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关键词:高浓度污水;处理技术;应用现状
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水及站内其它类型的含油污水。油田污水的处理依据油田生产、环境等因素可以有多种方式。由于油田污水种类多,地层差异及钻井工艺不同等原因,油田污水处理站不仅水质差异大,而且油田污水的水质变化大,废水水质复杂,含有石油破乳剂、盐、酚、硫等污染环境的物质,严重地污染了生态环境。当油田需要注水时,油田污水经处理后回注地层,此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制,防止其对地层产生伤害。为此,提出了更高的污水处理技术,对油田采出水处理具有一定的参考价值。
1 油田污水处理技术现状
油田的水处理工艺,其流程一般为“油―过滤”和“隔油―浮选(或旋流除油)―过滤”,即通常称为的“老三套”,其工艺主要是除去废水中的油和悬浮物。在很长一段时间内,此工艺流程被广泛地应用于各油田的采出水处理中,而且效果良好,处理后的水质一般都能达到回注水的要求。
1.1技术分类
(1)根据对油田污水处理程度和水质要求的不同,通常将污水处理技术分为一级处理、二级处理和三级处理。一般来说一级处理属于预处理,二级处理能除去90%左右可降解有机物和90%~95%的固体悬浮物。对于重金属毒物和生物等难以降解的有机物,例如高碳化合物以及在生化处理过程中出现的氮、磷,二级处理难以完全除去,则需进行三级处理。各级处理技术主要包括重力分离、粗粒化、浮选法、过滤、膜分离以及生物法等十几种方法。
(2)技术分类有物理法、化学法、物理化学法、生物法。物理处理法的重点是去除废水重点矿物质和大部分固体悬浮物、油类等,主要方法包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等方法。化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,特别是含油废水中的乳化油,包括混凝沉淀、化学转化和中和法。物化处理法通常包括气浮法和吸附法两种。生物法是利用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简单的物质,广泛为各国所采用。
1.2油田污水处理的一般工艺
油田污水成分比较复杂,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多数情况下常与其他废水相混合。因此单一方法处理往往效果不佳。同时,因各种方法都有其局限性,在实际应用中通常是两三种方法联合使用,使出水水质达到排放标准。另外,各油田的生产方式、环境要求以及处理水的用途的不同,使油田污水处理工艺差别较大。在这些工艺流程中,常见的一级处理有重力分离、浮选及离心分离。主要除去浮油及油湿固体;二级处理有过滤、粗粒化、化学处理等,主要是破乳和去除分散油;深度处理有超滤、活性炭吸附、生化处理等,主要是去除溶解油。
1.3膜生物反应器工艺
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比,MBR具有以下主要特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。自20世纪80年代以来,膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家,规模从6m3/d至13000m3/d不等。在我国,膜生物反应器作为污水再生回用的一项高新技术,其开发与研究也正越来越深入。虽然目前膜生物反应器在我国的实际应用还比较少,然而,在水资源日益紧缺的情况下,随着膜技术的发展、新型膜材料的开发以及膜材料成本的逐渐下降,膜生物反应器将会有较好的应用前景。
2 污水处理技术分析
目前,石化行业的碱渣废水处理方法主要有直接处理法、化学处理法和生物氧化法。直接处理法有出售、稀释、深井注入和焚烧处理等方法,其中以焚烧法为主,直接处理法容易出现污染转移(大气)或转嫁(其他地方),故受到一定限制。化学处理法通常采用湿式空气氧化技术(WAO),即在150~200℃,1.5~10MPa的条件下,利用氧气直接氧化去除碱渣中的硫化物,达到碱渣预处理的目的。碱渣的处理效果受制于氧化反应体系的温度与压力,污染物去除效率越高,相应体系所需的温度与压力也就越高,WAO法高昂的设备投资额度和运行费用使其应用受到限制。焚烧和湿式催化氧化都是投资、运行费用非常高的处理技术。相比之下,采用生化技术进行处理,其投资、运行费用都只有湿式催化、焚烧法的几分之一或者几十分之一,运行管理简单,处理效果稳定。生物氧化法首先将碱渣进行适度的稀释(10~20倍),控制硫化物在1000~3000mg/L,中和后,利用特殊的生物反应器,使硫细菌在生物反应器中形成生物氧化床,通过生物的作用利用空气中的氧气氧化硫化物和酚,从而达到碱渣预处理的目的。生物氧化方式相比具有较好的技术经济价值,而内循环固定生物氧化床技术即IRBAF处理工艺是针对石油炼制和石油化工产品精制过程中产生的废碱渣(汽油、柴油、液态烃等碱渣)而开发,大幅度减轻污水处理场的进水负荷,能够有效地氧化处理催化汽油废碱液、液态烃废碱液等高浓度废水,保证了现有污水处理系统的正常运转和达标排放。
3污水处理趋势分析
新型水处理药剂的研制和开发混凝剂是油田采出水、钻井污水处理中重要的环节,研制出混凝能力强、快速破乳、沉降快、絮凝体体积小、在碱性和中性条件下同样有效的新型混凝剂,是油田水处理药剂开发工作者今后努力的方向。近年来,研制和应用原料来源广的聚合铝、铁、硅等混凝剂成为热点,无机高分子混凝剂的品种已经逐步形成系列;而在有机方面,有机混凝剂复合配方的筛选和高聚物枝接是研究的重点。先进设备的研制和应用先进的生物处理技术被认为是未来最有前景的污水处理技术,一直是水处理工作者研究的重点和难点。近年来,基因工程技术的长足发展,以质粒育种菌和基因工程菌为代表的高效降解菌种的特性研究和工程应用,是今后污水生物处理技术的发展方向。膜分离技术的研究及推广膜分离技术用于油田污水处理,目前尚处于工业性试验阶段,难以大规模工业应用的原因主要是膜的成本和膜污染问题。因此,今后的研究的重点是:开发质优价廉的新材料膜;找出减少膜污染的措施;清洗方法的优化以及清洗剂的开发。开发工艺更为先进的复合反应器,提高处理效率,减少占地面积。膜生物反应器工艺,作为膜分离技术和生物处理技术的结合体,集中了两种技术的优点,已经在一些工业废水处理中应用。但就其自身特点而言,膜生物反应器应用于油田污水处理的趋势已经不可逆转。
4 结束语
介绍了油田污水处理的一般工艺和国际先进的膜生物反应器工艺,并对污水处理技术进行了对比分析,探讨了水处理今后的发展方向,为今后油田水处理工艺改进提供了理论依据。
关键词 油田 污水处理 水质 发展
中图分类号:TE992 文献标识码:A
1 油田污水处理主要工艺
在油田开采过程中,产出的污水主要包括油田采出水、钻井污水及站内其它类型的含油污水。对这些污水经过简单的处理后就进行排放,对生态环境造成了极大的破坏。目前污水处理的方法主要有:物理法、化学法、生物法三种。
1.1物理法
物理法主要是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等,应用于油田各污水处理站、低渗透区块注水站的污水处理,常用的处理工艺为“上游三段法(缓冲+沉积分离除油+过滤)”+“下游二段法(缓冲+精细过滤)”。物理法主要包括重力分离、离心分离、过滤、膜分离和蒸发等方法。
1.2化学法
化学法主要用于处理废水中不能单独用物理法或生物法去除的一部分胶体和溶解性物质,特别是含油废水中的乳化油。应用于油田各污水处理站,通过添加一定浓度的化学药剂从而辅助物理法达到提高水处理效果的目的。它包括混凝沉淀、化学转化和中和等方法。
1.3 生物法
生物法是利用微生物的生化作用,将复杂的有机物分解为简单的物质,将有毒的物质转化为无毒物质,从而使废水得以净化。根据氧气的供应与否,将生物法分成好氧生物处理和厌氧生物处理。主要应用于注汽锅炉给水的处理、污水达标排放处理等领域。
1.4 污水处理常规工艺
油田污水成分比较复杂,不同的油层成分也各不相同,油分含量及油在水中的存在形式也不尽相同,因此单一的处理方法往往达不到水质标准,各种方法都有其局限性,在实际应用中通常都是两三种方法结合使用。在水处理工艺流程中,常见的一级处理有重力分离、浮选及离心分离,主要除去浮油及油湿固体。二级处理有过滤、粗粒化、化学处理等,主要是破乳和去除分散油。深度处理有超滤、活性炭吸附、生化处理等,主要是去除溶解油。
2 污水处理面临主要问题
(1)注水开发运行成本较高,特别是药剂用量大、费用高。现在油田提倡降本增效,节支降耗的同时还要提高油田开发的效果。怎样降低高昂的注水费用已经成为一个重点问题。因此,开发低成本、高能多效的水处理剂迫在眉睫。(2)油田提高油层能量的方式主要靠注水,为了使注水开发取得较好的效果,采取向地层中注入化学药剂等(如聚丙烯酰胺),用来提高注水粘度、波及系数等因素。这样使得采出的地层水成分复杂,处理起来难度较大。对此类问题国内外没有成熟的技术可以借鉴,如果不能合理的解决此问题,将制约油田开发水平的进展。(3)油田污水系统的两大难题就是腐蚀和结垢,虽然油田采取了积极的应对措施,但是由于成本、管理等诸多因素的影响,腐蚀和结垢问题造成的影响依然存在。(4)在注水实际运行中发现,虽然油田污水经过了注水站的层层处理,但是水中Fe2+会逐渐被氧化形成沉淀物质,使水质恶化。并且,注水管线缺少内防腐措施,运行时间长,污水中含有的SRB在厌氧环境中发生化学反应形成沉淀,对水质造成了二次污染,这就是注水管线截面积缩小的直接原因。
3 最新污水处理技术工艺
水处理剂的品种增多、效能提高,油田水化学的研究手段增强、水平提高。特别是针对污水达标外排处理的要求,开展了水微生物学的研究,发展应用了生化处理技术,建立了用于污水、污泥处理的菌种库,使污水深度处理技术得到了长足的发展。对于目前实际应用处理技术的缺陷,对一些技术加大了研究力度,主要包括膜分离技术、超声波破乳技术、高级氧化技术(AOP)。膜分离法处理采油污水,方便简单,分离效果好,处理含油污水也不需要加入其它试剂,不产生含油污泥,浓缩液还可以燃烧处理。但是,膜易被污染的问题和膜的清洗是需要解决的问题。超声波破乳技术对三次采油阶段进行破乳脱水效果较好,提高了三次采油的经济效益。影响超声波破乳脱水效果的因素较多,主要有:声强、频率、作用时间、介质温度、声波对介质的作用方式等。
高级氧化处理技术是利用在一定条件下产生的具有很强氧化能力的自由基,强化分解水中的有机污染物,可用于水源污染较重和水质要求较高的情况。高级氧化处理技术成本较高,但可以获得较高的水质,可作为远期发展的重点内容。可利用光激发产生自由基或合成特殊的催化剂引发自由基。研究内容可包括:光化学催化氧化处理工艺理论与技术;催化氧化除污染工艺理论与技术;紫外、同位素净水工艺理论与技术等。高级氧化处理技术是当代环保型水处理技术的主要研究方向和重点课题之一,未来必将引领国内环保型水处理技术的发展趋势。
SBR工艺的革新。SBR法从问世以来,已发展为城市污水处理的实用技术之一。其变种也有十余种之多,如UN工 TANK 工艺、TCBS 工艺、MSBR 工艺等。革新的 SBR 工艺在城市污水应用中的重点是尽可能降低基建费用,简化操作过程,提高系统的可靠性和灵活性。革新的 SBR 工艺城市污水处理中的关键技术如下:(1)为达到同时稍化反硝化的目的,准确的控制溶解氧的设计;(2)合理的泻水体积确定;(3)典型污水水质脱碳、脱氮、脱磷的关键参数;(4)高效连续流 SBR 工艺的设计;(5)革新的 SBR 工艺配套系统的合理设计
参考文献
农家乐生活污水主要是农家乐餐馆厨房在营业过程中产生的废水和旅客住宿时产生的洗浴及清洗旅店用品的洗涤污水。农家乐生活污水排放时间集中在中午和晚上。其排放的污水与普通的生活污水相比,成分比较复杂,有机物含量也高,具有排放量大、消耗集中、水量水质变化大、污水含油量高等特点。
2农家乐生活污水的排放对环境的影响
由于农家乐多位于环境优美的偏远地区,且很多是山区,排水设施及管网铺设很不完善。农家乐经营户较为分散,且我国目前缺少对农家乐生活污水超标排放的硬性处罚规定,造成相关管理部门对农家乐生活污水排放的监督和管理困难,因此农家乐生活污水的随意排放现象严重。许多偏远地区的农户常将未经处理的污水直接排入附近水体。这必然会对周围的环境造成危害:农家乐餐饮废水由于含有大量动植物油,会形成油膜漂浮于水面,阻碍动植物生长,甚至诱发其死亡,从而引发水体富营养化,降低水体使用功能;若农家乐废水直排至农田进行灌溉,大量的动植物油则会吸附在土壤表面,隔断了土壤与大气之间交换空气的通道,对植被的生长极为不利;农家乐排放的生活污水往往集中,未及时渗入土壤的污水由于有机物含量高容易滋生病毒和细菌,给人们的健康带来威胁;景区的优美环境也势必会因此受到影响,对于旅游业的可持续发展产生重大阻碍。
3农家乐生活污水处理方法概述
根据国内外专家学者的已有研究,农家乐生活污水的主要处理方法分为物理化学法、电化学法、生物法、自然生物处理技术及组合工艺处理法。
3.1物理化学法
物理化学法可有效去除农家乐生活污水中的有机污染物和油脂,且物化法具有操作简单、投资少、体积小的特点,因而在农家乐生活污水处理中应用较广。常用的物化法有混凝法和粗粒化法。
3.1.1混凝法
混凝法是通过在生活污水中投加混凝剂,在压缩双电层、电中和、吸附架桥、网捕卷扫的单独或共同作用下,使胶体和悬浮粒子脱稳之后形成大的聚集体,在重力作用下沉降,进而与水体分离被去除的过程。于金莲等通过对混凝过程的研究得出:决定混凝剂用量的阶段主要为破乳阶段;废水经混凝处理后,油、CODcr的去除率与原废水中油、CODcr含量有关,污染物含量越高,去除率亦越高。因而其处理效果受水质影响较大,处理效果往往不稳定。不适合处理水质波动大,CODcr浓度高的农家乐生活污水。
3.1.2粗粒化法
粗粒化法是利用油、水两相对聚结材料亲和力相差较大的特性,使油粒截流在材料表面及空隙内并形成油膜,随着油膜厚度的增大,在水力和浮力等的作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。聚结后粒径较大的油珠则易于从水中被分离。该法现常用于农家乐生活污水的预处理。
3.2电化学法
电化学法是利用阳极材料氧化生成的金属离子溶于水后与OH-生成多核羟基配合物,使废水中的有机物因发生混凝作用而形成大的絮凝体;阴极则还原生成H2等气体,通过气浮作用带动絮凝体上浮而被去除,同时电场可直接氧化去除废水中的某些有机物。其优点是既可以作为单独的处理工艺,又可以与其他技术相结合形成复合处理工艺;优点是不会产生二次污染;设备小巧、易操作。缺点是耗能较多、成本很高。电化学法主要包括电凝聚法、微电解-电解法、脉冲电絮凝法等。Chen等釆用电凝聚法处理农家乐餐饮废水,研究发现:进水pH值、电导率和电流密度不会影响污染物的去除率;实验中污水的油脂去除率高于94%;且电凝聚法还能够调节废水的pH值。该法在电价低廉的地区有一定的适用性。
3.3微生物处理法
微生物处理是指利用厌氧或好氧微生物的新陈代谢作用,使废水中有机污染物被降解的一种处理方法。生物法处理污水具有二次污染少、能耗低、可有效防止环境恶化、加强资源持续利用、保护生态平衡的优点。但农家乐生活污水在经过生物处理前宜进行简单预处理。应用较广的有生物接触氧化法、SBR法。
3.3.1生物接触氧化法
生物接触氧化法的实质是在曝气池内按一定体积比设置填料,使曝气池中的微生物与污水中有机污染广泛接触,从而提高微生物降解污染物的能力。生物接触氧化技术没有污泥回流和污泥膨胀,有机污染物去除率高,兼有脱氮功效。该法耐冲击负荷,甚至在间歇运行时处理效果仍然较好,操作相对简单,运行方便,非常适用于农家乐餐饮废水的集中处理。其缺点是占地面积大,填料易堵塞,填料堵塞后会导致布水、曝气不均匀,影响其处理效果。
3.3.2SBR法
序批式活性污泥法(SBR)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。SBR运行过程中,各阶段的运行时间、反应器内混合液体的变化及运行状态都可以根据具体要求灵活调节。于金莲等对SBR工艺处理餐饮废水的最佳运行周期条件进行了研究。研究表明:SBR工艺耐冲击较强,工艺流程简单,维护管理方便,可以实现自动控制;SBR法的缺点是进水、出水不联系,脱氮除磷率低,单池的造价高,技术条件和运行维护方面要求较高。该工艺对于废水排放量小,且场地受限制的乡镇农家乐经营户不适用,较适用于农家乐餐饮废水的集中处理。除上述两种微生物处理方法外,不少学者也在研究微生物处理的其他方法,如苏翔等研究了好氧填料床对农家乐生活污水处理效果的影响;试验结果表明,去除效果在较低曝气量0.25m3/h情况下,出水CODCr、氨氮、SS、动植物油的去除率分别为:86%、86.6%、87%、91%,出水均可达标排放。
3.4自然生物处理
自然生物处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复合系统的物理、化学、生物学作用,既降解了有机污染物,又使污水中的水、肥资源得到回收利用的工艺技术。在远离城市、市政污水管网不完善的农家乐经营区,采用自然生物处理技术,可节约资金,就地解决生活污水处理问题。应用最为广泛的是人工湿地系统。人工湿地是在填充了不同粒径填料的填料床上栽种成活率高、生长周期长、根系发达、美观及具有经济价值的水生植物,使废水流经填料床时得到处理的一个独特的生态系统。人工湿地在净化污水的同时,提供了生物多样性的存在条件,其本身也具有很高的观赏价值。因此人工湿地在偏远的农家乐经营区应用最为广泛。人工湿地均属于无动力系统,投资省、运行费用低、维护管理简单,且有一定观赏、生态和经济价值,使其在农家乐污水处理工程中拥有较大推广优势。陈俊敏等开展了人工湿地处理农家乐污水的研究,结果表明:人工芦苇湿地对CODCr、BOD5、氨氮及SS的去除率分别达47.97%、51.35%、76.19%、30.77%以上,人工芦苇湿地末端的出水水质可以稳定达到GB8978-1996《污水综合排放标准》界定的一级标准。但人工湿地需定期修剪植物,清洗或更换填料。且人工湿地占地面积大,系统抗冲击性差,处理效果易受到进水负荷、外界气温、湿地基质性质和湿地植物种类等因素的影响。
3.5组合工艺处理技术
由于农家乐生活污水成分复杂,单一的物理法、化学法或生物法难以达到理想的效果,但运用物理生物化学法组合起来的处理工艺却能克服单一方法的缺点。王建翔[15]以上海市某农家乐生活污水处理工程为例,探讨了化学强化絮凝+垂直潜流人工湿地组合工艺在农家乐生活污水处理中的应用。在人工湿地处理单元之前设置化学强化絮凝预处理单元,可以去除水中悬浮物,防止其在湿地中积累并导致人工湿地的堵塞;去除污水中的磷,以减缓湿地基质吸磷能力在短时间内饱和;削减人工湿地有机污染负荷,降低人工湿地的占地面积。结果表明,该组合工艺处理农家乐生活污水具有投资、运行费用低,管理维护简单,适合农家乐生活污水处理。陆燕勤等通过试验研究,确定厌氧池+斜板沉淀池+曝气生物滤池+潜流型人工湿地作为农家乐生活污水处理组合工艺,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。组合工艺是新的发展方向。
4农家乐生活污水处理方法展望
【关键词】污水处理;污水处理技术;研究进展
引言
我国目前水污染问题十分严重,伴随而来的是水资源的匮乏问题。因此运用有效的污水处理技术十分的紧迫.以下就常用的污水处理技术做一介绍。
一、常用的污水处理技术分析
1、物理处理法
物理处理法是运用年限最长的污水处理法,然而相关的处理技术在近年来没有太大的突破,工艺流程也几乎没有发生任何改变。但是值得注意的是,随着科学技术的飞速发展,物理处理法所采用的设备自动化程度越来越高,相关的机械设备功能日益全面,相应的研发体系也日益完善。近年来用于物理处理法的装置主要有格栅、格网、多尔沉砂池等。格栅按照形状的不同可以分为平面格栅和曲面格栅。使用物理处理法要经常对装置进行清洗工作,一般渣的主要方式有人工清渣和机械清渣两种,前者主要运用于流量小时,在设计过水面积的时候应当运用相对大的安全系数,以免清渣太频繁,浪费人力。筛网可以起到初次沉淀池的作用,在污水处理中长用到生物脱氮除磷工艺,可以在节约空间位置的同时高效利用碳源。
2、化学处理法与物理化学法
污水的化学处理法主要指的是利用化学反应的作用去除污水中的杂质。这种处理方法可以对难以生物降解的物质进行处理。常用的化学处理法主要有中和法、化学混凝法、化学沉淀法和氧化还原法。常用的物理化学法有吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法。本文主要阐述化学混凝法和吸附法。化学混凝法主要作用于微小的悬浮固体以及胶体杂质。一般较大的颗粒悬浮物多用沉淀等方法除去,因为大颗粒悬浮物受重力作用大,然而微小固体和胶体会长期悬游,具有一定的稳定性。这是由于胶体微粒通常带有电荷,通常胶粒的电动电位很高,相互之间有斥力,而且距离越近,斥力越大。因此胶体微粒不易聚结,多是分散地悬游状。尽管化学混凝的机理至今尚未完全弄清楚,但是根据现阶段研究进展,可以断定它和杂质成分、浓度、水温、PH 等有关,根据压缩双电层作用和吸附架桥作用,产生微粒凝结现象。混凝法对混凝剂要求高,不仅要求混凝效果好,而且要环境友好,价格低廉。常用的混凝剂分为无机盐类和高分子两类,其中无机聚合混凝剂用量最多。用硫酸铝时,最佳的PH范围为6.5至7.5,高分子混凝剂的混凝效果受PH影响小。一般化学混凝法运用的设备主要是水泵混合、隔板混合和机械混合。吸附法的处理效果主要和溶质性质、 溶质分子大小等有关,吸附量会随着吸附剂表面积的增大而增加,不同的吸附剂在实际处理中会取得不同的效果。吸附操作主要分为间歇方式和连续方式两类,并且都遵循以下三个步骤:首先是流体和吸附剂接触,流体中的吸附质被吸附在吸附剂上,其次将已经吸附了吸附质的吸附剂和流体分离,最后实现吸附剂的再生过程。吸附剂处理法是传统的物理化学处理法,对进水的预处理有相当高的要求,并且吸附剂是价格十分昂贵的。
3、生物处理法
生物处理法主要依靠曝气池和二沉池来完成,原理是依靠微生物新陈代谢使污水中的有机物转变为二氧化碳和水。微生物的代谢过程分为异化和同化两个过程,这两个过程包含了众多复杂的物理化学反应。微生物一般可以依靠污水中的有机物和少量无机物作为营养物质,这些可以作为微生物营养源的物质称为基质。分解代谢是微生物利用基质的过程,也叫做生物氧化。笔者在这里主要探讨脱氮除磷的主要理论。生物脱氮过程主要经历氨化、硝化和反硝化的作用,氨化在好氧和厌氧的条件下均可正常进行,硝化作用则应在好氧条件在进行,反硝化在厌氧条件下进行。生物处理法将污水中一部分氮同化成为生物细胞的组成部分,称为同化作用,一般当进水氨氮浓度不高时,同化作用是生物脱氮的重要手段。生物除磷是在厌氧和好氧环境不停更替的环境下进行,利用PAOs的厌氧释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进行排放。在生物除磷中还经常运用假单胞菌属、放线菌属等,聚磷菌有明显的除磷优势。采用生物处理法应当首先了解微生物的生长规律和生长坏境,采用的研究方法主要是分批培养法,可以在培养过程中获取营养物质随时间的消耗量,从而了解微生物的生长情况。微生物生产会经历延迟期、对数期、增长期、稳定期和衰亡期这五个阶段。污水处理应当着重控制微生物的生长期,此时能够取得最佳的处理效果。微生物生长需要充足的营养、合适的温度和PH值。曝气池作为一个反应器,应当符合相应的水力特征。一般将曝气池分为推流式、完全混合式、封闭环流式和序批式。曝气池的种类繁多,其中纯氧曝气池对于生物处理法有重要作用,这种曝气池可以使生物处理速度高,污泥有较好的沉淀效果,剩余污泥量小。此外纯氧曝气池并不改变微生物自身的形状,从而可以使微生物取得更好的处理效果。但是纯氧曝气池的缺点是设备复杂,容易出现故障,而且要及时地进行PH调节。二沉池主要有平流式、竖流式和辐流式。二沉池中主要有四个区:清水区、絮凝区、成层沉降区和污泥压缩区。采用生物处理法应当对环境因素(PH、温度)、工艺因素(反应区水力停留时间、污泥泥龄)和污水成分进行精确的控
制,一般城市用水的PH应当尽量控制在7.0左右。对污泥处理的回流上清液进行专门的加药沉淀处理也能使磷得到有效地控制。
二、污水处理技术的研究进展
1、高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠、产泥量少且污泥达到稳定的污水处理工艺的研究
中国是一个发展中国家,经济发展水平相对落后,而面对中国日益严重的环境污染,建设大批的污水处理厂需要大量的投资和高额运行费,这对中国来说是一个沉重的负担。而目前中国的污水处理厂建设工作,则因为资金的缺乏很难开展,部分已建成的污水处理厂由于运行费用高昂或者缺乏专业的运行管理人员等原因而一直不能正常运行,因此对高效率、低投人、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺的研究是今后的一个重点研究方向。
2、对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究
发展小城镇是中国城市化过程的必由之路,是具有中国特色的城市化道路的战略性选择。如果只注重大中城市的污水处理工程的建设,而忽视如此数量多的小城镇的污水治理,则中国的污水治理也不能达到预定目标。而对于小城镇的污水处理又面临一系列的问题,如资金短缺,运行管理人员缺乏,技术力量薄弱等。因此,小城镇的污水处理工艺应该是基建投资低、运行成本低、运行管理相对容易、运行可靠性高的工艺。目前对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究方向是:根据小城镇的特点,从现有工艺中比选出适合小城镇污水处理厂的工艺,同时开发出适用于小城镇污水处理厂的新工艺。
3、具有脱氮除嶙功能的污水处理工艺仍是今后发展的重点
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对出水氮磷有明确的要求,因此已建城镇污水处理厂需要改建,以去除污水中的氮、磷污染物,使出水达到国家规定的排放标准,新建污水处理厂则须按照标准GB18918-2002来进行建设。目前,对污水生物脱氮除磷的机理、影响因素及工艺等的研究已是一个热点,并已提出一些新工艺及改革工艺,如MSBR、UCT等,并且积极引进国外新工艺,如OCO、OOC、AOR、AOE等。对于脱氮除磷工艺,今后的发展要求不仅仅局限于较高的氮磷去除率,而且也要求处理效果稳定、可靠、工艺控制调节灵活、投资运行费用节省。
结束语
总而言之,污水处理问题与人们的生活息息相关。有关部门、机构应当加强对污水处理技术的研究,争取用更新更好的技术进行污水处理,为社会带来优质的水资。
参考文献
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[3]张国忠.关于污水处理技术的分析[J].房地产导刊.2013(24):70-70.
摘要:应用数学模拟技术需要了解污水的水质特性,只有具备详细的污水水质特性参数才能更准确地模拟、预测污水处理工艺的运行效果。采用TUD联合模型需将COD区分为SA、SF、SI、XS和XI等5种组分。对这5种组分的测定方法进行了探索,其中SA可采用五点pH值滴定法(5P-VFA)确定,采用BOD-t曲线法可确定缓慢可生物降解有机物(XS)。最后测得北京某污水处理厂进水COD的5种组分的质量分数分别为:SA=6.49%,SF=36.23%,SI=13.04%,XS=32.62%,XI=11.62%。基金项目:北京市可持续水与废物循环利用技术“学术创新团队”项目(BJE10016200611);北京市自然科学基金资助项目(8052011);国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA06Z320)
关键词:数学模型;污水水质特征;COD组分;五点pH值滴定法;BOD-t曲线法中图分类号
2007有关数学模型的研究与应用在我国大体上仍处于学术认知阶段。这种现状主要源于对国际上现已广泛应用的数学模型中所涉及的各种缺省参数的疑虑,担心这些针对国外污水特征情况确定的参数未必适合中国的污水水质情况。于是,不少人首先将模型应用的注意力集中在了对各种模型参数的确定上。这种认识必然导致工程界对模型应用望而生畏,使本来对模型应用已产生兴趣的工程技术和运行管理人员无形中又形成了敬而远之的现象。事实上,模型所涉及的各种缺省参数在大多数情况下均可移植到我国的污水处理工艺中,因为有关的生化反应动力学参数在理想环境范围内是不应存在国界的。在模型应用时除了要对有机物(COD)作必要的试验区分外,大多数情况下并不需要对所有参数进行试验确定。笔者利用TUD联合模型对北京某大型市政污水处理厂的倒置A2/O工艺进行了模拟[3],参照荷兰对污水中有机物的区分经验[4],在只对3个参数进行修正的情况下便获得了令人满意的模拟效果。
这表明,国际上已开发并成功应用于世界各地的数学模型及绝大多数参数完全适合我国的污水处理实际,没有必要对模型参数进行繁杂而无谓的测试工作。污水水质特征化是模拟污水处理工艺运行的一个重要步骤[5],只有具备详细的污水水质特性参数才能更准确地模拟和预测污水处理工艺的运行效果。为此,根据污水中COD的溶解性与非溶解性及可降解与不可降解等特性,TUD联合模型将其细分为5种组分:①溶解性、易挥发有机酸(SA);②溶解性、可发酵、易生物降解有机物(SF);③溶解性、惰性有机物(SI);④颗粒状、缓慢降解有机物(XS);⑤颗粒状、惰性有机物(XI)。在此基础上探索了这5种组分的测定方法,以期推动数学模拟技术在我国的应用。新晨
污水水质特征化分析方法溶解性有机物的确定方法进水中的溶解性有机物(S)包含溶解性、易生物降解有机物(SS)和溶解性、惰性有机物(SI)。其中SS又分为SA和SF,它们的含量对生物除磷影响很大。随着数学模型的广泛应用,出现了多种测定SS的方法。根据不同的理论,可大致分为基于污水生物降解特性的呼吸(OUR)计量法和基于物质分子大小的物理化学法[6]。OUR计量法和物理化学法均可实现对SS的准确测定,但这两种方法在具体操作程序上的复杂程度不一样。OUR计量法是生物化学方法,操作过程不仅耗时而且繁杂,物理化学法相对来说简单易行。采用这两种方法测定同一水样,SS的校正系数均可达到0.965左右[7]。目前,物理化学法已经被成功地用于强化生物除磷(EBPR)系统中溶解性COD的测定,且成为《荷兰污水特性描述指南》中的标准方法[4]。物理化学法的基本原理是:假设进水中的可溶性COD(S)包含易生物降解COD(SS)和不可生物降解COD(SI),根据SS可直接通过细胞膜的特点,在pH值为10.5的条件下加入絮凝剂Zn(OH)2,将不溶性和胶体状的COD(XS)絮凝沉淀后过滤(采用0.45μm滤膜),则过滤液中所含的COD即为全部的溶解性有机物(SS+SI)。SI的确定Ekama认为[8],经过SRT>3d的活性污泥系统处理后,其出水中的溶解性COD即为SI。
【关键词】环境污水处理;化学除磷药剂;工艺
随着工业生产的快速发展,城镇化建设的快速推进,大量含磷生活环境污水、工业废水排入江河湖泊中,增加了水体营养物质的负荷,从而引起水体中藻类与水生植物异常繁殖,即水体的富营养化。研究表明。多数水体富营养化的限制因素是磷。因此控制水体中磷的浓度尤为重要。明确了城市环境污水处理中除磷的重要性和迫切性,而在普遍采用的生物除磷技术不能满足出水磷的排放标准时可考虑采用化学除磷技术。
一、环境污水处理中化学除磷工艺的概述
化学除磷的反应机理是在环境污水处理工艺中投加金属盐类等,除磷药剂形成不可溶性的磷酸盐或多聚磷酸盐沉淀产物,然后再通过沉淀分离或过滤分离等方法从环境污水中去除磷酸盐。药剂投加后,首先,金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物;然后,在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体;最后,絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法将水体分开,得到净化的废水和化学污泥,从而实现化学除磷的目的。因此,化学除磷过程包括沉析、凝聚、絮凝以及固液分离四个步骤,其本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程。在这个过程中沉析和凝聚反应发生的非常快,被认为是同时发生的,凝聚时形成的主粒子,在絮凝过程中相互结合形成更大的粒子――絮体,以利于沉淀或者固液分离,由上述分析 可知,化学除磷效率与沉析和絮凝过程直接相关,沉析、凝聚与磷酸盐化合物种类与化学除磷药剂的种类及pH等因素有关,絮凝过程与除磷工艺形式有关,因此,要提高化学除磷效率必须从化学除磷药剂的种类、反应环境的pH及除磷工艺等因素考虑。
二、环境污水处理中化学药剂除磷工艺的分析
目前用于环境污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、改性硅藻土及复合絮凝剂等。以下就常用的几种进行研究分析,旨在提高对环境污水的处理。
1、铝盐化学除磷药剂。铝盐化学除磷药剂主要有硫酸铝、氯化铝和聚合氯化铝等。三价铝盐药剂除磷的反应包括两个反应过程:(1)三价铝离子与环境污水中的磷酸根发生沉淀反应,生成沉淀化合物AlPO4;(2)三价铝离子发生水解反应,生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物和多核羟基络合物,然后,多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果,从而实现化学除磷。Al3+水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH的影响,同时金属离子也会与OH-发生反应,从而与PO43-形成竞争反应不利于除磷,由此可见,铝盐化学除磷过程中控制合适的pH是非常重要的。铝盐除磷理想的pH=5.8~6.9。值得注意的是经用铝盐除磷药剂处理后出水中的铝含量大幅度增加,可能会造成排放水体中铝盐超标,引起微生物铝中毒,因此需要控制投加量。
2、铁盐除磷药剂。铁盐除磷药剂主要有硫酸亚铁、聚合氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似,之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关,但有关Fe2+除磷最佳pH存在争议:有人认为pH=8时,Fe2+除磷效果最好 ,但王文超等认为pH=7.5~8.5时不易生成沉淀,从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高pH 值,而环境污水厂处理中pH值往往低于7.5,另外,在水中Fe3(PO4)2-没有FePO4稳定,这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用,实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2+氧化成Fe3+来提高化学除磷效率。铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定,而具有沉降速度快的优点,因此实际应用比较多,但是具有出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点,同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一个重要因素,这些缺点限制其使用范围。由于需要较高的pH,同时钙盐除磷药剂还会引起池壁或渠、管壁上结垢及曝气管堵塞等,因此钙盐除磷药剂在城市环境污水处理厂中应用的比较少。磷酸氨镁法是近几年国际上非常流行的废水除磷方法,但我国还未出现相关的报道。
3、复合新型除磷药剂。复合新型除磷药剂主要有聚氯化铝铁(PAFC)、聚氯化铝(PAC)、聚氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚亚铁、聚氯硫酸铁(PFCS)、聚合硫酸氯化铝铁(PAFCS)、聚合硫酸铝铁(PFAS)以及改性硅藻土等。这些新型除磷药剂基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能,凝聚性能良好,絮凝体生成迅速,密集度高且质量大,沉降性能优越,沉降的污泥脱水性能好,无二次污染,适用水体pH值范围广,具有较强的去除效果,而且药剂生产工艺简单,原料易得,生产成本低。其中PAFC在环境污水厂中应用的比较多,原因在于PAFC结合了铝盐和铁盐的双重优点,化学反应速度快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点。因此,PAFC既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足,同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点。改性硅藻土是最近新使用的化学除磷药剂,其组成包括硅藻土、PAC和石灰等,其中的PAC和石灰可与PO43+反应生成A1PO4和Ca5(PO4)3OH等沉淀物,同时硅藻土具有吸附、混凝、过滤、共沉等作用,能充分接触并除去水中的PO43-。因此除磷效果较稳定,出水TP变化较小。
通过上述分析可知,复合新型除磷药剂,如聚氯化铝铁结合传统铁盐铝盐除磷药剂的优点,适用范围和条件较广,除磷效果好,而且对环境污水处理系统中微生物影响较小,具有良好的发展前景。
结束语
一般生产环境污水仅仅采用单纯的生物除磷,特别目前普遍采用的单级生物脱氮与除磷相结合的工艺,难以满足目前国家环境污水排放标准的要求。因此,有必要考虑采取化学除磷或化学辅助除磷。今后化学除磷的研究方向应是将化学法和生物法结合起来。降低化学药剂的投加量和减少污泥量,从而促进环境污水工艺的发展。
参考文献:
[1]陈媛. A2/O工艺化学除磷优化实验及应用[J].环境. 2010.
[2]苏敬志.城市污水处理与再生利用的探讨[J].中国新技术新产品.2010.
[3]范华芳. 农林类高校应用化学专业学生现代工程意识的培养[J].教育教学论坛. 2014.
关键词:工业废水 处理 技术 进展
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(a)-0119-01
我国平均每年河水排放量约349亿立方米,工业废水排放量逐年增加,浪费水资源的同时加剧了水源的污染,所以工业废水的处理与回收势在必行。目前我国很多城市水资源短缺情况严重,一定程度上制约了我国经济和社会的发展。工业废水的处理和回收已经引起了人们的高度重视。
1 我国工业废水的主要处理和回收方法
我国是一个淡水资源严重短缺和供需矛盾突出的国家,加强工业废水的净化处理是节约水源,减少污染然和维持社会可持续发展的重要手段。以下简单介绍工业废水的处理和回收方法。
1.1 废水处理方法
(1)物理法。
利用物理法去除废水中的污染物是比较常见的方法,目前常用的方法主要有重力分离法(适用于杂质密度较大的废水)、浮力分离法(适用于分离亲水性不同的杂质)、体积分离法(适用于分离体积较大的杂质)等,这些方法不改变废水的化学性质,把废水中的不同物质成分以特定的方法改变其存在形式和分布领域。利用物理原理,分离废水中的有害物质、调节水质、减少水资源的污染。
(2)化学法。
与物理法处理工业废水有所不同,化学法利用的是化学反应去除水中污染物,不仅改变了杂质的物理性质,还改变了杂质的化学性质,对污染的根源做进一步处理。较为常用的化学法为氧化还原法(将有毒物质转化为无毒)和电解法(分解重金属离子)。
(3)物理化学法。
物理化学法是物理作用与化学作用的综合,其废水处理效果非常明显。常用的物理化学法有电解法和离子交换法,对废水中的重金属离子进行回收,净化水质。但是由于其处理费用较高,目前尚未获得全面的推广使用。
(4)生物法。
生物法处理工业废水是一项很有发展前景的技术,生物处理方法是工业废水处理的发展趋势,它是利用微生物的生命活动来转化废水中的污染物,对生物成分进行改造和利用,生物技术还用于污水的二级处理或深度处理。生物技术与其他技术相比,净化过程简单,工艺流程和运行容易掌控。
1.2 回收方法
(1)传统的回用技术
工业废水的二级处理是节约水源的有效方法,工业废水通过土地的净化和大自然的水循环系统重复利用。利用生物技术(土地回用技术),把工业废水用于农业土地灌溉,使土地成为一个生化处理池,实现工业废水的循环利用。值得注意的是,土地回用技术所回收的工业废水不能含有有毒物质。
(2)以膜技术为代表的新型水回用技术。
膜技术采用混凝砂滤、活性炭和反渗透工艺处理工业废水。反渗透工艺去除的杂质主要是无机盐、残余有机杂质,达到循环利用的目的,反渗透工艺中,压力的大小和处理方法的选择非常关键。反渗透工艺利用醋酸纤维素膜和芳香聚酰胺膜作为半透膜。此外,电渗析技术也是比较常用的膜技术,适用于发酵、造纸工业废水中酸碱的回收和脱盐处理。
2 工业废水处理及回用过程中存在的问题
我国工业废水的净化处理和回收技术虽然取得了一定进展,但是仍然存在在许多问题,亟待解决。很多企业只是对废水进行常规的处理,达到排放标准后直接排放,没有回收利用,达标的废水中非重金属离子和可溶解性盐类的杂质较高,对它们的二次利用非常有限。
2.1 污水分流不彻底
我国工业废水中的污染物种类越来越复杂,在废水处理过程中存在很大困难。通常将废水分为含氟废水、含铬废水和综合废水,这种分类存在许多不合理性,如重金属不能有效回收,不同的污染物性质不同,没有针对性的治理措施会导致额外的药剂消耗,增加处理费用。
2.2 碱使用量大
利用化学沉淀法处理工业废水时,由于废水中重金属含量大,如果不经过回收处理而直接加碱沉淀,则需加入大量的碱中和废水中的酸,并使金属沉淀;而且很多企业废水处理过工程由人工操作,不能准确的控制药剂的添加量,所以经常出现减的使用量过大情况,浪费药剂。
2.3 污水处理工艺没有针对性,处理成本高,中水回用率低
受工业废水处理技术的限制,国内企业的污水处理成本普遍较高。为了满足环保要求,废水达标排放,企业投入大量资金、人力和物力,许多企业废水处理工艺不合理,浪费药剂,工作效率不高。虽然废水处理存在经济效益,但是高成本的资金投入使得经济效益并不乐观,企业也就没有了处理污水的动力。所以企业要加强改进污水处理工艺,做到分开治理、分类回收、严格工艺。
3 污水处理与回用改进措施及发展趋势
3.1 废水分流收集、分类处理
工业废水的处理应做到分流收集、分质处理,根据污水的水质特点进行分类,在对不同类别的水质采取不同的处理工艺,例如对废水中的金、银、镍等贵重的重金属采用单独处理,回收再利用,降低重金属超标的可能性,又为企业创造价值。
3.2 提高自动化水平
提高企业废水处理的自动化水平,不仅能够节省劳动力、提高效率,还能减少人为操作导致的问题,确保工艺参数稳定、实现高水平、高效率的污水处理。废水处理站的加药及控制系统可采用仪表自动化控制,设定好系统中各仪表的参数,实现电脑操控。
3.3 废酸单独回收处理
工业废水中的废酸要单独处理并回收,通过添加一定量的酸活化剂,过滤掉废酸中的重金属和油污,则酸可以实现二次利用。这样不仅减少了碱的使用量,还节省了新酸的用量,从而节省了处理费用。
3.4 改进废水处理及回用工艺
污水的处理方法多种多样,企业要有针对性地根据水质特点采取有效的治理措施,目前常用的方法有吸附法、反渗透法、离子交换法、电絮凝法、超滤等,对于有机工业废水,生化技术是未来污水处理的发展趋势,不仅能够降低有机物含量,节省费用,还能满足废水排放标准。
4 结语
在水资源日益匮乏的今天,节约用水和废水重新利用与寻找新水源同等重要,企业必须根据自身的实际情况加强对工业废水的处理,对存在的问题进行分析并提出解决措施;采取行之有效的策略和对策,加强技术创新和改革,将更多的技术应用在工业废水处理水的回用上,降低废水处理成本,达到环境效益与经济效益的双赢。
参考文献
[1] 胡洪营,赵文玉,吴乾元.工业废水污染治理途径与技术研究发展需求[J].环境科学研究,2010(7):15-17.
关键词:污水处理;问题;措施
中图分类号:R123.3 文献标识码:A 文章编号:
引言:世界上任何国家的经济发展,都伴随着人民生活水平的改善和城市化进程的不断加快,但是相应的淡水资源的需求和消耗也在不断增多。水,作为一种必不可少的资源,但水资源的日益短缺也越来越严重,这一切都加重了城市的负荷,带来一系列危及城市生存与发展的生态环境问题。
一、当前市政污水处理存在的问题1、污水处理厂建设资金的短缺 尽管中国已建污水处理厂超过一百个,但在某城市本身的处理率不高,污水处理的数量不够。目前,该市已开始执行计划在污水处理厂建设。但在中小城市,特别是西北中小城市还没有将污水处理规划和建设提上城市发展议程。一个主要的原因是没有足够的建设资金,地方政府也没有进行有效的多边融资,加快水环境污染控制, 为未来几代人留下一个美丽的生活环境。
2、污水处理厂未满负荷运行
全国已建成投产经营污水处理厂、满负荷运行小于l/3。没有满负荷运行,最重要的是由于运行资金不能到位,远不能满足正常运行所需的最低费用。有的是没有接收居民生活污水,只接收工厂、企业的工业废水,有的是工厂、企业工业废水和居民生活污水都接收,但运行率非常低。
3、进口设备维修和设备备件的发展
大量的进口设备,经过几年的运作,已出现不同程度的损伤,尤其是整合后的维护和检修。如果请外国专家来维修,维修成本将大大增加真的很难接受,如果进口设备可以维持正常的操作必须开发国内专业的进口设备维修,使其掌握技能的进口设备维护保养标准。还得有充足的备品配件,特别是一些将要淘汰的设备被引进中国,备品配件国外也不会再生产了,就需要国内自行测绘、加工制造,只有这样才能使进口设备发挥出它的作用,否则设备的损坏,配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行。
4、污泥不是真正实现无害,没有办法最终处置
污水处理后的出水达到国家规定的排放标准,但在此过程中由于技术原因导致的污水处理失败产生的污泥如何妥善处理,它也会造成对环境的二次污染。国家环境保护部门有关规定污泥干燥化合物作为农业肥料。总之如果不是最终处置的方法,会带来污泥二次污染环境的隐患。
5、污水处理厂没有除臭设备
污水处理厂进调节池,格栅,沉淀池,污泥处理前的储存池,污泥脱水间(除了离心机)等产生严重的气味,影响操作人员的身体健康,也会污染周围居民的生活环境,应该通过安装除臭装置等各种渠道来消除污染,保护环境。
二、市政污水处理的措施1、污水处理方法根据污水处理作用原理,可将污水处理方法分为生物法、物理化学法、物理法以及化学法四大类,生物法是市政污水处理最常用的方法。此方法的原理是采用微生物之间的代谢作用,转化废水中的无机微生物营养物质以及有机污染物的物质形态,使之生成无害的稳定的物质成分。生物膜法与活性污泥法是其最常见的处理形式。 2、污水处理程度根据污水处理程度,可将处理技术分为一级处理、二级处理以及三级处理。采用一级处理主要是将污水中的固体污染物除去,污水一级处理的生物需氧量可除去百分之三十左右,无法达到排放标准要求,因此,还需要进行二级处理。二级处理能够将污水中呈溶解状态或胶体的有机污染物及时除去,除去率在百分之九十以上,满足排放标准要求。而三级处理主要是对难以降解的氮、磷、有机物以及可溶性有机物等实施进一步处理,达到规定要求。其中,砂滤法、离子交换法、混凝沉淀法、电渗分析法、脱氮除磷法等是其主要采用方法。 3、污水消毒工艺污水消毒处理也是污水处理厂出水的关键程序。因为在污水中常常含有较多的细菌、病毒、寄生虫等有害病菌,如果不经过消毒处理,污水中存在的部分有机物如果与氯结合发生化学反应,转化成致癌物质,随着出水排出来,将会对社会环境、人们身体健康等造成严重影响。目前,加氯消毒是我国采用的主要处理方法。这种加氯处理之后的污水具有较高的余氯量,对水体中的某些水生物造成威胁,影响水体生态。随着社会可持续发展的提倡,加氯消毒方法逐渐被淘汰和排除。目前来看,uv消毒法的发展趋势十分良好,并且在实际工程中已被大量应用,效果十分显著。4、污泥处理污泥处理是组成市政污水处理的重要部分,随着城市污水处理厂建设的普及、处理程度不断深化、处理效率也不断提高,与此同时污水厂的污泥量也随之不断增长,其具有容积大、稳定性差、容易腐败等特点,如果不及时处理好,将会引起更为严重的二次污染。因此,怎样对污泥合理处置。逐渐成为市政污水厂及其相关部分越来越关注的问题。污泥处理的常见方法是进行深海处理,使其自然干化后进行外运填埋,或进行浓缩、脱水、消化、焚烧后进行外运填埋等,有的可以当做农田化学肥料。根据目前我国的经济状况,对于大多数污水厂来说,将污泥应用于农田是一个十分现实、可行性较高的方案。将污泥添加到农田中,污泥中的磷、钾、氮等微元素充分与土质结合,对农作物产量增加具有极大的促进作用。由于自然干化外运对环境造成污染,目前已经停止使用。虽然焚烧处置能较为彻底的清理污泥,但是其价格较高,投资成本相对较高。因此,很多污水处理厂都选择消化、浓缩进行脱水外运的措施进行污泥处理。
三、污水处理工艺的探索和创新1、污水处理技术和方法层面上的工艺创新。污水水质的监测和确定、污水处理方法的选择、工艺流程的设置,依据的是污水水质,污水水质的监测肯定是非常重要的。利用加权平均法来确定水质浓度,在确定污水浓度和水质的基础上,综合其它数据,确定设计进水水质。在确定进水水质的基础上,从技术和经济角度选择比较科学和可行的污水处理厂的设计污水处理工艺流程。进水水质的相似性比较,相同的城市贫困人口是不可取的,在确定的工艺流程之前,应该进行污水处理厂附近的用户回用水需求调查和分析,进行适当的扩展和改进过程,达到污水回用水质要求。主要有活性污泥法和生物膜法两种。其中,目前在各大城市广泛采用的是活性污泥法,其优点是处理效率高,但是,在出现如下情形时,还得对工艺进行改进,在大量雨水冲击负荷时,大量污泥会从曝气池流向二沉池,从而导致污泥未来得及处理就流失,在这种情形下,可以采用改进型氧化沟工艺和SBRI工艺予以解决,从而有效降解有机物。
结束语:
城市污水处理是一项复杂的系统工程,从技术和工艺层面探讨解决的方式方法只是其中一部分。在实际的污水处理过程中,技术和工艺的改进和创新要和当地的实际情况结合起来,综合考量,制定科学合理的综合治理方案,才能从根本上解决污水处理工作的各种问题。
参考文献:
[1]杨会龙,张志军,张雅楠,污水厂改良氧化沟处理工艺的优化控制[J].河北科技大学学报,2009(3).
摘要:根据进出水水质和当地实际,对污水处理的预处理、一级处理、二级处理和深度处理等几个工艺进行比选,宁城兴汐污水处理厂确定采用“水解酸化+CAST工艺+混凝沉淀过滤”工艺作为本工程的实施方案,并给出污水处理的流程。
关键词:污水处理;工艺方案;比选
引言
宁城兴汐污水处理厂是赤峰市宁城经济开发区的一个环境保护项目,它的建设将有利于人民的身体健康和生活条件及周围环境的改善。根据我国国情和宁城当地的条件,提高污水处理率、解决污水处理问题的关键在于污水处理工艺的选择[1]。污水处理厂的工艺选择应根据进水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法及当地温度、工程地质等因素综合考虑后确定[2]。污水处理工艺一般包括预处理、一级处理和二级处理、深度处理几个密切相关的阶段。本工程污水经过处理后达到一级A排放标准后方可排放,所以必须对各阶段的一些工艺进行比较。
一、处理工艺比选
(一)预处理。
预处理就是在一级处理之前去除污水中大块的呈悬浮状或漂浮状态的污物、砂砾等,以确保处理系统安全运行。预处理通常包括粗、细格栅、普通沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等工艺。由于旋流沉砂池利用水力涡流,使泥砂和有机物分开,以达到除渣目的,该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点,故本工程拟采用旋流沉砂池和粗、细格栅。
(二)一级处理。
一级处理主要目的是为二级处理减轻负荷,通常采用的工艺为沉淀池,对大型污水厂而言,初次沉淀池非常广泛。在小规模污水处理厂,根据处理方式的不同可以省去初次沉淀池,例如序批间歇式活性污泥法(SBR)工艺。本工程由于进水BOD较低,只有200~220 mg/L,而COD的含量为500 mg/L,属于生化性一般的污水,如果设置初沉池,过量的去除污水中的BOD,会造成污水可生化物降低的问题,不利反硝化脱氮和生物除磷的运行。因此,本次设计考虑不采用初次沉淀池。
(三)水解酸化生物处理工艺。
本污水厂的进水与常规城市生活污水相比,生化性较差,较难处理。因此在生化处理单元前首先设置水解酸化单元对废水进行水解酸化,提高废水的可生化性,然后再进入生化处理单元进行处理[3]。
水解酸化工艺有两个最为显著的特点:其一,经过水解处理,污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化,而且在理化性质上发生了更大变化,使污水更适宜后继的好氧处理,可以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化;其二,这种工艺在处理污水的同时,由于污泥的停留时间较长,因此基本完成了对污泥的处理,使污水、污泥处理一元化。水解酸化+好氧工艺作为一种污水处理工艺,在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥法要有很大的优势[3、4]。
(四)二级生化处理。
二级处理是污水处理厂的中心环节,污水中大部分污染物在二级处理中得到降解和去除,从而使出厂污水达到排放标准。二级处理包括各种物理化学法和各种生物处理法[5]。但各种物理化学法,使用大量昂贵的化学药剂和复杂的工艺过程以及较高的控制技术,不适于易生物处理的城市污水处理厂。
生物二级处理法包括:氧化塘[6]、生物滤池[7]、土地处理法[8]、传统活性污泥法以及在传统活性污泥法工艺基础上发展起来的其它方法,如A/O法、AB法、SBR法、氧化沟法等。
氧化塘:占地面积大,有污染地下水的可能。生物滤池,接触氧化滤床、生物转盘等法:无污泥膨胀之患、维护管理方便,但占地面积大或造价昂贵,卫生条件差。污水灌溉:也称污水土地处理法,宁城县没有大面积适合污水灌溉的土地,特别是还存在目前尚未解决的污水冬灌技术问题,所以也不宜采用。
氧化沟活性污泥法:具有处理流程简单、构筑物少,一般情况下可不建初沉池和污泥消化池,运行管理简单,可承受水量、水质冲击负荷,污泥量少等优点,但要求污水温度不低于于13℃,污水温度低于7℃时无处理效果,特别是冬季转刷曝气很容易结冰[9],本工程不予考虑。
AB工艺对BOD5、CODCr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法,主要缺点需设二组二沉池二套污泥回流系统,构筑物多,A段污泥产量高,给污泥处置和出路增加了难度[10]。
序批式活性污泥法(SBR法):是二十世纪五十年代在美国开始研究,七十年代在生活污水处理中开始应用。九十年代在中国大量应用于工业及城市污水处理中。其中间歇进水周期循环式活性污泥法(简称循环式活性污泥法CAST)较其它SBR法更优,具有较好的脱氮除磷效果,是改良的SBR法。
CAST工艺利用系统中的活性污泥来除碳、除磷和反硝化脱氮;具有活性污泥法的高效性和运转灵活性的优点。尤其该工艺很好解决了除磷脱氮泥龄需求的矛盾。具体的做法是在生化池的前段设置生物选择器和缺氧区,前置反硝化,即能保证COD,NH3-N、PO43--P的去除,还对总氮有很好的去除,出水的硝态氮含量较低[11]。
推荐本工程的二级生化处理工序采用CAST工艺。
(五)深度处理。
为使出水达到一级A标准,二级生化处理程度尚达不到该出水标准,因此需对污水厂二级生化处理的出水进行深度处理。
1.混合。
混合是混凝沉淀的前提,混合效果的好坏直接关系到后序的混凝沉淀效果。是节省投药量的关键。此过程使所有胶体颗粒几乎在瞬间完成脱稳与凝聚,故也称初级混凝过程。针对从本工程污水厂处理水量较小的特点,本着高效、节能的原则,本工程污水厂混合单元推荐采用管式静态混合器。
2.絮凝。
絮凝是给水处理的最重要的工艺环节,絮凝长大过程是微小颗粒接触碰撞的过程。絮凝效果的好坏取决于两个因素:一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的连接能力,这是由混凝剂的性质决定的;二是微小颗粒接触碰撞的几率和如何控制它们进行合理的有效碰撞,这是由设备的动力学条件决定的。一般的絮凝池型式[12-14]有:穿孔旋流絮凝池、涡流絮凝池、孔室絮凝池、机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池。
穿孔旋流絮凝池、涡流絮凝池、孔室絮凝池,优点是结构简单,造价低,施工方便;缺点是不适合水量的变化,絮凝效果比较差,大型水厂一般不宜采用。
机械絮凝池絮凝效果好,水头损失小,但机械设备维护管理比较复杂。
隔板絮凝池优点是絮凝效果较好,结构简单,施工方便;缺点是容积大,水头损失大,出水流量不易均匀分配。
目前用普遍使用的是折板絮凝池,絮凝效果好,絮凝时间短,构造简单,施工方便,维修简单,运行费用低,对原水水量和水质变化的适应性较强,絮凝效果稳定。
网格絮凝池是应用紊流理论的絮凝池,由于池高适当,可与斜管沉淀池、斜板沉淀池、小间距斜板沉淀池合建。网格絮凝池由多格竖井串联而成,絮凝所需时间较短。絮凝池分成许多方格,进水水流顺序从一格流向下一格,上下交错流动,直至出口。一般在全池或全池的前三分之二分格内,水平放置网格箱。通过网格的空隙时,水流收缩,过网孔后水流扩大,形成良好絮凝条件。
本项目采用网格絮凝池。
3.沉淀。
沉淀设备是水处理工艺中絮凝体与水分离的最重要环节,其设备运行状况直接影响了出水水质。沉淀池型式有:平流沉淀池、脉冲澄清池、高密度澄清池、斜管沉淀池、斜板沉淀池。
平流沉淀池[15]对水质、水量变化大的冲击负荷适应性强,处理效果稳定,构造简单,池深度较浅,不需要填料,管理方便,采用机械排泥效果也很好。缺点是停留时间长,池子占地面积较大。
脉冲澄清池[16]适应处理高浊度且浊度变化较大的原水,由于脉冲及絮凝均发生在水下,不宜观察掌握,因此操作管理要求较高,对水质、水量变化较为敏感,操作管理复杂,需要及时监测,否则会造成出水水质变差。
高密度澄清池(沉淀池)与斜管(斜板)沉淀池的构造基本一致,其最大区别在于将活性污泥进行回流,形成悬浮层,以增强絮凝体的活性和沉淀效果,适应进水浊度的范围较大,处理后水质较好。但运行操作难度增加,设备投资较高。
斜管沉淀池、斜板沉淀池[17]与平流沉淀池相比,减少了占地面积,改善了水力条件,因此提高了制水生产能力;具有停留时间短,沉淀效率高、抗冲击负荷能力强等优点。
本项目考虑采用斜管沉淀池。斜管的材质采用乙丙共聚材料。
4.过滤。
过滤是处理工艺中最为重要的一道工序,用以除去在混凝沉淀后的残留絮体和杂质。根据滤池的结构型式不同,目前常用的池型有普通快滤池、双阀滤池、虹吸滤池、移动罩冲洗滤池及V型滤池等。下面对常用滤池中的普通快滤池和V型滤池进行分析比较:
V型滤池过滤周期长,采用均质深层砂滤料,滤料层利用率高,截污能力强、滤速高、滤后水质好;反冲洗方式为气水反冲加表面扫洗,反冲洗强度小,节省冲洗水量和电耗,反冲洗效果好。单池进、出水设置堰板,使各池进水均匀,进出水不受其他单池的影响,并可根据滤池水位的变化微量调节出水阀门的开启度,以达到恒位、恒速过滤的目的。但普通滤池耐负荷冲击能力强,适合各种规模水厂[18]。
通过比较,确定本工程采用普通快滤池作为过滤工艺。
5.消毒。
消毒对于对污水处理而言虽不是必需的,但对于污水厂出水的安全排放或回用,尤其是对近年来实施较多的工业水中水回用工程,消毒处理已成为必须考虑的工艺步骤之一,具有非常重要的作用。在污水处理工程中得到广泛应用消毒方法主要有:液氯、二氧化氯消毒技术和紫外线消毒技术。紫外线消毒与氯消毒的比较如表1所示。
通过以上消毒方法的介绍和分析,综合考虑用于污水消毒工艺的适用性、成熟性、安全性、可靠性及操作运转的简单易行和处理费用等因素,紫外线消毒是唯一不会产生消毒副产物的方法,不会产生二次污染问题。
鉴于以上几点,本设计把紫外消毒作为推荐的消毒方案。
二、污水处理工艺的确定
污水处理厂工艺方案是在进水水质、出水水质,污水处理工艺比较的基础上制定的。所制定的方案必须能够使污水厂在设计流量条件下,95%运行时间的出水达到出水水质标准,即达到一级A标准。根据项目特点,经工艺比选,确定本工程污水处理工艺流程。
三、结论
通过污水处理工艺流程方案的比选,并结合当地实际,认为采用“水解酸化+CAST工艺+混凝沉淀过滤”工艺作为本工程的实施方案是可行的,工艺是合理的,且污水处理方法出水水质稳定,污泥易于处理和处置。
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