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1.模型建立。用国家时间序列数据代替截面数据和版面数据,更好地判别工业废水污染真实EKC的存在,也更具实际意义。为了论证上海废水排放与经济发展之间是否存在环境库兹涅茨特征,采用人均GDP衡量经济的发展水平,建立计量经济模型进行验证。描述库兹涅茨模型通常有线性函数、二次多项式、三次多项式、对数函数和指数函数等。常用的3种模型假设为二次函数、三次函数以及对数函数关系计量模型分别为。为了避免伪回归问题的产生,在对变量回归之前采用DF检验对变量先进行了单位根检验,结果显示变量在差分之前对应的DF检验统计值的绝对值小于5%的临界值,在对变量取一阶差分之后变量对应的DF检验统计值的绝对值大于5%的临界值,表明一阶差分后这个序列不含显著的白噪声。依据上海1991—2012年工业废水排放和人均GDP的数据,分别进行曲线回归模拟。由回归结果知,前两种模型的回归拟合度R2为0.9745,而对数函数模型的拟合度R2达到0.9782,三种结果的拟合结果差异较小,其中对数函数的拟合结果最优。同时,F检验值显示这些指标的回归方程总体上也是显著的。由上分析,选择对数函数对本研究是最优的,因此本文采用对数函数关系对上海经济增长与工业废水排放的动态关系进行分析。
2.结果分析。依据上海市1991—2012年工业废水排放和人均收入GDP数据进行回归分析,得结果(如图2所示),x1、x2、x3分别表示lnx.(lnx)2.(lnx)3;则lny=0.228(lnx)3-7.021(lnx)2+71.297(lnx)-236.419。b1>0,b2<0且b3>0,满足废水排放程度曲线呈“N”型曲线的条件。N型曲线存在两部分的上升趋势,一个下降拐点和一个上升拐点。2010年,上海市工业废水排放量处于“N”型的下降部分并接近于上升拐点位置。在1991—2010年间,废水排放量表现为高位回落,但在2010—2012年又出现低位反弹的波动特征。说明工业化进程中,尽管存在某些调控机制,使得污染出现阶段性的下降,但整体上工业化依然加重了环境污染。依据理论,上海的经济越发达,其带来的废水排放水平将会持续上升,上海工业废水排放量与经济发展呈现明显的不协调趋势,将会加重上海市水资源问题,影响未来的经济发展与人民生活水平的提高。据上海“十二五”经济发展规划,按照模型模拟结果,2015年上海工业废水排放量将会上升。也就是说,上海城市化和工业化的加快发展将会带来水污染的迅速增加。减少环境污染,发展战略性新兴产业,实现由第二产业向第三产业的转型也成为了上海市“十二五”的重大目标之一。
二、结论及政策建议
1991—2001年上海市工业化进程缓慢,2001年到2012年上海市工业产业快速发展,在2001年废水排放量有所上升,而后在监管和调控下又回复下降趋势。总体上,上海市的工业废水排放量在波动中呈下降趋势,上海市的废水处理能力也在逐渐增强。根据上海市的经济发展情况,对1991—2012年上海市工业废水排放增长和经济增长之间的关系进行模拟,结果显示1991—2012年两者为“N”型曲线关系。目前上海市人均GDP靠近转折点水平,因此,如果积极强化污染调控机制,工业废水排放水平将有望降低。对影响上海市EKC模型特征的因素进行有效分析,分析了上海市经济行业结构,工业发展仍然是上海建设的一大重要目标。在上海发展的过程中,要加强战略性产业的建设,着力提高产业自主创新能力和国际竞争力,提升自主品牌价值,积极推动产业向绿色低碳、清洁安全方向发展。促进电子信息制造业转型升级,优化钢铁、石化产业,提升都市产业能级,鼓励企业在设计、市场营销等环节融入科技、创意、时尚和环保元素,大力发展高附加值、个性化、节能环保型产品。
水源是造纸厂第二大消耗工质,废水是造纸厂最大污染源,与其他产业相比,造纸废水的排放量和COD含量均为各产业之首。因此要解决全国工业废水污染问题,首先要解决造纸企业废水污染问题,通过各种方法实现造纸废水处理达标排放。但是目前部分老旧造纸企业并未进行相应废水处理设施扩建改造,废水污染治理形式仍然十分严峻。
2制浆造纸废水的治理
2.1制浆造纸行业水污染物产生来源制浆造纸工业的整个过程,包括从备料到成纸、化学品回收、纸张的加工等都需要大量的水,用于输送、洗涤、分散物料及冷却设备等,虽然生产过程中也有回收、再用,但仍有大量的废水排入水体,造成水环境的严重污染。主要水污染来源于化学法制浆产生的蒸煮废液、洗浆漂白过程中产生的中段废水及抄纸工序中产生的白水,本文以中段废水污染治理为主进行介绍。
2.2制浆中段废水的产生在提取黑夜之后,纸浆要进行清洗、筛选和漂白,从而得到合格纸浆,同时形成携带生片、木节、粗纤维素及非纤维素细胞、砂砾、金属屑的中段废水。中段废水颜色呈深黄色,主要污染物有木质素、悬浮物、硫化物、有机物等,可生化性较差,有机物难降解,处理难度大。
2.3制浆中段废水的治理中段废水处理方法主要有化学氧化法、物化法、生物法、电子束法、电化学法、物理法等,其中以生物法最成熟,应用最广泛,下面以生物法为主进行介绍。生物法是利用微生物分解氧化有机物的功能,采取一定的人工措施,创造适于微生物生长和繁殖的环境,获得大量具有高生物活性的微生物,以提高其氧化分解有机物的效率的一种污水处理方法,是目前应用最多、技术最为成熟的污水处理方法。根据微生物需要氧的情况,可分为好氧法、厌氧法和生物酶法等。好氧法是在有氧条件下利用好氧微生物降解代谢处理废水的方法,常用的人工好氧生物处理方法有活性污泥法和生物膜法两种,好氧法具有工艺成熟、运行稳定,有机物去除效率高等优点,但是也有耐冲击负荷低,占地面积大、电耗大、基建费用高等缺点,通常应用于进水水质稳定而处理程度要求较高的大型污水处理工程。厌氧法又叫厌氧消化或厌氧发酵,是在无氧的条件下,通过厌氧和兼性微生物共同作用将废水分解为甲烷和二氧化碳的过程。厌氧法具有占地少、耗能少、剩余污泥少、应用范围广等优点,系统复杂、环境影响大、易产生臭味和腐蚀性气体等缺点明显,最大的缺点是出水水质波动较大,容易产生出水不达标的情况。因此在生产实践上通常将好氧法和厌氧法联合使用。有关专家针对草浆造纸中段废水,进行了厌氧折流板反应器(AnaerobicBaffledReactor,ABR)、序批式反应器(SequencingBatchReactor,SBR)及ABR—SBR组合处理工艺的研究,结果表明:ABR的水力停留时间(HRT)为6h时,废水可生化性由0.2~0.25增加到0.4~0.5;SBR最佳HRT为8h,单独运行,COD去除率65%左右;ABR—SBR组合工艺中SBR处理效果明显提高,COD去除率达80%左右,且组合工艺处理效果好,COD和BOD5去除率达90%左右,抗冲击负荷能力强。生物酶处理有机废水是近年兴起的一种先进处理工艺。生物酶具有很高的活性和催化能力,可以加速废水有机物降解的速度,而且环境条件要求宽松,对进水水质要求低,可以重复使用等优点,特别是固化酶技术研究与开发,为生物酶技术在废水处理工程大规模推广奠定坚实基础。在生产实践中基本上是综合各种技术优缺点,根据进水水质的不同,选择最佳组合作为生产工艺。利用水解—好氧工艺处理山东某制浆造纸厂产生的中段废水,经现场采样监测,处理后出水水质良好,COD去除率达98%以上。
3造纸工业废水处理实例
论文关键词:医药废水,氨氮
医药生产废水属于高浓度废水,具有COD含量高、PH值低、含盐量大、氨氮含量高等特点,单项处理工艺出水很难达标排放。预处理UASBSBR联合处理工艺根据废水水质特点,逐步解决水质问题。笔者通过对河南某医药工厂生产废水处理站启动、调试的介绍,进一步探讨医药废水处理工程在设计、调试及运行管理方面需要注意的问题。
1.废水水质及排放标准
该医药厂废水主要由生产废水、设备清洗水、车间冲地水、实验室排水、锅炉污水和生活污水组成,总处理水量为45m/d。通过对县城内各监测表明,该废水含有少量沉淀物,当车间车间进行设备清理或冲洗地面时,水质变化大。处理系统执行《化学合成类制药工业废水排放标准》(GB219042008)中表2要求标准,出水直接排入水体。具体废水水质和排放标准入表1所示。
表1废水水质及排放标准
污染源
水量
m /d
COD
mg/l
pH
SS
mg/l
氨氮
mg/l
高浓度工艺废水
15
23800
2-4
-
340(平均)
生活污水
30
300
6-9
200
30
排放标准
-
120
6-9
论文关键词:印染废水,水解酸化,接触氧化
印染工艺废水具有有机物成分复杂、浓度大、难降解物质多、色度高、毒性大和水质变化大等特点,属于难降解废水。单独采用传统生化处理工艺,处理效果较差,难以达到排放要求。
河南某纺织印染有限公司年产色织茶巾(50×70cm)250万打,色织桌布(180×200cm)90万打,色织小提花床单(200×230cm)150万打,该厂生产过程中每天产生大量废水,为减少印染废水对环境的污染,对其生产废水进行处理,出水达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4278-92)中Ⅱ级排放标准。
1工程基本情况简介
该厂以纯棉棉纱、环保型活性染料、活性淀粉等作原材料,经退浆、煮练、漂白然后进行印花、染色,整理成品。排放的废水主要退浆、煮练、漂白、整理等废水,主要含有染料、退浆剂、聚乙烯醇、变性淀粉以及纤维共生物等,废水呈“三高”(浓度高、色度高、污染高)和“三多”(种类多、成分多、变化多)的特征,具有毒性,可生化性差,碱性强,且间歇排放,水质水量波动大等特点。其中CODcr最高可达1200mg/L,BOD最高可达350~
400mg/L,色度400倍。本处理设计规模1000m/d,原水水质见表1
表1设计进、出水水质
Tab1.Designwaterqualityofinfluentandeffluent
序号
污染物
平均含量
排放标准
1
CODcr/mg/L
1200
180
2
BOD /mg/L
400
40
3
SS/mg/L
300
100
4
色度(倍)
400
80
5
pH
论文关键词:外商直接投资,环境库兹涅茨假说,污染天堂假说
一、引言
随着经济发展,全球环境的承载压力越来越大。经济学家也密切关注环境质量变化。Grossman和Krueger(1991)提出Envieonment Kuznets Curve(EKC)假说,即环境质量随着经济的增长呈现出先增大后缩小的关系,即呈倒U型曲线关系,[1]。
环境竟次理论是指不同国家或地区间对待环境政策强度和实施环境标准的行为类似于“公共地悲剧”的发生过程,每个国家都担心他国采取比本国更低的环境标准而使本国的工业失去竞争优势。因而,国家之间会竟相采取比他国更低的环境标准和次优的环境政策项目管理论文,结果是每个国家都会采取比没有国际经济竞争时更低的环境标准,从而加剧全球环境恶化。
“污染天堂假说”认为在一国单方提高环境标准的情况下,国内企业和环境标准低的外国企业相比失去其竞争优势,从而使高环境标准国家的企业将生产转向低环境标准国家。若在实行不同环境政策强度和环境标准的国家间存在自由贸易,实行低环境政策强度和低环境标准的国家,因外部性内部化的差异而使该国企业所承受的环境成本相对要低。在该国进行生产时,其产品价格就会比在母国生产出同样产品的价格相应要低。因此,该国在投资和生产方面具有更大的优势。这种由成本差异所产生的“拉力”会吸引国外的企业到该国安家落户。
Eskeland 和 Harrison (2003)认为污染密集型的外资企业运用的生产和污染消除技术通常比东道国本地的企业更先进和更有利于改善环境。如果这些企业能够替代部分东道国同行业低效生产的企业, 则东道国的整个污染状况将有可能好转[2]。郭红燕和韩立岩实证研究发现中国的FDI存量与环境管制变量呈正相关,表明中国宽松的环境管制是吸引外商直接投资的一个重要因素,显现出 “污染避难所”效应 [3]。
二、变量选取及模型构建
(一)东部和中部的FDI区域分布
改革开放以来,中国吸收外商直接投资数量增长迅速。1979-1984年总计41.04亿美元,而后从1985年的19.56亿美元快速增长到2008年923.95亿美元,1979-2008年累计达8526.13亿美元。2007年东部和中部地区利用FDI所占比重分别为78.27%、15.30%。[4] 2008年中国引进的外商直接投资为923.95亿美元, FDI主要集中于东部地区,主要集中于东部地区项目管理论文,东部地区主要集中于江苏、广东、山东、浙江、上海、福建和辽宁,2008年广东、江苏、浙江、上海的FDI的总额为543.7104亿美元。东部地区引进的外商直接投资中,江苏为251.2亿美元、广东为191.27亿美元、辽宁为120.2亿美元,上海、浙江、福建分别为100.84亿美元、100.729亿美元、100.256亿美元(见图1-图3),江苏和广东占2008年中国外商直接投资的47.93%。中部地区主要集中于湖南、江西和湖北。但2007年以来,安徽和河南的外商直接投资增长迅速。2008年中部引进的外商直接投资中,河南为40.327亿美元、湖南为40.052亿美元、江西为36.037亿美元、安徽为34.9亿美元、湖北为32.45亿美元,中部五省占中国2008年外商直接投资的19.89%。
图1中国东部和中部2003~2008年FDI区域分布(亿美元)
图2中国东部十一省(市)2003~2008年FDI区域分布(亿美元)
图3中国中部八省2003~2008年FDI区域分布(亿美元)
(二)变量选取
考虑统计口径一致和数据的连续性,选取工业废气排放总量(亿标立方米)、工业废水排放总量(万吨)、工业固体废物产生量(万吨)、工业固体废物排放量(万吨)、工业烟尘排放量(万吨)、工业粉尘排放量(万吨)和工业二氧化硫排放量(万吨)为环境污染指标;人均地区生产总值(元)作为经济增长指标,此外,考虑国际贸易因素中污染的可输出性,用FDI作为污染的输出指标(万美元)。SO2、FS、FQ、GYYC、GYFC、GTCS、GTPF分别表示工业二氧化硫排放量、工业废水排放量、工业废气排放量、工业烟尘排放量、工业粉尘排放量、工业固体废物产生量、工业固体废物排放量,Y表示人均地区生产总值(元),FDI表示外商直接投资(万美元)。环境污染指标数据根据1986至2009年中国统计年鉴相关数据整理项目管理论文,地区人均生产总值和外商直接投资数据根据1986至2009年省(市)统计年鉴相关数据整理。LNSO2、LNFS、LNFQ、LNGYYC、LNGYFC、LNGTCS、LNGTPF分别表示污染指标的自然对数,LNY、LNFDI分别表示人均地区生产总值和外商直接投资的自然对数。本文中东部十一个省(市)为广东、上海、浙江、江苏、北京、辽宁、海南、山东、福建、河北、天津;中部八省为湖南、湖北、安徽、山西、江西、黑龙江、吉林、河南。通过东部和中部的数据研究中国东部和中部省(市)FDI的对环境影响的差异。
(三)模型设定形式
由于面板数据模型同时具有截面、时序的两维特性,模型中参数在不同截面、时序样本点上是否相同,直接决定模型参数估计的有效性。根据截距向量和系数向量中各分量限制要求的不同,面板数据模型可分为无个体影响的不变系数模型、变截距模型和变系数模型三种形式。在面板数据模型估计之前,需要检验样本数据适合上述哪种形式,避免模型设定的偏差,提高参数估计的有效性。设有因变量与1×k维解释变量向量,满足线性关系:
,=1,2,…,N,=1项目管理论文,2,…,T
其中N表示个体截面成员的个数,T表示每个截面成员的观察时期总数,参数表示模型的常数项,表示对应于解释变量的k×1维系数向量,k表示解释变量个数。随机误差项相互独立,且满足零均值、同方差假设。采用F-test检验如下两个假设:
H1:个体变量系数相等;H2:截距项和个体变量系数都相等。
如果H2被接受,则属于个体影响的不变系数混合估计;如果H2被拒绝,则检验假设H1,如果H1被接受,则属于变截距,否则属于变系数。变系数、变截距和混合估计的残差平方和分别为S1、S2、S3,面板个体数量为N,面板时间跨度为T,根据Wald定理在H2假设条件下构建统计量F2项目管理论文,在H1假设条件下构建统计量F1,其中:
~F[(N-1)(K+1),N(T-K-1)]
~ F[(N-1)K,N(T-K-1)]
若计算得到的统计量F2的值不小于给定置信度下的相应临界值,则拒绝假设H2,继续检验假设H1。反之,则认为样本数据符合无个体影响的不变系数模型。若计算得到的统计量F1的值不小于给定置信度下的相应临界值,则拒绝假设H1,用变系数模型拟合,反之,则用变截距模型拟合。
三、东部和中部模型回归结果分析
利用东部十一省(市)和中部八省的相关数据,借助Eviews6.0,采用固定效应模型对七个环境污染指标分别进行回归。采用Pooled EGLS(Cross-section weights) 消除异方差,采用广义差分法消除自相关,回归后的残差是平稳序列。回归结果见表1-表8
(一)东部和中部地区FDI对工业废水、工业废气影响差异分析
表1 东部地区 LNFS、LNFQ模型参数估计结果
LnFS
LnFQ
变量
参数
固定效应
参数
固定效应
α
24.7998(1.8722***)
49.3840(4.0923*)
-3.6806(-1.4613***)
-13.1905(-3.2263*)
0.4188(1.4567***)
1.3574 (2.9634*)
-0.0158(-1.4541***)
-0.0440 (-2.5825*)
AR(1)
0.9958(42.3684*)
0.8089 (24.7612*)
海南--LNFDI
0.1027(1.2365)
-8.0449
0.1302 (0.9513)
-3.7321
河北--LNFDI
-0.0088(-0.1280)
3.8736
0.0835 (1.1098)
0.0014
上海--LNFDI
0.0259(1.0531)
-15.5458
-0.1318(-0.9580)
1.1533
浙江--LNFDI
-0.0384(-0.5847)
10.5687
0.0745 (1.3692)
-0.4913
辽宁--LNFDI
-0.0835(-1.6476***)
-5.4319
0.0426(0.3272)
0.1718
广东--LNFDI
-0.0392(-0.3555)
6.3472
-0.0459 (-0.3756)
0.9825
北京--LNFDI
0.0135(0.3381)
-21.1233
-0.0295(-0.4951)
-0.8745
天津--LNFDI
-0.0078(-0.1072)
-5.6961
-0.0204(-0.1636)
-1.0105
江苏--LNFDI
-0.0415(-0.7790)
7.6127
-0.1504(-2.2292**)
2.7120
福建--LNFDI
-0.0955(-0.7093)
12.4942
-0.0186 (-0.2712)
-0.2444
山东--LNFDI
-0.0727(-2.1787*)
11.0165
0.0366 (0.7316)
0.3737
R2
0.9996
0.9985
F
21721.19
5607.094
D-W
关键词:膜生物反应器;污水处理;膜技术
中图分类号:X703文献标识码: A
前言
膜生物反应器(MBR)是膜技术和生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺,与传统废水生物处理工艺相比,其具有设备占地面积小、出水水质好、出水可直接会回用、活性污泥浓度高和便于自动控制等优点。该技术已经在污水回用和难降解有机废水处理领域崭露头角,并在实际工程中得到了成功应用。
1MBR的结构和特点
1.1MBR的结构
按照膜组件和生物反应器的相对位置,膜生物反应器可以分为一体式膜生物反应器和
分置式膜生物反应器两种类型。
1.1.1一体式MBR
一体式MBR直接将膜组件置于生物反应器内,通过真空泵或其他类型的泵抽吸,得到过滤液。一体式MBR利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果。为保持TSS在生物反应器内,并清扫膜的外面,将压缩空气导入膜组件底部的配气集管,当气泡上升到表面,即产生对膜表面的清扫作用,空气还供给氧以保持好氧条件[1]。一体式MBR的主要特点是体积较小、工作压力小、运行能耗低。但这种系统目前一般只能用于好氧处理。
图1 一体式膜生物反应器[1]
1.1.2分置式MBR
分置式MBR是由相对比较独立的生物反应器同膜组件通过输送泵及相应管线相连而组成的。在分置式MBR中,生物反应器的混合液由增压泵送入膜组件,在压力作用下一部分水透过膜面成为系统处理出水,活性污泥、大分子物质等被膜截留,并回流到生物反应器内。膜是系统地反冲以去除固体,并用化学法清洗来控制压力的升高。分置式MBR的特点是运行稳定可靠、操作管理相对一体式MBR容易,同一体式MBR相比较,其动力消耗较高。
图2 分置式膜生物反应器[1]
1.2MBR的特点
MBR具有许多其他污水处理方法无法比拟的优势,主要可以归纳为下面几点[1,2]:
①能够高效地进行固液分离,分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,浊度、菌值、TSS及BOD均低,可直接回用。②膜的高效截留作用,使微生物完全截留在反应器内,实现了反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,使运行控制更加灵活稳定。③容积负荷率较高,从而使反应器的水力停留时间较短。④SRT较长,从而使污泥产量较少。⑤在低DO浓度下操作,有可能在长SRT的设计中发生同时硝化和反硝化。⑥占地面积小,工艺设备集中。
膜生物反应器的缺点主要有造价较高、膜寿命有限、膜定期更换费用高、膜清洗困难及能耗高,这些问题有待于研究解决。
2MBR的应用
膜生物反应器技术已被应用到许多领域,主要包括生活污水以及工业废水的处理。
2.1MBR在生活污水及其回用处理中的应用
膜分离活性污泥法的研究始于20世纪60年代的美国。1966年美国的Dorr-Olive公司首先在美国化学会议上发表了该项研究结果。利用MBR处理生活污水,最大的的污水厂位于密歇根州的特拉弗斯城,日处理量为850万加仑,该厂扩建工程2002年开始,受空间限制,为了达到较好的水处理效果,MBR成为最完美的选择。MBR技术的应用使得污水处理量提高了近40%,MBR处理单元于2004年夏季投入应用,出水磷浓度低于0.2mg/L。
2.2MBR处理工业废水的应用
20世纪90年代早期,美国通用汽车公司在位于俄亥俄州曼斯菲尔德的通用汽车制造厂建立了第一个MBR工业废水处理厂。Scott和Smithras在1996年研究了用MBR处理冰淇淋制造厂的工业废水。Murray 等人在2005年将MBR应用于饮料加工厂废水的处理。此外,MBR在处理含油废水、含酚化合物废水以及含重金属废水等方面也有了大量的研究和应用[3]。
GE-Zenon公司和Kubota在将MBR应用于工业废水处理领域做了大量的研究。由于外置式MBR的结构优点,为了降低成本,他们现在致力于研究非常规外置式MBR。
3MBR存在的问题及其改进措施
优化膜组件结构。膜组件的设计影响MBR的运行,对膜丝的装填密度、装填方式、装填长度进行优化设计,可降低MBR的运行成本[4]。
优化MBR的操作参数和条件。MBR内过高的曝气强度[5]不仅会恶化污泥混合液的可滤性,导致过滤过程中膜孔阻塞阻力和泥饼层阻力的增加,还会导致污泥混合液缩短了堵塞膜孔的时间,减小了膜的初始通量,过度曝气还会浪费能源、增加运行费用。因此,合理地选择曝气装置,调节曝气强度、曝气间隔等是有效的措施。
防治膜污染。膜在运行一段时间后,不可逆的吸附、堵塞和由于浓差极化及其导致的凝胶层的形成共同造成了运行过程中膜通量的衰减,膜因此受到污染。膜污染问题影响膜的稳定运行,且决定了膜的更换频率,是影响MBR工艺经济性的间接原因。膜污染的防治主要从以下几个方面着手:①通过研究膜性质(膜材质、膜孔径大小、孔隙率及粗糙度等)对膜污染的影响规律,从而进行相应的膜污染防治措施。②活性污泥混合液是造成膜污染的主要物质来源,因此可以通过改变污泥混合物特性对膜污染进行防治。③通过优化膜分离操作的水力条件防治膜污染。④膜的清洗。膜清洗主要包括物理清洗和化学清洗,此外还有超声波清洗、电场过滤和脉冲清洗等[6]。
4结束语
MBR逐渐成为污水处理领域一个重要的技术,但高昂的膜制造成本及膜污染问题限制
了MBR的大规模的应用。在水资源日益短缺的今天,相信随着膜技术的发展,膜制造成本的降低,膜质量的提高以及对膜污染控制防治的进一步研究,膜生物反应器工艺将不断发展,MBR将会得到广泛地应用。
参考文献
[1] 秦裕珩等译.废水工程处理及回用(第四版).北京:化学工业出版社.
[2] 顾国维,何义亮.膜生物反应器―在污水处理中的研究和应用.北京:化学工业出版社,2002.
[3] 艾翠玲,贺延龄,周孝德.膜生物反应器在污水处理中的应用研究现状[J].长安大学学报(自然科学版),2002,22(4).
[4] 李静,杜启云,戴海平.污水处理中膜生物反应器的研究进展[J].天津工业大学学报,2003,22(6).
伴随着经济发展,我国地表水污染日趋严重,在东北地区,水污染问题成为制约经济发展的重要因素。目前,已经受到政府,国内外专家学者的普遍关注。切实有效地创建东北地区水污染防护机制具有重要意义。
2东北水资源现状与特点
东北三省土地肥沃,植被丰富,水资源的分布以松花江为主,伴有少量的湖泊与湿地。东北降雨一般集中在每年的
六、
七、
八、九月份,降雨量曲线呈钟形分布(统计上称为正态分布),七月中旬到八月末是汛期。黑龙江的大、小兴安岭地区以及吉林的长白山脉冬季白雪皑皑,每年春季,冰雪逐渐融化,汇成江河。由于没有相应规模的蓄水设施,只能通过疏通使洪水及冰凌安全通过。近些年来,东北地区水资源问题日渐严重,它不仅表现为水总量的短缺匮乏,而且还表现为严重的水污染造成的水质恶化、功能降低,甚至丧失利用价值。水资源问题日益引起了国内外专家学者的关注。
3水污染的成因分析
3.1工业废水
东北是老工业基地,工业废水的水量和水质污染程度超过生活污水。很多中小企业为了追求利润,对工业污水不加处理就排放到江河里面。工业废水成分极其复杂、不易净化、毒性大、处理难,已经成为水污染防护的一个重大难题。振兴东北老工业基地的政策以及城市化步伐,使东北三省的工业废水量呈现出巨增趋势。
3.2农村污水
农村污水是水资源污染源之一,它的分布广、收集难、治理难。其中,主要包括农业牲畜粪便、污水、污物、农药、化肥等有害物质。农村污水有2个特点:
一是有机质、植物营养素及病原微生物含量高。
二是因为使用农药、化肥时,大约会有百分之八十至九十进入水体,所以,化肥、农药含量高。
有些农民为了减少劳动强度、增产增收,而大量施用化肥、农药,造成水污染。另外,随着农村经济的发展,民营企业如小工厂、矿山等发展很快,生产经营过程中所产生的污水、垃圾不经任何处理直接排放到河水里,也加重了水资源污染的程度。
4对策机制研究
4.1水污染防护的指导思想
水污染是制约东北经济可持续发展的重大问题之一。
根据东北地区水资源的分布特点,我们的对策是以治理松花江水为主线,同时,推动东北三省其它支流、湖泊、湿地的水污染防护和治理。松花江及其它水系的污水主要来源于工农业不达标污水的排放。小企业、小业主受利益驱动,不能自觉地执行相关法律法规,导致水资源污染。为了有效地治理水污染,政府要通过严格立法执法和鼓励引导方式进行综合治理。
从经济学上看,政府要与业主、企业主等(以下简称业主)建立一个“有效的协议”来实行水资源污染的防护和治理。
博弈论认为,一个协议必须构成纳什均衡,才是有效的。根据这一理论和思想,政府与业主必建立“有效的协议”。这一博弈的特点是政府先出战略(一系列的法律、制度及惩罚等,以下简称水法),业主后出战略(守法,或违法)。
通俗地讲,所谓纳什均衡就是博弈双方的最优战略组合(n=2的情形)。
现在我们给出纳什均衡的正式定义。
定义:有n个参与人的战略式表述博弈。
G={S1,S2,…Sn;u1,u2…un},战略组合S*=(s1*,s2*,…si*,…sn*)是一个纳什均衡,如果对于每一个i,s2*是给定其他参与人选择S-i*=(s1*,s*i-1,…s*i+1,…sn*)的情况下第i个参与人的最优战略,即:ui(si*,s*-i)≥ui(si,s*-i),?坌si∈Si,?坌i,其中si为第i个参与人的战略,si*为第i个参与人的最优战略,ui为第i个参与人的收益(也称支付)i=1,2,…n。
根据纳什均衡理论和思想,政府所出台的一系列法律、法规等(综合地记为si*),如果业主遵守(记为s2*),那么业主的收益u2(si*,s2*)将取最大值,如果业主不遵守(记为s2*),那么业主的收益u2(si*,s2*)就严格小于u2(si*,s2*)。只要u2(si*,s2*)与u2(si*,s2*)之差很大,则业主就会主动自觉地选择战略而不会选择战略s2*。
通过分析,如果政府与业主的协议构成了纳什均衡,那么,业主就会主动积极地去执行协议,反之,业主不会自觉遵守协议的。这就告诉我们,在水污染防护和治理中,国家要严格立法执法,使得违法者将付出沉重的代价,而遵守者将获得较高的效益。从而,使政府制定的水污染防护法与业主的守法构成纳什均衡。
4.2具体措施
4.2.1严格立法执法
科学严密地制定保护水资源法律,并且严格执法,依法对那些污水排放不达标的各种厂矿单位勒令停业整顿。
4.2.2使用管道
根据东北的地理环境与自然状态,使用管道,实行专线管理是水污染防护的有利措施之一。可以按行政区负责管道的施工安装,也可以尝试运用市场机制手段实行谁开发谁受益的方式。
4.2.3大力推广中水回用
所谓“中水”是指水质介于城市给水与排水中间的可被利用的水,它主要是指城市污水经过处理后达到一定的水质标准,并在一定的范围内使用的非饮用水。东北地区的4大城市沈阳、长春、哈尔滨及大连可以大力发展污水处理厂,大力推广中水使用。每个城市应选择适宜的地区建设中水处理站,经过处理后水质达到中水标准的水可用于城市内的工厂、车间、建筑、机关、学校、车站以及下游的农田灌溉等,中水的推广回用将会有力地缩减城市自来水的需求量,而且还会大幅度地减少城市污水的排放量,因此,积极开展城市中水回用是东北地区水污染防护的必要补充,也是东北地区水资源的开发与污染防护及管理的重要组成部分。
5结语
东北地区水资源的治理与防护任重而道远,需要所有参与者共同努力,协调配合,才能逐渐有所成效。政府严格地立法执法,业主及其它参与者严格地遵纪守法,再配合以科学合理的水资源使用策略,相信不远的将来,水资源污染问题会得到明显缓解,从而实现东北地区的和谐发展。
城市排水体制一般分为合流制和分流制两种类型:
(一)合流制排水系统
合流制排水系统是将城市生活污水、工业废水和雨水径流汇集人在一个管渠内予以输送、处理和排放。按照其产生的次序及对污水处理的程度不同,合流制排水系统可分为直排式合流制、截流式合流制和全处理式合流制。
城市污水与雨水径流不经任何处理直接排入附近水体的合流制称为直排式合流制排水系统。国内外老城区的合流制排水系统均属于此类。
随着工业化的不断发展,污水对环境造成的污染越来越严重,必须对污水进行适当的处理才能够减轻城市污水和雨水径流对水环境造成的污染,为此产生了截流式合流制。截流式合流制是在直排式合流制的基础上,修建沿河截流干管,并在适当的位置设置溢流井,在截流主干管(渠)的末端修建污水处理厂。该系统可以保证晴天的污水全部进入污水处理厂,雨季时,通过截流设施,截流式合流制排水系统可以汇集部分雨水(尤其是污染重的初期雨水径流)至污水处理厂。但另一方面雨量过大,混合污水量超过了截流管的设计流量,超出部分将溢流到城市河道,不可避免会对水体造成局部和短期污染。并且,进入处理厂的污水,由于混有大量雨水,使原水水质、水量波动较大,势必对污水厂各处理单元产生冲击,这就对污水厂处理工艺提出了更高的要求。
在雨量较小且对水体水质要求较高的地区,可以采用完全合流制。将生活污水、工业废水和降水径流全部送到污水处理厂处理后排放。这种方式对环境水质的污染最小,但对污水处理厂处理能力的要求高,并且需要大量的投资和运行费用。
(二)分流制排水系统
当生活污水、工业废水和雨水用两个或两个以上排水管渠排除时,称为分流制排水系统。
其中排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统;排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水方式的不同,又分为完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。
完全分流制排水系统分设污水和雨水两个管渠系统,前者汇集生活污水、工业废水,送至处理厂,经处理后排放或加以利用。后者通过各种排水设施汇集城市内的雨水和部分工业废水(较洁净),就近排入水体。但初期雨水未经处理直接排放到水体后,将对水体造成污染。
近年来,对雨水径流的水质调查发现,雨水径流特别是初降雨水径流对水体的污染相当严重,因此提出对雨水径流也要严格控制的截流式分流制排水系统。截流式分流制既有污水排水系统,又有雨水排水系统,与完全分流制的不同之处是它具有把初期雨水引入污水管道的特殊设施,称雨水截流井。小雨时,雨水经初期雨水截流干管与污水一起进入污水处理厂处理;大雨时,雨水跳跃截流干管经雨水管排入水体。截流式分流制的关键是初期雨水截流井,它要保证初期雨水能进入截流管,而中期以后的雨水能直接排入水体,同时截流井中的污水不能溢出泄入水体。截流式分流制可以较好地保护水体不受污染。由于仅接纳污水和初期雨水,截流管的断面小于截流式合流制,进人截流管内的流量和水质相对稳定,亦减少污水泵站和污水处理厂的运行管理费用。
不完全分流制只建污水排水系统,未建雨水排水系统,雨水沿着地面、道路边沟和明渠泄入水体。或者在原有渠道排水能力不足之处修建部分雨水管道,待城市进一步发展或有资金时再修建雨水排水系统。该排水体制投资省,主要用于有合适的地形、有比较健全的明渠水系的地方,以便顺利排泄雨水。目前还有很多城市在使用,不过因为没有完整的雨水管道,在雨季容易造成径流污染和洪、涝灾害,所以最终还得改造为完全分流制。对于常年少雨、气候干燥的城市可采用这种体制,而对于地势平坦,多雨易造成积水地区,不宜采用不完全分流制。
分流制的优点是它可以分期建设和实施,一般在城市建设初期建造城市污水下水道,在城市建设达到一定规模后再建造雨水道,收集、处理和排放降水尤其是暴雨径流水。
在一个城市中,有时采用的是复合制排水系统,即既有分流制也有合流制的排水系统。复合制排水系统一般是在由合流制的城市需要扩建排水系统时出现的。在大城市中,因各区域的自然条件以及修建情况可能相差较大,因地制宜地在各区域采用不同的排水体制也是合理的。
二、城市排水体制的选择
为了进一步改善受纳水体的水质,建立理想的分流制或将合流制改为完全分流制系统,在排水体制的选择上应改变观念,允许部分地区在相当长的时间内采用合流制截流体系并将工作重点放在提高污水处理率上,这才是保护水体的根本方法。在对老城市合流制排水系统改造时要结合实际制定可行方案,在各地新建开发区规划排水系统时也有必要充分分析当地条件、资金的合理运作,同时还要从管理水平、动态发展角度进行研究,不要盲目模仿、生搬条款。在已有二级污水处理厂的合流制排水管网中,适当的地点建造新型的调节、处理设施(滞留池、沉淀渗滤池、塘和湿地等)是进一步减轻城市水体污染的关键性补充措施。它能拦截暴雨初期“第一次冲刷”起的污染物送往污水厂处理,减少混合污水溢流的次数、水量和改善溢流的水质,以及均衡进入污水厂混合污水的水量和水质,它也能对污染物含量较多的雨水作初步处理。
三、排水系统体制选择及建设中存在的问题及建议
(一)排水管网的建设
不少城市和地区,往往只把污水处理厂作为重点工程对待,而放松与之相配套的污水管网的建设。常常是污水处理厂按计划建成投产,而污水管网却只建了部分污水干管。造成一方面污水处理厂处理量不足,一方面污水仍直接排入河体污染环境的情况。因此,排水管网的建设应与污水处理厂的建设作为一个整体,同步实施。
(二)截流倍数
无论是合流制还是分流制(雨水道),其排水干管或干渠,都应采用截留式排水系统,在其末端加设溢流井,其顶端设置溢流堰,排水干管采用适宜的截留倍数;其大小直接影响受纳水体的洁净与否,过小会导致受纳水体遭受严重污染;过大则会造成浪费。故合理选取截流倍数是关键,其取值应综合考虑受纳水体的水质要求、受纳水体的自净能力、城镇的文明程度(或级别)、人口密度、降雨量、投资等各种因素。
(三)雨水径流污染物含量及控制
随着经济的高速发展,城市人口密度不断增加,对污水收集系统容量的要求也不断增加,这不仅由于不断扩大的城市产生了越来越多的污水,而且由于不透水排水面积的增加导致了城市暴雨径流量的增加。最终导致了在大的居民区内,更多的是大城市、超大城市的周边,水文环境和城市水源受到严重的污染和破坏。因此,无论合流制或分流制排水系统,都应对截留雨水径流进行处理。
(四)排水管网的管理
加强管理,对于建成后排水管网的成效至关重要。如果一个排水系统已经进行了雨、污分流,而管理措施跟不上,沿街居民私自乱接出户管,或图方便省钱,将生活污水管就近接人雨水管道,就会造成花大量资金建成的雨污分流系统失去作用,污水由雨水管直接排入水体造成河流污染。因此,城市排水系统能否真正发挥其应有的环境效益、社会效益和经济效益,必须采取有效措施加强对排水管网的管理,从源头上做好雨、污分流。
四、结语
随着城市化的发展,排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。排水体制的选择应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件,从全局出发,通过技术经济比较综合考虑确定,同时,加强对城市水系雨水径流管理和污染控制的工作。
关键词: SBR;脱氮除磷;污水
中图分类号:U664.9+2 文献标识码:A 文章编号:
1.概述
SBR工艺也叫序批式活性污泥法,它最根本的特点是处理工序不是连续的,而是间歇的、周期性的,污水一批一批地顺序经过进水、曝气、沉淀、排水,然后又周而复始。最初的SBR工艺进水、曝气、沉淀、排水、排泥都是间歇的,后来出现各种改型,有的将进水改为连续,有的将部分曝气改为连续。有的将出水改为连续,但只要还保留着序批处理周期运行的特点,就应属于SBR工艺的范畴。
2.SBR技术的特点
SBR法具有以下特点:
工艺流程简单,设备少,占地省。
投资小,构筑物少,一般只设反应池,无需二沉池和污泥回流设备。
(3)出水带走的活性污泥少,出水质量高。
(4)具有较强的脱氮除磷能力,运行方式灵活控制。
(5)可有效防止污泥膨胀。
(6)具有较高的耐冲击负荷的能力。
(7)由于SBR法本身的间歇运行特点,很适合处理流量变化大甚至间歇排放的工业废水。据统计显示,小型企业废水量少,多采用SBR工艺,既可以节省基建费用又可以灵活操作。
3.SBR法脱氮除磷的影响因素
SBR法生物处理过程中,由于多种菌(脱氮菌、PAOs、DPB等)的协同作用,不同的环境及运行条件都将会影响总体处理效果碳源、泥龄、DO等之间存在着诸多内在矛盾,若条件控制不好,常常会造成脱氮效果好而除磷结果不佳;反之亦然为此需探求最佳影响条件,以强化脱氮除磷的效果.近年来SBR脱氮除磷影响因素也是国内外的研究热点。
3.1进水有机物影响
碳源影响着脱氮除磷的总体效果,这是因为聚磷菌(PAO)和反硝化菌会竞争碳源.必要时需外加碳源以满足二者的需求,同时还要考虑碳源能否快速转化成脂肪酸(VFA )供PAO 利用.实验证明在SBR法处理屠宰废水中,通过预发酵增加VFA,除磷及脱氮效率大大提高, NH4+—N及PO43-—P去除率分别达 84%和98%,强化了营养物的去除。通过实验,在屠宰废水处理中探讨了内碳源脱氮除磷的可行性,结果显示,利用未经消化的猪肥料为内碳源,当进水氨氮和磷酸盐浓度分别为900mg/L及 90mg/L时,可达到99.7%的脱氮率和97.9%的除磷率为解决碳源缺乏的矛盾提供了一种思路。
3.2曝气及DO影响
DO影响脱氮除磷效果。如反硝化正常运行时要求DO低于0.5mg/L,而厌氧 区则要严格控制DO,否则会影响聚磷菌过量吸磷能力。研究结果显示:进水时限量曝气方式脱氮除磷效果较好。而控制曝气时间最佳(3.5h)可达到较高的TN及TP去除率(分别为 97.5%、65.5% )。
3.3PH值
聚磷菌在厌氧段时的释磷量一般随pH值的升高而增加,pH而值是否影响聚磷菌对有机物的吸收仍有矛盾之处。当Ph
3.4水力停留时间
由于聚磷菌对有机物的吸收在厌氧段内是很快完成的,所以厌氧段内更重要的是污泥龄;适当延长厌氧段的水力停留时间,会提高除磷的效果,这可能是可以形成更多的PHA的原因。但是,如果厌氧/好氧水力停留时间比过大,也会使除磷失效。
3.5泥龄影响
泥龄长短对脱氮除磷也有直接影响。一般来说短泥龄,排泥量大,除磷效果好,但泥龄小于15d时硝化受抑制综合考虑脱氮除磷,应根据实际情况选择最佳 SRT。通过实验得出满足硝化和除磷的最佳SRT(17~21d)。研究SRT对营养物去除的影响,结果显示: SRT为10d时,可达到最大的氨氮及磷去除率(分别为84%和74%),SRT≥15d时营养物去除率下降。
4.提高SBR处理效果的方法
一般SBR工艺流程当脱氮效果好时,则除磷效果较差,反之亦然,很难同时获得好的脱氮除磷效果。所以特别对SBR工艺提出以下改进方法,以提高该工艺的整体处理效果。
1选择较大的泥龄,建议泥龄应大于4d~5d;
2适当延长厌氧段的水力停留时间,厌氧:缺氧好氧:水力停留时间比为1:1:(3~4);
3.合理控制排水量及排泥量。
4.曝气系统采用深水曝气机,利用PLC实现曝气—停曝自动控制;
5.SBR工艺污水处理适用性
通过研究,SBR法是一种处理高浓度有机污水及工业污水行之有效且能耗低的生物处理工艺。它具有工艺系统组成简单,一池多用,无须设污泥回流设备、二沉池,建设费用与运行费用都较低等特点。在运行时,对冲击负荷适应能力强,一般不产生污泥膨胀现象,管理较简单;并且具有运行方式灵活多变,通过对运行方式的调节,在曝气池内能进行脱氮和除磷反应,处理水质优于传统活性污泥法。
在实际工作中,当处理规模大时,需多套SBR池并联运行,使控制系统及维护管理趋于复杂,故SBR法特别适合于一般中、小型规模,有机浓度较高、可生化性好的工业废水处理,具有较大的推广应用价值。
6.SBR工艺启动总结
SBR反应池内活性污泥驯化成熟后,活性高、沉降性能好、适应能力强,通过调节曝气机的运行时间和台数、控制混合液溶解氧量、调节SBR池剩余活性污泥的排放和沉淀、闲置时间等措施,使有机污染物得到有效去除,能保证SBR系统具有良好的处理效果。
在SBR工艺系统启动初期应大量曝气,提高有机负荷应该慎重,以免造成超负荷运行。当污泥凝聚性能好转时,则需有意加大负荷,以期促进污泥生长,提高混合液污泥浓度。当30min沉降实验及混合液污泥浓度均显示污泥性能足够时,应及时排除剩余污泥,以免污泥老化。在污泥驯化期还要适时排放泥水分离后的上清液。
SBR工艺系统启动过程中,应综合运用感官判断和化学分析方法同步监测多项指标,有效控制和调整整个污水处理系统的运行。操作者可使用以下感官和物理指标估计运行情况:①气味,正常时SBR池产生轻微的霉烂味道,仅在厌氧条件下才产生恶臭;②泡沫,泡沫多,悬浮物浓度高等原因;轻微泡沫,污泥不成熟;黑色泡沫,污泥老化。
3结束语
总之,SBR拓展了普通活性污泥法的处理能力,运行操作灵活,通过时间卜的有效控制和变化来满足多功能的要求,通过调节曝气时间满足出水水质要求,效果稳定。
参考文献:
【1】冯旺银 SBR法污水处理应用研究[期刊论文]-中国科技博览2011(33)
【2】刘宝彦 SBR污水处理工艺探讨[期刊论文]-黑龙江科技信息2011(20)