運用相對大的安全系數(shù),以免清渣太頻繁,浪費人力。篩網可以起到初次沉淀池的作用,在污水處理中長用到生物脫氮除磷工藝,可以在節(jié)約空間位置的同時高效利用碳源。
2、化學處理法與物理化學法
污水的化學處理法主要指的是利用化學反應的作用去除污水中的雜質。這種處理方法可以對難以生物降解的物質進行處理。常用的化學處理法主要有中和法、化學混凝法、化學沉淀法和氧化還原法。常用的物理化學法有吸附法、離子交換法、萃取法和膜析法。本文主要闡述化學混凝法和吸附法。化學混凝法主要作用于微小的懸浮固體以及膠體雜質。一般較大的顆粒懸浮物多用沉淀等方法除去,因為大顆粒懸浮物受重力作用大,然而微小固體和膠體會長期懸游,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,多是分散地懸游狀。盡管化學混凝的機理至今尚未完全弄清楚,但是根據(jù)現(xiàn)階段研究進展,可以斷定它和雜質成分、濃度、水溫、PH 等有關,根據(jù)壓縮雙電層作用和吸附架橋作用,產生微粒凝結現(xiàn)象?;炷▽炷齽┮蟾撸粌H要求混凝效果好,而且要環(huán)境友好,價格低廉。常用的混凝劑分為無機鹽類和高分子兩類,其中無機聚合混凝劑用量最多。用硫酸鋁時,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。一般化學混凝法運用的設備主要是水泵混合、隔板混合和機械混合。吸附法的處理效果主要和溶質性質、 溶質分子大小等有關,吸附量會隨著吸附劑表面積的增大而增加,不同的吸附劑在實際處理中會取得不同的效果。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步驟:首先是流體和吸附劑接觸,流體中的吸附質被吸附在吸附劑上,其次將已經吸附了吸附質的吸附劑和流體分離,最后實現(xiàn)吸附劑的再生過程。吸附劑處理法是傳統(tǒng)的物理化學處理法,對進水的預處理有相當高的要求,并且吸附劑是價格十分昂貴的。
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物轉變?yōu)槎趸己退?。微生物的代謝過程分為異化和同化兩個過程,這兩個過程包含了眾多復雜的物理化學反應。微生物一般可以依靠污水中的有機物和少量無機物作為營養(yǎng)物質,這些可以作為微生物營養(yǎng)源的物質稱為基質。分解代謝是微生物利用基質的過程,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行,硝化作用則應在好氧條件在進行,反硝化在厭氧條件下進行。生物處理法將污水中一部分氮同化成為生物細胞的組成部分,稱為同化作用,一般當進水氨氮濃度不高時,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行排放。在生物除磷中還經常運用假單胞菌屬、放線菌屬等,聚磷菌有明顯的除磷優(yōu)勢。采用生物處理法應當首先了解微生物的生長規(guī)律和生長壞境,采用的研究方法主要是分批培養(yǎng)法,可以在培養(yǎng)過程中獲取營養(yǎng)物質隨時間的消耗量,從而了解微生物的生長情況。微生物生產會經歷延遲期、對數(shù)期、增長期、穩(wěn)定期和衰亡期這五個階段。污水處理應當著重控制微生物的生長期,此時能夠取得最佳的處理效果。微生物生長需要充足的營養(yǎng)、合適的溫度和PH值。曝氣池作為一個反應器,應當符合相應的水力特征。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是設備復雜,容易出現(xiàn)故障,而且要及時地進行PH調節(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)。采用生物處理法應當對環(huán)境因素(PH、溫度)、工藝因素(反應區(qū)水力停留時間、污泥泥齡)和污水成分進行精確的控
制,一般城市用水的PH應當盡量控制在7.0左右。對污泥處理的回流上清液進行專門的加藥沉淀處理也能使磷得到有效地控制。
二、污水處理技術的研究進展
1、高效率、低投入、低運行成本、成熟可靠、產泥量少且污泥達到穩(wěn)定的污水處理工藝的研究
中國是一個發(fā)展中國家,經濟發(fā)展水平相對落后,而面對中國日益嚴重的環(huán)境污染,建設大批的污水處理廠需要大量的投資和高額運行費,這對中國來說是一個沉重的負擔。而目前中國的污水處理廠建設工作,則因為資金的缺乏很難開展,部分已建成的污水處理廠由于運行費用高昂或者缺乏專業(yè)的運行管理人員等原因而一直不能正常運行,因此對高效率、低投人、低運行成本、成熟可靠的污水處理工藝的研究是今后的一個重點研究方向。
2、對適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究
發(fā)展小城鎮(zhèn)是中國城市化過程的必由之路,是具有中國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,而忽視如此數(shù)量多的小城鎮(zhèn)的污水治理,則中國的污水治理也不能達到預定目標。而對于小城鎮(zhèn)的污水處理又面臨一系列的問題,如資金短缺,運行管理人員缺乏,技術力量薄弱等。因此,小城鎮(zhèn)的污水處理工藝應該是基建投資低、運行成本低、運行管理相對容易、運行可靠性高的工藝。目前對適用于小城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的研究方向是:根據(jù)小城鎮(zhèn)的特點,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
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)對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,使出水達到國家規(guī)定的排放標準,新建污水處理廠則須按照標準GB18918-2002來進行建設。目前,對污水生物脫氮除磷的機理、影響因素及工藝等的研究已是一個熱點,并已提出一些新工藝及改革工藝,如MSBR、UCT等,并且積極引進國外新工藝,如OCO、OOC、AOR、AOE等。對于脫氮除磷工藝,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、工藝控制調節(jié)靈活、投資運行費用節(jié)省。
結束語
總而言之,污水處理問題與人們的生活息息相關。有關部門、機構應當加強對污水處理技術的研究,爭取用更新更好的技術進行污水處理,為社會帶來優(yōu)質的水資。
參考文獻
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摘要:應用數(shù)學模擬技術需要了解污水的水質特性,只有具備詳細的污水水質特性參數(shù)才能更準確地模擬、預測污水處理工藝的運行效果。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。對這5種組分的測定方法進行了探索,其中SA可采用五點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物(XS)。最后測得北京某污水處理廠進水COD的5種組分的質量分數(shù)分別為:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金項目:北京市可持續(xù)水與廢物循環(huán)利用技術“學術創(chuàng)新團隊”項目(BJE10016200611);北京市自然科學基金資助項目(8052011);國家高技術研究發(fā)展計劃(863)項目(2006AA06Z320)
關鍵詞:數(shù)學模型;污水水質特征;COD組分;五點pH值滴定法;BOD-t曲線法中圖分類號
2007有關數(shù)學模型的研究與應用在我國大體上仍處于學術認知階段。這種現(xiàn)狀主要源于對國際上現(xiàn)已廣泛應用的數(shù)學模型中所涉及的各種缺省參數(shù)的疑慮,擔心這些針對國外污水特征情況確定的參數(shù)未必適合中國的污水水質情況。于是,不少人首先將模型應用的注意力集中在了對各種模型參數(shù)的確定上。這種認識必然導致工程界對模型應用望而生畏,使本來對模型應用已產生興趣的工程技術和運行管理人員無形中又形成了敬而遠之的現(xiàn)象。事實上,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的污水處理工藝中,因為有關的生化反應動力學參數(shù)在理想環(huán)境范圍內是不應存在國界的。在模型應用時除了要對有機物(COD)作必要的試驗區(qū)分外,大多數(shù)情況下并不需要對所有參數(shù)進行試驗確定。筆者利用TUD聯(lián)合模型對北京某大型市政污水處理廠的倒置A2/O工藝進行了模擬[3],參照荷蘭對污水中有機物的區(qū)分經驗[4],在只對3個參數(shù)進行修正的情況下便獲得了令人滿意的模擬效果。
這表明,國際上已開發(fā)并成功應用于世界各地的數(shù)學模型及絕大多數(shù)參數(shù)完全適合我國的污水處理實際,沒有必要對模型參數(shù)進行繁雜而無謂的測試工作。污水水質特征化是模擬污水處理工藝運行的一個重要步驟[5],只有具備詳細的污水水質特性參數(shù)才能更準確地模擬和預測污水處理工藝的運行效果。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)合模型將其細分為5種組分:①溶解性、易揮發(fā)有機酸(SA);②溶解性、可發(fā)酵、易生物降解有機物(SF);③溶解性、惰性有機物(SI);④顆粒狀、緩慢降解有機物(XS);⑤顆粒狀、惰性有機物(XI)。在此基礎上探索了這5種組分的測定方法,以期推動數(shù)學模擬技術在我國的應用。新晨
污水水質特征化分析方法溶解性有機物的確定方法進水中的溶解性有機物(S)包含溶解性、易生物降解有機物(SS)和溶解性、惰性有機物(SI)。其中SS又分為SA和SF,它們的含量對生物除磷影響很大。隨著數(shù)學模型的廣泛應用,出現(xiàn)了多種測定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)計量法和基于物質分子大小的物理化學法[6]。OUR計量法和物理化學法均可實現(xiàn)對SS的準確測定,但這兩種方法在具體操作程序上的復雜程度不一樣。OUR計量法是生物化學方法,操作過程不僅耗時而且繁雜,物理化學法相對來說簡單易行。采用這兩種方法測定同一水樣,SS的校正系數(shù)均可達到0.965左右[7]。目前,物理化學法已經被成功地用于強化生物除磷(EBPR)系統(tǒng)中溶解性COD的測定,且成為《荷蘭污水特性描述指南》中的標準方法[4]。物理化學法的基本原理是:假設進水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根據(jù)SS可直接通過細胞膜的特點,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物(SS+SI)。SI的確定Ekama認為[8],經過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。
【關鍵詞】環(huán)境污水處理;化學除磷藥劑;工藝
隨著工業(yè)生產的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化建設的快速推進,大量含磷生活環(huán)境污水、工業(yè)廢水排入江河湖泊中,增加了水體營養(yǎng)物質的負荷,從而引起水體中藻類與水生植物異常繁殖,即水體的富營養(yǎng)化。研究表明。多數(shù)水體富營養(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不能滿足出水磷的排放標準時可考慮采用化學除磷技術。
一、環(huán)境污水處理中化學除磷工藝的概述
化學除磷的反應機理是在環(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合會形成低溶解度、極細小晶狀體的磷酸鹽化合物;然后,在流速梯度或混合擴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污泥,從而實現(xiàn)化學除磷的目的。因此,化學除磷過程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分離四個步驟,其本質就是磷酸鹽從液相轉移到固相的過程。在這個過程中沉析和凝聚反應發(fā)生的非常快,被認為是同時發(fā)生的,凝聚時形成的主粒子,在絮凝過程中相互結合形成更大的粒子――絮體,以利于沉淀或者固液分離,由上述分析 可知,化學除磷效率與沉析和絮凝過程直接相關,沉析、凝聚與磷酸鹽化合物種類與化學除磷藥劑的種類及pH等因素有關,絮凝過程與除磷工藝形式有關,因此,要提高化學除磷效率必須從化學除磷藥劑的種類、反應環(huán)境的pH及除磷工藝等因素考慮。
二、環(huán)境污水處理中化學藥劑除磷工藝的分析
目前用于環(huán)境污水化學輔助除磷的藥劑主要可分為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、改性硅藻土及復合絮凝劑等。以下就常用的幾種進行研究分析,旨在提高對環(huán)境污水的處理。
1、鋁鹽化學除磷藥劑。鋁鹽化學除磷藥劑主要有硫酸鋁、氯化鋁和聚合氯化鋁等。三價鋁鹽藥劑除磷的反應包括兩個反應過程:(1)三價鋁離子與環(huán)境污水中的磷酸根發(fā)生沉淀反應,生成沉淀化合物AlPO4;(2)三價鋁離子發(fā)生水解反應,生成具有較高的正電荷和較大的比表面積的單核羥基絡合物和多核羥基絡合物,然后,多核羥基絡合物之間發(fā)生范德華力、吸附架橋和網捕等作用獲得較好的沉淀效果,從而實現(xiàn)化學除磷。Al3+水解反應和金屬磷酸鹽的溶解性均受到pH的影響,同時金屬離子也會與OH-發(fā)生反應,從而與PO43-形成競爭反應不利于除磷,由此可見,鋁鹽化學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,可能會造成排放水體中鋁鹽超標,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機理類似,之外還會發(fā)生強烈水解并同時發(fā)生各種聚合反應吸附水中的磷。Fe2+除磷效率與pH相關,但有關Fe2+除磷最佳pH存在爭議:有人認為pH=8時,F(xiàn)e2+除磷效果最好 ,但王文超等認為pH=7.5~8.5時不易生成沉淀,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,這些都限制了二價鐵鹽在廢水除磷中的應用,實際過程中可利用好氧池曝氣的特點將Fe2+氧化成Fe3+來提高化學除磷效率。鐵鹽與磷酸鹽反應形成沉淀物相對于鋁鹽更加穩(wěn)定,而具有沉降速度快的優(yōu)點,因此實際應用比較多,但是具有出水濁度與色度高、對出水pH影響大、運輸和貯存麻煩、對設備腐蝕大等缺點,同時鐵也是刺激藻類生長和引發(fā)湖泊水華的一個重要因素,這些缺點限制其使用范圍。由于需要較高的pH,同時鈣鹽除磷藥劑還會引起池壁或渠、管壁上結垢及曝氣管堵塞等,因此鈣鹽除磷藥劑在城市環(huán)境污水處理廠中應用的比較少。磷酸氨鎂法是近幾年國際上非常流行的廢水除磷方法,但我國還未出現(xiàn)相關的報道。
3、復合新型除磷藥劑。復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,具有較強的去除效果,而且藥劑生產工藝簡單,原料易得,生產成本低。其中PAFC在環(huán)境污水廠中應用的比較多,原因在于PAFC結合了鋁鹽和鐵鹽的雙重優(yōu)點,化學反應速度快、形成絮體大且重、沉降快和過濾性好等優(yōu)點。因此,PAFC既能克服鋁鹽絮體生成慢、絮體輕、沉降慢的不足,同時又能克服鐵鹽除磷的出水渾濁、色度高的缺點。改性硅藻土是最近新使用的化學除磷藥劑,其組成包括硅藻土、PAC和石灰等,其中的PAC和石灰可與PO43+反應生成A1PO4和Ca5(PO4)3OH等沉淀物,同時硅藻土具有吸附、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,復合新型除磷藥劑,如聚氯化鋁鐵結合傳統(tǒng)鐵鹽鋁鹽除磷藥劑的優(yōu)點,適用范圍和條件較廣,除磷效果好,而且對環(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。
結束語
一般生產環(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生物脫氮與除磷相結合的工藝,難以滿足目前國家環(huán)境污水排放標準的要求。因此,有必要考慮采取化學除磷或化學輔助除磷。今后化學除磷的研究方向應是將化學法和生物法結合起來。降低化學藥劑的投加量和減少污泥量,從而促進環(huán)境污水工藝的發(fā)展。
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關鍵詞:工業(yè)廢水 處理 技術 進展
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)07(a)-0119-01
我國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,浪費水資源的同時加劇了水源的污染,所以工業(yè)廢水的處理與回收勢在必行。目前我國很多城市水資源短缺情況嚴重,一定程度上制約了我國經濟和社會的發(fā)展。工業(yè)廢水的處理和回收已經引起了人們的高度重視。
1 我國工業(yè)廢水的主要處理和回收方法
我國是一個淡水資源嚴重短缺和供需矛盾突出的國家,加強工業(yè)廢水的凈化處理是節(jié)約水源,減少污染然和維持社會可持續(xù)發(fā)展的重要手段。以下簡單介紹工業(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)、體積分離法(適用于分離體積較大的雜質)等,這些方法不改變廢水的化學性質,把廢水中的不同物質成分以特定的方法改變其存在形式和分布領域。利用物理原理,分離廢水中的有害物質、調節(jié)水質、減少水資源的污染。
(2)化學法。
與物理法處理工業(yè)廢水有所不同,化學法利用的是化學反應去除水中污染物,不僅改變了雜質的物理性質,還改變了雜質的化學性質,對污染的根源做進一步處理。較為常用的化學法為氧化還原法(將有毒物質轉化為無毒)和電解法(分解重金屬離子)。
(3)物理化學法。
物理化學法是物理作用與化學作用的綜合,其廢水處理效果非常明顯。常用的物理化學法有電解法和離子交換法,對廢水中的重金屬離子進行回收,凈化水質。但是由于其處理費用較高,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)廢水是一項很有發(fā)展前景的技術,生物處理方法是工業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢,它是利用微生物的生命活動來轉化廢水中的污染物,對生物成分進行改造和利用,生物技術還用于污水的二級處理或深度處理。生物技術與其他技術相比,凈化過程簡單,工藝流程和運行容易掌控。
1.2 回收方法
(1)傳統(tǒng)的回用技術
工業(yè)廢水的二級處理是節(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)重復利用。利用生物技術(土地回用技術),把工業(yè)廢水用于農業(yè)土地灌溉,使土地成為一個生化處理池,實現(xiàn)工業(yè)廢水的循環(huán)利用。值得注意的是,土地回用技術所回收的工業(yè)廢水不能含有有毒物質。
(2)以膜技術為代表的新型水回用技術。
膜技術采用混凝砂濾、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主要是無機鹽、殘余有機雜質,達到循環(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鍵。反滲透工藝利用醋酸纖維素膜和芳香聚酰胺膜作為半透膜。此外,電滲析技術也是比較常用的膜技術,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
我國工業(yè)廢水的凈化處理和回收技術雖然取得了一定進展,但是仍然存在在許多問題,亟待解決。很多企業(yè)只是對廢水進行常規(guī)的處理,達到排放標準后直接排放,沒有回收利用,達標的廢水中非重金屬離子和可溶解性鹽類的雜質較高,對它們的二次利用非常有限。
2.1 污水分流不徹底
我國工業(yè)廢水中的污染物種類越來越復雜,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,不同的污染物性質不同,沒有針對性的治理措施會導致額外的藥劑消耗,增加處理費用。
2.2 堿使用量大
利用化學沉淀法處理工業(yè)廢水時,由于廢水中重金屬含量大,如果不經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,不能準確的控制藥劑的添加量,所以經常出現(xiàn)減的使用量過大情況,浪費藥劑。
2.3 污水處理工藝沒有針對性,處理成本高,中水回用率低
受工業(yè)廢水處理技術的限制,國內企業(yè)的污水處理成本普遍較高。為了滿足環(huán)保要求,廢水達標排放,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,浪費藥劑,工作效率不高。雖然廢水處理存在經濟效益,但是高成本的資金投入使得經濟效益并不樂觀,企業(yè)也就沒有了處理污水的動力。所以企業(yè)要加強改進污水處理工藝,做到分開治理、分類回收、嚴格工藝。
3 污水處理與回用改進措施及發(fā)展趨勢
3.1 廢水分流收集、分類處理
工業(yè)廢水的處理應做到分流收集、分質處理,根據(jù)污水的水質特點進行分類,在對不同類別的水質采取不同的處理工藝,例如對廢水中的金、銀、鎳等貴重的重金屬采用單獨處理,回收再利用,降低重金屬超標的可能性,又為企業(yè)創(chuàng)造價值。
3.2 提高自動化水平
提高企業(yè)廢水處理的自動化水平,不僅能夠節(jié)省勞動力、提高效率,還能減少人為操作導致的問題,確保工藝參數(shù)穩(wěn)定、實現(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)可采用儀表自動化控制,設定好系統(tǒng)中各儀表的參數(shù),實現(xiàn)電腦操控。
3.3 廢酸單獨回收處理
工業(yè)廢水中的廢酸要單獨處理并回收,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)省了處理費用。
3.4 改進廢水處理及回用工藝
污水的處理方法多種多樣,企業(yè)要有針對性地根據(jù)水質特點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,對于有機工業(yè)廢水,生化技術是未來污水處理的發(fā)展趨勢,不僅能夠降低有機物含量,節(jié)省費用,還能滿足廢水排放標準。
4 結語
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)自身的實際情況加強對工業(yè)廢水的處理,對存在的問題進行分析并提出解決措施;采取行之有效的策略和對策,加強技術創(chuàng)新和改革,將更多的技術應用在工業(yè)廢水處理水的回用上,降低廢水處理成本,達到環(huán)境效益與經濟效益的雙贏。
參考文獻
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關鍵詞:污水處理;問題;措施
中圖分類號:R123.3 文獻標識碼:A 文章編號:
引言:世界上任何國家的經濟發(fā)展,都伴隨著人民生活水平的改善和城市化進程的不斷加快,但是相應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重,這一切都加重了城市的負荷,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、當前市政污水處理存在的問題1、污水處理廠建設資金的短缺 盡管中國已建污水處理廠超過一百個,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)行計劃在污水處理廠建設。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)劃和建設提上城市發(fā)展議程。一個主要的原因是沒有足夠的建設資金,地方政府也沒有進行有效的多邊融資,加快水環(huán)境污染控制, 為未來幾代人留下一個美麗的生活環(huán)境。
2、污水處理廠未滿負荷運行
全國已建成投產經營污水處理廠、滿負荷運行小于l/3。沒有滿負荷運行,最重要的是由于運行資金不能到位,遠不能滿足正常運行所需的最低費用。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,但運行率非常低。
3、進口設備維修和設備備件的發(fā)展
大量的進口設備,經過幾年的運作,已出現(xiàn)不同程度的損傷,尤其是整合后的維護和檢修。如果請外國專家來維修,維修成本將大大增加真的很難接受,如果進口設備可以維持正常的操作必須開發(fā)國內專業(yè)的進口設備維修,使其掌握技能的進口設備維護保養(yǎng)標準。還得有充足的備品配件,特別是一些將要淘汰的設備被引進中國,備品配件國外也不會再生產了,就需要國內自行測繪、加工制造,只有這樣才能使進口設備發(fā)揮出它的作用,否則設備的損壞,配件的缺乏會影響污水處理廠的正常運行。
4、污泥不是真正實現(xiàn)無害,沒有辦法最終處置
污水處理后的出水達到國家規(guī)定的排放標準,但在此過程中由于技術原因導致的污水處理失敗產生的污泥如何妥善處理,它也會造成對環(huán)境的二次污染。國家環(huán)境保護部門有關規(guī)定污泥干燥化合物作為農業(yè)肥料??傊绻皇亲罱K處置的方法,會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備
污水處理廠進調節(jié)池,格柵,沉淀池,污泥處理前的儲存池,污泥脫水間(除了離心機)等產生嚴重的氣味,影響操作人員的身體健康,也會污染周圍居民的生活環(huán)境,應該通過安裝除臭裝置等各種渠道來消除污染,保護環(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、物理化學法、物理法以及化學法四大類,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,轉化廢水中的無機微生物營養(yǎng)物質以及有機污染物的物質形態(tài),使之生成無害的穩(wěn)定的物質成分。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,可將處理技術分為一級處理、二級處理以及三級處理。采用一級處理主要是將污水中的固體污染物除去,污水一級處理的生物需氧量可除去百分之三十左右,無法達到排放標準要求,因此,還需要進行二級處理。二級處理能夠將污水中呈溶解狀態(tài)或膠體的有機污染物及時除去,除去率在百分之九十以上,滿足排放標準要求。而三級處理主要是對難以降解的氮、磷、有機物以及可溶性有機物等實施進一步處理,達到規(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鍵程序。因為在污水中常常含有較多的細菌、病毒、寄生蟲等有害病菌,如果不經過消毒處理,污水中存在的部分有機物如果與氯結合發(fā)生化學反應,轉化成致癌物質,隨著出水排出來,將會對社會環(huán)境、人們身體健康等造成嚴重影響。目前,加氯消毒是我國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,對水體中的某些水生物造成威脅,影響水體生態(tài)。隨著社會可持續(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)展趨勢十分良好,并且在實際工程中已被大量應用,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的普及、處理程度不斷深化、處理效率也不斷提高,與此同時污水廠的污泥量也隨之不斷增長,其具有容積大、穩(wěn)定性差、容易腐敗等特點,如果不及時處理好,將會引起更為嚴重的二次污染。因此,怎樣對污泥合理處置。逐漸成為市政污水廠及其相關部分越來越關注的問題。污泥處理的常見方法是進行深海處理,使其自然干化后進行外運填埋,或進行濃縮、脫水、消化、焚燒后進行外運填埋等,有的可以當做農田化學肥料。根據(jù)目前我國的經濟狀況,對于大多數(shù)污水廠來說,將污泥應用于農田是一個十分現(xiàn)實、可行性較高的方案。將污泥添加到農田中,污泥中的磷、鉀、氮等微元素充分與土質結合,對農作物產量增加具有極大的促進作用。由于自然干化外運對環(huán)境造成污染,目前已經停止使用。雖然焚燒處置能較為徹底的清理污泥,但是其價格較高,投資成本相對較高。因此,很多污水處理廠都選擇消化、濃縮進行脫水外運的措施進行污泥處理。
三、污水處理工藝的探索和創(chuàng)新1、污水處理技術和方法層面上的工藝創(chuàng)新。污水水質的監(jiān)測和確定、污水處理方法的選擇、工藝流程的設置,依據(jù)的是污水水質,污水水質的監(jiān)測肯定是非常重要的。利用加權平均法來確定水質濃度,在確定污水濃度和水質的基礎上,綜合其它數(shù)據(jù),確定設計進水水質。在確定進水水質的基礎上,從技術和經濟角度選擇比較科學和可行的污水處理廠的設計污水處理工藝流程。進水水質的相似性比較,相同的城市貧困人口是不可取的,在確定的工藝流程之前,應該進行污水處理廠附近的用戶回用水需求調查和分析,進行適當?shù)臄U展和改進過程,達到污水回用水質要求。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)點是處理效率高,但是,在出現(xiàn)如下情形時,還得對工藝進行改進,在大量雨水沖擊負荷時,大量污泥會從曝氣池流向二沉池,從而導致污泥未來得及處理就流失,在這種情形下,可以采用改進型氧化溝工藝和SBRI工藝予以解決,從而有效降解有機物。
結束語:
城市污水處理是一項復雜的系統(tǒng)工程,從技術和工藝層面探討解決的方式方法只是其中一部分。在實際的污水處理過程中,技術和工藝的改進和創(chuàng)新要和當?shù)氐膶嶋H情況結合起來,綜合考量,制定科學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。
參考文獻:
[1]楊會龍,張志軍,張雅楠,污水廠改良氧化溝處理工藝的優(yōu)化控制[J].河北科技大學學報,2009(3).
摘要:根據(jù)進出水水質和當?shù)貙嶋H,對污水處理的預處理、一級處理、二級處理和深度處理等幾個工藝進行比選,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施方案,并給出污水處理的流程。
關鍵詞: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濟開發(fā)區(qū)的一個環(huán)境保護項目,它的建設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)我國國情和寧城當?shù)氐臈l件,提高污水處理率、解決污水處理問題的關鍵在于污水處理工藝的選擇[1]。污水處理廠的工藝選擇應根據(jù)進水水質、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法及當?shù)販囟?、工程地質等因素綜合考慮后確定[2]。污水處理工藝一般包括預處理、一級處理和二級處理、深度處理幾個密切相關的階段。本工程污水經過處理后達到一級A排放標準后方可排放,所以必須對各階段的一些工藝進行比較。
一、處理工藝比選
(一)預處理。
預處理就是在一級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)安全運行。預處理通常包括粗、細格柵、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,使泥砂和有機物分開,以達到除渣目的,該池型具有基建、運行費用低和除砂效果好等優(yōu)點,故本工程擬采用旋流沉砂池和粗、細格柵。
(二)一級處理。
一級處理主要目的是為二級處理減輕負荷,通常采用的工藝為沉淀池,對大型污水廠而言,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,如果設置初沉池,過量的去除污水中的BOD,會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行。因此,本次設計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置水解酸化單元對廢水進行水解酸化,提高廢水的可生化性,然后再進入生化處理單元進行處理[3]。
水解酸化工藝有兩個最為顯著的特點:其一,經過水解處理,污水中的有機物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化,而且在理化性質上發(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間內完成凈化;其二,這種工藝在處理污水的同時,由于污泥的停留時間較長,因此基本完成了對污泥的處理,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[3、4]。
(四)二級生化處理。
二級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處理中得到降解和去除,從而使出廠污水達到排放標準。二級處理包括各種物理化學法和各種生物處理法[5]。但各種物理化學法,使用大量昂貴的化學藥劑和復雜的工藝過程以及較高的控制技術,不適于易生物處理的城市污水處理廠。
生物二級處理法包括: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、生物轉盤等法:無污泥膨脹之患、維護管理方便,但占地面積大或造價昂貴,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問題,所以也不宜采用。
氧化溝活性污泥法:具有處理流程簡單、構筑物少,一般情況下可不建初沉池和污泥消化池,運行管理簡單,可承受水量、水質沖擊負荷,污泥量少等優(yōu)點,但要求污水溫度不低于于13℃,污水溫度低于7℃時無處理效果,特別是冬季轉刷曝氣很容易結冰[9],本工程不予考慮。
AB工藝對BOD5、CODCr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常規(guī)活性污泥法,主要缺點需設二組二沉池二套污泥回流系統(tǒng),構筑物多,A段污泥產量高,給污泥處置和出路增加了難度[10]。
序批式活性污泥法(SBR法):是二十世紀五十年代在美國開始研究,七十年代在生活污水處理中開始應用。九十年代在中國大量應用于工業(yè)及城市污水處理中。其中間歇進水周期循環(huán)式活性污泥法(簡稱循環(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工藝利用系統(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轉靈活性的優(yōu)點。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]。
推薦本工程的二級生化處理工序采用CAST工藝。
(五)深度處理。
為使出水達到一級A標準,二級生化處理程度尚達不到該出水標準,因此需對污水廠二級生化處理的出水進行深度處理。
1.混合。
混合是混凝沉淀的前提,混合效果的好壞直接關系到后序的混凝沉淀效果。是節(jié)省投藥量的關鍵。此過程使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚,故也稱初級混凝過程。針對從本工程污水廠處理水量較小的特點,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因素:一是混凝劑水解后產生的高分子絡合物形成吸附架橋的連接能力,這是由混凝劑的性質決定的;二是微小顆粒接觸碰撞的幾率和如何控制它們進行合理的有效碰撞,這是由設備的動力學條件決定的。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、機械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、網格絮凝池。
穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池、孔室絮凝池,優(yōu)點是結構簡單,造價低,施工方便;缺點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。
機械絮凝池絮凝效果好,水頭損失小,但機械設備維護管理比較復雜。
隔板絮凝池優(yōu)點是絮凝效果較好,結構簡單,施工方便;缺點是容積大,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,絮凝時間短,構造簡單,施工方便,維修簡單,運行費用低,對原水水量和水質變化的適應性較強,絮凝效果穩(wěn)定。
網格絮凝池是應用紊流理論的絮凝池,由于池高適當,可與斜管沉淀池、斜板沉淀池、小間距斜板沉淀池合建。網格絮凝池由多格豎井串聯(lián)而成,絮凝所需時間較短。絮凝池分成許多方格,進水水流順序從一格流向下一格,上下交錯流動,直至出口。一般在全池或全池的前三分之二分格內,水平放置網格箱。通過網格的空隙時,水流收縮,過網孔后水流擴大,形成良好絮凝條件。
本項目采用網格絮凝池。
3.沉淀。
沉淀設備是水處理工藝中絮凝體與水分離的最重要環(huán)節(jié),其設備運行狀況直接影響了出水水質。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]對水質、水量變化大的沖擊負荷適應性強,處理效果穩(wěn)定,構造簡單,池深度較淺,不需要填料,管理方便,采用機械排泥效果也很好。缺點是停留時間長,池子占地面積較大。
脈沖澄清池[16]適應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,對水質、水量變化較為敏感,操作管理復雜,需要及時監(jiān)測,否則會造成出水水質變差。
高密度澄清池(沉淀池)與斜管(斜板)沉淀池的構造基本一致,其最大區(qū)別在于將活性污泥進行回流,形成懸浮層,以增強絮凝體的活性和沉淀效果,適應進水濁度的范圍較大,處理后水質較好。但運行操作難度增加,設備投資較高。
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能力;具有停留時間短,沉淀效率高、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點。
本項目考慮采用斜管沉淀池。斜管的材質采用乙丙共聚材料。
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。根據(jù)濾池的結構型式不同,目前常用的池型有普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、移動罩沖洗濾池及V型濾池等。下面對常用濾池中的普通快濾池和V型濾池進行分析比較:
V型濾池過濾周期長,采用均質深層砂濾料,濾料層利用率高,截污能力強、濾速高、濾后水質好;反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗,反沖洗強度小,節(jié)省沖洗水量和電耗,反沖洗效果好。單池進、出水設置堰板,使各池進水均勻,進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節(jié)出水閥門的開啟度,以達到恒位、恒速過濾的目的。但普通濾池耐負荷沖擊能力強,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。
消毒對于對污水處理而言雖不是必需的,但對于污水廠出水的安全排放或回用,尤其是對近年來實施較多的工業(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用消毒方法主要有:液氯、二氧化氯消毒技術和紫外線消毒技術。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、可靠性及操作運轉的簡單易行和處理費用等因素,紫外線消毒是唯一不會產生消毒副產物的方法,不會產生二次污染問題。
鑒于以上幾點,本設計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水水質、出水水質,污水處理工藝比較的基礎上制定的。所制定的方案必須能夠使污水廠在設計流量條件下,95%運行時間的出水達到出水水質標準,即達到一級A標準。根據(jù)項目特點,經工藝比選,確定本工程污水處理工藝流程。
三、結論
通過污水處理工藝流程方案的比選,并結合當?shù)貙嶋H,認為采用“水解酸化+CAST工藝+混凝沉淀過濾”工藝作為本工程的實施方案是可行的,工藝是合理的,且污水處理方法出水水質穩(wěn)定,污泥易于處理和處置。
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