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关 键 词:污水处理;A2O工艺;生化池设计
Abstract:In this paper, combined with the design requirements of100000m3/d treatment of water for city sewage treatment plant, based on the stable and efficient operation of A2O sewage treatment process, the city sewage treatment plant design are briefly analyzed, focusing on analysis of A2O process biochemical pool design.
Key words: Sewage treatment; A2O process; Biochemical pool design
中图分类号: U664文献标识码:A 文章编号
引言
随着工业化、城市化加快,世界面临着水资源短缺、污染严重的危机。水污染降低了水体的使用功能,加剧了水资源短缺,对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。本文结合设计要求处理水量为100000m3/d的城市生活污水处理厂,针对已运行稳定有效的A2O污水处理工艺,对城市生活污水处理厂的设计进行了简要的分析,重点分析了A2O工艺生化池的设计。本项目设计进出水水质根据生活污水来源和城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中的一级标准B标准排放要求,如表1所示。
表1 设计进出水水质
工艺选择及分析
2.1 工艺选择
目前废水的处理主要以生物处理为主,生化法与普通物化法、化学法相比较,有以下优点:①处理工艺比较成熟;②处理效率高,BOD去除率一般可达95%以上;③处理成本低,运行费用少;④操作管理简便。
A2/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺,对于有除磷脱氮要求的城市污水处理厂,传统上往往考虑首选A2/0工艺,目前我国城市污水处理厂大多都是A2/O工艺。.
其特点是厌氧、缺氧、好氧三段功能明确,界线分明,可根据进水水质和出水要求,人为创造和控制三段的时空比例和运行条件,便可根据需要达到比较高的脱氮率。其特点是流程简单,勿需外加碳源与后曝气池,以原污水为碳源,建设和运行费用较低;反硝化在前,硝化在后,设内循环,以原污水中的有机底物作为碳源,效果好,反硝化反应充分;曝气池在后,使反硝化残留物得以进一步去除,提高了处理水水质。
A2/0工艺应用较为广泛,历史较长,已积累有一定的设计和运行经验,一般可以获得较好的除磷脱氮效果,出水水质较稳定。
A2/0工艺有以下特点。
(1)运行稳定,处理效率高,出水质量好。
(2)处理构筑物少,处理流程简化。
(3)处理水量可调,可部分运转。
(4)建设费用少,自动化程度高,操作运行简单,调度灵活。
(5)节省占地面积。
(6)可达到脱磷脱氮的目的。
2.2工艺流程说明
(1)节流溢流井。节流溢流井用来调节、控制污水进水流量,城市污水超量或事故应急溢流。
(2)粗格栅及污水提升泵房。生活污水排水进入污水处理站前首先经过格栅井,格栅井里设细格栅一台,拦截漂浮物及悬浮物,充分保障后续提升设备的安全稳定运行。
(3)细格栅及旋流沉砂池。去除水质中的泥沙等较大的悬浮物,保证后续生化处理的稳定性。
(4)A2/0生化池。旋流沉砂池出水进入A2/0生化池,实现对污水的生化处理,对污水进行COD去除及脱氮除磷。A2/0生化池出水进入二沉池进行沉淀处理。
(5)消毒池。彻底杀灭各种病原菌及大肠菌群。消毒采用ClO2杀菌器,杀菌效果好,运行稳定、安全。
(6)污泥浓缩池。剩余污泥排入污泥浓缩池进行浓缩。
生物化反应池
A2O工艺是Anaorobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称,A2O工艺于70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺(A/O)的基础上开发出来的,该工艺同时具有脱氮除磷的功能,可以针对现今污水特点(水体富营养化)进行有效处理。
该工艺在厌氧-好氧除磷工艺(A/O)中加入缺氧池,将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端,以达到硝化脱氮的目的。
图1A2O工艺流程图
在厌氧池中,原污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入,本段主要功能为释放磷,使污水中P的浓度升高,溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降;别外,NH3--N,因细胞的合成而被去除一部分,使污水中NH3--N浓度下降,但NO3--N含量没有变化。在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气,因此BOD5浓度下降,NO3--N浓度大幅度下降,而磷的变化很小。在好氧池中,有机物被微生物生化降解,而继续下降,有机氮被氨化继而被硝化,使NH3--N浓度显著下降,但随着硝化过程使NO3--N浓度增加,P随着聚磷菌的过量摄取,也比较快的速度下降。
脱氮过程是各种形态的氮转化为N2从水中脱除的过程。在好氧池中,污泥中的有机氮被细菌分解成氨,硝化作用使氨进一步转化为硝态氨(主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用);在缺氧池中,硝态氨进行反硝化,硝态氨还原成N2逸出(主要是依靠反硝化菌的反硝化作用)。除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上,而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中,使含磷化合物成溶解性磷,聚磷细菌释放出积储的磷酸盐;在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐,而这一过程是依靠好氧菌――聚磷细菌。
整个工艺的关键在于混合液回流,由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后,可以从原污水得到充足的有机物,使反硝化脱氮得以充分进行,有利于降低出水的硝酸氮,同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题,改善出水水质。所以,A2O工艺由于不同环境条件,不同功能的微生物群落的有机配合,加之厌氧、缺氧条件下,部分不可生物降解的有机物(CODNB)能被开环或断链,使得N、P、有机碳被同时去除,并提高对CODNB 的去除效果。它可以同时完成有机物的去除,硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能,脱氮的前提是NH3--N应完全硝化,好氧池能完成这一功能,缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
A2O工艺生化池设计
4.1有关设计参数
BOD5污泥负荷N=0.13 kgBOD5/(kgMLSS.d);回流污泥浓度XR=8000 mg/L;污泥回流比R=80%;混合液悬浮固体浓度 X=4000 mg/L;混合液回流比R内=133%。
4.2反应池容积
1)厌氧池设计计算,取平均停流时间1.8h,得:V厌=9300m3;2)各段水利停流时间和容积比厌氧池:缺氧池:好氧池=1:1:3,得:V好=27900m3。
4.3校核氮磷负荷
经计算:1)好氧段总氮负荷=0.058<0.05kgTN/(kgMLSS.d),符合要求;2)厌氧段总磷负荷=0.017<0.06kgTP/(kgMLSS.d),符合要求。
4.4剩余污泥量
取污泥增殖系数y=0.6,污泥自身氧化率kd=0.05,污泥龄θc=15d,得:1)yobs=0.3429;2)计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量Px=5527.5/d;3)计算排除的以SS计污泥量Px(ss)=6909.4/d。
4.5反应池尺寸
反应池总体积V=46500m3,设反应池3组,单组池容积 V单=15500m3,有效水深 h=4.0m,单组有效面积 S单=3875m2。采用5廊道式推流式反应池,廊道宽 b=7.0m,单组反应池长度 L=111m。校核:b/h=1.75,L/b=9.3,均满足要求。取超高为1.0m,则反应池总高 H=5.0 m。
4.6反应池进、出水系统计算
(1)进水管。单组反应池进水管段计算流量 Q1=Q/4=0.1444m3/s,管道流速 v=0.8 m/s,管道过水断面积 A= =0.1805,管径DN500mm。
(2)回流污泥管。单组反应池回流污泥管设计流量 Q内=0.21m3/s,取回流污泥管管径DN500mm。
(3)出水管。反应池出水管设计流量为0.82 m3/s,管道流速 v=0.8m/s,管道过水断面 A=1.03,取出水管径DN1100mm。
4.7曝气系统设计计算
(1)设计需氧量AOR。碳化需氧量为10553.8kg O2/d,硝化需氧量为8533.4kg O2/d,反硝化需氧量为949.6kg O2/d,总需氧量为18137.6kg O2/d。
(2)标准需氧量。采用鼓风曝气,微孔曝气器。取气压调整系数为1,曝气池内平均溶解氧CL=2mg/l,水中溶解氧Cs(20)=9.17mg/l,CS(25)=8.38mg/l,EA=18%。空气扩散气出口处绝对压强为1.385×105Pa,空气离开好氧反应池对氧的百分比17.54%,好氧反应池中平均溶解氧饱和度为9.12mg/l,标准需氧量为331.61kg02/h,好氧反应池平均时供气量为5542m3/h,好氧反应池最大时供气量为8202.2m3/h。
(3)曝气器数量计算(以单相反应池计算)。按提供氧能力计算所需曝气器数量,曝气器个数1386个,服务面积校核为0.92m2,符合要求。
4.8厌氧池设备选择(以单组反应池计算)
厌氧池设导流墙,将池分3格,每格内设潜水搅拌机1台,按5w/m3比容计。厌氧池有效容积为1120 m3,全混合池污水所需功率为5600w,则每台潜水搅拌机功率为1866w,查手册选取600QJB2.2J。
4.9缺氧池设备选择(以单组反应池计算)
缺氧池设导流墙,将池分3格,每格内设潜水搅拌机1台,按5w/m3比容计。缺氧池有效容积为1120 m3,全混合池污水所需功率为5600w,则每台潜水搅拌机功率为1866w,查手册选取600QJB2.2J。
结语
文章通过结合设计要求处理水量为100000m3/d的城市生活污水处理厂,对其采取A2O污水处理工艺,提出城市生活污水处理厂A2O工艺,重点分析了A2O工艺生化池的设计,以此为实例提出详细设计思路,为同类工程提供参考借鉴。
参考文献:
[1] 林涛,张景祯.A2O工艺的概述及其原理[J].水世界,2007,28(10):118~119.
关键词:污水处理;方式;工艺
Abstract: The city sewage is referred to a variety of sewage and wastewater in the city, which consists of a variety of domestic sewage, industrial wastewater and groundwater infiltration composed of three parts. City sewage treatment system refers to the overall collection, transport, treatment, recycling and use of city sewage facilities in a certain way to form the. With the development of industrialization, the acceleration of urbanization, more and more city sewage emissions, if not handled properly, it will seriously pollute the environment, affect the quality of living environment and sustainable development of the city. Therefore, the result of the development of city sewage treatment is very important.
Key words: sewage treatment; process; craft
中图分类号:R123.3 文献标识码:A文章编号:
前言
城市污水厂建设规摸的确定,是根据城市总体规划和排水规划,分期分批地建设污水管网和污水处理厂,要根据水环境保护的目标,分期实施,逐步到位。城市排水工程建设是一项系统工程,涉及城区管渠改造,污水的收集、输送(包括泵站),污水处理和排放利用,以及污泥处置等问题在。
由于工业废水处理设施一般规模小、技术性强,工艺组合灵活,结构通常为钢制,即使内部管线穿插较多,运行维护也不太困难。工业废水处理在技术上是与城市污水处理类同的,但是如果把工业废水处理设施的设计思路简单地套用在城市污水处理工程中会带来很多预想不到的问题。
1技术开发
城市生活污水处理技术的沿革,经历了从单一工艺到组合工艺的过程。从是否需氧的角度考察,则沿着“厌氧好氧厌氧+好氧厌氧+缺氧”的轨迹发展。从去除对象来看,早期技术仅能去除SS物质,而现在的工艺还具备脱氮除磷功能。下面介绍几种目前常用的处理技术和设备。
1.1生物接触氧化法。
生物接触氧化法,是一种介于活性污泥法和生物膜法的污水生物处理技术,兼备两者的优点。其主要构筑物为生物接触氧化池,池内充填填料。已经充氧的污水以一定的流速流经被其浸没的填料,在填料上形成生物膜。污水与生物膜广泛接触,在生物膜上微生物的作用下,有机污染物得到去除,污水得到净化。由于池内具备适于微生物栖息增殖的良好环境条件,因此,生物膜上生物相丰富、食物链长、微生物浓度高、活性强,不产生污泥膨胀,污泥生成量少,且易于沉淀。生物接触氧化法具有多种净化功能,除有效地去除有机物外,如运行得当,还能够脱氧和除磷。生物接触氧化法的关键部位是填料。传统的蜂窝状塑料管较易堵塞,现在常采用吊挂式软性填料和悬浮或半悬浮球形填料,能有效地防止堵塞,且面积较大,处理效果好。生物接触氧化法是住宅小区生活污水处理较早的采用的技术之一,其主体工艺流程为:原污水初沉池接触氧化池二沉池消毒池排放,初沉池、二沉池均为竖流式沉淀池,上升流速分别为0.6~0.8mm/s和0.3~0.4mm/s。采用梯形直管填料,池中心廊道式射流曝气,气水比为10:1~12:1,停留时间为2.5~3.3h。设计进水平均BOD5=200mg/L,出水BOD5=20mg/L。
1.2两段活性污泥法。
两段活性污泥法,简称AB法。该法把污水管道、污水处理厂视为一个污水处理系统。其工艺特点是:不设初淀池,A段高负荷,B段低负荷,A、B两段污泥分别回流,充分利用污水管道中的微生物,为不同时期生长的优势微生物种群创造良好的环境条件,让其充分发挥作用,耐冲击负荷能力强,处理效果稳定。其主体工艺流程为:原污水格栅顶曝气调节池A段曝气池A段沉淀池B段曝气池B段沉淀池排放。该类设备,采用自吸式射流曝气机、无支架的污泥悬浮型生物填料、侧向流坡形斜板沉淀池等先进技术。BOD5去除率为90%,COD去除率为80%。
1.3序批式活性污泥法。
序批式活性污泥法,简称SBR法。原则上,SBR法的主体工艺设备只有一个间隙反应器,在一个运行周期中,按运行次序,分为进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段。SBR法的关键设备滗水器的研制,已取得长足的发展。目前常用的滗水器,有虹吸式、旋转式和套筒式三种。SBR法工艺简单、节省费用,理想的推流过程使生化反应推力大、效率高,运行方式灵活,脱氮除磷效果好,没有污泥膨胀,耐冲击负荷、处理能力强。其主体工艺流程为:原污水调节池SBR反应池消毒池出水。采用该工艺流程的上海某污水处理站设计平均流量750m3/d,进水水质BOD5=200mg/LSS=250mg/L,TN=40mg/L,NH4+=20mg/L,出水水质达到黄浦江上游污水排放标准,即BOD5<30mg/L,SS<30mg/L, NH4+<10 mg/L, TN<20mg/L。
1.4厌氧生物滤池。
厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法处理装置。厌氧微生物附着载体的表面生长,当污水自下而上升式通过载体所构成的固定床层时,在厌氧微生物作用下,污水中的有机物得以厌氧分解,并产生沼气。厌氧生物滤池有多种变型,填料的发展迅速,其工艺流程为:进水沉淀池厌氧消化池厌氧生物滤池拔风管氧化沟进气出水井排水。污水经沉淀池预处理后进入厌氧消化池进行水解和酸化,可提高污水的可生化性,为后续处理创造条件。在拔风系统作用下,生物滤池处于兼氧状态,阻止了污水中甲烷细菌的产生,使整个系统仍处于酸性阶段,而氧化沟内溶解氧一般可稳定在1.5~2.8mg/L,污水在此进一步好氧处理。该工艺的实质类似于A/O法,但兼性厌氧生物滤池使 厌氧段得到强化。拔风系统是处理过程的关键。其主要优点是不耗能、造价低、管理简单、无噪声、无异味、挂膜快、剩余污泥量少、出水水质好、运行效果稳定。
1.5氧化沟法
氧化沟法于五十年代由荷兰人巴斯维尔所开发,主要有卡鲁塞尔(Carrousel)式、三沟式、一体化式、奥贝尔(Orbal)式等几种技术形式。氧化沟法是一条闭合的生化反应沟渠,以转碟或转刷为充氧和水流动力,流程简单,对运行管理要求较低,多用于延时曝气,产生污泥量少,污泥易于脱水。氧化沟法在我国南方地区及中西部地区得到广泛应用。
1.6 A/B法
是两级生化反应系统。一级为生物吸附,污泥负荷高,反应时间短(30分钟);二级为一般生化反应池,污泥负荷同普通活性污泥法。A/B法的一、二级都有自己的二次沉淀池和污泥回流系统,多用于浓度高的生活污水,其国内典型应用为乌鲁木齐河东污水处理厂和青岛海泊河污水处理厂。
1.7间歇式循环延时曝气活性污泥法
间歇式循环延时曝气活性污泥法是在1968年由澳大利亚新威尔士大学与美国ABJ公司合作开发的。1976年世界上第一座ICEAS工艺污水厂投产运行。ICEAS与传统SBR相比,最大特点是:在反应器进水端设一个预反应区,整个处理过程连续进水,间歇排水,无明显的反应阶段和闲置阶段,因此处理费用比传统SBR低。该工艺在我国典型的应用为昆明第三污水处理厂,在国内影响较大。
2 根据以上工艺技术对比分析,认为较合适的处理工艺优选为:
好氧间歇曝气系统是一种SBR新工艺。它介于传统活性污泥法与典型的SBR之间,采用连续进水连续-间歇曝气的运行方式,适用于进水水质水量变化幅度较大的情况。主体构筑物是由需氧池DAT池和间歇曝气池IAT池组成,DAT池连续进水连续曝气,其出水从中间墙进入IAT池,IAT池连续进水间歇排水。同时,IAT池污泥DAT池。它属延时曝气工艺,实际上为A/O脱氮工艺与传统SBR的结合,该工业具有较低的污泥负荷,因此具有抗冲击能力强的特点,并有脱氮功能。是一种适合于较大水量的SBR工艺。
3结语
尽管城市污水处理的发展趋势,是集中处理取代分散处理,但笔者认为,小型生活污水处理站,在我国的一些中小型城市,还将存在相当长的时期,所以,其技术开发和设备研制应予以高度重视。
参考文献
关键词:深度处理;混凝反应;精密过滤;过滤介质;凝聚;絮凝
中图分类号:X799 文献标识码:A
面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势,中国政府为了实现国家可持续发展,将保护环境和节约资源定为基本国策。
在城市生活污水处理方面,国家为了减小排放水对受纳水体的污染,为了进一步促进排放水的回用处理,将积极有序地调高排放水的出水标准,其中化学需氧量COD将从60mg/L调高至50mg/L,悬浮物SS将从20mg/L调高至5mg/L,磷P将从1mg/L调高至0.5mg/L。为了实现污水厂出水水质的提高,需在生化处理沉淀池后,消毒池前,增加污水深度处理单元。
一、城市生活污水提标处理的3种典型工艺路线
1.流程图(图1)
2. 3种工艺路线的应用
2.1 当需要将SS从20mg/L降低至5mg/L以下,并且没有去除P的任务时,选择路线Ⅰ。即只需要在生化悬浮液沉淀池之后,消毒池之前增加精密过滤机即可。精密过滤机能直接降低SS,间接降低P和COD。通过选择适宜的过滤精度,SS的去除率可达75%以上,P的去除率可达30%以上,COD的去除率可达10%以上。
2.2 当需要将SS从20mg/L降低至5mg/L以下,同时需要将P从1mg/L降低至0.5mg/L以下时,选择路线Ⅱ。即在生化悬浮液沉淀池之后,消毒池之前增加混凝反应器和精密过滤机。混凝反应器能让磷酸根与铝离子反应并析出悬浮物,然后由精密过滤机进行过滤分离。在这里混凝反应器作为精密过滤机的预处理设备使用。通过选择适宜的药剂投加量和反应时间,配合适宜的过滤精度,可让SS的去除率保持在80%以上的同时,将P的去除率提高至70%以上,同步将COD去除率提高至30%以上。
2.3 对于某些收集管道中含有工业污水的城市污水厂,或者是初期设计标准不高,又或者是后期超水量运行的城市污水厂,其生化悬浮物沉淀池的出水SS会远远高于 20mg/L,P会远远高于1mg/L,这时需要选择路线Ⅲ。路线Ⅲ与路线Ⅱ不同之处是在混凝反应器与精密过滤机之间扦入混凝沉淀池,目的是让大部分混凝反应后的悬浮物沉淀下来,用吸泥机去除,而精密过滤机只是过滤混凝沉淀池的上清液。其结果会减小过滤负荷,大大提高精密过滤机的处理能力,但混凝剂的投加量会多一些。
二、深度处理设备的工作原理
1.混凝反应器(图2)
混凝反应器外壳为不锈钢制造,内置自动加药机和3级机械搅拌机。电机采用变频技术,使加药量可调、搅拌强度可调。方便用户根据水质、水量的变化来调整混凝反应效果,并让污水进入精密过滤机之前得到良好的预处理,使污水中液固两相在精密过滤机内得到更好的过滤与分离。
2.精密过滤机(图3)
滤前水来自混凝反应器,自流进入滤筒内表面,依靠重力作用,透过滤网,从滤筒外表面排出,实现滤网过滤,水中的悬浮物被截留在滤网内表面,并随着旋转滤筒进入清洗区,由清洗装置进行滤网清洗,清洗下来的滤渣由滤渣盘收集,通过排污管排出;设备连续进水、连续出水、连续排污,滤网连续清洗再生,清洗水采用滤后水,整个过滤过程全自动进行。
3.过滤介质的选定方法
用于城市污水处理厂深度处理的精密过滤机,其过滤介质即滤网的选定,是决定过滤效果好坏的关键。
3.1 首先,我们要根据污水中悬浮物的粒度分布、悬浮物形状和要求的去除率来选择过滤精度。
某污水处理厂水中悬浮物粒度分布如图4所示,我们根据粒度分布测定仪显示的粒度分布和显微镜下悬浮物的形状,选择过滤精度为20um的过滤网。使SS的去除率达到80%以上。
3.2 其次,我们要选择正确的滤网编织方法:
常用过滤网的编制方式主要由以下几种方式:
(a)席型平织;
(b)席型斜织;
(c)斜纹编织;
(d)平纹编织。
席型平织和席型斜织承载能力强,但属侧面非规则孔径进行空间过滤,容易藏污纳垢,难冲洗,且过滤介质厚度较厚,滤速较低。
平纹编织和斜纹编织均为表面方孔过滤,易冲洗,且过滤介质厚度较薄,滤速较高。又由于斜纹编织网面的承载强度高于平纹,因此采用斜纹平织编织方式是最正_的选择。
3.3 然后,我们要将柔性滤网加固成能承受压力和机械传动力的刚性滤网
为了提高过滤网的承载强度,我们采用316L材质进行编织。
为了进一步提高过滤网的承载能力,我们在滤网1的两个平面上,采用无缝焊接技术装上加强骨架2和3(结构如图5所示)。
于是,一种创造性的污水深度处理重力过滤网制造出来了,它是由不锈钢316L材质制造的,厚度为10μm~50μm,滤速在300m/h以上的,单层平织无焊加固滤网。该滤网在中国申请了专利。
用户评价该滤网具有网孔分布均匀、承载能力强、耐磨损、耐腐蚀、易清洗再生等特点。围绕该滤网设计的精密过滤机,与其他同用途过滤设备相比,具有无可比拟的优点。
三、某污水处理厂应用精密过滤机对污水进行深度处理的实例数据
1.工艺选择:路线Ⅱ,混凝反应器+精密过滤机;
2.处理量:30000m?/d,滤速选择315m/h;
3.加药量:10ppm;
4.反洗水量:0.5%;
5.用电量:240度电/日;
6.过滤前后数据比较见表1。
结语
混凝反应器和精密过滤机作为关键的污水深度处理设备,被广泛应用于污水厂出水水质的提高和污水回用工程,在水处理行业,精密过滤机被归类为微滤设备,用于超滤膜保护。
参考文献
[1] GB18918-2002,城镇污水厂污染物排放标准[S].
2012年12月21日,晴
明天就是电影中的“大限”了,会发生什么呢?
今天我在气象站对城市的大气进行监控,空气质量指数AQI在正常范围内,1小时内平均二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)的浓度,24小时内平均二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)的浓度,24小时内颗粒物PM10(粒径小于等于10μm)的浓度、24小时内颗粒物PM2.5(粒径小于等于2.5μm)的浓度,以及8小时滑动平均臭氧(O3)的浓度等,共计十个指标都在正常范围内。看来今天的空气不错,但是不能掉以轻心,我们得随时监测空气质量的变化。
大气污染控制工程是环境工程的一种。依据污染物的性质,可利用物理、化学或生物的方式去除污染物,一般来说,污染物大体分为粒状污染物和气状污染物,气状污染物又分成有机和无机两类。工业中经常用到过滤、重力、电极吸引等方式去除粒状污染物。而对于气状污染,我们一般先用洗涤液(一般用水)将污染物洗刷下来,再加入药水做酸碱中和。一些带有酸碱性的气状污染物,通常以焚烧、触媒氧化、活性炭吸附或者生物分解等方式处理。总的来说,大气污染的防治要结合一定的气象知识及机械、化学、生物处理的知识。现在国内的大气污染防治工程仍在发展中,技术突破需要很多能力突出的人才,环境工程的学生可以选修这一个方向作为专业的研究方向。
相比《2012》中的麻烦,工业革命过后,人类的科技与生活水平在迅速发展的同时,所带来的大量的环境破坏和资源过度开采的问题,才更应引起人们的重视。
其实从古代开始,人们就了解到他们的健康与之居住的环境有很大的关系,也尝试使用各种方法来改善自己的居住环境。早在罗马时代,人们就懂得用兴建沟渠来预防干旱,并为自己带来干净的水资源。这也是人类历史上最早的城市管道水利。而最早为保护环境立法的,则出现在十五世纪的巴伐利亚,他们为了保护为其提供水资源的高山地区,制定了法律来限制该地区发展。在1854年,因为一个水井受到了霍乱患者粪便的污染,(当时细菌学和传染病学还未建立,霍乱弧菌在1884年才发现),导致英国伦敦爆发霍乱疫情。从而使政府推行了饮用水的过滤和消毒制度。此举对降低霍乱、伤寒等水媒疾病的发生产生了显著效果。于是卫生工程和公共卫生工程就从土木工程中逐步抽离出来,发展为新的学科,它包括给水和排水工程、垃圾处理、环境卫生、水分析等内容。随着之后的许多环境问题的出现,一个新的综合学科——环境工程便诞生了。
2013年12月22日,晴
今天太阳还是照常升起了,我在环境监测站对本地几条河水的水质水样进行了采集和监测。监测方面包括了河水的颜色、浊度、BOD5、COD、总氮、总磷和重金属含量等等。实验结果将在一个星期内出来,不过今天看到有些河水被工业生活污水污染得很严重,不由得感慨,600多年前的先人尚且知道要保护水资源,活在当下的我们却在对水源进行污染,这是多大的讽刺呀。同时也更加觉得我所从事的环保事业任重而道远。
水污染控制工程依处理的群组区分,分为集中污水处理工程和分类污水处理工程。分类污水处理工程一般用于处理工厂排放的特定类型污水,含有具体的有毒有害物质,需要用特别设计的工艺处理。集中污水处理工程主要用于集中处理城市生活污水,处理对象多为生活污水中含有的耗氧物质(指标为COD或BOD)、氮素(指标为铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐)、磷素(指标为正磷酸盐和总磷)。另外还需要控制的指标有DO(溶解氧)、色度、恶臭、pH值、大肠杆菌数量和SS(悬浮固体物质)等。
在污水处理厂中,典型的污水处理工艺流程为:进水、物理处理(格栅除渣、沉砂)、生物处理(厌氧法、好氧法)、物理处理(二次沉淀)、物理化学处理(紫外线、臭氧或氯气消毒)及出水。生物处理环节去除掉污水中大部分的污染物,并降低色度,最后的消毒程序去除了大部分的致病菌,如大肠杆菌、沙门氏菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌等。
目前,水污染控制工程是环境工程中从事人员最多,投入资金最大,发展最快的一个方向。这是因为水资源的保护尤为重要,有水便有了生命,所以今后仍需要大量的投入来保护我们地球可贵的水资源。
2013年12月23日, 晴
今天工作的地方是垃圾填埋场,垃圾场中的废物可比想象中的要多多了,不过却没有太多恶臭的气味,这是因为生活垃圾已经过生物处理填埋了,并盖上了高分子塑料薄膜。地表也见不到垃圾水肆意乱流,因为填埋场的最下层经过了薄膜覆盖处理,防止其渗透到地下污染地下水。在科学的规划下,填埋场绿树成荫,垃圾车有秩序的出入,工人们按部就班地工作……
固体废物的处理和处置是解决固体废物污染与控制问题的环境工程分支学科。
固体废物处理是将固体废物变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。其方法包括物理处理、化学处理、生物处理、热处理和固化处理。而固体废物处置中的最终处置或安全处置,是固体废物污染控制的末端环节,是解决固体废物的归宿问题。其方法包括海洋处置和陆地处置,比如深海投弃、海上焚烧、土地耕作、工程库贮存、土地填埋、深井灌注等。
目前,在固体废弃物的处理中,主要解决的问题是固体废物的收集运输和压实、固体废物的破碎减量、固体废物的分类筛选、固体废物的固定化、固体废物的焚烧和热解处理、固体废物的再利用、固体废物的最终处置等。
除了上述的环保问题,环境工程还涉及一个新方向,就是环境影响评价。
【关键字】市政;给排水;施工;技术
随着中国国民经济的进一步和城市建设的迅猛发展,城市基础设施的建设与重要性越来越受到人们的重视。水是人类生命之源,是一个城市生产与发展必可或缺的重要物质因素。城市给水排水工程是保证城市取水、供水、排水、污水处理与综合利用的最基本保证,是保证城市生活与生产的重要基础设施。城市给水排水工程建设必须与城市整体建设协调发展,城市给水排水工程施工是集城市水源、给水、排水、污水处理与综合利用等规划于一体的重要工作,也是城市建设十分重要的组成部分。
1.城市给排水系统
1.1城市给水系统
城市给水工程是为满足城乡居民及工业生产用水需要而建造的工程设施,它所供给的水在水量、水压和水质方面应适合各种用户的不同要求。因此给水工程的任务是自水源取水'并将其净化到所要求的水质标准后,经输配水管网系统送往用户。给水工程系统的布置形式主要有统一给水系统和分区给水系统两种。统一给水系统是按统一的水质、水压标准供水。分区给水系统则是按照不同的水质或水压供水,可分为分质给水系统和分压给水系统,分压给水系统又有并联和串联两种形式。
1.2城市排水系统
主要内容包括:收集各种污水并及时地将其输送至适当地点;妥善处理后排放或再利用。
1.2.1排水管网。排水管网的布置与地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水的种类和污染程度等因素有关。在地势向水体方向略有倾斜的地区排水系统可布置为正交截流式,即排水流域的千管与等高线垂直相交,而主干管(截流管) 敷设于排水区域的最低处,且走向与等高线平行。这样既便于干管污水的自流接人,又可以减少截流管的埋设坡度。在地势高低相差很大的地区当污水不能靠重力流汇集到同—条主干管时,可分别在高地区和低地区敷设各自独立的排水系统。此外还有分区式及放射式等布置形式。
1.2.2污水处理厂。污水处理厂是处理和利用污水及污泥的一系列工艺构筑物与附属构筑物的综合体。城市污水处理厂一般设置在城市河流的下游地段,并与居民区域城市边界保持一定的卫生防护距离。在城市污水处理典型流程中,物理处理部分即一级处理,生物处理部分为二级处理而污泥处理采用厌氧生物处理即消化。为缩小污泥消化池的容积,两个沉池的污泥在进人消化池前需进行浓缩。消化后的污泥经脱水和干燥后可进行综合利用,污泥气可做化工原料或燃料使用。
1.2.3排水口。排水管道排出水体的排水口的位置和形式,应根据污水水质、下游用水隋况、水体的水位变化幅度、水流方向、波浪情况、地形变迁和主导风向等因素确定。
1.2.4排水体制。分流制:用两个或两个以上的管道系统来分别汇集生活污水、工业废水和雨、雪水的排水方式称为分流制。在这种排水系统中有两个管道系统:污水管道系统排除生活污水和工业废水厢水管道系统排除雨、雪水。当然有些分流制只设污水管道系统,不设雨水管道系统,雨、雪水沿路面、街道边沟或明渠自然排放。
分流制排水系统可以做到清、浊分流,有利于环境保护,降低污水处理厂的处理水量便于污水的综合利用。但工程投资大、施工较困难。
合流制:合流制是采用—套排水管路系统排除生活污水、工业废水和雨水。目前比较常用的是截流式合流制排水系统。最早出现的合流制排水系统是将泄人其中的污水和雨水不经处理而直接就近排入水体。这种截流式合流制排水系统,不能彻底消除对水体的污染。
2.城市给排水管道施工技术
给排水管道一般为地下式,管径较热力管道与燃气管道大。给水管道为压力流,敷设形式与热力管道和燃气管道大致相同,但也具有其特点,如不需保温,不需热补偿等。排水管道为重力流,具有管径和埋深较大、检查井数目多等特点。给水管与排水干管的过水断面交叉若管道高程一致时,在给水管道无法从排水干管跨越施工的条件下,亦可使排水干管保持管底坡度及过水断面面积不变的前提下将圆管改为沟渠,以达到缩小高度目的。
2.1交叉施工
给水管与排水干管的过水断面交叉若管道高程一致时,在给水管道无法从排水干管跨越施工的条件下,亦可使排水干管保持管底坡度及过水断面面积不变的前提下将圆管改为沟渠,以达到缩小高度目的。
2.2给排水管道与构筑物交叉施工
当地下构筑物埋深较大时,给水管道可从其上部跨越。施工时应保证给水管底与构筑物顶之间高差不小于0.3m;而且给水管顶与地面之间的覆土深度不小于0.7m,对冰冻深度较深的地区而言,还应按冰冻深度确定管道最小覆土深度。此外,在给水管道最高处应安排排气阀并砌筑排气阀井。排水管道为重力流,其与构筑物交叉时,仅能采用倒虹管自构筑物底部穿越。施工时要求穿越部分管道增设套管倒虹管上下游分别砌筑进水室和出水室。
2.3排水管道与其上方的电缆管块交叉
排水管道与电缆管块同时施工时,可在回填材料上铺一层中砂或粗砂其厚度不宜小于100mm。
3.市政道路排水
从排水的观点出发,较差的几何高程设计无论是排除直接降落在路面的雨水或是输送排除流过路面的雨水都会带来困难。路面上的水会对交通安全产生严重的危胁,中断交通会使商业受到严重影响,也会给行人造成不便。
3.1路面
路面以一定方式影响刹车阻力好的路面应粗糙并且干得快。铺设一个透水层,使水可以通过上层渗走;另一种方法就是做成上弧形路面或斜坡,这样可以减少路面积水。后者可能不方便并且危险,特别是在边缘处或在弧形最陡处。小于1mm的水深很少能产生水面滑行,但是在1mm到2mm之间的水层就能相当大地影响对路面的摩擦力。
3.2边沟水流
侧向流过路面的水可以流人农村或流人侧向壕沟,或收入路侧的排水管渠。后者可能建成梯形沟渠,在路旁运行,或建在横向坡度路面和靠近竖向路边石之间。这些水会沿路面流动直到由雨水口转入地下排水管道。因此道路的纵向坡度和横向坡度都影响边沟水流。忽略雨水流出道路时的纵向动量,在任一点的排水量都是从排水面积汇人那一点的径流量。另外,由于通常包括有限的面积嘏设处于平衡条件,设计流量就是相应于所选重现期的最大降雨强度。排水主要解决降雨形成的地面径流和必须排除的地下水。雨水设计流量的计算公式同一般雨水管渠,当需要排除的地下水时还应包括排除的地下水量。
3.3旁侧人流
沿着渠道长度方向,对人流渠道进行纵剖面分析必须用动量原理进行。由于人流与渠道中水的混合所以有能量损失。假设新增流量在纵向没有动量,可以写成:
常数
这个方程必须用数值方法求解从巳知的控制点开始。如果渠道很陡,则会存在在某点变为急流的问题。此时,必须确定临界流断面。
关键词:城市污水处理;自控系统;方案
1 城市污水处理自控系统总体方案概述
(1)在污水处理过程中要求整个系统必须安全、可靠运行,在工艺设备、仪表、电气自控系统、计算机和网络系统、电视监控系统的选型和系统设计、软件设计等方面,系统的可靠性是设计考虑的第一原则,作为控制系统核心设备的PLC,选用德国西门子公司的S7-300系列产品及其相应的开发软件。
(2)污水处理处理厂的自控系统采用PC+PLC分级分布式控制形式,以集中监测为主,分散控制为辅,在中控室运行监控计算机上可对全厂的各工序进行实时监控,生产的工艺过程自动控制采用就地单独控制的原则进行,并在污水处理过程关键工序配置西门子MP 270B触摸面板(人机界面HMI )作为现场工程师操作站。
(3)为保证污水处理厂的安全运行,自控系统设立三级控制层:就地手动控制、现场控制和远程监控。就地手动控制是指通过设备本地控制箱手动控制设备的开启或关闭;现场控制是指由现场各分控站PLC执行自己的控制程序,完成控制功能;远程监控是指由中控室通过工业以太网高速冗余光纤环网对全厂的生产过程进行控制、监测和记录,对工艺现场设备对象实现状态迁移管理。三级控制层的关系如下:中控室上位机可通过各现场的PLC子站直接控制有关设备和主要设备,如果中控室或网络发生故障,不会影响各PLC分站的控制功能,如果PLC网络中某个PLC子站发生故障,操作员可通过就地控制箱对设备进行控制。
(4)设备发生异常、故障或报警时,系统可自动切除相关故障设备或切换到现场手动操作方式,同时记录事故内容,并对相关参数进行事故追忆。
(5)上位计算机综合应用程序开发选用德国西门子公司的WINCC 5.1组态软件,以监控工艺运行的图形界面、控制网络运行参数和指令的通信、运行和归档数据库开发为重点。
(6)一体化生物反应器控制系统的设计根据生产工艺的具体要求,监控一体化生物反应器各个工艺设备的运行,实现处理过程的时间及空间控制,形成好氧、厌氧或缺氧条件,以完成具体工艺处理目标。
(7)为了对生产现场和重要设备实施远程监视,在鼓风机房、一体化生物反应器、污泥脱水机房、厂区环境等重要部位安装摄像机,构成远程电视监视系统,在中控室可全厂重要设备进行全天24小时监视。
2 城市污水处理自控系统的总体结构
本工程项目二期工程中控室和各工段的地理位置分布示意图如图1所示。中控室的建筑物使用一期工程己建设好的设施,与一期工程的中央监控设备共用一个监控大厅。
工业以太网是基于IEEE 802.3 (Interment)的强大的区域和单元网络。作为西门子T.I.A(全集成自动化构架)重要组成部分,SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,用于严酷的工业环境,包括有高强度电磁千扰的区域。
3 SIMATIC NET工业以太网络组件
典型的工业以太网络环境,有以下三类网络器件:
(1)网络部件。
包括:连接部件、 FC快速连接插座、 ELS(工业以太网电气交换机)、ESM(工业以太网电气交换机)、SM(工业以太网光纤交换柳、MC TPll(工业以太网光纤电气转换模块)。
(2)通信介质:普通双绞线,工业屏蔽双绞线和光纤。
SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯外理器。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。
(3)PG/PC上的工业以太网通讯外理器,用于将PG/PC连接到工业以太网。
利用工业以太网,SIMATIC NET提供了一个无缝集成到全业务功能(管控一体化及综合信息处理)的途径。
4 工艺过程控制PLC控制站组成
(1)组成。
S7-300系列产品是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。大范围的各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务,由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力,使得应用十分灵活,方便用户和简易的无风扇设计,当控制任务增加时,可自由扩展,由于大范围的集成功能使得它功能非常强劲。
如果用户的自控系统任务需要多于8个信号模块或通讯处理器模块时,则可以扩展s7-300机架((CPU314以上):(1)在4个机架上最多可安装32个模块:最多3个扩展机架(ER)可以接到中央机架(CR)上,每个机架(CR/ER)可以插入8个模块。(2)通过接口模块连接:a.每个机架上(CR/ER)都有它自己的接口模块。它总是插在CPU旁边的槽内,负责与其他扩展机架自动地进行通讯;b.通过IM365扩展,可扩展1个机架,最长1米,电源也是由此扩展提供。C.通过IM360/361扩展,可扩展3个机架,中央机架(cR)扩展机架但扩展机架之间的距离最大为10米。(3)独立安装海个机架可以距离其他机架很远进行安装,两个机架间(主机架与扩展机架,扩展机架与扩展机架)的距离最长为10米。(4)灵活布置:机架(CR/ER)可以根据最佳布局需要,水平或垂直安装。
(2)诊断。
通过诊断可以确定模板所获取的信号(如数字量模板)或模拟量处理(例如模拟量模板)是否正确。在诊断评估中,可参数化的诊断信息与不可参数化的诊断信息有区别。①可参数化的诊断信息:通过相应的参数始能诊断信息的发送;②不可参数化的诊断信息:不管是否参数化均可发送诊断信息。
如果发送诊断信息(如无编码器电源),则模板执行一个诊断中断。此时CPU中断执行用户程序,或中断执行低优先级的中断,来处理相应的诊断中断功能块(OB82) 。
5 PLC运行程序设计
PLC自动工序工艺运行程序有四大主要功能模块,即:时钟模块、运行参数更新、综合故障判定和自动工序模块。
(1)变量设计。
我们的变量设计尽量遵循节省的原则。
建立时间计数变量Tcount
32个工序采用统一的时间计数,每个工序分配一个运行时间变量Tn (n=1,2,……32)。PLC自动工序工艺运行程序根据运行时间变量来确定每个工序步骤运行的时间。
为27台(套)工艺设备的每一台(套)分配一个32位的运行状态标志,分别对应于32个工序步骤。PLC自动工序工艺运行程序根据每一台(套)工艺设备的运行状态标志和设备运行互锁(故障和手动控制)确定该设备是否运行。
为27台(套)工艺设备的每一台(套)建立一个故障状态标志位(综合故障)和控制状态标志位(手动/自动)。
建立工艺运行参数二维表,包含32个工序的运行时间参数和27台(套)工艺设备的运行状态标志参数。
建立工艺运行参数变更标志位,如果工艺运行参数发生改变并经过运行监控上位计算机上授权确认,程序将根据工艺运行参数二维表刷新32个工序的运行时间变量和27台(套)工艺设备运行状态标志。
建立工艺运行当前状态变量,包括当前工序步骤,当前工序运行剩余时间。
(2)自动工序程序设计。
时钟模块用一个计时器,对时间的增长自动计数,其值存放在变量Tcount中,供自动工序模块使用。
如果工艺运行参数发生改变并经过运行监控上位计算机上授权确认,工艺运行参数变更标志位设置为1,程序将根据工艺运行参数二维表刷新32个工序的运行时间变量和27台(套)工艺设备运行状态标志,并将工艺运行参数变更标志位复位为0。
综合故障判定模块综合工艺设备的各种故障(比如泄露、短路、断路等)和报警(比如过热、过力矩等),确定设备是否可以正常投入工艺运行,设置故障状态标志位为0/1。
自动工序模块实时更新工艺运行当前状态,包括当前工序步骤,当前工序运行剩余时间。当前工序运行剩余时间为0,就切换到下一个工序步骤,重新设置当前工序步骤和运行剩余时间,并根据设备故障状态标志位(0/1 )、控制状态标志位(自动/手动)和运行状态标志(1/0),启动或停止相应的工艺设备。
6 结果
LIER-POOLK法城市生活污水处理5000吨/日中试装置全部建成并投入运行以来,具体出水效果(各项指标去除率)为:BODS 85-98%, CODCr 85-95%.,SS80-90%, TN 50-70%, TP 80-97%,完全达到了GB8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准;经济指标为:单位投资1000元/吨水、占地面积0.40平方脚吨水、直接运行费用0.25元/吨水、职工人数8人/万吨水。自工程正式投产运行以来的情况表明,自控系统运行可靠,自动化程度高,控制软件设计先进,完全满足工艺运行和日常管理的要求。
参考文献
[1]周明.现场总线控制[M].北京:中国电力出版社,2005.
有机废水无害化处理的首选方法是生物处理。这是由生物处理所具有的处理的相对彻底性(无二次污染或二次污染较小)以及运行费用低廉等优点决定的。
根据有机废水处理方面的特性可以将其划分为以下3类:①废水中的有机物易于生物降解,同时废水中的毒物含量很少。这类废水主要是生活污水和来自以农牧产品为原料的工业废水等;②废水中的有机物易于生物降解,同时废水中的毒物含量较多。这类废水主要来自印染、制革废水等;③废水中所含的有机物难于生物降解(生物降解速度极其缓慢),同时,废水中毒物可能较多、亦可能较少。这类废水主要来自造纸、制药废水等。
第①类废水可直接进行生物处理。第③类废水较为复杂,此处不作讨论。本文主要对第②类废水中的毒物作用机制及应对措施加以讨论。
1、毒物及其作用机制
废水中凡是能延缓或完全抑制微生物生长的大学物质,统称为有毒有害物质,简称毒物。这些毒物,从化学性质上来分可划分为有机物和无机物两大类。从处理的角度又可划分为能被生物处理段去除、转化的物质(如H2S、苯酚等,或称非稳定性毒物)和不能被生物处理段去除、转化的物质(如NaCl、汞、铜等,或称稳定性毒物)两大类。
毒物对微生物的作用机制主要有如下方式:
(1)损伤细胞结构成分和细胞外膜。如:70%浓度的乙醇能使蛋白凝固达到杀菌作用;酚、甲酚、表面活性剂作用于细胞外膜,破坏细胞膜的半透性。
(2)损伤酶和重要代谢过程。一些重金属(铜、银、汞等)对酶有潜在的毒害作用,甚至在非常低的浓度下也起作用。这些重金属的盐类和有机化合物能与酶的-SH基结合,并改变这些蛋白质的三级和四级结构。
(3)竞争性抑制作用。当废水中存在一种化学结构与代谢物质相类似的有机物时便会发生。因为二者都能在酶的活性中心与酶相结合,它们的竞争将抑制中间产物的形成,使酶的催化反应速率降低。
(4)对细胞成分合成过程的抑制作用。当某些化学物质的结构类似于细胞成分的结构时,它们便会被细胞吸收并同化,结果是合成无功能的辅酶或导致生长停止。这种作用最典型的例子便是磺胺酸。
(5)抗生素对核酸的抑制作用。不少抗生素能专一地抑制原核生物的蛋白质合成,如链霉素会抑制氨基酸正确结合于多肽上。
(6)抗生素对核酸的抑制作用。如丝裂霉系C会选择性地阻止DNA的合成,从而抑制微生物的生长。
(7)对细胞壁合成的抑制作用。如青霉素便是通过干扰细胞壁的合成从而达到抑制微生物生长的效果。
2、菌种承受毒物的能力及菌种驯化法
需说明的是,微生物中存在不少能耐受常用代谢毒物的菌株,有的甚至能利用它们作为能源。化学物质对微生物的抑制作用与其浓度有直接关系,并随微生物的驯化而发生变化,经过驯化的微生物对有毒物质的适应能力将逐步加强。微生物这种巨大的适应性(变异性)是由它们的小体积决定的。如一个微球细胞仅具有约100000个蛋白质分子所能容纳的空间,如此小的体积决定了那些近期用不着的酶是不能储备的,许多分解代谢酶类只有当存在合适的基质时才会产生。在某些条件下这类可诱导的酶可占蛋白质总含量的10%.正是微生物的这种变异性,才使生物法处理含毒有机废水成为可能。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的(此时的浓度叫极限允许浓度),正是这种极限又要求含毒物有机废水在生物处理前需要一定的预处理。
前已说过,微生物由于其体积的细小,而具有巨大的适应性(变异)。因此可以采用人工改变微生物生活环境的方法进行诱导变异,让微生物直接适应原水中毒物浓度或提高微生物对毒物的去除能力。这种方法对稳定性毒物及非稳定性毒物均适用,是处理含毒有机废水的一种基本方法。
在城市生活污水处理厂中,当进水中酚的浓度突然增加到50mg/L时,便会对生物处理系统产生巨大的破坏作用。严重时,会导致全系统的崩溃。可是,某焦化厂采用适应性变异的方法对菌种进行驯化即菌种驯化法,使微生物内的酶逐步适应了这种毒物的大量存在,便将这种毒物当成其底物而加以分解吸收。实际运行表明,进水中酚的平均浓度为117.5mg/L时,酚的去除率高达99.6%.
含酚废水处理是应对一种不稳定性毒物的例子,当毒物很稳定时,亦可采用这种驯化方法以提高微生物对毒物的承受能力。但须注意,这种毒物的浓度必须满足最终出水排放标准或另外采取其它措施加以控制。
3、预处理方法
前已说过,驯化是生物处理法中应对毒物的一种基本方法。但任何微生物承受毒物的能力都是有一定的极限的,毒物浓度超过极限允许浓度时就需要一定的预处理。目前,预处理法主要有稀释法、转化法和分离法。
3.1稀释法
污水中的毒物之所以成为毒物,是与其浓度有关的。当其浓度超过某一极限允许浓度时,毒物就成为毒物;在极限允许浓度以下时,毒物就不表现出毒性甚至成为营养。当废水中毒物浓度超过生物处理的极限允许浓度时,为保证生物处理的正常进行,可采用简单的稀释法,将废水中毒物浓度降低到极限浓度以下。
根据废水中毒物的稳定或非稳定性质,结合实际情况,可采取3种不同的稀释法:污水稀释法,处理出水稀释法,清水稀释法。
(1)污水稀释法。不同的污水中所含的物质不同,将它们混合起来,彼此稀释,可将毒物浓度降低到极限允许浓度以下,这便是污水稀释法。它最简单、最经济,是首选方法,不论毒物的性质是稳定或非稳定均适用。少量的工业废水混入大量的城市污水中,几乎所有的毒物浓度都会被降低到极限允许浓度以下。但是,少量的工业废水彼此间混合后,毒物浓度仍有可能在极限允许浓度以上,仍需继续采取其它措施。
污水稀释法除了上面所说的不同单位所排废水之间的大稀释外,还有同一工厂不同车间所排废水之间的小稀释。比如,制革工厂中,脱毛工段所排的灰碱废水中S2-的浓度高达1000mg/L以上,但脱毛工段所排的灰碱废水只占全厂总排水量的5%左右,只要建一较大的调节池(停留时间HRT一般在12h左右),不同工段所排废水在此搅拌混合后,总出水中S2-的浓度便可降低到100mg/L以下。这对后续处理非常有利。
(2)处理出水稀释法。这种方法只适用于废水中的毒物为非稳定这一单一情况。处理出水稀释法又有两种:①曝气池池型采用完全混合式;②处理出水回流稀释法。出于经济方面的考虑,方法①应是首选。
实例:制革废水中S2-的存在对生物处理具有极大的危害,生物处理的极限允许浓度为30mg/L.制革废水经调节池调节稀释后,进入曝气池时S2-仍然在50mg/L以上。以前,许多设计单位主张采用分隔处理,即先把灰碱废水单独进行脱S预处理,把进水中的S2-降低到30mg/L以下,再进行综合处理。有经验表明,可采用处理出水稀释法来消除S2-对生物处理的影响,不需要进行分隔处理,而直接进行综合处理。东南大学设计的南京制革厂废水处理站,采用的处理流程为调节池初沉池生物处理,生物处理采用的是氧化沟,该氧化沟沟宽6m,有效水深3m,沟内水流平均流速0.4m/s,做如下两个假定:①废水进入氧化沟后经过1周的循环,其中的S2-经曝气氧化后全被去除(被氧化成单体硫或硫代硫酸盐);②废水一进入氧化沟后,横向扩散很好,横断面上各点水质完全相同。按S2-的极限允许浓度30mg/L进行计算,理论上可得该氧化沟进水S2-的最大允许浓度为7776mg/L.从30mg/L到7776mg/L可以看出稀释法的巨大作用。当然,在实际运行中①,②两条假定不可能完全做到,故实际进水最大允许浓度远远不能达到7776mg/L.根据该厂长达12年的稳定运行经验表明,在调节池出水S2-不超过100mg/L的情况下,S2-对氧化沟的稳定运行是完全没有影响的,而且氧化沟出水S2-始终在排放标准1mg/L以下。这是稀释法成功应用的一个例子。
(3)清水稀释法。这种方法只有在废水中的毒物为稳定性毒物,不能采用处理出水稀释,工厂内部及其附近又没有其它废水可以用来稀释它,而且这种毒物又不能采用分离法或转化法去除时才能使用。这是由于①这种方法的不经济性。采用清水稀释本身就要大学费大量的水费;原水采用大量的清水稀释后,处理投资和运行费都要增加。②随着环境管理的加强,已由浓度排放控制过渡到排放总量控制。
实例:南京某石化公司大学二厂废水处理站,进水COD为6000mg/L,但同时含有CaCl250000mg/L,如此高的盐度将会极大地抑制生物处理的正常运行,所以在生物处理之前必须对盐加以适当处理。考虑到生物处理对CaCl2无去除或转化作用,其它的分离或转化方法又不经济,该厂地处郊区,附近无其它工厂或本厂的另类废水可利用来稀释,故设计单位与甲方商量后采用了清水稀释法,即将原水加清水稀释10倍,将CaCl2浓度降为5000mg/L后,再进行深井曝气法处理,取得了满意的效果。
3.2转化法
化学物质只有在特定的情况下才会表现毒性,比如,硝基苯毒性较大,转化为苯胺后,毒性就大为降低。Cr6+的毒性很大,可是被还原为Cr3+后,毒性就大为降低。所以,可以通过化学方法,将有机废水中的毒物转化为无毒或毒性较低的物质,以保证生物处理的正常进行。这种方法对稳定性毒物或非稳定性毒物均适用。采用这种方法一定要注意两个问题:①转化后,稳定性毒物的浓度必须在生物处理极限允许浓度以下,非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行;②最终出水中,毒物浓度也应满足排放标准。
实例:化工废水中的硝基苯是一种毒性较大,可生化性较差的物质。直接对它进行生物处理,由于毒物负荷的限制,使得生化曝气池的BOD负荷极低,效率不高。故绝大多数工程在废水进入曝气池之前进行预处理,用化学法(比如亚铁还原)将硝基苯转化为苯胺,苯胺与硝基苯相比,其毒性大为降低,而且可生化性大幅提高,使曝气池BOD负荷大大提高。
3.3分离法
利用分离的手段,将废水中的毒物转移到气相或固相中去,以保证废水生物处理的正常运转,这便是分离法的原理。此法对稳定性或非稳定性毒物均适用。采用这种方法时应注意如下几点:①分离后,废水中稳定性毒物浓度必须在生物处理的极限允许浓度之下,非稳定性毒物的浓度必须保证生物处理的正常运行;②必须保证最终出水各项指项(包括毒物)达到国家排放标准;③转移到气相或固相的毒物必须进行妥善处理,不允许出现二次污染。
实例:制革废水中S2-是一种毒物,我们可以向废水中投加Fe2+使之形成FeS沉淀去除,出水可以直接进行生物处理而不受S2-的影响,沉淀的FeS可以送去制砖或进行填埋处理;亦可以向废水中加酸,将废水中的S2-形成H2S吹脱到空气中去,用NaOH吸收后形成Na2S再回用于制革生产。
4、结语
为保证生物处理的正常进行,可采用的消除毒物影响的措施是很多的,如何从繁多的方法措施中选择一个最佳方案,是一个全系统优化课题。优化的原则是:①废水中各项指标(包括毒物)必须达到国家排放标准;②必须保证生物处理的正常运行;③在此基础上,应努力追求工艺流程简单、投资省、运行费用低、无二次污染以及管理方便。