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關(guān)鍵詞:廢水處理裝置;優(yōu)化設(shè)計;可行性
目前,隨著航運業(yè)發(fā)展進程的加快,船塢廢水帶來的污染也日益嚴重,船塢廢水的處理成為課題。在早期階段,對于船塢廢水的處理方法比較簡單且有些處理不甚合理,還會造成環(huán)境污染,隨著人們環(huán)保意識的提高以及對廢水處理技術(shù)普及的加深,現(xiàn)在對于船塢廢水的處理主要分為物理法、化學(xué)法、生物法等。物理法中采取物理作用的方式,使廢水中不溶于水的物質(zhì)呈現(xiàn)一種懸浮的狀態(tài),便于分離,但是僅可以處理性能單一的污染物,不能很好的處理含有機化學(xué)物質(zhì)的廢水以及污染物,慢慢被淘汰;化學(xué)法則是通過化學(xué)反應(yīng)以及通過傳質(zhì)作用來分離、去除污染物中呈溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的污染物,進一步將其轉(zhuǎn)化為環(huán)保、無害物質(zhì)的處理方法,但此種方法也存在化學(xué)藥劑以及其成分比較昂貴,處理后產(chǎn)生大量難以脫水的污泥等問題;生物法則是通過微生物的新陳代謝作用,把廢水中呈溶液狀態(tài)以及膠體狀態(tài)和微細懸浮狀態(tài)的大部分有機污染物,發(fā)生生物降解作用,轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無公害物質(zhì)的處理法,雖然效果顯著,但也存在處理周期長,成本較高的問題[1-3]。
針對傳統(tǒng)船塢廢水處理裝置成本高,廢水處理效率低,以及處理過程會產(chǎn)生二次污染等問題。查閱、參考、對比其他處理方法的設(shè)計等資料,經(jīng)研究最終確立了船塢廢水處理裝置的設(shè)計要求[4-8],具體如下:①操作省時省力且簡單實用;②回收率高,效果高效且無二次污染;③處理安全性好,適宜正常及惡劣海況。
2船塢廢水處理裝置的設(shè)計
2.1工作原理
利用MicrosoftVisio軟件設(shè)計的廢水處理裝置系統(tǒng)示意圖見圖1。由圖1知,排放到廢水池中的船塢廢水,由于離心泵的作用,使廢水通過管道1到達沉淀池,在沉淀池中,廢水中的固態(tài)流體沉積物以及密度比水大的物質(zhì),在重力的作用下,會逐漸下沉,當壓力達到一定的程度,固態(tài)流體物質(zhì)會在重力作用下刺激壓力排泄閥,此時壓力排泄閥打開,排泄雜物,而其余的廢液以及液態(tài)汽化物則會沿著管道4進入曝氣池,利用曝氣池在有氧的環(huán)境中,池中微生物對池體污水的生物降解凈化,使污水實現(xiàn)水質(zhì)凈化和水質(zhì)的改善,經(jīng)過曝氣池處理后的水,沿著管道3進入氣液分離器,經(jīng)過氣液分離器中的離子沉淀以及pH緩沖液的處理,即可達到可以灌溉農(nóng)田的要求,然后通過管道2排除即可。圖2為曝氣池示意圖。由圖2知,經(jīng)過沉淀池后的廢水進入曝氣池,由于廢水中的有機細微顆粒在曝氣池中經(jīng)常處于懸浮狀態(tài),而曝氣池中的細微顆粒與隔板相互作用,相互摩擦使曝氣器產(chǎn)生剪切力,如此便可去除附著在細微顆粒上的大部分有機污染物,另外這些污染物由于旋流離心力作用,密度較大的細微顆粒污染物則被甩向外部,并慢慢沉入砂槽,其余密度較小的有機物污染物,則隨水流向前運動,依次被帶到下一處理單元。另外,由于曝氣池聯(lián)通接氣管,在有氧的環(huán)境下,水中曝氣不僅可以用于改善水質(zhì),例如水質(zhì)脫臭,殺死一些微生物,而且還有利于體系的后續(xù)處理,同時還可起到預(yù)脫臭、曝氣、除泡作用,更有利于加速污水中有機油類和大分子浮渣的分離作用。圖3為氣液分離池示意圖,由圖3知,船塢廢水經(jīng)過曝氣池處理凈化后,氣液混合物通過管道3流進氣液分離器,進入氣液分離器的廢水,經(jīng)過吸附劑的吸附凈化,可以進一步清除船塢廢水中的雜質(zhì),經(jīng)吸附凈化過的船塢廢水慢慢進入預(yù)分離室,由于體系中的氣液混合物在重力及旋流作用下,逐漸分離分層,其中密度大于水的逐漸下沉,密度小于水的上升,由于預(yù)分離室的作用,沉降分離使體系分層,從上層到下層,依次分別為廢氣、廢水以及沉淀物。經(jīng)過處理的大部分氣液混合物中的廢氣,經(jīng)過除霧器過濾作用后,再由調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié),船塢廢水的重金屬離子如Cu2+、Fe2+在離子沉淀池中,會發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng),生成難溶于水的物質(zhì),由于密度大于水繼而沉淀于池底,通過調(diào)節(jié)閥3的調(diào)節(jié)作用,將產(chǎn)生的沉淀物通過排渣管道排出氣液分離器,經(jīng)過離子沉淀池沉淀后的船塢廢水,慢慢流入pH緩沖劑池,經(jīng)過處理后的船塢廢水通過緩沖劑的酸堿調(diào)節(jié)作用,即可以使水質(zhì)達到可以灌溉農(nóng)田的要求,如需更高要求的水質(zhì),可以使排出水再次進入氣液分離池。
2.2船塢廢水處理裝置處理性能分析
選取某一天為例,每隔4h統(tǒng)計記錄1次,記錄船塢每天排放污水的量,同時對比每天可以清理污水的量以及清理后的水質(zhì)含油質(zhì)量分數(shù)(取整計算即可)。表1為污水每天排放量與清理量對比表,可以據(jù)此計算清除率。由表1可知,船塢每天排放的廢水量在晚上時間居多,可能是晚上船舶停泊較多的緣故。而且,船塢每天排放的廢水量,均在船塢廢水處理裝置的處理范圍之內(nèi),故每天的清除率都可以達到100%,完全可以滿足船塢清理污水的需要。圖4為清理后的水質(zhì)含油質(zhì)量分數(shù)與標準排放水質(zhì)對比。由圖4知,廢水經(jīng)船塢廢水裝置處理后,可以保證水質(zhì)均在環(huán)保要求的標準范圍內(nèi),完全可以滿足改造后水質(zhì)含油質(zhì)量分數(shù)在15mg/g范圍內(nèi)。
3船塢廢水處理裝置的可行性分析
1)結(jié)構(gòu)可行性分析。氣液混合物是通過氣液分離器來實現(xiàn)分離的,其結(jié)構(gòu)的主要組成部分、體系部署附件,在密封性、剛度及強度等相關(guān)參數(shù)方面可以達到系統(tǒng)的使用要求。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗,大致估略出系統(tǒng)中氣液分離器可以分離的氣液混合物總量,然后再根據(jù)實際情況來選擇這些設(shè)備以及系統(tǒng)部署部件的型號。2)技術(shù)可行性分析。本系統(tǒng)裝置的廢水處理技術(shù)是采用物理、化學(xué)、生物的方法運作,經(jīng)過曝氣后的氣液混合物由管道進入氣液分離器,然后通過氣液分離器的氣液分離作用,就可以使分離出來的水得到清理,清理后的水就可以用于灌溉循環(huán)利用,分離出來的廢氣則可以回收,防止污染大氣。3)操作可行性分析。該裝置的一些組成設(shè)備裝有曝氣池、氣液分離器、壓力排泄閥、調(diào)節(jié)閥、離子沉淀池、pH緩沖劑池等廢水清理凈化部件,不但起著多次循環(huán)清理凈化的作用,還可以有效地減少該系統(tǒng)裝置在各級操作過程的工作量。另外,該裝置還設(shè)有壓力排泄閥、調(diào)節(jié)閥等系統(tǒng)自動控制部件,對系統(tǒng)體系起著安全保護作用,可以避免壓力過大、廢氣濃度過高所帶來的發(fā)生爆炸或損壞部件等事故的可能性。4)經(jīng)濟可行性分析。該系統(tǒng)所裝置大部分組件均是標準件或通用件,容易在市場上購買,其成本較低且可以估算和控制,曝氣、氣液分離等處理船塢廢水所需要消耗的費用,這些總費用與每年占環(huán)境治理3%的水源污染治理費用、大氣污染損耗費用之和相比仍然少很多,且經(jīng)過實驗對比,船塢每天排放的廢水量,均在船塢廢水處理裝置的處理范圍之內(nèi),所以完全可以滿足船塢清理污水的需要,節(jié)省了大量環(huán)保治理費用。
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作者:任月平 王銀炯 周斌強 單位:尚海海洋科技 ( 浙江自貿(mào)區(qū)) 有限公司