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与大、中城市相比较,小城镇污水主要为生活污水(占50%以上),污水中悬浮物浓度较高,特别是一些小城镇排水系统不完善,大多采用明渠排水,雨水和地下水入渗现象严重,降低了污水中的有机物浓度。由于小城镇人口规模小,污水水量、水质都呈现出较为突出的时间不均匀性和水质不稳定性。
针对我国小城镇污水产生特点及小城镇自身经济发展特性,污水处理工艺技术的选择既不能完全照搬目前在大、中城市中广泛采用的城市污水处理工艺技术,也不能完全采用村庄居民点的污水处理方式,而必须按照经济、高效、简便、易行的原则进行选择。具体地说,即适宜小城镇采用的污水处理工艺应基建投资省、运行费用低、节能降耗明显;处理工艺具有较强的耐冲击负荷能力,去除效率高;处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便,利用当地小城镇现有的技术与管理力量就能满足设施正常运行的需要;处理工艺具有一定的灵活性,能较好地适应现阶段达标处理排放要求与将来考虑进行再生利用需要的变化。
膜生物技术在猪粪废水处理中应用
项目简介:集约化畜禽粪便废水的污染量已经超过工业废水及生活污水,逐渐成为上海市地面水主要污染源。奉贤芦泾饲养场猪粪废水具有典型的高浓度、高SS、高NH3-N等特点,采用膜生物技术作为主要处理工艺,不仅避免了常规厌氧处理方法操作管理不便、系统酸化以及存在沼气爆炸安全隐患等弊病,而且从调试结果看,以膜生物反应器为主的整套废水处理设施处理能力大、净化功能好、脱氮效果稳定,且不会出现污泥膨胀等影响正常运行的现象。膜生物技术作为处理该类废水的一种有效方法值得进一步推广。
该项目具有以下特点:(1)处理出水水质稳定; (2)处理设备占地面积小;(3)处理效率高,抗有机负荷冲击能力强; (4)动力消耗低; (5)由于活性污泥不会流失,因此不会出现污泥膨胀影响正常运行的现象; (6)操作管理简单。
项目负责:上海荏源公司。
水解酸化-曝气生物滤池
处理小城镇污水
项目简介:中小城镇污水主要为生活污水和以有机废水为主的工业废水的混合污水,其水量较小,一般不超过5万m3/d,但是水质和水量波动较大。由于资金和技术、管理水平等多方面的原因,决定了在城镇污水处理厂必须经济、高效、节能和操作简便。目前国内很多中小城镇仍采用明渠排水,尤其是南方地区,大量雨水流入和地下水渗入,加之城镇生活水平不高等原因决定了污水中有机物浓度较低。因此,必须结合当地污水的水量、水质以及温度、气候、气象、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺。
水解酸化―曝气生物滤池工艺在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势,其可根据进出水水质要求的不同,分别采用的二段或三段处理工艺组合,且可根据水量的大小进行模块化设计,是适合我国国情的中小城镇污水处理新技术,具有很大的推广价值。
城市污水水解-厌氧-微氧
联合处理工艺
技术简介:在原位复合尼龙-6/炭纳米管(PA6/CNT)过程中,炭纳米管将以其外壁上连接的羧基官能团(-COOH)参与尼龙-6(PA6)的加成聚合反应,并阻碍PA6分子的长大。这在很大程度上削弱了基体强度。采用改进原位复合法复合PA6/CNT,可大大提高PA6分子的平均分子量,减轻炭纳米管对基体PA6强度的削弱,大幅度提高PA6/CNT复合材料的强度。研究结果表明:在总HRT不超过8.5h(水解2.5h、厌氧4.0h、微氧2.0h),平均温度为19℃,进水浓度为30050mg/L时,总COD和SS的去除率分别可达75%和80%以上。总出水COD、BOD、SS完全达到国家二级排放标准。微氧单元对厌氧出水中残余有机物去除效果良好,HRT不超过2h,DO控制在0.2"0.5mg/L左右,进水为150mg/L时,去除率可达53%以上。微氧污泥沉降性能良好,SVI=38.8ml/g。水解-厌氧-微氧工艺在突出低能耗的前提下,达到了较高的有机物去除率,与现有的城市污水处理工艺相比有一定的优越性。
该工艺与“水解-好氧”、“厌氧-好氧”工艺相比,在总停留时间相当的情况下,微氧工艺的气水比为1:4左右,DO为0.2~0.5mg/L,减少好氧阶段的曝气量。在实验室条件下,整个系统每日仅从微氧池排出少量的污泥,污泥产率VSS/COD约为0.018,更进一步降低了能耗与污泥的处理费用。
技术负责:中国轻工局。
滴流床反应器处理有机废水研究
项目简介:滴流床用在湿式氧化工艺上处理废水的研究国内处在刚起步阶段。废水处理的对象主要是单一的模型废水如酚、取代酚、环已醇、琥珀酸和乙醒等。提出和广泛使用的反应器数学模型主要是一维恬塞流模型和一维轴向混合模型。滴流床反应器催化湿式氧化处理实际废水、滴流床反应器的流体力学、传质、传热对反应效果的影响、实际废水滴流床催化湿式氧化的反应器模型和清流床催化湿式氧化工业化放大等方面的研究还有待于深入进行。
大量研究已经证明湿式氧化(WO)是处理高浓度难降解有机废水的最佳方法之一,但WO过程中需要的高温高压以及对设备材质的高要求限制了它的推广应用。为了降低反应温度与压力,非均相催化剂的催化湿式氧化(Catalyticwetoxidation,简记CWO)技术研究与开发成为研究的热点。适合非均相催化湿式氧化的气液固三相反应器主要有滴流床(TBRs)、三相流化床和浆料反应器。
项目负责:同济大学污染控制与资源化国家重点实验室。
小城镇生活污水处理新技术
项目简介:小城镇生活污水低成本处理及回用是困扰新农村建设的难题之一,此前一直没有适合小城镇处理污水的合适技术。新出现的一体化地下厌氧耗氧处理装置,在工艺和设备方面有多项创新,占地面积小,整个设施为一体化地下构筑物,既克服了冬季运行中气温偏低造成的影响,又可在覆土后绿化或建设相应的管理用房。
该项目有耗能小、低投入、低运行费用、不产生二次污染、不使用任何化学药物、简易可行的自动操作等突出优点,平均消耗1度电可以处理约30吨的生活污水,直接运行费用仅0.05元/吨,适宜在广大小城镇和农村地区推广。
项目负责:天津科技大学化工学院庞金钊教授。
硅藻精土处理污水技术
项目简介:硅藻精土水处理剂工艺可适用于城市污水及垃圾渗滤液和各类工业废水处理。该技术在云南、贵州、广西、内蒙古建成污水处理工程,在各省环境监测中心站等部门的监测下,成功地把城市污水、多种工业废水处理达到国家排放标准或实现循环使用。去除率分别是BOD59292.8、CODcr95以上、SS99.9、TN78、TP90.7。
该技术既具有传统工艺的综合优点,同时弥补了各处理技术的不足的污水处理新工艺、新技术。
项目负责:浙江省水利局。
意义:该工艺提供了既经济又适用的最佳技术,组成专家组及中国硅藻土协会评定为国内首创。
氯化钠改性沸石吸附水中苯酚
项目简介:对于微污染含酚水处理,活性炭吸附有一定效果,但活性炭价格较高,再生费用昂贵,且每次再生损耗高达5%~15%。沸石是一种天然廉价的多孔矿物质,表面粗糙、比表面积大,吸附性能较强,用于处理氟、重金属离子已有成功案例。该方法根据改性后沸石吸附苯酚的效果确定了合适的改性方法;研究了pH值、苯酚浓度、处理时间、沸石用量等对钠型沸石吸附苯酚效果的影响;最佳条件下沸石处理低浓度含酚水的静、动态试验结果表明,改性沸石对低浓度的含酚水有良好的吸附效果。
项目负责:兰州铁道学院副教授王萍。
意义:沸石经氯化钠改性后,在酸性条件下对苯酚有较好的去除效果,可用于微污染含酚水处理,吸附苯酚后的沸石可用碱液再生,该方法操作简单,原料丰富,有较好的实际应用价值。
垃圾卫生填埋渗滤水控制与处理
技术简介:土地处理是利用土壤――微生物――植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来处理污水,使水质得到不同程度的改善,实现废水资源化和无害化。因此,基于垃圾渗滤水土地处理的垃圾循环准好氧情填埋方式得到了越来越广泛地关注。垃圾循环准好氧性填埋方式是将收集到的渗滤水循环回到填埋场中利用填埋场自身形成的稳定系统使渗滤水中的有机物经过垃圾层和覆土层来降解,从而加速渗滤水的净化。在准好氧性填埋场中,有机成分(主要是BOD)能够很快降解,但是氮化物的降解速度却较慢。当通过将渗滤水循环到填埋场中,可以促进硝化和反硝化过程的进行,这样有机成分和氮化物得到更加有效地去除,从而减轻了渗滤水的污染负荷,并且有利于减少渗滤水的最终水量和促进垃圾在填埋场中的稳定化。
调查结果表明,所有的垃圾简单填埋处理后,在填埋场周围的地下水均受到污染,许多有毒害物质在一般地下水中不存在,却在填埋场周围的地下水中出现。因此,现代意义的垃圾卫生填埋处理已发展成底部密封型结构,或底部和四周都密封的结构,从而防止了渗滤水的流出和地下水的渗入,并且对垃圾渗滤水进行收集和处理,有效地保证了环境的安全。
项目负责:国家给水排水工程技术研究中心范洁。
CASS法处理含盐废水研究
项目简介:采用CASS生化处理系统处理含盐的海产品加工废水,处理效果比较理想。试验出水的COD可以达到《污水综合排放标准》(CB8987-1996)中的二级标准。因此可将本试验过程放大,应用于临海港建设的海产品加工厂的污水处理工程中。进水中Cl-的质量浓度在6300mg/L以下时,CASS系统可稳定运行,在Cl-的质量浓度超过8100mg/L时出水水质变坏,无法稳定运行。进水中Cl-的质量浓度在4500mg/L以下时,CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力比较强,遇见Cl-的质量浓度梯度为3600mg/L的冲击可以在短的时间(1个运行周期)内恢复正常;当废水中Cl-的质量浓度超过4500mg/L后,CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力减弱,遇到相同浓度的冲击时,所需要的恢复时间则较长。对比海水比例上升和下降两个过程的数据,可以发现相同的浓度梯度冲击下,对CASS生化处理系统而言,海水比例降低产生的冲击影响比海水比例升高产生的影响要大。
项目负责:大连机工机械环保研究所李琳琳。
意义:采用鱼品加工厂生产废水掺一定比例的海水作为试验用水,通过含盐量的不断增加研究系统的耐盐性,通过含盐量的降低和升高研究系统可以在1个运行周期内恢复正常运行。
水解酸化-接触氧化法
处理啤酒废水
项目简介:啤酒废水属中浓度的有机废水,实践证明,采用厌氧-好氧生物技术处理啤酒废水是可行的。啤酒废水悬浮物浓度较高,如果预处理措施不得当,则容易造成水解酸化池中布水系统发生堵塞或积泥。鉴于废水中的细小麦糟、麦皮等不溶性有机物占有相当比重,建议在废水进入水解酸化池前最好经过网目规格为60-80目的微滤机进行预处理,尤其是设布水器的工程务必如此。水解酸化池设计成池底设多孔布水管的上流式污泥床厌氧反应器,和UASB不同之处在于以弹性填料代替其三相分离器。若后续采用活性污泥法,则建议将好氧处理产生的剩余污泥排入水解池进行消化处理,这样不仅可以得到脱水性能良好的污泥,而且总污泥产量比传统工艺低20%-40%,没有条件采用强化预处理措施和设置布水器的,建议池底增设泥斗以便及时排除沉淀污泥。
项目负责:山东省轻工业设计院高级工程师周焕祥。
意义:好氧处理若采用阶段曝气措施亦即多点进水方式,就这样可消除池前端供氧量不足而池后端供氧量过剩的弊病,提高了生物处理效率,同时也降低了处理消耗。
粉煤灰处理含氟废水
项目简介:工业生产过程中使用含氟原料的工艺很多,如玻璃制造工业、电子部件制造工业、熔融盐电解工业、原子有工业、铸造工业及特种钢材处理等一些工厂经常会排放出含氟化物的废水。大量含氟废水排入水体,将会污染河流,特别是污染了饮用水水源。我国常用的含氟废水处理多采用加药和吸附两种方法,如加入石灰、镁盐、铝盐处理,或用羟基磷灰石、骨炭、活性氧化铝等吸附。但这两种方面多数工艺复杂、劳动条件差、费用较高。而作为工业废物排出的粉煤灰,侵占土地,淤塞河道,造成扬尘、严重污染环境。其处理通常是采用水力冲灰输送至贮灰场贮存。采用粉煤达处理含氟废水,具有以废治废和资源综合利用的好处。
粉煤灰具有一定除氟效果,对于高含氟废水具有较好的处理效果。影响粉煤灰吸附容量的主要因素依次为:原水氟浓度粉煤灰投量搅拌时间。除氟后的粉煤灰可烧制成砖。搅拌时间在生产中可选定30-40min,混合方法宜采用分步混合方法,以降低出水氟浓度,提高粉煤灰吸附容量。
项目负责:航天部第三研究院曹仁堂。
二段法改良工艺处理高浓度
难降解城市污水
项目简介:工业废水经过企业内部处理后与生活污水混合,进入城市污水处理厂进行生物处理是可行的,工业废水内部的难生物降解物质随同生活污水中易生物降解物质,通过所谓的"协同降解"作用一起降解掉了。高浓度、难降解的城市污水处理的最大问题是硝化菌的难以存活,第二大问题则是有机物的去除,第三个问题是化学除磷的实施。因此,相关的处理工艺应围绕着这三点进行技术上的突破。
奥贝尔氧化沟、二段法、AB法和延时曝气法都具有一定的耐冲击负荷的能力,但经过改进的二段法工艺一方面具有耐冲击负荷,更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点,另一方面在难以生物除磷的条件下,更易于布置成多点投药,实现化学除磷。
项目负责:中国市政工程华北设计研究院陈立。
意义:在总结高浓度难降解的城市污水处理工程技术的基础上,通过试验提出了二段法改良工艺,并在高浓度难降解城市污水处理中硝化菌的难以存活、有机物的去除及化学除磷等技术上有所突破。二段法改良工艺一方面具有耐冲击负荷,更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点,另一方面在难以实施生物除磷的条件下,更易于布置成多点投药,实现化学除磷。
铜冶炼含砷污水处理
技术简介:铜冶炼企业含砷污水处理采用硫化法和石灰乳两段中和加铁盐除砷工艺,能够达到预期目标,但污酸处理存在着处理成本高的问题,有待于新的处理工艺运用,目前国内已有院校试验电积法处理含砷污酸,其成本低于硫化法,将给企业带来明显的经济效益。目前铜冶炼企业含砷工业污水虽然经处理后做到了达标排放,但在处理水返回使用,降低处理成本方面仍有许多工作可做,这些工作与企业体制,管理水平有着明确的联系。做好这些工作可明显提高企业的经济效益和环境效益。
项目负责:铜陵有色设计研究院龙大祥。
意义:采用此办法,将对铜冶炼企业含砷工业污水的形成以及如何处理达标排放提出一条新的捷径,并确保不造成二次污染。
双功能陶瓷膜生物反应器处理废水
项目简介:利用膜生物反应器(MembraneBioreactor,MBR)处理废水正在受到人们的关注。而无机膜生物反应器(InorganicMembraneBioreactor,IMBR)则是在MBR基础上兴起的。IMBR的核心是采用无机膜,与有机膜比较,无机膜具有化学稳定性好、热稳定性高、机械性能优异、通量大、寿命长、容易清洗等优点,但也存在着制造成本高,运行费用大等问题,特别是容易堵塞的问题。本研究针对上述陶瓷膜容易堵塞的问题。提出了一种新的膜生物反应器的设计方案。即将陶瓷膜设计成U型管状,并置于反应器内,成为内置式膜反应器。该陶瓷膜既可以曝气,又可以进行抽滤,形成一种具有双重功能的陶瓷膜,在处理废水的同时不断地进行曝气/抽滤的切换。而曝气的同时又是对陶瓷膜的反吹,以解决陶瓷膜容易堵塞的问题,从而提高反应器处理废水时的效率。
[关键词] 废水处理技术,高盐浓度有机废水,离子交换,铁碳微电解,可生化性,硝化-反硝化(A/O)
High Salinity Organic Wastewater Treatment Technic
Zhou Wen Hua
(Shanghai Kaiyinda Chemical Engineering Design and Consultant Co., Ltd)
Abstract: The high salinity concentration of wastewater influence the effect of wastewater biological treatment. The sulfate ion(SO42) and the chlorine ion(CL-) in the wastewater is removed by the anion-exchange resin(R-0H). Iron-carbon microelectrolysis process is used in the treatment of high salinity organic wastewater. the biodegradability of treated wastewater is improve. Nitrification and denitrification process is used in effective treatment of wastewater.
Key words: wastewater treatment technic; high salinity organic wasterwater; ion-exchange; biodegradability; nitrification and denitrification(A/O)
1. 概述
高盐浓度废水是一种较难处理的废水,较高的盐浓度会对废水生物处理系统产生抑制作用,从而会影响基质降解速率,导致有机物去除率下降。在厌氧系统中,当废水中NaCL质量浓度由10g/L 增至30g/L时,COD比降速率下降了0.035d-1 由此可见,增加盐质量浓度会对厌氧污泥产生抑制作用。当盐质量分数大于1%时会导致细胞活性丧失,细胞瓦解,盐浓度的增加会导致盐析作用增强,脱氢酶的活性下降,新陈代谢作用减缓以及细胞组分的不断释放,从而导致COD比降解速率降低。某一精细化工厂,在生产过程中产生高盐浓度有机废水。废水中主要含有盐酸、硫酸、醋酸、钠盐、铵盐、水合肼及其聚合物,水弱酸性。废水量为48m3/d,水质情况为:CODcr 2200 mg/L, Cl- 7500 mg/L, 氨氮360 mg/L, 硫酸盐1625 mg/L, PH 7.6, 废水中总盐含量达到11g/L。采用常规的生化处理方法很难实现废水达标排放。因此需要强化废水的预处理过程,除去废水中的氯离子,改善废水的可生化性,提高废水处理效果。
2.废水处理基本原理
2.1 用离子交换树脂除去废水中氯离子: 在废水进调节池前对废水进行离子交换处理,采用强碱性(R-OH)离子交换树脂,除去废水中的无机阴离子,离子交换系统再生采用2%-4%的NaOH溶液。
2.2 铁碳微电解法废水预处理: 含盐废水具有较高的导电性,这一特点为电化学法在高盐度有机废水处理方面的应用提供了良好的发展空间,利用金属(Fe)的电化学腐蚀原理对废水进行处理,从而实现大分子有机污染物的开环,断链,提高废水的可生化性。在酸性充氧条件下发生电化学反应,反应中产生的了初生态的Fe2+和原子H,它们具有高化学活性, 能改变污水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。通过鼓风曝气,即充氧和防止铁屑板结。而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3 胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对污水的净化效果,有利于后续废水生物处理系统的正常运行。
2.3 废水厌氧酸化(A),硝化-反硝化(A/O)生化处理:有机物在完全厌氧消化过程中依次经历水解酸化、产氢产乙酸和甲烷化三个阶段,研究证实:厌氧消化过程中的水解酸化阶段不但能降低COD,,同时还可以提高废水的可生化性。A/O 生物接触氧化池是兼氧和好氧生物接触氧化组合的生物处理技术,污水在生化系统各个不同的功能段,发生不同的生物化学反应,在好氧段发生硝化反应,在缺氧段发生反硝化反应, 研究表明,正常情况下,废水中氨氮的硝化率很高,达到98%以上,但反硝化率却很低,当以原污水中的有机碳为碳源时,反硝化率仅为15.1%,出水中硝态氮很高.因此当污水C/N比过低(BOD/TKN90%,CODcr>85%, NH4-N>90%,T-N>70% ,T-P>60%, SS>90%。(3) 在厌氧(缺氧),好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量繁殖,因而无污泥膨胀之忧.SVI值一般小于100,污泥沉降性能良好.(4)对脱氮为主要目标的A2/O工艺系统,剩余污泥产率较常规活性污泥法低.(5)污水中碳,氮,磷三种物质的含量比,以及它们在反应过程中的项目影响,是A2/O工艺系统运行效果的重要因素.
3.废水处理工艺过程
3. 设计实例
设计处理废水量: Q=2m3/h
废水水质:
处理后水质要求: 达到上海市地方标准DB31/425-2009《污水排入城镇下水道水质标准》
4. 废水处理过程
(1)废水预处理
工艺废水首先进入废水槽,由泵抽送至离子交换器进行处理,根据废水含盐浓度高,水量小的特点,为满足强碱性离子交换器进水含盐量
(2)A2/O生物接触氧化
来自废水预处理的废水,首先进入厌氧酸化池,废水厌氧处理后与内循环硝化液混合进入缺氧池和好氧池处理,内循环硝化液回流倍数为5倍。经过生物处理后废水进入斜板沉淀池,最后达标排入城镇污水排水管。污泥由回流污泥泵抽出回流,剩余污泥去污泥处理。
(3)污泥处理
各类污泥首先进入污泥浓缩池,池内投加适量的助凝剂RAM,经过浓缩后上清液返回废水调节池,浓缩污泥由螺杆泵抽送至板框压滤机进行脱水处理。滤清液返回废水调节池,干污泥外运处理。
(4)主要工艺设备设计参数
阴离子交换器: 处理量50m3/h , 进水含盐浓度
废水调节池: 废水停留时间HRT48hr。
催化反应池:废水停留时间HRT7.5hr , 硫酸亚铁浓度 50mg/h,H2O2 100 mg/h.。
A2/O生物接触氧化池: 废水总停留时间HRT 40hr, 硝化液回流倍数 5倍, 磷盐投加浓度:5mg/L。
5. 技术经济分析
(1) 药剂消耗:
硫酸亚铁投加量为50mg/L,H202投加量为100mg/L,磷盐投加量为5mg/L, PAM 投加量为1mg/L, 药剂费:0.5 元/吨水
(2)耗电:运行装机容量:22.5kw。电费:6.0元/吨水
(3)日常运行费用约为: 7.2 元/吨水
6. 节能
(1) 耗电量大的设备主要是水泵和鼓风机,通过比较在满足流量和压力的前提下,合理选择水泵,使水泵工作点位于效率最高区,以节省电耗。
(2) 在高程布置上,除必要的提升外(集水池,废水调节池等),尽可能做到重力流,避免水泵的重复提升,相关设施合理布置,节约水头损失,减少跃水高度。
7. 结束语
(1) 对于高盐含量有机废水必须加强废水的预处理,采用离子交换措施,降低废水中的盐含量,有利于后续废水生化处理的正常运行。如采用反渗透膜法处理高盐含量有机废水要注意二个问题:(a)废水中的有机物会影响膜的使用寿命,(b)膜清洗废水会产生二次污染。
(2)高盐含量废水具有较高的导电性,可以利用金属的电化学腐蚀原理,分解废水中难降解的有机物质,改善废水的可生化性。
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关键词:城市污水;原因分析;处理工艺
一、城市污水的现状及原因分析
1、城市污水处理的现状
据统计:目前全国年排污量约为350亿立方米,全国超过80%的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体,使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。目前,中国建制镇污水处理率小于20%,而城市污水处理率大约为82%,县城污水处理率约为60%。特别是在县城与建制镇中,污水排放量约占污水排放总量的一半以上,但这些中小城市(镇)的污水处理能力都明显低于全国平均水平。
2、原因分析
2.1排水管网建设滞后
排水管管径小,淤积堵塞严重,排水能力低的问题越来越突出,一些排水管网建设缺乏专业规划,布局不尽合理,系统的不完善等导致无法形成接纳,传送,处理,排放级检测的完整体系。
2.2建设资金缺乏
目前我国城市污水处理厂的建设基金主要有中央财政、城市维护税、地方预算等等。由于城市污水处理厂的建设费用是十分庞大的,经济欠发达地区筹措基金有困难,经济条件好的地区有钱也不愿意建设,因为污水处理厂没有经济效益。
2.3现行管理和运行机制使建设和运营陷入困境
由于没有真正落实污水处理政策,各地区污水处理的收费标准不一,污水处理设施经费难以保证,致使一些污水处理厂厂偷排偷放,服务质量不达标等等不规范行为。一些城市对污水处理工作不重视,组织管理不力,致使有些污水厂建立以后无法正常运行。
二、解决城市废水的方法及处理工艺
绝大多数城市污水处理厂都采用运行稳定、操作简便、处理费用低廉的生化处理工艺,包括普通活性污泥法、接触氧化法、氧化沟法、AB法以及SBR法等,
但传统污水处理工艺对氮、磷的去除率相对不高,容易引起水体富营养化。只有少数城市污水处理厂因其实际情况而选用物理或物化的方法处理废水。按废水处理能力划分,目前采用各种生化处理工艺处理的城市污水约占其处理总量的92%。
1.1 活性污泥法处理污水
是利用活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气,经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
1.2 生物接触氧化法
生物接触氧化法属浸没型生物膜法,在生物接触氧化塔内设置一定密度的填料,在充氧的条件下,微生物在填料的表面形成生物膜,污水浸没全部填料并与填料上的生物膜广泛接触,通过微生物的新陈代谢作用,将污水中的有机物转化为新生质和CO2,污水因此得以净化。
1.3 AB污水处理法
污水处理中所谓的“AB法”工艺,简言之就是分作A和B“两阶段曝气”处理工艺,每个阶段都有相互隔离的和独立的曝气过程和泥水分离过程,对于活性污泥的回流,也是相互隔离的,A段沉淀池所产生的活性污泥回流到A段曝气池,B段沉淀池所分离出来的活性污泥回流到B段曝气池内。
1.4 SBR污水处理法
SBR法为间隙式活性污泥法,是在单一的反应器中,按时间顺序进行进水、反应(曝气)沉淀、出水、待机(闲置)等基本操作,从污水流入开始到待机时间结束为一个周期,这种周期周而复始,从而达到污水处理的目的。
1)构筑物少,可省去初沉池;无二沉池和污泥回流系统。与其它生化处理法相比,基建和运行费用低,维护管理方便;
2)SBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质、水量,一般不需设置调节池;
3)SBR工艺在时间上是理想的推流过程,在空间上是完全混合式,因此耐冲击负荷;
4)污泥的SVI值较低,一般不会发生污泥膨胀;
5)运行方式灵活,可同时实现对氮磷的去除;
6)SBR工艺的沉淀过程是在静止的状态下进行,处理水质优于连续式活性污泥法;
7)运行操作、参数控制易实施自动化管理。
2.SBR法应用于制革废水处理的工程实践
三、城市废水二级、三级处理技术
1.1 曝气生物滤池(CCB),使污水在同一个处理池内,完成曝气沉淀二次曝气二次沉淀等过程。应用范围中、小型城市污水处理厂。
1.2 城市污水SPR除磷工艺,该工艺以厌氧生物除磷机理为主要技术依托,采用SPR除磷工艺,通过强化厌氧释磷,并辅以物化沉淀去除释放磷的方法,达到整个生化处理系统的除磷要求。
1.3 厌氧消化法,在无氧条件下依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生化作用将污水中的有机物分解、转化成甲烷和二氧化碳。影响厌氧消化过程的因素有很多,其中主要有厌氧条件、消化温度、pH、营养物质、接种物、有毒物质和搅拌等。
厌氧消化的生化阶段
第Ⅰ阶段――水解产酸阶段
第Ⅱ阶段――厌氧发酵产气阶段
第Ⅰ阶段产物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和CO2+H2等小分子有机物在产甲烷菌的作用下,通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机物转化为甲烷。
1.4 A/O生物滤池处理工艺
A/O生物滤池组合工艺集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等于一身,大幅度简化了污水处理流程,并能承受较强的冲击负荷,适用于我国的中小城镇污水处理厂的操作管理需求。
参考文献:
[1]《中华人民共和国水污染防治法》、1984年颁布;
[2]朱雁伯《我国污水处理事业现状及今后发展趋势》给水排水技术动态2000年04期
【关键词】非常规污水处理;小城市;污、废水处理工艺
合理的利用水资源,改善城市的投资环境,已是可持续发展战略的重要思想。但在一些小城市的工业发展进程中,工业废水的排放难免会对水质的环境带来一些影响。而随着工业废水的大量排放,小城市的污、废水排放的比例也发生了很大的变化,当面对难以降解的物质时,就要考虑选用非常规的污水处理工艺,来促进城市污、废水处理的质量。
一、污、废水量比
小城市中的污水通常以生活污水为主,但由于经济的发展,小城市的工业用水也得到了不断地增加,造成了大量的污水排放,使得污、废水量比形成了严重的失调现象。位于太湖以南的浙江,包含有钱塘江等比较大的水系,所以水体的功能一般要求达到Ⅲ类水以上。然而由于乡镇企业的迅速发展,使得工业的废水量远远超过了生活的废水量。在我国大多数的小城市中,雨、污水分流是排水体制的一个重要目标,但在近年来,截污率已经达到了0.55-0.65,而一些中型的工业地带的废水截污率则已经达到了100%,所以,污、废水的比例也有所降低。在实际的污、废水的设计中,可以对工程投资、处理工艺、进、出水质进行综合的确定,来进行污、废水的有效处理。
二、水质
与污水厂的进水水质要素相关的有:1.污、废比;2.工业废水污染物成份;3.居民生活用水量;4.地下管道入渗率;5.城市管网排水体制。通常来讲,就小城市的污水水质而言,北方城市不如南方城市,但居民的生活水平、气象环境、雨、污分流比例都会对小城市的实际水质造成一定的影响。下表是小城市污水中低浓度水质示例表。
项目 COD/mg/L BOD/mg/L TN/mg/L TP/mg/L SS/mg/L PH
浓度 250-300 100-150 20-40 4-6 150-220 6-9
对城市的污水处理厂而言,威胁运行较大的是工业废水的水质,如印染厂、医药化工厂、造纸厂等工业废水。如果污、废比较小时,即促使废水的处理,使之达到进污水管网的标准要求,会从本质上解决小城市的污水水质。下图是污水排入城市下水道的水质标准要求表。
三、小城市非常规污水处理工艺
在常规的污水处理中,污、废水比达到75%以上,才能达到出水的标准,即COD≤60mg/L。但如果不能达到这一比值时,就要应用非常规的污水处理方法进行污废水的处理。与此同时,在污废水的常规处理中,一般要求出水浓度要达到工业废水的排放标准,其与城市污水厂的出水要求有着比较大的区别。为此,在确定非常规的处理方法中,要对常规处理方法中的除磷脱氮功能进行一定的保留,并具备降解残余物质的能力。
对于生活污水而言,由于工业废水的渗入,使得水质的特性发生率很大的变化,由于这一特点,进入污水管网的工业废水的水质特性也发生了很大的变化。其两者具有相辅相成的重要作用。对出水水质来讲,处理的工艺对其有着重要的影响,污、废水的性质对其也有着一定的影响。如果说,某一个城市的工业废水主要是造纸、印染等,所采用的处理方法就是常规的污水处理工艺,它的入管BOD有75%的去除率,生活污水BOD和COD有95%和90%的去除率。在这一过程中,用化学除磷的工艺也是非常重要的,通过这一方法,就可以得知污、废比条件下的出水水质,如下表。
从上表可以看出,如果污/废比处于0.60/0.35时,若进行常规的方法进行污水的处理,能够使出水达到城镇的排放标准;但当这一比值超过0.45/0.55,时,只会让出水水质达到城镇的二级排放标准。为此,当这一比值低过以上的标准时,就要采取非常规的方法,进行小城市的污水处理。对于非常规的污水处理工艺而言,其可对工业废水的成分和污、废比进行一定的依据,在参照一下一些工艺的流程进行废水的处理。
1.工艺流程一
2.工艺流程二
在上面的这些污水处理额非常规处理工艺中,对于调节池的设置,其主要考虑的是工业废水的排放量和污、废比。如果污、废比的比值小于0.35/0.65,或出现反应池单元,就必须要进行调节池的设置,才能对处理过程中的药剂投放量进行有效地控制。而对于水解池而言,它的设置考虑的是废水中BOD/COD之比和入管中的难降解物质的浓度,其对制革、毛纺、造纸、水果罐头食品、印染等废水的处理均可适用。其中在设置初沉池时,一般要对进水的悬浮物浓度进行有效地取舍,如果具备混凝沉淀的功能,也要对其进行设置。此外,如果出现不溶性COD和难降解物质的存在,并在BOD/COD比值较低时,就要对反应池进行设置,在依据入管工业废水的特性,可选择性的添加氧化剂或混凝剂。通常来说,如果是制革和医药化工类的废水,就可对其进行上述工艺的选用。
四、讨论
(一)处理小城市污水时,入管难降解物质和工业废水比例的增多会使废水的处理难以达到合理的标准,一般来说,运用常规的污水处理方法,并不能够达到很好的效果,以此实现水环境质量的改善。为此,就要对处理难降解工业废水的方法进行有效地兼纳,不断地完善常规的生化处理工艺,来适应经济的需求和发展。
(二)对污水处理的非常规的处理工艺进行一定的完善,并能够依据出水浓度、入管废水的性质、污废比等内容进行工艺的设计,而对这些内容进行有效地考虑,也能够对小城市污水处理的工艺设计进行一个可行性的判别,使应该使用非常规处理工艺却运用常规处理工艺的现象有所避免,有效地保障出水的合格率。
【关键词】工业废水;活性炭;处理;应用
据我国环保部门统计,我国每年排放出来的工业废水总量约有8×108m3。在这些工业废水中,不仅含有工业重金属铬、锌、镍、钨等,还含有一些无机剧毒成分和有机剧毒成分,这些废水不经过处理直接排放的话,不仅对生态环境造成极大的破坏,对人的身体也会造成极大的损伤。工业废水处理方法有很多种常规的工业废水处理方法是沉淀法、电解法、膜处理法等。我国的活性炭工业废水处理技术开始于20世纪70年代,1976年我国建成第一座处理炼油废水的活性炭处理装置,拉开了活性炭应用工业废水处理的序幕。
一、活性炭概述
活性炭,又被称为活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。它的主要成分是碳、氧、氢等元素。主要原料几乎可以是一切含碳的有机材料,例如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中经过高温高压的热解作用下转化成为活性炭。在活化过程中,活性炭巨大的表面积和复杂的空隙结构逐渐形成。活性炭的表面积非常大,平均每克活性炭的表面积就有500—1500平方米。因为活性炭表面积巨大且有着复杂的孔隙结构,所以造成了活性炭的吸附能力极强同时,活性炭还具备解毒的功效。解毒的作用就是利用活性炭巨大的表面积,将毒物吸附到活性炭的微孔中,使毒物不能扩散或挥发。活性炭一般分为两类,分为粉末状和颗粒状两种。粉末状活性炭吸附能力强,制作较为容易,制作成本也相对较低。但是它的回收利用性不高,且再生非常困难;颗粒状活性炭相对于粉末状活性炭,它的造价较为昂贵,但是颗粒状活性炭可以进行回收再利用,而且它在使用时所需要的劳动环境要求不高,操作起来也非常方便。所以在废水处理和水净化作业中,多采用颗粒状活性炭。
二、活性炭工作机理
活性炭的工作机理,主要是利用它吸附能力强的特性。活性炭的吸附能力主要是指利用活性炭体表面对水中的一种或多种物质进行吸附,以此来达到净化水质的目的。活性炭的吸附能力一般与活性炭自身的孔隙和结构有关。被吸附物质越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。在吸附废有毒物质时,是一个非常复杂的过程,一般是物理吸附性和化学吸附性两者同时进行的。
三、活性炭吸附法在工业废水处理中的应用
在目前,因为活性炭卓越的吸附能力,使得活性炭作为固体吸附剂,被应用到化工、医药、环境净化等方面,用来吸附分子量较大的有机物。
在这里笔者主要介绍活性炭在处理工业废水的应用。
第一、处理油污水 在工业活动产生的废水中,油污水占了相当大的比例。它涉及的范围较广,例如石油开采、石油炼制、产品油运输和储存、海上原油泄漏、机械制造、汽车清理等等,在这些生产生活活动中,都会产生油污水。油污水是一种常见的污染现象,但是它对生态环境造成破坏却不容小觑。2011年我国渤海湾发生特大原油泄漏事故,波及到了渔业、航运、能源旅游等多个领域,直接影响了整个渤海湾地区的经济发展。当今世界上处理油污水的方法有很多,常见的有重力分离法、空气浮选法、过滤法、吸附法等。在这些方法中,大多造价昂贵,施工要求高。所以在处理油污水时,大多会选择吸附法。吸附法是利用活性炭,将污水中的悬浮油、分散油及乳化油进行吸附。但是由于活性炭的吸附有限而且活性炭的造价昂贵,所以在进行吸附处理时,通常只用于对油污水多级处理中的最后一级处理。
第二、处理染料废水 随着纺织工业的发展,印染行业也逐渐兴起。但是在印染行业兴起的同时,它所带来的污染也在呈逐渐增加的态势向前发展。世界环保组织经过调查,全球每年印染产量约有70万吨,在生产过程或使用过程中所造成的废水污染就是油污水的两倍。利用活性炭处理染料废水,是利用活性炭超强的物理吸附能力,将废水中的色度和COD吸附消除。活性炭吸附法在国内外的污水处理上都有应用,但多数是作为催化剂或作为深度处理的载体,单独使用的情况还是少数。
第三、处理含有毒重金属废水 重金属对人体内脏器和皮肤的损害特别大,在工业重金属废水中,汞和铬的含量非常大。活性炭对于吸附汞和铬这类重金属有着很好的功效,但是因为吸附能力有限,利用活性炭处理重金属废水时,多数是应用在化学沉淀之后,处理残存的重金属。
四、活性炭的发展前景
随着社会的不断进步,科学技术的发展和工业废水处理要求的不断提高,人们也不再满足于活性炭原有的吸附净化能力。提高活性炭的净化能力,就必须要加大对活性炭技术的开发,是活性炭能大规模使用在工业污水处理环节。在国际上,活性炭的市场还没正式的形成,对于它的研究还是处在一个的发展阶段,随着水污染的日益严重,对活性炭需求量也会逐渐增加。目前,我国的活性炭市场因设备少、技术低、造价高等原因,阻碍了活性炭市场的发展。但是对于活性炭的认同,是不容置疑的,相信在未来的发展中,我国的活性炭市场发展问题,会得到有效的解决。
结束语
我国目前的活性炭市场还不是很完善,起步相对较晚,发展速度也不是很迅速。活性炭的生产设备也比较少,生产费用也较为昂贵,这些限制条件都限制了活性炭市场的发展和活性炭的广泛使用。解决活性炭的生产设备和生产再利用的问题,是促进活性炭广泛应用的关键因素。随着工业的发展,需要活性炭的行业部门会越来越多,对于活性炭的功能性也有了更高的要求。因而要不断开发和研究活性炭技术和活性炭产品,满足不同行业对活性炭的要求,使活性炭技术向着更科学更美好的方向发展。
参考文献
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关键词:城镇污水处理厂 综合评价方法 可生化性线性关系
Abstract: the urban sewage treatment plant of water to the sewage treatment plant of biochemical design is of decisive significance. Selected papers on the monitoring data of relatively complete four urban wastewater treatment plant to 2006 ~ 2008 years in and out of the water quality monitoring data for analysis object index, first by the integrated evaluation method to some city town sewage treatment plant in and out of the water can biochemical sex for analysis. By comparison, biochemical sex standard, draw the city town of sewage treatment plant water can be biochemical good sex, suitable for the level 2 biochemical process for processing. And the water can be different biochemical sex, towns sewage treatment plants can be poor water biochemical sex, continue to the biochemical treatment methods are not suitable for.
Key words: the urban sewage treatment plant comprehensive evaluation method of linear relationship between the biochemical
中图分类号:[R123.3]文献标识码:A 文章编号:
1、前言
城镇污水处理厂进水的可生化性对污水处理厂的设计具有决定性意义。废水的可生化性是影响废水生物处理效果的重要因素,确定处理对象废水的可生化性,对于废水处理方法的选择、确定生化处理工段进水量、有机负荷等重要工艺参数具有重要的意义。
收集了某市四家污水处理厂2006年-2008年连续监测的进水水质指标BOD5、CODcr,本文利用积累的三年翔实的实测数据,采用综合评价方法,对该市处理规模较大的四家污水处理厂的可生化性进行分析。
2、可生化性评价方法及依据
BOD5与CODcr的比值是鉴定废水好氧可生化性的一个重要指标。我国污水行业普遍认为:BOD5/CODcr≥45%,可生化性良好;BOD5/CODcr≥30%,可以生化的;BOD5/CODcr≤30%,可生化性差或不宜生化。
用BOD5/CODcr比值评价废水好氧可生化性,方法简便可行,但有其局限性。BOD5/CODcr一类的评价指标仅适用与生活污水及相类似的污水,但是对于工业污水尤其是有毒工业污水,利用BOD5/CODcr评价污水的可生化性可能会得出错误的结论。原因在于BOD5不能反映水中有毒有害物质的作用。刘永松等人认为可用BOD5/CODcr和CODNB/CODcr共同评价城镇污水处理厂进水的可生化性更为合理[1][2]。本文采用CODNB/CODcr与BOD5/CODcr两项指标共同评价城镇污水处理厂可生化性。评价可生化性参考值见表2-1[3]。
(2-1)
又因为 (2-2)
因此得出 ;
其中,CODB代表能被生物降解的那部分物质,CODNB代表不能被生物降解的那部分物质。
表2-1 综合评价污水可生化性表
3、某市城镇污水处理厂数据分析
3.1某市城镇污水处理厂进水BOD5与CODcr相关关系
某市目前大部分污水处理厂均采用二级生化处理工艺,对进水的可生化性要求较高,才能达到较高的BOD5与CODcr去除率。
对该市四家家污水处理厂2006年~2008年的水质监测数据采用回归分析法求出不同污水处理厂的BOD5与CODcr相关式,见图3-1至3-4。四家污水处理厂BOD5、CODcr、CODNB、BOD/CODcr、CODNB/CODcr列于表3-1,3-2。
图3-1 B污水处理厂进水BOD5与CODcr线性关系图
图3-2 A污水处理厂进水BOD5与CODcr线性关系图
图3-3 C污水处理厂进水BOD5与CODcr线性关系图
图3-4 D污水处理厂进水BOD5与CODcr线性关系图
表3-1该市城镇污水处理厂进水BOD5与CODcr相关式及相关参数
0.430
注试验分析时间:2006年-2008年
表3-2该市城镇污水处理厂进水BOD5与CODcr平均值及各项比值
将 值与回归方程的相关系数 值比较可知 ,说明各城镇污水处理厂的BOD5与CODcr之间线性关系显著。相关系数 有显著性,回归系数一定有显著性。即BOD5与CODcr间有直线回归关系存在。统计检验结果表明,上述各直线回归方程均有意义。
由表3-1,表3-2可以看出,该市城市污水的BOD5/CODcr均大于45%、CODNB/CODcr均小于20%,可生化性良好 。该市针对生化性良好的城市污水,采用二级生化处理工艺是适宜的,且BOD5与CODcr达到了较高的去除率。2006年至2008年四家污水处理厂BOD5去除率均大于94%,CODcr去除率均大于89%。
3.2污水处理厂出水BOD5与CODcr相关关系
对某市四家污水处理厂2006年~2008年的出水水质监测数据采用回归分析法求出不同污水处理厂的BOD5与CODcr相关式,见图3-5至3-8。四家污水处理厂出水BOD5、CODcr、CODNB、BOD/CODcr、CODNB/CODcr列于表3-4,3-5。
图3-5 B污水处理厂出水BOD5与CODcr线性关系图
图3-6 A污水处理厂出水BOD5与CODcr线性关系图
图3-7 C污水处理厂出水BOD5与CODcr线性关系图
图3-8 D污水处理厂出水BOD5与CODcr线性关系图
表3-4 该市城镇污水处理厂出水BOD5与CODcr相关式及相关参数
注试验分析时间:2006年-2008年
表3-5 该市城镇污水处理厂出水BOD5与CODcr平均值及各项比值
将 值与回归方程的相关系数 值比较可知 ,说明各城镇污水处理厂的出水BOD5与CODcr之间线性关系显著。相关系数 有显著性,回归系数一定有显著性。即出水BOD5与CODcr间有直线回归关系存在。统计检验结果表明,上述各直线回归方程均有意义。
通过出水BOD5与CODcr分析可知,出水BOD5/CODcr在0.22~0.23左右,且CODNB/CODcr比值在0.33~0.53之间,与进水水质相比,污水处理厂出水水质的可生化性明显变差,因此污水处理厂如果升级改造再采用生化法不一定适宜,应分析出水残留组分的特性,考虑过滤、混凝、膜处理等深度处理工艺。
4、结论与建议
(1)通过对该市城镇污水处理厂的进水CODcr和BOD5监测数据进行回归和验证,结果表明,两者具有很好的线性关系,相关系数均在0.93以上,所得的各项指标参数和定量关系方程是合理的。
(2)随着工业结构及布局的调整和人民生活水平的提高,污水处理厂污水进水水质也随之发生变化,污水的可生化性有所变化。根据该市2006年~2008年数据统计分析,该城镇污水处理厂CODcr和BOD5的比值均在0.50左右,说明该市污水处理厂进水的可生化性良好。采用生化处理效果较好。
(3)该市城镇污水处理厂的出水BOD5/CODcr在0.22~0.23左右,且CODNB/CODcr比值在0.33~0.53之间,与进水水质相比,BOD5/CODcr比值是不一样的,经二级生化处理后出水可生化性大大降低,因此污水处理厂如果升级改造再采用生化法不一定适宜,应考虑过滤、混凝、膜处理等深度处理工艺。
参考文献
[1] 刘永松, 污水可生化性评价. 中国给水排水[J]. 1995,11(5)
[2] 梅特卡夫和埃迪公司.废水工程[M].北京:化学工业出版社,2004
1膜分离技术的发展现状
自20世纪60年代世界上出现了第一张高通量的反渗透膜,经过理论、材料、技术、设备、工艺及其集成技术的不断创新,分离膜技术取得了快速发展,其应用领域已经从早期的脱盐加工发展到国民经济的各个行业,成为工农业生产、日常生活和国防领域中不可缺少的分离方法。高从堦院士详细介绍了膜科学技术创新发展思路以及产业化的现状,主要包括处理能力达52万t/d的大型反渗透海水淡化工厂、用膜近万平方米的大型超滤退浆废水处理厂、30万t/d的膜生物反应器废水处理系统、每小时数万标方的合成氨池放气H2回收装置、年产4.5万m3无水乙醇渗透汽化厂、以及每年挽救超百万人的医用膜材料等。这些膜技术的应用案例充分体现了膜技术从无到有快速发展的近60年历程。膜的种类根据其功能和结构的不同主要分为以下几类:按外形可分为中空纤维膜、平板膜和管式膜;按推动力可分为纳滤膜、反渗透膜、电渗析膜、微滤膜和超滤膜;按材料化学组成可分为无机膜、有机膜和复合膜。膜分离技术的突出优点是占地少、能耗低、无污染且可回收有用物质,是国内外一直高度关注的高新技术领域。我国是世界分离膜的主产区之一,设备完全国产化,主要生产以平板膜、中空纤维膜为主的功能性分离膜,同时培养出一批创新精神强、科研素质高的专家和团队,带动了一批实力强劲的创新型企业,形成了运转良好的产业链。近30年来,我国膜法水处理技术也取得了较好成绩:20世纪80年代,超滤/微滤主要用于中小型水净化,反渗透开始规模化生产应用;20世纪90年代,膜生物反应器小型化生产应用,反渗透复合膜大规模普及使用;21世纪初期,超滤/微滤/膜生物反应器大规模用于工业及市政水处理;2010年以来,10万t级超滤、20万t级反渗透膜投产使用,用于工业污水和生活废水处理,但与国外先进水平相比,我国的膜分离技术从整体上还有一定差距。
2高性能膜材料的研究
膜材料的研发是膜分离技术发展的重要保证,而选择适当的膜材料对膜的开发和应用起着决定性作用,其成膜性、化学稳定性、热稳定性、耐氧化、耐酸碱性和耐微生物侵蚀以及抗污染和亲水性均是要考虑的重要因素之一。目前用于制作分离膜的高分子材料主要有纤维素酯类、聚砜类、聚酰(亚)胺类、聚酯及烯烃类、含氟(硅)类等,随着技术发展,不断有新型改性材料和其他新材料用于制备分离膜。杂萘联苯聚芳醚主要是由杂萘联苯类双酚单体(DHPZ)及其衍生物合成功能性高分子材料,由于分子主链上含有全芳非共平面扭曲链结构,具有较好的耐化学稳定性和耐热性,且可溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等常用制膜溶剂,是一类性能优良的高分子膜材料,在耐高温分离膜和离子交换膜方面具有非常好的应用前景。蹇锡高院士指出,将制备的杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)作为膜材料,采用干-湿法纺丝工艺纺制具有中空结构的气体分离基膜,在膜表面涂覆硅橡胶后,制备得到具有气体分离功能的中空纤维膜,再通过线性浊点关联式和浊点滴定计算,得到氧氮分离系数为5.3的分离膜。即使在温度升高时,也能保持较高的分离系数。目前,杂萘联苯聚芳醚膜材料的应用领域向反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、气体分离膜、离子交换膜等功能膜领域扩展。而以聚芳酯纤维为主的热致型液晶高分子材料(TLCP),具有优异力学性能、低熔融黏度、自增强效应,在外力作用下分子链高度取向;并有突出的抗燃烧性、热稳定性;优异的耐化学腐蚀、绝缘性和抗老化性等优点。东华大学王依民教授认为,在聚芳酯溶解体系中,低黏度和高黏度的性能具有很大区别,也就是趋向差异是非常大的,时间从长到短,结晶的趋向是非常好的,符合高性能纤维必要的结构模型;在应用于膜材料方面,耐热、耐切割、耐化学品,耐酸碱等性能均比聚芳酰胺高很多,尤其是酸性环境下的过滤,同时有较好的振动衰减性、冲击吸收性,电气绝缘性;但是其成本太高,不利于大范围推广,如何通过添加不同第三单体来调节体系溶解度和黏度以降低成本,对制备出高性能的分离膜具有重大意义。浙江理工大学郭玉海教授向大家介绍了聚四氟乙烯(PTFE)微孔材料研发中对孔径控制、亲水处理、疏水处理的思路和观点,所开发的产品已经在企业有较好应用。
3高性能分离膜的应用前景
膜分离技术被认为是新型环保技术,膜在分离过程中不发生相变,能耗低且分离效率高,是解决当前淡水污染和水资源紧缺等问题的重要方法之一。徐平研究员介绍了世界上最大的膜法海水淡化厂即以色列Ashkelon海水淡化厂,它提供的淡水占整个国家总用水量的5%~6%,是世界上制水成本最低的海水淡化厂之一。在我国同样存在淡水资源紧张,已经严重制约了人民生活水平提高和工业发展,经过膜法对工业废水进行回用和海水淡化将是破解此问题的重要手段。印染行业的水、气、泥三大污染源是限制行业发展的瓶颈问题,在国家日益严格的排放标准下,已严重影响到企业的发展甚至是生存。可喜的是膜分离技术的应用实现了印染废水的回用,为印染行业的持续发展解决了后顾之忧。以浙江某印染公司为例。该公司是一家大型纺织、印染、服装、贸易企业。采用了“物化+生化+膜生物反应器+反渗透”废水处理方式,目标是印染废水回用,日处理废水规模为14000m3,2012年2月投产运行并通过验收,一直稳定运行至今。目前回用处理水量为10000m3(回用水6000m3,浓水4000m3),回用水返回至印染生产过程中,其余排放水水质达到污水综合三级排放标准(GB8978—1996《污水综合排放标准》)。其处理流程为:印染生产废水—调节池—物化处理—冷却塔—生物接触氧化—膜生物反应器系统—反渗透系统—清水池—回用至印染车间。其中经膜生物反应器系统和反渗透系统处理的不可回用废水进入废水池至废水管网达标排放。印染废水经过此综合系统的处理,约60%废水成功回用,使废水排放总量控制在指标之内,为公司印染业务的增加提供了保障。目前浙江、江苏等地多家印染企业都开始尝试使用这一新技术。膜分离技术处理印染废水取得的良好效果,不仅拓宽了该技术的应用领域,也为印染行业的节能减排、水资源的开发再利用找到了正确的方向。与会专家也特别提醒,因为各厂产品和所用染料均不一样,印染废水组成成分较为复杂,要依据废水的组分选择合适的过滤膜材料和处理方式。煤矿也是工业污水的主要来源之一,每年煤矿排放量是45亿t,占整个采矿业的80%,污水非常大,且目前大部分污水没有处理直接排到江里,加重了水资源的短缺和环境污染。针对这一市场需求,清华大学的李继定教授采用多层筛分型分离原理,研发了一套高效集成污水处理系统,具有工艺流程短、出水质量好、占地小、投资少、运行费用低的特点,受到煤矿企业的欢迎,但这一技术是否也可用于纺织废水处理还有待进一步实验。
4结语
关键词:强化混凝混凝混凝剂絮凝絮凝剂
强化混凝是在常规混凝的基础上,基于新型混凝剂的开发而发展起来的一种水处理工艺,能有效去除污染水体中的悬浮颗粒、胶体杂质、总磷和藻类等污染物质[1]。关于强化混凝,有强化混凝、化学强化一级处理和强化絮凝等多种提法,本文统称之为强化混凝。强化混凝技术的概念还没有形成权威的解释,笔者认为,强化混凝技术是对常规混凝中药剂、混合、凝聚和絮凝任一环节或多环节的强化和优化,从而进一步提高对水中污染物,包括低分子溶解性污染物的净化效果。
强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别,主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附-架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水体投入混凝剂后,一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用,胶体扩散层被压缩,ξ电位降低,胶体脱稳;另一方面通过吸附-架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀,最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化,它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用;又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果,从而可以提高污染物的去除率。但是,要取得良好的混凝效果还和许多因素有关,其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件,使混凝剂在最佳条件下起作用,才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。
1强化混凝技术在国内外的应用
1.1在生活污水处理中的应用
英国[3]早在1870年就开始应用混凝技术,但很快被生物处理所取代,到了20世纪80年代,随着新型高效混凝剂的不断问世,同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率,强化混凝技术开始应用于实际工程。
美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多[4],但是在城市污水处理中也有报道[5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物(0.15mg/L),与10mg/L的FeCl3复配处理城市污水,连续运行6a,SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%左右,同时对磷和重金属的去除效果也很好,而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右。南加利福尼亚4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进,投加FeCl3混凝剂和部分助凝剂,处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺,SS去除率达到了85%,BOD5的去除率增加到50%以上。Mete等[6]认为,从经济和技术上来讲,强化混凝法是一项简单而有效的水处理技术,能有效去除水中溶解性有机物、胶体杂质等。
此外,以色列[7]、埃及[8]、日本[9]和挪威等国[10]对强化混凝的研究和应用均有较多成功的实例。近年来,随着环境保护力度的加强,强化混凝技术在我国也得到一定的发展。
Harleman等[11]在香港最大的一座CEPT污水处理厂建造之前,曾做了强化混凝工艺和常规一级处理工艺的比较试验。试验表明,10mg/L的FeCl3和0.15mg/L的聚合物能使SS的去除率从71%提高到91%,BOD5的去除率从42%提高到80%,且可节省30%沉淀池体积。
台湾的ChenChiuyang研究了城市污水排海前的强化混凝处理,投加硫酸铝和PAC各30mg/L,沉淀1h,SS和BOD5的去除率分别为70%和60%,比强化处理前提高了25和35个百分点。
王东海[12]、任洁等[13]采用无机絮凝剂处理低浓度生活污水,当PAC投加量为30~50mg/L时,CODCr去除率达70%以上,达标排放。
强化混凝处理生活污水在国内外均有很多成功的实例,北欧大型湖泊周边城镇和南欧地中海沿岸城镇经常采用强化混凝技术作为生活污水处理技术,可以说强化混凝是仅次于生化处理的生活污水处理主流技术。在强化混凝技术研究和应用方面,国内外均注重于现有常规混凝剂及絮凝剂的组合或复配,以求达到低成本和高去除率的统一。相对于常规生化处理工艺,强化混凝技术可以节省工程投资,减少水处理成本费用和节约用地面积,特别是该技术对导致水体富营养化元素之一的总磷的去除率能达到90%以上,是很多常规生物处理技术不可比拟的。因此,强化混凝技术是解决我国城镇由于资金不足导致污水处理率低的出路之一。上海市在建的两个超大型污水处理厂:竹园污水处理厂(一期)与白龙港污水处理厂(设计日处理能力分别为170万m3与130万m3)也采用以强化混凝为主的处理工艺流程。随着强化混凝技术在我国的普及,2003年颁布的国家城镇污水处理厂排放标准(GB189118-2002)中对该工艺技术的排放标准进行了规定。
1.2在工业废水处理中的应用
强化混凝技术广泛应用于工业废水的(预)处理,特别是在化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中更为普遍。阮湘元等[14]用PAC、PAM预处理富含有机染料的染整废水,联合氧化絮凝床,出水可达工业污水排放标准;朱虹等[15]研究表明,新型絮凝剂聚磷硫酸铁是一种更为有效的染整废水处理絮凝剂。另外,强化混凝在染整废水的脱色处理中应用较多,这方面,李春华等[16]做过比较详细的综述。
此外,强化混凝在造纸废水处理中的应用较多,李福仁[17]用PAC与PAM复配预处理,联合气浮工艺处理高浓度CTMP制浆造纸废水,处理效率高,出水水质稳定,可直接排入城市污水处理厂集中处理;张学洪等[18]比较了多种混凝剂对造纸废水的处理,发现PAC最为合适,不必调节pH,出水达国家污水排放标准。
强化混凝在其他工业废水处理中的应用国内常有报道。姚文娟等[19]研究表明,PAC、壳聚糖、膨润土和PAM等絮凝剂对酒精槽的离心废液有较好的絮凝效果,SS去除率为86.57%~89.62%,CODCr去除率为58.2%~59.2%;相波等[20]用Na2S、FeCl3、PAM复配对铜酞菁废水预处理,联合缺氧-好氧生物接触氧化工艺,取得良好的效果,各项指标均达国家一级排放标准。吴敦虎等[21]研究表明,用聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铝铁混凝剂处理COD为1000~4000mg/L的制药废水,去除率达80%。
与生活污水的强化混凝技术相比,工业废水的强化混凝技术研究更注重于针对不同种类废水或污染物,开发处理效果更佳的新型混凝剂或含有新型混凝剂的复配混凝剂,以及强化混凝与其他工艺的联合使用,而对经济方面的要求相对较宽松。这是由于一些工业废水含有有毒有害物质不能直接进行生物处理的原因。因此,研究更多更有效的新型混凝剂将推动强化混凝技术在工业废水处理中的应用,也是治理工业废水污染的有效方法之一。
1.3在污染地表水处理中的试验
近几年,强化混凝在污染地表水处理中的应用渐渐受到关注。中科院王曙光等[22]采用聚合氯化铁(PFC)为混凝剂,对深圳市的龙岗河、观兰河、燕川河、大茅河水体进行了强化混凝处理的试验研究。结果表明,当PFC投加量为50mg/L时,观兰河(原水CODCr=48.0mg/L)的CODCr去除率达70%以上,浊度去除率达91%,TP的去除率达到95%,TN的去除率达41%;大茅河(原水CODCr=84.0mg/L)的CODCr去除率达到50%以上,浊度去除率达78%,TP的去除率达96.5%,TN的去除率达41.6%,对重金属也有一定的去除效果。处理后水质达到或接近地面水水质标准。
孙从军等[23]以多种混凝剂,对数条严重污染的苏州河支流水体进行强化混凝实验室研究。结果表明,硅藻土较为有效,在最佳投药量为200mg/L的条件下,CODCr去除率为43%~59%,P去除率为92%~100%,但NH3-N几乎没有去除。
ChengWenpo等[24]用Al2(SO4)3、PAC、FeCl3和PFS等混凝剂处理水库水。结果表明,PFS比FeCl3有更好的溶解性有机物(DOC)去除率和更少的铁残留;Al2(SO4)3对浊度、色度和细菌的去除效果最好,但是对DOC的去除效果不够理想;当PFS和Al2(SO4)3联合使用时,处理效果最佳,DOC、浊度、色度都能得到很好的去除。
污染地表水是介于污水和清洁地表水之间的那部分水,特别是小型封闭水体,包括污染的城市景观水体。这部分水体的治理,是强化混凝技术应用的新领域,国内已开始研究。由于其污染物浓度较小,相对去除率较低,但是磷的去除相当可观,能有效防治水体的富营养化,具有广阔的应用前景。通常可以采取建造构筑物或直接投撒的方式来实现污染水体的强化混凝处理。上海佛欣河道公司应用投撒混凝剂来压制藻类的泛滥取得较好的效果。但是,某些混凝剂的安全性令人担忧,特别是一些新型高效混凝剂和生物混凝剂的应用,在考虑到其处理效果和处理成本的同时,更应考虑其安全性。
2强化混凝技术研究新进展
2.1混凝剂研究新进展
2.1.1无机高分子混凝剂
无机高分子混凝剂(InorganicPolymerFlocculant,IPF)以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点,越来越受到人们的重视,逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂[25],被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列,如PAC、PAFC等,但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世,并显现出不凡的混凝效果,如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此,无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能的发展趋势,但品种繁多,产品质量不够稳定。在今后的研究应用中,应优化混凝剂的制备工艺,改进产品的性能和稳定性,同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方,并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术,进一步提高混凝效果。
2.1.2有机高分子絮凝剂
有机高分子混凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥而起作用,它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸,絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3~5倍[26],所以在强化混凝中得到广泛应用。
有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大,分子链官能团多的结构特点,在市场上占绝对优势,其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛,由于其残留单体具有毒性,限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛,价格低廉,无毒,易于生物降解等特点显示了良好的应用前景,但由于其电荷密度小,分子量较低,且易发生生物反应而失去絮凝活性,使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点,特别受到关注。其中,淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目[27]。因此,研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂是今后的发展方向。
2.1.3其他混凝剂
除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外,微生物絮凝剂(MicrobialFlocculantsMBF)近年来受到研究者极大关注[28]。它是利用生物技术,从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理絮凝剂[29]。MBF可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷,易于生物降解,无二次污染。目前,已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域,取得了良好的絮凝效果[30]。但是,目前国内的研究多限于对其在实际应用中的研究,而对其作用机理等基础性研究较少,有待进一步加强。余荣升等[31]指出,由于生物技术的飞速发展,人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如,即可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效MBF,这样不仅可大大降低絮凝剂的投加量,还可以降低处理成本。
另外,近年来矿物类混凝剂也有一定的发展,粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道,黄彩海[32]、于衍真等[33]制备的粉煤灰混凝剂,混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂,可用于各种工业废水的处理。
2.1.4混凝剂的改性和复配
混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能,提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明,聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold[35]、李尔等[36]也做过类似的研究,表明两种或两种以上混凝剂处理废水,处理效果优于单一混凝剂的使用,有机和无机混凝剂相配合更为有效,具有广阔的工程应用前景。
2.2强化混凝机理研究新进展
2.2.1表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用
70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法,认为颗粒物界面上与H+、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应,此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法,按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述,因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式,近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂,主要应用计算机模块来进行多组分多相的复杂计算,目前主要的计算机程序有REDE-QL,MINEQL,MICROQL,SUREQL,HYDRAQL,FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al(OH)3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式,计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数,得到了与实验数据相吻合的计算结果。
2.2.2分形理论在强化混凝中的应用
分形理论用于对混凝的研究也是一种有效的新手段。絮体结构和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位,其大小、强度、密度与穿透性等特点对于污泥处置和出水水质至关重要,其形成往往具有分形特征。通过分形结构分析,用一非整数维数来描述非规则体中的无规则程度,为这些看起来复杂不规则形态提供一种数学框架,从而得以定量的描述,而分形结构分析中最重要的特征参数是分形维数(分维)。一般认为,对应于分形体的不规则和复杂性或空间填充程度,分维不同则反映了聚集体结构所具有的开放程度,在混凝研究中应用分维可以对不同条件下形成的絮体结构进行更为准确的描述。关于分形理论和研究方法及其在强化混凝中的应用,王东升等[38,39]作过比较详细的论述。
2.2.3混凝作用机理研究逐渐向半定量仍至定量化发展
表面络合理论和分形理论的引入推动了混凝研究的半定量和定量化进程,发展了多种计算模式和软件,但多限于应用在传统混凝剂,对新型高分子混凝剂混凝过程的计算尚存在困难,有待进一步的研究。王东升等[40]以典型IPF-颗粒物-水溶液体系的相互作用为例,对Dentel的吸附沉积-电中和模式(PrecipitationChargeNeutralizationModel,PCNM)作了适当改进,能够较好地预测聚合铝的混凝特征,实验结果与模式预测值基本吻合。
2.3其他方面研究新进展
2.3.1混凝过程的在线控制
由于流动电流原理及其检测技术在混凝中的应用,实现了混凝过程的在线控制,保证了混凝剂的最佳投药量。另有报道,利用水中颗粒物对光的散射作用能很好地实现混凝过程的在线监测。金鹏康等[41]根据这一原理研制的光散射颗粒分析仪(PhotometricDispersionAnalyzer,PDA)对腐殖质混凝过程进行在线监测,并对得到的FI(FlocculationIndex)曲线的特征参数进行分析,发现FI曲线及其特征参数受混凝剂投药量的影响很大,其变化情况与胶体稳定情况(ξ电位)及混凝效果(TOC去除率)具有良好的相关性,说明这种在线监测技术对混凝过程的在线监测是有效的。
2.3.2强化混凝设备的开发
混凝设备中混合器最为关键,其主要作用是让药剂与水尽快混合。常用的混合设备有水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、机械搅拌混合、涡流式混合及射流混合等,其中射流混合是混合技术的新发展,具有混合速度快,功率损失小、絮凝效率高等优点[42]。具体过程为用注入管将絮凝剂注入接近反应池的进口处,注入管的侧面周边有几个小孔,混凝剂经小孔以很大的速度进入。在垂直于原水管的中轴处水流的紊动强度最大,混凝剂射流由此进入最易与原水完全混合。
3结语
强化混凝技术近年来得到了迅速的发展,在研究和应用中都取得了较大的进步。由于一些新理论新方法的引入,使对强化混凝的研究得以深入,特别是一些基础性的机理研究越来越受到重视,但由于强化混凝是一个相当复杂的过程,其中的许多问题有待于进一步的深入研究,特别是以下几方面应得到加强:
(1)继续研制高效混凝剂和混凝设备,提高其混凝效果,降低其生产成本;
关键词:水资源;开发利用;研究
1 我国水资源存在和利用的现状
(1)我国水资源径流量总量居世界第四位,但我国人均水资源拥有量仅相当于世界平均水平的四分之一。
(2)水资源分布不均。我国水资源时空分布不均。从整体上看,我国大多数地区雨量集中在夏秋两季,冬春两季较为干旱;另外在地区上南多北少,部分地区同一区域局部差别较大。
(3)水资源利用效率低,存在巨大的浪费。我国每一万元工业增加值需要的用水量是世界上先进国家的近3倍;世界先进国家的农田灌溉水的有效利用系数为0.7-0.8,而我国只有0.52。在我国局部地区由于水资源的过度开发严重影响了水资源的可再生恢复,部分大河流域水资源的开发利用率远远超过国际水资源开发生态警戒线。比如黄河、海河、辽河等其开发率都超过了40%。过量开发严重破坏水环境,严重损害周围的生态环境。
(4)水资源污染严重,污水处理和利用的技术落后于世界主要发达国家。
a.全国水资源污染形势严峻。2013年调查报告显示长江、黄珠江等十大江河流域的国控断面中,Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类(丧失使用功能的水)水质断面比例分别为71.7%、19.3%和9.0%。水体污染和水源短缺是这些流域面临的严重问题,此外这些流域还存在普遍的有机物污染,以辽河、淮河为代表的部分河段的污染率超过了70%。
b.生产生活污水排放总量加大,污水处理利用率低。2006-2012六年间我国的污水排放总量呈持续增长态势。城镇生活污水排放量增速加快。另外,截止2012年,在我国建制镇中,污水的处理率低于30%,而未处理的污水总量竟为城市与县城的总和。除此之外村庄的污水处理情况堪忧,未处理的污水总量超过城市未处理污水总量一倍多。
c.我国企业在污水处理产业链中地位较低,核心技术较少。在水处理行业中利润最高部分是设备领域,在实际市场中低端设备市场主要由民企占据,中高端设备市场中一半企业是外企,而利润最丰厚的高端设备外企的优势地位更加凸显。
在技术领域中,活性污泥法①及其衍生技术是国内外通行的最为广泛的污水处理工艺,而膜技术②处理法具有占地面积小、出水水质高、剩余污泥少等优点,具有广阔前景。但是我国膜技术大多数从国外引进,国内具有自主研发实力的企业极少。
我国水资源开发利用的现状要求我们必须打破旧的管理方式,加大技术研发力度,开创水资源开发利用的新局面。
2 创新水资源管理方式,增加节水和治污技术的研发,提高水资源开发利用效率
(1)合理配置水资源,打造合理的水资源调用体系。由于我国南北方水资源整体富集程度不同,为合理调度水资源我国提出并实施了“南水北调”工程,其中东线和中线已经取得了重要成果,这为缓解我国水资源短缺问题提供了有效保障。另外我国水资源还存在局部分配不合理的问题,这就需要我们在小范围加强水利设施基础建设,加强同一区域内部的水资源调配,保障水资源供应。
(2)大力倡导节约用水,推进节约用水工程。要严格限制高污染高耗水行业的扩张,对已投产的企业必须签订水资源保护协议,加大对污染水源企业的处罚力度,对积极参与工业水再利用的企业,政府应设立专项资金给予扶持。加强节水农业的开发和研究,推进先进灌溉技术的普及,各级政府要拿出专项经费支持微小水利工程的建设和运营。
(3)加强对水资源的统一管理。要加快建立水资源开发利用机制,明确上、下游地区的权利,强化水资源流域的整体管理。各部分要通力合作制定水资源的阶梯定价机制,充分发挥水价对水资源使用的调节功能。
(4)借鉴发达国家经验,加大对污水废水技术处理的研发投入,增加政府对环保技术购买支出,减少对环保企业融资的限制,减少环保企业的税收负担。污水废水处理是做好环保工作一项重要任务,因其广泛的社会影响力所以具有鲜明的公共性特点,这要求政府必须起到引导作用。
在美国,环境保护署针对各州的污水处理工作,了《分散处理系统管理指南》,要求各州设立“清洁水州立滚动基金”,在该基金中,联邦政府提供的资金数占八成,州政府占两成;所有的基金均以低息或者无息的方式提供给当地的污水处理项目或涉及环保的项目,并规定贷款最长还款期限为20年,最终偿还的贷款和利息将再次进入滚动基金用于支持新的项目。
美国的方式给我们做好污水废水处理提供了有益经验,我国污水废水处理长期处于政府企业分头治理的状态,单纯依靠任何一方都无法有效解决这个问题,必须进行多方面的合作。
(5)加强非常规水源开发利用,实现节水优先和系统治理。具体内容是将非常规水源和传统水源统一进行配置和协调,充分考虑城市的总体规划和产业布局,将水资源规划和土地利用规划、城市发展规划有效对接,根据区域发展情况合理配置水资源。例如西咸新区推进的“海绵城市”建设,将城市发展与水源保护进行有效结合,创新非常规水源进行收集方法,根据用水途径重新配置水资源。在城市道路和公共用地上铺设渗水良好的材料,收集雨水;根据用水途径不同将生活生产后产生的再生水、中水等重新补充到用水体系中,节约自来水。这些新的用水方式和理念给我们提供了有益参考。
3 结束语
纵观我国现阶段的发展,水资源的短缺和污染已经成为我国可持续发展的瓶颈。水资源的问题是在发展中产生的也必然要在发展中解决,我们相信只要全社会上下都能从战略发展的高度关心水资源的保护和利用,严格节水用水制度,改进生产工艺方法,创新节约用水方式,我们一定能实现水资源的有效开发和利用。
注释
①活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法,由英国的克拉克(Clark)和盖奇(Gage)于1912年发明。如今,活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法.
②利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程.
参考文献
[1]邓荣森.对当前我国中小城镇污水处理若干问题的思考[J].中国环保产业,2003(11).
[2]周海炜,钟尉,唐震.我国跨界水污染治理的体制矛盾及其协商解决[J].华中师范大学学报(自然科学版),2006(2).