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关键词:油脂加工厂;污水处理;工程设计;设计概念
随着社会的发展以及人民生活水平的提高,人们对于环保意识不断加深。油脂加工厂是污水排放最为严重的工厂之一,因此我们需要对该类污水排放进行合理的处理,从而保护生态环境。目前,我国有很多大型油脂加工厂都设置了污水处理车间。
由于各个工厂的内部设施以及技术方法的不同,所以在污水处理工艺上也有很大的差别。但不管是怎样的污水处理工艺,其最终目的都是需要将污水中的各种污染物质通过分离、分解,从而使污水净化,对环境不会造成威胁。在采用污水处理工艺时,应该根据污水的来源以及特点,然后选择行之有效的方案进行污水的处理。由于加工厂所排放污水中的污染物非常复杂,所以我们在选择方法上需要多加注意,一般来说,最常见的处理方法有:物理法、化学法、物理化学法、生物化学法。所谓物理法也就是采用各种方法将污水中的污染物进行分离,主要有重力分解、离心分离、蒸发结晶、过滤等。化学法也就是依靠化学理论将污水中的污染物分解,一般有中和法、氧化还原等。物理化学法也就是通过物理与化学相结合的方式,一般有吸附萃取、电渗析、离子交换等。生物化学法主要是通过生物过滤、活性污泥等方法净化污水。
1 一般污水处理工艺
在当前加工厂设置的污水处理装置,一般会将污水的净化程度分为三级。第一级也就是机械处理方法,根据污水的特点,采用物理法或者化学法将污水中可沉降的污染物清除,然后在污水中加入氯元素进行消毒。这种方法往往只能够将污水中的可见物质清除,适当的调整PH值,有效的减轻污水的腐化程度,为后期的污水处理奠定基础。第二级是基于第一级之上的,通过第一级的处理,我们再利用物理化学法将污水中的有机污染物去除,这种能够有效的净化污水,此时的污水排放并不会对外界环境造成污染。从当前的油脂加工厂来看,他们只能够做到这一级,以达到国家规定的标准要求。第三级则是对污水进行进一步的处理,虽然污水经过第二级的处理已经不能够对环境造成威胁,但是污水中仍然含有磷和病原微生物等,此时我们就需要采用有效的方法将污水中的有机物去除,最终可以对水进行循环利用。下面是各种污水处理流程的净化率以及优缺点。
2 活性污泥法在植物油厂污水处理中的应用
由于植物油脂加工厂的污水主要来源于油脂碱炼工段后的水洗洗涤水,皂脚作酸化油酸化处理后的酸水。污水的品质属于高浓度的有机废水,通常化学耗氧量(此指标表示水中的污染物进行化学氧化而需要消耗的氧量)均在1万左右,直接排放对水体危害极大,并且也会对周围土壤及植物造成极大伤害,所以必须经过污水处理后方可排放。植物油脂加工厂的污水处理通常需要二级处理,较常选用活性污泥法。活性污泥法是好氧生物处理的重要方法,它主要依靠悬浮在废水中含有大量微生物的活性污泥,对废水中的有机物或某些无机毒物进行吸附和氧化分解。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附,非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物,尔后才被代谢和利用;而废水中的可溶性有机物质则被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养,代谢转化为生物细胞,大部分有机物氧化成为最终产物(主要是CO2和H2O),废水由此得到净化。本文介绍一种较实用的活性污泥法水处理工艺。
当工作人员将污水置入废水池后,经过长期的沉降分离之后,在采用机泵将污水传入到分油池中,通过相应措施将油水分离之后再将水放置到中和反应罐当中,并在罐中加入适量的石灰水,通过一定的处理之后在甲午明矾将水中的物质分离。此时处理的水需要放到浮选池当中,并在其中掺入一定不利的絮凝剂,此时污水中就会产生一定的泥渣。我们将泥渣通过机泵输送到过滤机中,通过过滤将该物质排除,由于在过滤期间还有液态水的存在,我们需要将水再次送往废水池中,如此循环。浮选池中的中间水经泵进人生化池,生化池由鼓风机鼓入压缩空气,污水在这里曝气处理20h左右,同时在曝气池自然沉淀4h,生化水。)。降至100mg/L以下排放。
收的原水来源于精炼厂洗涤水及酸厂排放水,通常pH在2左右,酸性极强,直接处理用石灰的量较大。当石灰用量大时,处理过的中间水仍然会含有一定量的石灰进人生化池,易引起生化池活性污泥石灰中毒,造成活性污泥上浮,影响生化池处理效果。为了避免以上情况,尽可能保证原水稳定的品质,在生产实践中,采用将酸水(浓硫酸与皂脚反应生成,pH在2左右)不直接排人污水厂,而是用来与皂脚在硫酸反应罐中和反应后再排放。这样,酸水既得到了有效中和,又能减少浓硫酸的用量,经处理后的酸水水质接近中性,再进人污水厂,可大大减少石灰的用量,对污水处理的后续控制起到了良好的改善作用。同时在以上方式处理污水时,生化池在运转时根据水质具体情况和微生物的生长情况,可定时往池中打入一定量的生活污水,以提高废水的可生化性,最大程度地分解有机物,达到净化目的。
3 结束语
我们将这种方法实际运用在油脂加工厂当中,通过长期的试验与实践证明,这种方法不仅能够减少石灰的用量,节省工作成本,还能够通过活性污泥法来改善生化池,使其中的活性污泥量不断上升,每天能够处理的污水更多,提高了生化池的处理能力以及工厂的工作效率,通过实践证明,这种方法进行污水处理的效果极佳,其发展前景极为广阔。
参考文献
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【关键词】生活污水;处理;微生物絮凝剂;XM09;聚合氯化铝;PAC;复配
絮凝剂在给水处理以及食品发酵与加工、废水处理等过程中的应用非常广泛。目前,用于废水处理的絮凝剂产品,主要有有机絮凝剂、无机絮凝剂和微生物絮凝剂三种类型;其中,XM09属于微生物絮凝剂,而聚合氯化铝PAC属于无机絮凝剂。应用聚合氯化铝PAC无机絮凝剂进行废水处理中,不仅对于絮凝剂的用量比较多,并且在进行废水处理中容易产生二次污染;而使用人工合成的聚丙烯酰胺等有机絮凝剂进行废水处理过程中,由于有机絮凝剂的单体多是“三致”物质,并且在进行废水处理应用中具有不可生物降解性的特征,因此,进行废水处理的问题局限性也比较多;微生物絮凝剂在进行废水处理应用中,虽然具有安全以及无毒害、可生物降解,并且应用广泛普遍、前景比较广阔等特征,但是由于微生物絮凝剂产品本身产量低以及成本比较高的特点,对于微生物絮凝剂的实际应用推广还具有很大的局限性。本文将对于微生物絮凝剂XM09与聚合氯化铝PAC复配进行生活污水处理的作用特征进行分析论述,以实现降低微生物絮凝剂废水处理应用中的投加量与成本费用,同时减少传统絮凝剂废水处理应用中的有害物质与二次污染缺陷,通过性能特征互补,更好的实现对于城市生活污水的处理应用。
1两种絮凝剂复配处理生活污水的方法分析
为了实现对于微生物絮凝剂XM09与聚合氯化铝PAC两者复配用于进行生活污水处理的作用效果进行分析,专门通过进行微生物絮凝剂XM09以及聚合氯化铝PAC单独进行生活污水处理的方法、结果,与两者复配进行生活污水处理的方法、结果进行对比分析后,进行微生物絮凝剂与传统絮凝剂两种絮凝剂复配进行生活污水处理的作用效果分析。
1.1 污水处理对比试验材料
以某地区污水处理厂的污水池中的活性污泥作为污水处理实验对比的主要菌种与培养基材料,在对于该污水处理厂的活性污泥进行筛选、纯化处理后,就可以得到一种较为高效并且稳定的絮凝剂产生菌M09,在对于这种絮凝剂产生菌进行分析鉴定后确定为酱油曲霉。将处理得到的酱油曲霉使用合适量的NaNO3以及KCI、K2HPO4、MgSO4·7H2O、FeSO4等,然后在使用1000mL的水与20g蔗糖,在pH值为6的情况下,放置于121度的温度环境中进行高压蒸汽灭菌处理20分钟,以得到对比试验所需的培养基。
在应用絮凝剂进行生活污水处理对比试验中,以某地区污水处理厂中的一沉池污水作为生活污水处理试验的污水处理对象。该沉池水中的废水悬浮颗粒物较多,并且废水呈现淡黄色,比较浑浊,经对于该沉池废水监测后可知,废水pH值为7.0,OD550在0.2到0.3的范围之内。
1.2 污水处理方法
1.2.1 微生物絮凝剂XM09制作与成分分析
将上述使用污水处理厂活性污泥处理获得的絮凝剂产生菌M09,使用无菌水将絮凝剂产生菌M09斜面上的孢子洗下,并使用洗下的孢子制成每毫升含有107个孢子含量的孢子悬液,然后按照一定的接种量,将孢子悬液接入到上述经灭菌处理的培养基中,然后在28度的温度环境下,以150r每分钟的速度进行振荡并培养60小时,即可得到本实验中用于进行污水处理的微生物絮凝剂XM09。
为了便于进行后续的污水处理作用特征分析,需要对于实验制成的微生物絮凝剂XM09中包含的成分情况进行分析,具体分析过程如下:取一定量的XM09发酵液以过滤方式去除菌体,并将得到的上清液中加入上清液3倍体积量的无水乙醇,防止在4度的温度环境条件下进行沉淀12小时,并以5000r每分钟的速度离心处理40分钟后,获得沉淀物并使用蒸馏水进行重新溶解处理后重复上述操作,最后进行沉淀物质收集,并使用无水乙醇对于收集沉淀物进行反复洗涤,然后放置在40度的温度环境下进行干燥就可以得到微生物絮凝剂的固体形态产品,然后以糖与蛋白质的显色反应进行产品主要成分的分析,并使用红外光谱扫描方法对于产品所含成分中的官能团与分子构型进行分析。
1.2.2 污水处理方法
2两种絮凝剂复配处理生活污水的作用效果分析
3结束语
总之,微生物絮凝剂与PAC复配处理生活污水,不仅能够减少污水处理中对于微生物絮凝剂的投加量需求,降低污水处理成本,并且也有利于对于PAC污水处理中残留铝的有害性进行控制盒和减少,具有积极作用和意义。
参考文献
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关键词:污水处理 微生物 应用
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0142-01
水是生命之源,没有水就没有生命迹象的存在。水对于生物的生存发展都是极其重要的。虽然地球表面70%都是被水所覆盖,但是真正能被人们直接饮用的水资源却是少之又少。然而随着经济的发展,对于水的污染和破坏也在加大,使得可以利用的淡水资源更为贫乏。人类要生存和发展,就必须保护好水资源,尤其是淡水资源。因此,保护水资源人人有责。
人们的生活离不开水,水是生命的源泉。然而随着人类社会经济的飞速发展,对于环境的破坏日益恶化,水资源更是面临着极其严峻的威胁。全球缺水的城市已经越来越多,但水污染则是造成缺水的首要因素。因此如何处理污水已经成为世界性的问题,而微生物处理技术则是污水处理技术中的一项独特技术,占据着重要地位。目前国内大多数采用二级或三级处理工艺进行污水治理。一级处理主要是通过筛网对沉淀物、泥沙碎屑等进行过滤处理,因此也称其为预处理。而二级处理则是利用生物分解有机物,达到净化污水的目的,也叫生物处理技术。三级处理则是用沉淀法除去在二级处理中遗留下来的磷,并且在中和性条件下通过增温的方法使得氨氮逸出。所以提高微生物在环境污水处理系统中的应用,使之快速启动以及遭到严重破坏时迅速恢复的能力已成为当前相关工作人员最亟待解决的问题之一。高效的微生物污水处理技术正是目前国内外研究的热点之一。
1 影响污水处理的微生物种群
据调查发现,在16rRNA基因分析对污水反应器的实验中,总共发现有36个细菌,这说明污水中微生物具有多样性的特点。
1.1 除磷的重要细菌
生物除磷是可以通过在EBPR的微生物途径来完成的,该过程是以循环火星泥沙进行交替的厌氧、需氧为特征的。主要有Rhodocyclus群、lanctomycete群及茁挠杆菌属、CFB群等。
1.2 硝化细菌
氮循环主要是依赖微生物活性和转化的一个过程,因此这类微生物在污水处理中应用极其广泛。Kindaichi等对自养硝化生物膜进行的FISH分析表明,膜上有50%属于硝化细菌,50%为异养细菌。该结果还表明,硝化细菌是来通过可溶性产物的产生支持异养菌的,而异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态的稳定性。
1.3 反硝化细菌
反硝化细菌是通过依赖培养法来鉴定和计数的。它的属的成员,例如产碱杆菌属、假单胞菌属、甲基杆菌属,副球菌属和生丝微菌属等,是从污水厂中的脱氮微生物群分离出来的,这些细菌却是鲜为人知的。通过研究分析发现氮弧菌属等相关细菌,都是污水厂反硝化中的重要脱氮菌。
1.4 丝状细菌
丝状细菌显著影响着絮状活性污染的沉降性和引起生物量的变化和形成泡沫,这些都严重影响着污泥的处理效率。从活性污泥中分离出来的15种丝状菌,然后利用FISH技术进行系统分类,发现了大多数未描述的丝状菌是属于绿色非硫细菌的,也可能是丰度最高的丝状菌。
2 微生物的性能特点
高效微生物技术是通过利用生物工程手段,根据不同的污染物,培植出专门针对其中的降解微生物,直接在污水处理工艺中加以使用的一门技术。它们的主要性能特点表现在以下几方面:(1)专一性。根据不同的水质具体分析,培养出针对性强的微生物对其进行处理。尤其是传统方法无法处理或未处理干净的高浓度有机污水和高氨氮污水效果良好。(2)微生物的活性高,抗冲击能力强,高效率、稳定性强。(3)繁殖能力强、速度快,培养短,能快速启动和恢复力快。这些特点使得它在污水处理中意义重大。
3 方法原理
微生物污水处理技术主要是根据水体的微生物,在生命活动中吸收和转化污染物,分解有机质,从而达到水体的自净。目前常见的有以下几种方法。
第一,生物膜法。主要是以好氧微生物为主的,依据不同的处理装置又可以分为滤池、生物转盘、生物接触氧化池、流化床、悬浮颗粒等生物膜法。它在石油、造纸、农药、印染、食品等工业废水的处理中广泛应用。而它的净化效果也相当不错,能达到75%~90%左右。
第二,活性污泥法,又叫日曝气法。它是利用好氧微生物的活性污泥,在通气的条件下,使得污水净化的方法。按照曝气方式,可以分为普通曝气法、完全混合曝气法、逐步曝气法、旋流曝气法和纯氧曝气法。这种方法不仅应用于日常生活污水的处理上,并广泛应用于炼油、印染、造纸等众多工业废水的处理中,去除率达到90%。活性污泥可以通过人工培养、驯化而成,能循环使用。
4 评价
众多实验和实际运行结果表明,微生物污水处理法比传统方法具有明显的优势。但也存在很多问题:(1)降解能力差。微生物是通过自然培养驯化的,有部分能够与污水中的污染物匹配,因此降解能力有限,不能完全自净。(2)自然培养驯化需要的时间较长。要是遇气温低的季节,甚至会导致培养驯化工作失败。(3)抗冲击性能差,对水质和环境的变化适应性较差。针对微生物存在的这些问题,提出高效的解决措施,提高微生物在环境污水处理中的应用。
5 结语
污水处理系统中的微生物,作为一种特殊的方法,对污水处理的帮助意义重大。微生物处理在污水的处理工作中用途甚为广泛,并大量应用于各种工业废水和城市生活污水的处理中。而且它的去污能力达到87%~95%;净化的水质较好,一般可以直接排放;溶解有机物质的效率高;与化学方法比较而言,成本相对较低;污水的肥力较好,可以作为肥料使用;污泥沉降性好,利于进一步脱水。
然而在实际工作中,如果指利用单一的微生物对污水进行处理,则这种方法不能完全达到预期的目标,需要综合运用多种手段。同时发展高效微生物,因为高效微生物在降解性能等各方面具有很强的优势。提高微生物在污水处理中的利用率,使得污水自净能力更高更好,使人类吃上真正干净纯净的水。
参考文献
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关键词:膜生物 反应器 MBR 预处理 膜污染
1 MBR应用情况
目前,越来越多的国家将MBR用于生活污水和工业废水的处理。表1中列出了一些发达国家近年来MBR的应用情况。
MBR的应用情况 国家 应用单位 膜供应商 处理水量(m3/d) 处理对象 荷兰[1] Beverwijk污水处理厂 240 生活污水 荷兰** Varsseveld污水处理厂 18 000 生活污水 英国[2] Porlock污水处理厂 Kubota 1900 生活污水 英国 Swanage污水处理厂 Kubota 13 000 生活污水 英国 Daldowie污水处理厂 Kubota 10 800 生活污水 英国 Wraxall污水处理厂 Kubota 290 生活污水 德国[3] Buechel污水处理厂 Kubota 960 生活污水 德国 Markranstadt污水处理厂 Zenon 6000* 生活污水 德国 Erftverband污水处理厂 1500* 生活污水 德国** Monheim污水处理厂 5000* 生活污水 德国** Kaarst污水处理厂 40000* 生活污 水 爱尔兰 Avonmore公司 Kubota 7100 工业废水 爱尔兰 Minchmalt厂 Kubota 1720 工业废水 比利时[4]** Heist污水处理厂 30000*** 生活污水 比利时** Schilde污水处理厂 14000*** 生活污水 奥地利[5] Halbenrain污水处理厂 100 垃圾渗滤液 奥地利 Zenon 270 生活污水 瑞士** Zenon 5 000 生活污水 以色列[6] Jerusalem污水处理厂 4 000 生活污水 美国[7] 24座污水处理厂 Zenon <7500 城市污水 加拿大 9座污水处理厂 Zenon 城市污水 日本[8] 300余座 小区污水回用 日本 150余座 工业废水 注:*原文中单位为inh,估计是inhabitants的缩写 ,其义为人口当量,此处按照1 inh=0.5m3/d估算。**污水处理厂仍在设计建设中。***原文中单位为人口当量(Population Equivalents,PE),此处按照1 PE=0.5m3/d估算。
在欧洲大部分国家由于国土面积小,地面水体因径流距离较短而导致其自净能力差、生态系统脆弱、易受污染。MBR由于其占地面积小和出水水质优良,在欧洲受到了相当程度的重视,有许多污水处理厂都运用MBR工艺进行了中试规模的污水处理研究,并计划进行工业规模的应用。
荷兰在处理能力为240m3/d的中试取得成功以后,正在建造处理能力为18000m3/d的MBR污水处理厂,并计划从2003年开始建造处理能力为(6~24)×104m3/d的MBR污水处 理厂。
德国已经建成5家大规模使用MBR的污水处理厂,累计处理能力为21000m3/d;另有两家污水厂已在规划中,其中一家位于Kaarst的污水处理厂设计服务人口为8万人,使用膜面 积总计为88000m2,预算为4600万德国马克,建成后将是世界上最大的使用MBR的污水处理厂。
美国和加拿大已有许多投入运行的MBR污水处理厂取得了较好的效果。
日本对于MBR的使用较为普遍,主要是用于小区污水的处理与回用及工业(如食品、饮料制造业)废水处理。
荷兰Xflow公司开发的MBR在生活污水和食品、林业、造纸等工业废水处理中得到了广泛的应用[9],工业废水累计处理流量为245m3/h,其中一家规模最大的生活污水处理厂的处理能力为1100m3/h。
2 MBR的优势与改进
2.1 MBR的优势
MBR与传统工艺相比有以下明显优势[1]:
① 由于取消了二沉池及将污泥浓度提高了2~5倍,减小了占地面积。
② 出水水质好,可直接回用。出水中SS低于检测限;耐热大肠杆菌被完全除去,噬菌体数量比传统工艺出水低100~1000倍;对于重金属的去除很明显(尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等),但其去除率取决于金属离子与污泥吸附的程度;有毒的微污染物(如杀虫剂、多环芳烃等)几乎全部吸附在污泥上,因此可与SS同时被去除。
③ 生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长,对有机物的去除率高。
④ 对于氮、磷污染物有较高的去除率,出水可满足TP<0.15mg/L、TN<2.2mg/L的环境最大容忍限度(Maximum Tolerable Risk,MTR)。
⑤ 污泥产量少,降低了对剩余污泥处置的费用,但MBR污泥的絮体较小且粘度较高。也有试验发现,MBR污泥的浓缩性能和脱水性能与传统工艺产生的污泥并无大的差异。
2.2 存在的问题及改进措施
MBR在显示出许多传统工艺无法比拟的优点时,也暴露出一些尚需改进的地方,这是研究人员关注的焦点。
2.2.1 预处理工艺
荷兰的Bentem[10]等人在进行处理能力为10m3/h的MBR中试研究时,对4种不同的格栅进行了对比试验,栅孔的尺寸为0.25~0.75mm。试验发现,对原水进行预处理后,原水中的SS可去除30%~60%,这样可以改变原水成分,从而改善后续工艺的处理效果, 减轻膜污染,减小剩余污泥产量并改善污泥性状。随着SS的去除,COD也有10%~15%的去除。通过中试,Bentem等人认为在使用MBR处理污水时,采用格栅进行预处理是非常必要的。
2.2.2 膜污染与清洗
膜工艺的一大缺点是膜在运行一段时间以后会因为膜受到污染而导致膜通量的降低,如何减缓膜污染进程从而维持膜通量是应用膜工艺时所面临的一大挑战。
英国学者[11]认为主要有三大因素影响膜污染(见图1),即膜本身的性质、活性污泥的性质和MBR的运行条件三者相互影响。膜材质决定了膜的亲水性和膜孔隙率,膜孔的尺寸则会影响过膜压差(Transmembrane Pressure,TMP)的大小;反应器的构造与错流的速率(Cross Flow Velocity,CFV)将影响到活性污泥中胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的生成、污泥絮体结构和大小以及溶解物的性质;MBR中的HRT/SRT则直接影响到污泥的浓度和EPS的形成与生长。
荷兰研究者[10]在试验中发现,导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成,而原水中的杂质、污泥的性质、MBR的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质。为了防止滤饼层的形成,以下几点非常重要:
① 选择透水量衰减速度低的膜,并且控制膜通量;
② 减少MBR中的短流区,避免过高的装填度;
③ 选择合理的膜工作通量;
④ 使污泥絮体颗粒尽量大,此时滤饼层有较好的透水性;
⑤ 保持生物相的良好生长,防止EPS和丝状菌大量产生。
在已经出现了较厚的滤饼层后,可通过下列方法加以去除:
① 保持MBR中流体的高度紊动,但注意不要使污泥絮体破碎,否则会影响膜的透水性;
② 采用变强度曝气可使污泥层破碎,高错流速度有助于控制滤饼层;
③ 水力反洗可有效去除滤饼层,但只在反洗频率高时才有效;
④ 采用间歇出水方式可有效控制滤饼层的形成。
试验中还发现,化学清洗可改善生物污染的状况,但在用NaClO对膜进行化学清洗时会导致出水中可提取的有机卤化物(Extractable Organic Halogens,EOX)浓度升高,所以当需要频繁化学清洗时应引起重视。
2.2.3 MBR中的氧传递率
在用于处理污水的MBR中通常都维持较高的MLSS(8~12g/L)浓度[7],这易导致氧传递率的降低,从而使运行能耗变大。传递层特性、气泡大小和气泡在混合液中的平均停留时间都会影响到氧传递率,而后两项与混合液的粘性关系密切,MBR中混合和曝气的效果以及污泥浓度都会影响混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成会增加混合液的粘性,并且使活性污泥的憎水性增强。活性污泥中丝状菌的生长导致污泥膨胀从而使混合液粘性增加,此外丝状菌的新陈代谢还会产生憎水物质,其中可溶性微生物代谢产物(Soluble Microbial Products,SMP)还会导致膜的污染。
要保持较高的氧传递率和降低能耗应从两方面出发:一是合理选择曝气及混合装置,使混合液有较高的紊动;二是调节运行参数,使生物相保持良好的生长状态。
2.2.4 污泥浓度的控制
由于MBR可彻底地将污泥与出水分离,从而保证了优良的出水水质与较高的污泥浓度。因污泥浓度较高,而原水性质与传统工艺相比不会有太大的差异,从而使得MBR中的F/M较低。
Renze van Houten等人[12]认为较低的F/M,一方面可以使产生的剩余污泥量减少而降低了处置剩余污泥的费用,但另一方面使得污泥龄变长。较长的污泥龄有利于世代期较长的细菌生长(如硝化菌),但过长的污泥龄会使微生物产生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR中一方面会污染膜,另一方面SMP会吸附在气—水两相的界面上导致氧传递率的降低,而小分子的SMP则会穿过膜进入出水,导致出水水质变差。
低F/M还会使MBR中产生EPS,使混合液的粘度升高,从而导致污泥的脱水性能变差,膜过滤阻力变大。
所以,虽然较高的污泥浓度能有效减小MBR的体积,但过高的污泥浓度对于MBR正常运行是不利的,在运行MBR时应控制适当的污泥浓度。
3 结论
综上所述,MBR在污水处理领域已成为倍受瞩目的新工艺,并且得到了广泛的应用。在我国的能源、土地资源和水资源日益紧张而水体污染又非常严重的情况下,可以预计它将有非常广阔的开发和应用前景。
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关键词:混合化工 废水 优化 处理工艺
中图分类号:X7 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)06-0250-01
随着工业的迅速发展,工业废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全,因此工业废水的处理显得尤为重要。本文所研究的混合化工废水,主要是针对化工工业园区而言,指园区内多种类型化工企业(如农药、医药、燃料、印染等)在其工业生产过程中产生大量废水,这些废水经预处理后集中排入污水处理厂中,便形成混合型化工废水,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的各类污染物。这类混合化工废水存在着污染种类多、毒害性强、成分复杂、可生化性差等突出特点。一方面,由于工业化生产的规模较大,这些排入污水处理厂的混合化工废水的量非常大,并且由于来源于不同化工企业,这些废水的水质成分较为复杂,水质波动也较大;另一方面,这些混合化工废水在进入污水处理厂之前虽经过了各企业的预处理,但是,由于这些混合化工废水的成分过于复杂,经预处理进入污水处理厂的废水仍然存在着色度深、盐度和氨氮含量高、可生化性低等工艺处理难点。
研究表明,混合化工废水的处理工艺可分为物理、化学、生物方法三类:(1)物理处理法:利用物理的方法对混合化工废水进行处理,主要的目的是将废水中的不溶性悬浮颗粒物分离去除。(2)化学处理法:化学处理法包括对酸碱废水、重金属废水的处理,酸碱废水的处理分为酸性废水处理和碱性废水处理。 (3)生物处理法:利用微生物的生化作用处理废水中的有机物,把有机物进行氧化、分解,从而使有机物转化降解成无机盐而得到净化。具体分为耗氧生物、厌氧生物、自然生物处理法三种,其废水处理的主要问题是除去下列成分:①含高生化氧需求量的化合物;②病原微生物和病毒;③众多的人造化合物。
一般而言,混合化工废水进入工厂后,典型的处理过程包括:一、废水的初级处理过程,即通过一系列格栅或格网,除去较大杂物,之后废水中可沉淀的固体颗粒在通过初沉淀池时,在缓慢的水流中沉降下来。接着,流水进入沉淀池。二、废水的次级处理,即微生物学过程,指在废水处理过程中利用各种细菌和真菌的降解能力,使沉淀池中的上清液,包括溶解的有机物,在曝气池中进行微生物氧化。池中的沉淀物则被转到厌氧消化池中,在不同微生物种群的作用下进行特殊分解。经过一段时间的微生物氧化,曝气池流出液将进入第二级沉淀池,这里的沉淀物将转到厌氧消化池。第二级澄清池中的上清液可释放到自然水体中,但是这种水还包含高浓度的无机营养磷酸盐和硝酸盐。三、废水的三级处理,该过程用来防止水体富营养化(磷和硝酸盐的排放,使细菌和藻类大量迅速繁殖,结果导致水中的溶解氧减少),即通过化学沉淀除去磷酸盐和硝酸盐,再通氯气或紫外光对水进行消毒,从而使处理水达到更好的处理效果。结合对上述传统的混合化工废水处理工艺的研究,笔者在综合调查的基础上对混合化工废水特性及污水处理厂处理工艺运行状况进行了进一步的分析和探讨,得出以下工艺优化措施。
(1)合理延长水力停留时间(HRT)。混合化工废水优化处理工艺研究的首要目的是解决工业区污水处理厂混合化工废水处理的达标问题,即进水COD(化学需氧量)在800mg/L以下时,出水低于100mg/L。并有试验表明,水力停留时间(HRT)是影响处理效果的主要因素之一,并且随着HRT的不断增加增加,混合化工废水中COD去除率呈上升趋势。另外,延长HRT,可提高处理系统抵抗冲击负荷的能力,并有利于出水水质的稳定。
(2)选用好氧悬浮填料生物膜法作为完善混合化工处理废水系统中的SBR生化处理系统的工艺。研究表明,同样容积的好氧悬浮填料生物膜工艺和传统SBR工艺在同等条件下进行对比试验,结果表明,前者对混合化工废水中有机物的去除具有明显的优势,并且在出水水质稳定、冲击负荷相同的条件下,好氧悬浮填料生物膜反应器具有更为优异的抗冲击负荷的能力,对混合化工废水的无规则波动有着极强的耐受性,能很快适应环境条件的变化,并且在经受大量废水的强力冲击后,恢复迅速。
(3)应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。许多人造有机物,在污水处理的过程中被降解,降解程度主要依赖于化合物生物降解的速度。如果速度慢,化合物在污水处理厂的停留时间太短以致于不能完全降解,好氧和厌氧污水处理池中,复杂的微生物种群能降解天然化合物,也能降解合成化合物。实际中,大量化工工业合成的废弃物(如酚类和氯苯)的降解事实,已显示出在大量活性污泥存在下生物降解的高效性。然而,进行现实条件下生物降解能力的研究却至关重要,因为只证明化合物具备可生物降解的能力,这是不够的,还必须让该化合物在处理设备中快速降解以保证它能很快从环境中消除。这就要求在各类化工生产工艺流程中,应尽可能地用更易降解的化合物代替生物降解慢的化合物。
(4)加强化工废水污染防治的措施。优化混合化工废水的处理工艺自然是废水处理工作的重中之重,然而与此同时,加强化工废水污染防治的措施亦是必不可少。首先应改革生产工艺和设备,减少污染物,减少废水外排,加强进行综合利用和回收的效率;其次,必须外排的废水,其处理程度应严格根据水质和要求进行选择;最后,在各企业将废水排入污水处理厂前进行预处理时,各种化学工业废水必须根据不同的水质、水量,合理选用不同的处理方法,例如,造纸工业废水的处理应着重于提高水循环利用率,减少用水量和废水排放量,同时也应积极探索各种可靠、经济和能够充分利用废水中有用资源的处理方法。
总之,由于混合化工废水含有不同的化工企业排放的污水,其水质存在着较大差异,有害物质不仅含量多而且种类复杂,如果单纯采用传统的工业废水处理工艺,污水处理效果多差强人意。因此,进行混合化工废水优化处理工艺的研究,对混合污水处理工艺的长远发展,具有重要的现实意义。
参考文献:
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【关键词】污水处理,排放,存在问题
一、前言
随着我国工业和城市建设的不管发展,工业废水和一些日常的生活废水产生量是日与俱增。有些城市和企业集团就是因为没有集中的污水处理厂而存在生活污水、工业废水就这样直接将其排放在了进水体中,造成水体的受到严重污染,水质恶化,影响了我们身边的水源环境,随意乱设置排污口,导致不容易被管理和控制。
二、工业园区的污水类型以及相关处理方法
笔者根据所产生工业废水的不同性质而将工业园区的废水分为生活污水、高浓度废水和一般工业废水三种。
(1)生活污水。在工业园区有一部分的企业基本上是不产生神什么工业废水的,或者说生产废水会经过一些简单的处理后是现在使用循环回收运用,而对于那些金属加工业、机械制造业等的企业,它们的废水主要来源于职工生活区所产生的生活污水、废水。生活污水一般都是会经过处理再排入到城市的污水处理厂的或者直接进行外排。比如:江西省内的工业园区生活废水就是采用地埋式、化粪池的处理方法,来达到上级部门所对应的《污水综合排放标准》的规定,然后将其排入地表水或者城市污水处理厂。
(2)高浓度废水。工业园区有的企业在生产过程中使用有害化学物品和产生的工业废水浓度较高或者就很难将其处理,别如想我们经常接触到的化工、医药、电镀、造纸、印染等行业。这类的企业所产生的污水污染物浓度相对较高,比较难以处理,污染程度相对较为严重,即使是少量的污水排放也会使周围环境或者后续处理造成相对较为严重的危害,所以,这一类产业应该自行建设污水处理装备,及时对有害物质在车间入口出口处进行一些专门的处理,然后再接入到企业或者工业园区内的污水处理厂,来一次减轻自身危害。
(3)一般工业废水。企业在生产过程中并不会产生有害物质的,产生的工业废水也相对较为容易处理的,比如我们比较了解的食品、电子电器等产业,所产生的工业废水可采用常规的工业污水处理工艺,以生化处理为主,达标后再将其排入其收纳水体,也可以经过一些简单的预处理后,直接将其排入在工业园区的集中水处理厂。
三、工业园区污水处理厂建设和管理存在问题
随着国家环境保护基本国策的不断深入,国家对污水处理的要求也越来越高。在发展经济,开发工业园区的同时,如何高效的建设和管理工业园区污水处理厂,成为目前工业园区建设和运行中的头等大事。通过日常工作中对工业园区污水厂的外部考察和内部交流,笔者认为目前国内工业园区污水处理厂的建设和管理存在下列问题:
1.园区规划缺少前瞻性,工业园区定位不准确,随着经济形势发展而多变,引进工业项目类型不定,很少有从循环经济和技术经济互补性角度考虑三废的出路。引进工业项目的变化使三废处理变得困难,有些甚至无法处理。
2.工业项目的集聚,使得废水、废气和废渣的产生引起很多社会问题。如目前大家所知的医药工业园区;精细化工园区;合成革生产工业园区;皮革工业园区;电镀工业园区等,由于其中同类特征污染物浓度严重超标,加上项目集中后监管难度增加,废气、废水无法实现达标排放,废渣无法找到出路,使工业园区变形为污染集中区域。
3.园区规划和污水处理厂建设时没有从技术角度讨论工业废水处理的达标排放,很少从工业废水的特征污染物入手提出污染控制思路。而是采用城市污水处理厂的规划设计思路进行总体考虑和提出统一进管标准,缺少预处理环节和废水水质调控手段,从而对工业园区污水处理厂的整体达标排放带来隐患。有的工业园区污水厂甚至因此从建成后就一直没有也无法实现达标排放。
4.园区规划建设时很少对引进工业项目的环境监管提出要求。工业废水大多采用暗管或压力管过计量井进入排污总管。为个别业主违法偷排工业废水创造了条件。实践中发现有设置超越暗管超越计量井、设置暗池和大流量提升泵等方法等违法现象。污水处理厂由于没有监管权,对这些偷排者既无法收取污水超标超量处理费,也无法监控其对污水处理厂工艺的冲击。往往由于大量特征污染物(如钠盐、硝基化合物、杀菌剂等)的短时间进入,有些产生一段时间的严重超标,有些就会导致生化处理工艺崩溃,需要1-2个月的恢复期。
5.采用进管标准的一刀切,使进管废水的B/C降低,污水厂生化处理工艺无法实现设计效率。为了降低预处理投资和运行费用,许多工业废水项目的预处理装置多采用生化处理工艺,容易降解的有机物在预处理装置中被去除,以达到COD500mg/L或COD1000mg/L的排放标准。为保证污水厂正常运转,已经有工业园区污水处理厂对进管工业废水提出长达150多项的进管废水水质指标,对工业废水中的B/C和特征污染物提出详细的控制要求。工程实践中除了污水厂的日常运行管理强度和难度增加,还有就是工程可行性很差:废水中BOD/COD比值在按照国家水质参数监测标准下取得的数据是在特定条件下(监测BOD时废水被稀释,相应废水中可能对微生物产生抑制的特征污染物浓度也被稀释而产生抑制能力被降低),所以其B/C只是一个参考数据,而不能真正说明工业废水的可生化性。
6.项目废水预处理、工业园区工业废水排污管网管理和污水处理厂运行管理实行多头管理:工业项目废水预处理装置由业主自行建设和运行管理;工业废水预处理装置排放口由环保部门监督;工业园区工业废水排污管网由专业排水管网公司或工业园区专业部门管理;污水处理厂由污水厂运行管理;污水厂排放口由环保部门监督。显然,在这条运行链条中,污水处理厂无法选择自己的”生产原料”( 工业废水),提出进厂工业废水水质的要求或者至少可以预知水质。可想而知,要对一个未知的原料组织有效生产是非常困难的。只有改变污水处理厂的弱势位置,才有可能做好集中式污水处理厂的工作。
四、结尾。作为污水处理企业,没有合格的稳定的原料,是无法生产合格的污水处理产品。工业园区污水处理厂在完成上述制度调整和工程改造后,我以为可以保证污水处理厂的正常、可靠运转,一定会引起全国各地客商的兴趣,找到合格、懂行的投资商。
参考文献:
、城市污水集中控制措施也不同,而集中控制措施进出水口的水质要求也不同,这些不同也决定了污染源达标排放应执行的标准。 在达标控制中必须根据污染源污水构成,污染物的可生化性和生物毒性,污水对城市污水处理厂带来的影响,城市污水处理厂进出水质的要求,受污水体水域功能等一系列因素,选择相应的控制标准、该严则严、能宽则宽,以实现有实际意义的达标控制。
2 达标控制原则
2.1 实施污染分散治理与集中控制相结合的原则 按污染物分类和污染源分级分别确定控制措施。一类污染物一律采取源内控制和浓度达标排放的控制原则;难以生物降解和生物毒性较大废水中的化学耗氧量实施源内控制为主集中处理为辅的原则;废水可生化、生物毒性较小的废水中的化学耗氧量采取集中处理措施—城市污水处理厂集中处理为主的控制原则;影响污水可生化性因子已清楚的废水中的化学耗氧量放宽到城市污水处理厂集中控制[1]。
2.2 实施不同控制标准的达标排放控制原则 凡是有地方标准的优先执行地方排放标准,无地方标准的执行国家排放标准。一类污染物及石油类、挥发酚、氰化物排放浓度必须达到地方或国家污水排放标准;污水难以生物降解、生物毒性较大废水中的化学耗氧量按污水排放标准中的行业排放标准控制;一般工业废水和生活废水中的化学耗氧量按城市污水处理厂进水标准进行控制。
2.3 实施分区控制原则 按污染源污水排放途径、受纳污水的水环境水质保护标准,即按环境水体功能区进行分区控制。
2.4 尊重现状控制原则 按照污染源污染物排放现状、污染治理现状采取不同的控制原则,对已有处理装置的污染源,在保证污水处理装置正常处理效率的前提下,实现达标控制。
2.5 最优技术控制原则 污染源污染物排放浓度及排放负荷应达到最优生产技术条件,满足正常生产条件下单位产品的最大允许排放要求。
2.6 基准控制原则 以排污单位污染物现状排放浓度及排放负荷为基准值,在正常生产条件下其排放浓度和污染负荷只能降低,不能增加。
3 污染物分类和排放标准
国家污水综合排放标准和地方制定的排放标准基本上将污染物分为二类,作为一类污染物必须从严控制,而作为二类污染物中的综合指标COD在不同污染源中的内涵有所不同,因此在执行的排放标准上就有一定的变化,如污水进城市污水处理厂和不进城市污水处理厂,城市污水处理厂处理后的废水是回用,还是进二类或二三类水域,其执行的标准都应该不同。因此,对污染物进行细分类,确定不同的控制标准是实现达标排放的前提。
3.1 污染物的分类 污染物的分类首先应依据国家污水综合排放标准。其分类的原则是按照污染物的可生化性、生物毒性、对城市污水处理厂运转的影响、环境效应,对污染物进行分类。凡是难以生物降解、生物毒性较大、在环境中易积累,对城市污水处理厂运转产生影响的废水污染物可归为一类;对于可以生物降解、毒性较小、可以通过集中处理工程处理,在环境中可以自然降解的污染物归为一类。污染物的分类方法是对城市排水系统的污水及其污染源污染物排放状况进行调查、测试,对污水可生化物、生物毒性进行分析,对测试结果采用层次分析方法,筛选出需要进行控制的污染物,并对各污染物进行排队,然后确定需要控制的污染物,按照污染物的可生化性、生物毒性、环境效应、污水处理厂进水水质指标等对污染物进行分类。经过筛选分析,凡是难以生物降解、在环境中易积累,生物毒性较大,对城市污水处理厂处理效率产生影响的,需在源内进行控制和达标排放的划分为一类污染物,除此之外的全部属于二类污染物。经过我们的研究分析,需要重点控制的城市废水中的1类污染物主要有总汞、总镉、总砷等。二类污染物主要为COD、石油类、氰化物等[2]。
3.2 应执行的排放标准 在执行排放标准时,首先执行地方标准,无地方排放标准的首先执行国家排放标准,其次行业标准。如果废水进入城市污水处理厂,应执行城市污水处理厂进水标准。但在执行排放标准时应区别对待,特别对综合控制指标COD,尤其要考虑其废水的可生化性、生物毒性及对城市污水处理厂处理效率可能带来影响。
4 污染源达标排放控制措施
为实现控制标准,对工业 污染源应采取推行清洁生产工艺、实施污染全过程控制、浓度达标与排污总量双指标控制、强化污染源内污水处理的全方位、多层次控制措施。生活源强化管理和污水处理双重措施。 4.1 推行清洁生产工艺 对物料、能源、水资源消耗量较大、污染物浓度大及负荷高,生产效率低,污水不易治理或治理费用较高的工业污染源,如化学原料及化学
制品行业、造纸及纸制品等行业以推行清洁生产工艺为主,最大限度减少污水及其污染物的生成。
4.2 实施污染全过程控制 对排污单位实施从原料投入,中间生产到污染物生成,废物回收,污水处理的全过程控制,即从简单的污染末端治理,扩展到生产全过程[3]。
4.3 强化污染源污水处理 凡是排放一类污染物的污染源必须采取有效的污水处理、全过程控制及管理措施,在生产车间排水口实现浓度达标排放;化学原料及化学制品、医药制造、造纸及纸制品、制革、纺织等行业产生的污水采取适当的治理措施,对部分高浓度有机废水进行处理,保证废水中化学耗氧量达到地方污水排放标准或行业标准;食品加工与制造、饮料等行业排放的废水中生化需氧量适当放宽控制,对高浓度有机废水进行单独处理,尽可能采取综合利用,能源与资源回收利用的综合利用措施,以城市污水处理厂集中处理为主。
4.4 加强管理保证处理装置正常运转 对已经配置污水处理设施的污染源要加强管理,保证处理设施运转率在95% 以上,达到设计处理效率,绝不允许私自关闭处理设施[4]。
4.5 采用水污染源的COD在线监测 COD在线监测仪在污染源废水监测中,由于水质中所含还原性物质成份不同,氧化反应难易程度存在较大的差异,同一污染源在不同时段污染物浓度波动也较大。这种现状客观地要求COD在线监测仪工作时,消解时间、消解温度、曲线有效取值区间要与水质情况相匹配,不应该是一成不变的固定值,针对不同水质要通过现场实验确定上述运行参数,才能保证测定结果的准确。
不同行业工业废水实现准确测定的消解时间、温度不尽相同,因此不能一概而论。设定统一的消解时间、温度,要针对不同水质中还原性物质的易降解难易程度,进行现场试验确定适合消解时间和温度,本着既要保证测定结果的准确和较高的监测效率,又要兼顾由于运行时间的过长和温度的过高而导致能源的浪费、运行费用增多及仪器使用寿命缩短。
对于不同污染源废水,根据日常掌握的监测数据确定正常值发生范围,选定曲线的上下限值,保证COD在线监测仪测定结果客观、真实、准确,并应根据水质浓度的变化做动态调整。
5 结语
实现污染物达标排放涉及到各部门、各层次,按照污染源废水构成、生物毒性、可生化性和对城市污水处理厂处理效率可能带来的影响对污染源及其污染物实施不同的控制标准,可以经济有效地实现污染源的控制与管理,以最小的投资实现污染物的最大削减,各城市可依据各自的实际情况采用合适的控制标准。 但在执行不同的控制标准时,将对排污收费产生影响,因此经过研究,建立相应的收费政策或标准,将使污染源的控制管理更为科学、合理。
参考文献
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相关统计显示,作为世界上水资源技术领先的国家,丹麦每百万居民拥有水资源技术知识产权专利数位列世界第一,且通过持续的技术创新来保持竞争力。
近日,《中国经济周刊》记者赴丹麦实地调研了该国水资源治理从保护水源、供水、降低水损及污水处理全流程较为先进的管理经验和技术。
经济增长必然造成水资源消耗?
“脱钩是可能的。”在丹麦环境及食品部会议室,该部自然署副主任Mikkel Hall在开场白中说。
Mikkel Hall向《中国经济周刊》记者介绍,丹麦过去20年的发展证明,经济增长和水资源消耗的脱钩是可能的,他们希望向世界输出丹麦的水资源管理经验。
Mikkel Hall提供了一组数据,在过去的20年间,丹麦的GDP在不断增长,而居民人均耗水量一直在下降。丹麦每人每年平均用水量在100升之内,是世界上人均用水量最少的国家,而美国每人每年平均用水量是丹麦的10倍以上。
在丹麦,仅以用水需求量非常大的猪屠宰场为例,1987年到1998年间,其用水量直线下降,至1998年,用水量仅为原来的二分之一,之后保持平稳趋势。
“之前我们了大量的法律法规,用水量大幅度降低。现在我们所做的努力是与各个行业和机构合作,将这个数字变得更低。”Mikkel Hall认为,根据丹麦的经验,在每个人都严格执行的前提下,法律法规确实能够达到一定的效果。
在严苛的水务管理之下,丹麦的水漏损率远低于国际平均水平。“有些国家的水漏损率达到了40%,而丹麦的水漏损率只有8%。”Mikkel Hall说。
如何做到的呢?这与水务公司密切相关。
在丹麦的水资源管理过程中,水务公司是一个非常关键的角色。作为市政府100%控股的企业,每个城市的水务公司受所辖市政府的监管,是一个非营利机构,负责供水和污水处理。但政府本身并不提供任何资金支持或补贴,它需以所收取的水费支持日常运转。
根据规定,各个水务公司的水漏损率要严格控制在10%以下,超过10%会受到高额的罚款。“因此水务公司对水漏损率非常敏感,他们会积极投入先进的设备和技术来降低水损。” Mikkel Hall说。
据介绍,哥本哈根水务公司的水漏损率甚至低于5%,他们的管网却已有100多年历史了。得益于当地市政府利用先进的技术进行维护,才达到这样的水平。
水价过高是否影响企业竞争力?
在整个水务管理过程中,水价是非常敏感和核心的部分。水价对降低居民用水量非常关键。
丹麦的水价是全成本覆盖的,其构成包括水源取水的费用、保护水质安全的费用以及污水处理的费用等。其中,污水处理的费用占水价的大头,占比51.9%;同时,税费占比超过10%。针对有限的资源类产品如水和能源,丹麦要额外征税。
从环境及食品部提供的数据看,这些年,丹麦水价的增长速度远高于CPI指数。目前,每吨水的价格大约是7欧元。“在丹麦用水是非常贵的,居民都很有意识去节水。”
Mikkel Hall介绍,丹麦水价的制定要经历非常复杂的过程,牵涉到各个部门,但这又是一个非常必要的环节。“首先由各城市的水务公司根据当地供水及污水处理的情况来定价。之后,把定价内容上交商务部审核,商务部会根据相关的标准来判定定价是否合理,进而对水价进行调整。因此,每个地方的水价都不一样。”
如果商务部认为某个地方的水务公司定价过高,就有权要求其降低水价。
Mikkel Hall认为,如果没有来自商务部的压力,水务公司不会对水价特别敏感,也就没有动力去降低成本,变得更有效地运转。“水务公司的管理和有效的设备对于降低水价是非常重要的。我们的长期目标是使水务公司降低运营和管理成本,使运营效率达到最高。”Mikkel Hall称,这也使得近年的水价有所降低。
但相比其他国家,丹麦的水价还是比较高的,不得不考虑到国家企业的竞争力问题,以避免因为高昂的水价导致丹麦企业的产品价格过高而失去竞争力。水务公司因此也会给一些用水量较大的企业一些折扣。
在水价调整的时候,政府会邀请企业代表参与讨论。“这个过程中,会有很多来自企业方面的压力,要求给多少折扣。政府也会花很大的精力去说服企业接受价格,用水大户的优惠水价均是经过工商联合会跟政府讨价还价的结果。”当然,丹麦所有的企业必须要适应转变去想办法减少水资源的使用。
因此水务公司被认为是丹麦所有公共机构中最难管理的机构之一。
但丹麦并不希望因此引入私人投资者进入水务公司。“一些国家由私人企业来投资水务集团比较危险,他们大多以营利为目的,较为短视。而我们希望看得更长远一些,以更长期的投入去降低漏损率及定期维护管网,而不希望通过水价挣钱。”
农药是清洁水源的天敌
丹麦人愿意为高昂的水价买单,是因为骄傲于丹麦清洁的饮用水。
丹麦居民的饮用水源100%来自地下水。这被认为是更安全和清洁的水源。但如果土壤资源遭到严重污染,地下水资源也会被破坏。其中,最具威胁的污染源来自农药的使用。
在丹麦的第二大城市奥胡斯,奥胡斯水务公司负责人Kristian Brunmark告诉《中国经济周刊》记者,对他们来说,最大的威胁来自农药。“它可以渗透到地下水当中。”
丹麦人因此高度重视农药污染问题,出台了很多措施。例如,在丹麦使用农药要缴额外的税。同时,农药的销售和使用都必须经过政府部门许可,使用的种类和数量由政府部门制定标准,农民使用的农药各项指标只能在许可的范围之内,绝对不允许超标,以防止过度使用。
“销售到每个农场的农药量要严格记录。如果农场被发现走私或者没通过官方认证的销售公司去买农药,会面临巨额的罚款。” Mikkel Hall说。
水源地附近被纳入重点保护区。在保护区内对农药的使用实施更严格的标准。
据Kristian Brunmark介绍,为保护水源地,他们通常采取两种方式:一是把周边的土地买下来种树,但这非常昂贵;二是严格控制甚至禁止农药的使用,并补偿农民因减产而致的损失。
但即使这样,他坦言,农药仍始终是一个棘手问题。因此,负责监督的官员还会对农药的使用进行抽查。
污水处理背后的商机
污水的处理和循环利用是整个水务管理的最后一环,也是丹麦重要的绿色产业之一。
在丹麦,人们最引以为豪的污水治理案例是哥本哈根的海港。20年前,那里曾经遭受过严重的污染,经过多方治理之后现已非常清洁。夏天的时候,人们可以在里边游泳。
这是丹麦官方最常引用的成功案例。但如今,污水处理的新亮点已经出现。
在丹麦首都圈地区的赫勒福市,赫勒福医院污水处理厂正在试运营。这是欧盟第一家医院污水处理厂,通过使用相关技术消除医院污水中所含的有害药物、有害病原体和抗生素耐药菌的复杂混合物,以确保这些有害物质不会排放到环境中。而常规的污水处理方法无法清除这些物质。
处理之后的高质水被视作一种可利用资源,例如,可作为医院内技术淡水(冷却水/锅炉水)再次利用。当然,这家试运营中的污水处理厂的终极目标是直接向附近溪流排放处理过的水,这将为医院带来极具吸引力的资本回收期,因为大大降低了向公共下水道和处理机构的排放。
全球主要的供水与污水处理系统供应商格兰富(Grundfos),看到了医院污水处理全球巨大的市场潜力,与赫勒福医院污水处理厂进行合作。
该公司主要负责人向《中国经济周刊》记者表示,他们将证明,医院污水可在医院所在地附近以一种经济有效和安全的方式进行处理,且经处理的废水可作为一种有价值的资源,替代和节约饮用水资源。
事实上,丹麦的污水处理厂早已以一种循环经济的模式在运营。
本文对油田采出水的性质分析、油田污水处理方法介绍以及油田污水处理技术的发展趋势三个方面的内容进行了详细的分析和探析,从而详细的分析了我国油田污水的处理现状及发展趋势。
【关键词】油田污水;处理技术;发展趋势
中图分类号:TU992.3 文献标识码:A
【引言】环境问题是中国21世纪面临的最严峻挑战之一,保护环境是保证经济长期稳定增长和实现可持续发展的基本国家利益。环境问题解决得好坏关系到中国的国家安全、国际形象、广大人民群众的根本利益,以及全面小康社会的实现。在油田开发过程中不可避免会产生大量采油污水,而且随着石油开采时间的不断延长,液含水率不断上升,有的甚至达到90%以上,污水处理量增加较快,给环境保护带来了巨大的压力。目前,对大部分石油企业来讲,采油污水处理工艺还是处于传统的“老三套”时期,所谓“老三套”主要是指以混凝、沉降、过滤为基础的传统污水处理方式,这是一种较为初级、单一的处理模式,虽然可以降低污染源中的有机化合物,但经过处理后的水质也很难达到国家外排标准和注水水质要求,严重影响我国石油工业的长期稳定发展,因此搞好油田污水处理成了大多数石油企业的当务之急。
1、油田采出水的性质分析
油田采出水的成分是比较复杂的,其主体物质是水,并且还含有盐类、固体杂质、溶解气以及油类悬浮体等多种有机物质,通常情况下,其悬浮物的含量以及含油量和矿化度都很高,并且通过对我国很多油田中的污水进行的分析研究中,我们还发现其具有以下的特点:首先其矿化度和含油量都很高;其次其悬浮物的含量以及成垢离子的含量也很高;然后其还含有四氧化硫离子;最后就是含有高分子聚合物。
2、油田污水处理方法
2.1、物理处理法
所谓的物理处理的方法就是指去除污水中的固体悬浮物、矿物质以及油类的方法,通常情况下,我们经常使用的物理处理法有离心分离过滤法、重力分离法、膜分离法以及粗粒化法。
2.2、生物处理法
这种方法是有一定的适用范围的,其只对可有机降解的生物化合物有效,将复杂的有机物在微生物的作用下分解成简单的单体物质,将有毒物质转化成为无毒的物质,从而起到水体净化的作用。油类作为一类烃类有机物,在微生物化学的作用可以被分解成为水和二氧化碳。由于微生物在污水中存在状态的差异性,可以将生物处理法分为生物膜法和活性污泥法两种;而由于对氧气需求情况的差异性,又可以将生物处理法分为厌氧法和好氧法两种。我国对采用生物处理法也是有一定要求的,BOD以及COD必须是不小于0.3的,而氯离子的也是要小于 104mg/L 的,如果没有达到此要求,而为了尽可能的提高其生化性,则应采取加入生活污水、采用水解酸化以及接种极度嗜盐微生物或是中等嗜盐微生物的方法。在除油的过程中,如果温度过高,则操作完成后应立即降温,另外进入生化系统的含油污水的含油量应是不大于 50mg/L 的,并且投加 BOD 以及磷和氮的比值应为 100:1:5。
2.3、化学处理法
2.3.1、化学氧化法
这种是指在催化剂的作用下,采用化学氧化剂将在水中已经呈现出溶解状态的有机物和无机物转化成无毒物质的方法,促进其形成与水容易分离的状态,从而起到提高其生化活性的作用。常见化学氧化法有催化氧化法、臭氧氧化法、UV/O 法、UV/H2O2法等,另外超临界水氧化技术作为一种新兴的方法,由于其具有效率高和速度快的优点,近几年来也得到了广泛的应用。
2.3.2、水解酸化法
这种方法是指在水解细菌的作用下,将不易降解的大分子有机物裂解或是断裂,这样就将其转化成了易降解的小分子有机物,减少其处理负荷,并提高了它的生化活性。应用此种方法时应与生化法结合使用,效果更好。
2.3.3、化学絮凝法
这种方法作为一种预处理技术,联同气浮法广泛的应用在了我国大部分的油田中,常见的絮凝剂包括有机絮凝剂、无机絮凝剂以及复合絮凝剂三大类,另外近几年兴起的一种新型的有机高分子絮凝剂,由于其具有处理速度快、用量少,处理效率高以及污泥产生量少的优点,其在我国油田污水处理工作中也得到了更加广泛的应用。
2.3.4、膜分离技术
膜分离是在20世纪初出现,20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征,因此,已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
3、油田污水处理技术的发展趋势
3.1、开发高效的处理药剂
近几年来,很多杂志和报刊已经相继的刊登了很多的高效水处理药剂,其中绝大多数都是一些新型的氧化剂以及由有机高分子化合物和无机化合物复配而成的药剂,其作用的机理均为破坏油水的原油体系,降低采出水的粘度,从而起到加速分离并且凝聚油珠的作用。利用絮凝处理法对油田污水进行处理时,我国已经研发出了很多新型的高效絮凝剂,并且这其中的绝大部分产品也都实现了工业化的生产,然而采用化学絮凝法处理油田污水所取得的效果与学者们理想的效果却还是存在着一定的差距的,特别是因开发油田所引起的水污染问题,并没有得到明显的改善。通过对我国油田开采的现状进行分析,絮凝剂的研究趋势应为在考虑各大油田污水实际特点的情况下,多研发一些功能突出的处理药剂,并且研究兼具杀菌、除垢、抗腐蚀以及絮凝等多种功能的药剂。为防止对环境的二次污染,应优先考虑选用生物降解性好并且处理效率更好的絮凝药剂,同时应尽可能的使用天然的高分子有机絮凝剂来替代人工合成的无机絮凝剂。
3.2、开展耦合工艺的应用研究
现阶段,我国很多的油田都已经进入了三次采油的阶段,并且三元驱油以及聚合物驱油等先进的技术也已经广泛的应用在了我国众多的油田中。但是随之问题也就产生了,伴随着聚合物含量的不断提高,粘度也越来越大,因此传统的污水处理工艺和污水处理设备也就无法满足油田采出水的标准要求了。所以,研发一种新型的与之配套的耦合采出水的处理工艺就已经成为了一个非常紧急的课题了,为了最大限度的提高油田采出水的处理效率和处理深度,我们对于改进原有的单元设备已经进行了大量的科研工作,并且也开始应用浮选法以及水利旋流等处理方法,在此基础上,也相继研发出了精细过滤器、双层滤料过滤器、横向流除油器以及核桃壳过滤器等新型的处理设备,同时在处理的工艺流程上,也逐步的应用耦合无生化处理工艺以及压力过滤处理工艺,从而替代了传统的重力过滤处理工艺。同时我们还采用了两级过滤以及三级过滤处理工艺,从而最大限度的提高了油田污水的处理深度。
高级氧化技术在采油污水处理中的研究处于起步阶段,但取得不少进展。高级氧化技术又称做深度氧化技术,以产生具有强氧化能力的羟基自由基为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同,可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。因此在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势,能够使绝大部分有机物完全矿化或分解,具有很好的应用前景。
总之,随着油田的进一步的开发建设,采油污水的处理问题已成为制约油田发展的重要问题。通过对采油污染的处理,才能使得可持续的发展油田采油工业,才能为我国带来更多的社会效益和经济效益。
【参考文献】
[1] 张莲芳,潘红磊 . 海外油田采油污水处理方法与发展趋势 [J]. 中国安全生产科学技术,2012(3)