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1.1工艺流程
根据设计进水水质中COD、NH3-N指标较高,要求出水水质指标高,同时考虑包头市为北方寒冷城市,水温较低的气候条件,污水排放对氮、磷提出要求,而且需对污水进行回用以便达到节约用水的目的。该污水处理站采用CAST工艺+絮凝沉淀工艺。
1.2工艺特点
(1)优化了处理构筑计物的布置,节省工程投资和占地面积。
构筑物尽量合建,节省工程建设投资和占地面积,该工程设计将集水池和提升泵房、加药间和加氯间等采用合建。同时,构筑物之间尽量构筑物连接或合建,本设计粗格栅与提升泵房、细格栅与旋流式沉沙池等都连接在一起。
(2)设置旋流式沉砂池。
在沉砂池的设计中,一方面要考虑保证后续脱氮除磷厌氧、缺氧的状态,保持碳氮、碳磷质量比,另一方面也要统筹考虑工程投资、占地和运行费用等诸多因素。因此,土右污水处理站采用旋流式沉砂池。旋流式沉砂池的进水是以切线方向进入,通过位于水池中心的叶轮慢速搅拌,形成平面的旋流,利用砂粒和水的密度不同,在旋流状况下得以分离,由于完全利用水力和机械搅拌形成旋流,没有曝气设施,因此能保证进入CAST池预反应区的污水处于缺氧或厌氧状态。
(3)运用适宜的污泥处理工艺,减少运营成本。
对污泥的处置采取直接机械浓缩脱水方式,不设污泥缓冲池,节省一次性投资,减小运行费用。由于污泥在浓缩脱水时停留时间较短,因而避免了磷的释放,保证了系统运行的可靠性。
2主要构筑物及设备参数
2.1粗格栅间与提升泵房
粗格栅按远期规模设计,粗格栅为地下式钢筋砼平行渠道,设计格栅渠道2条,每条宽度1.1m,栅条间隙20mm,分别配回转式机械格栅除污机,l用1备。根据格栅前后液位差,由PLC自动控制,同时设有定时排渣和手动控制排渣。提升泵房与粗格栅合建,进水泵房为钢筋混凝土构筑物,长宽尺寸为7.0m×9.8m,有效水深6.8m,安装3台不堵塞式潜水污水泵,2用1备(其中1台为变频式),单泵流量700m3/h,扬程14m,电机功率55kW。
2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅间为地上式钢筋混凝土结构,平面尺寸10.3m×14.1m。设计格栅渠宽1.6m,共计2条,配螺旋机械格栅除污机2套,栅条间隙3mm。曝气沉砂池与细格栅间合建,为地上式柱形钢筋混凝土结构,直径3.65m,有效水深3.9m。采用立式轴承及叶轮2套,每池1套,与沉砂池配套使用,叶轮直径为1500mm,转速为15r/min,电机功率为1.1kW。采用螺旋式砂水分离器1台,单台流量20L/s,电机功率0.37kW。配有离心式鼓风机两台(1用1备),流量为7.5m3/min,扬程为5m,电机功率为2.2kW。
2.3CAST生物池
生物池是污水生物处理的核心构筑物,采用CAST工艺。1座钢筋砼结构生物反应池,分为两格,每格再分为预反应区和主反应区。每格平面尺寸为47m×30m,有效水深6m,预反应区:主反应区=1:9。BOD5污泥负荷为0.0479kg/(kg•d),水力停留时间28.13h,混合液质量浓度4g/L,泥龄15d,污泥回流比30%,产泥率0.85kg/kg,微孔曝气管有6000个。每池配有1台回流潜污泵,流量为340m3/h,扬程为2.0m,功率为7.5kW。每池采用1台剩余潜污泵,单台流量为67m3/h,扬程为9.0m,功率为4kW。配有滗水器4台,每池各2台,滗水能力为1300m3/h。
2.4接触池及再生水进水泵房
接触池将生物池处理后出水进行消毒,同时作为再生水处理构筑物的进水泵站,建有1座。接触池体积尺寸为21.5m×7.7m×4.0m,再生水进水泵房的流量为0.342m3/s。配有水泵3台,2用1备,其中1台变频式,单台流量为700m3/h,扬程为9m。
2.5加氯加药间
加氯间为再生水处理进行消毒,由于进水存在含P高的时段,通过投加聚合硫酸铝化学除磷,同时聚合硫酸铝可以作为沉淀剂用于再生水[2]。加氯加药间为1座钢筋砼框架结构,建筑面积为13.5m×16.2m,采用2台加氯机(1用1备),加氯量为8mg/L。加药量为355kg/d,加药浓度为10%。
2.6鼓风机房
建有1座22.5m×10m×7.5m框架结构的鼓风机房,配有3台风机,其中2用1备,2台变频,单台风量为70m3/min,风压7m,总供风量为8400m3/h。单机功率为110kW。
2.7储泥缓冲池
1座,钢筋砼构筑物,圆柱形结构,尺寸为Ф6.0m×4.85m,配有1台潜水搅拌器,功率为1.5kW。
2.8污泥浓缩脱水机房
通过浓缩脱水,降低污泥含水率,以减少污泥体积,便于污泥贮存、外运及污泥的再利用,脱水机房尺寸为L×B=24m×12m×6.8m+9m×6m×4.5m(泥棚)。主要设备有:2台(1用1备)污泥浓缩脱水一体机,单机处理能力为7~36m3/h,带宽1.5m,单机设计工作时间为10~12h;投泥泵2台,流量为13~70m3/h,扬程20m,电机功率1.5kW;三箱系统式絮凝剂制备系统1套,最大投药量为15.8kg/d,药剂投加浓度1‰;空压机2台,流量0.13m3/h,风压1.0MPa;2台离心式冲洗泵,流量12~42m3/h,扬程45~56m。
2.9普通滤池
1座,6池式单层框架结构,尺寸为7.4m×6m×4.1m。设计参数为:气冲强度55m3/(m2•h),水冲强度15m3/(m2•h),填料形式为均质石英砂滤料,配水形式滤板及滤头配水,反冲洗风机、反冲洗水泵与曝气生物滤池公用1套设备。
2.10清水池及再生水送水泵房
1座,钢筋混凝土水池,尺寸为35m×15m×4m,池容为2000m3,送水泵台数3台(2用1备,1台变频),水泵扬程35m。
3运行效果
经过两年的运行表明,包头市土默特右旗污水处理站设备运行正常,出水水质除氨氮外都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准,具体运行数据见表1。为了解决氨氮处理效果低的问题,在CAST反应池中添加碳酸氢钠和反硝化菌,经过三个月的调试,出水氨氮质量浓度由44mg/L降到9.6mg/L,使所有的出水指标都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准的要求。
4效益分析
现使用的循环水排污水的回用方案为:将循环水排污水通过混凝澄清、过滤之后,再利用反渗透转化为循环水补充水。在部分电厂使用的超滤装置对去除水中的悬浮物以及胶体有着重要的作用,但超滤膜自身也会造成污堵,特别是在加入混凝剂以及助凝剂之后,其会有更加显著的反应。另外,在循环水排污水的杀菌过程中,杀菌剂对超滤以及反渗透膜的寿命、清洗周期以及运行的费用有较为严重的影响。能够有效解决上述问题的方法就是对其加入缓蚀阻垢剂。目前使用较多的就是有机膦盐酸、多元膦酸盐,其有较多的优势,例如化学稳定、较少的用量以及耐高温。还可以有效遏制水中菌藻以及微生物的生成,从根源上避免形成微生物黏泥。但过量的使用药剂也会使循环冷却水排污水的后续处理受到一定影响。文章对残余水处理药剂对循环水排污水处理中混凝的影响加以分析,以使其影响降至最低。
2实验部分分析
2.1药品及仪器介绍
实验中采用的药品为AlCl3以及聚丙烯酰胺加之质量分数为50%的氨基三亚甲基膦酸,质量分数为45%的羟基亚乙基二膦酸和十四烷基二甲基苄基氯化铵。实验中使用的仪器包括:JJ-4型六联电动搅拌器、实验室台式浊度测定仪LP2000-11型,HANNA,速台式离心机TGL-18C型。
2.2实验的具体方法及步骤介绍
2.2.1针对循环冷却水排污水水质的分析研究
本组试验中的用水全部采用某炼化公司循环冷却水系统的排污水,pH7.0~7.5的水质指标,5.02NTU的浊度,997mg/L的总硬度(用CaCO3计),390mg/L的总碱度(用CaCO3计)。
2.2.2实验方法
选取500mL的废水倒入1000mL的烧杯中,加入不同量的水以处理药剂,使残余药剂质量的浓度分别保持10、20、30、40、50mg/L,等到其混合均匀之后,加入混凝剂15mg/L+助凝剂0.2mg/L。使用六联搅拌器进行搅拌,首先用300r/分钟的速度搅拌一分钟,以达到药剂和废水能够充分融合的目的,然后再用每分钟70r的速度搅拌10分钟,以加快絮体的增长速度。将剩余废水倒入500毫升的量筒中,将絮体沉降100毫升所需的时间详细记录好。然后将其放置半小时,取液面下2~3厘米处的水样作为样本,对上清液的浊度以及COD进行检测,对絮体的体积以及泥渣虚度进行测定。
2.2.3测定及分析方法
浊度:使用LP2000-11型浊度仪。COD:依据GB11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》标准。絮体的体积:将混凝烧杯中的泥渣放置于量筒中,经过30分钟的沉淀后记录其体积。泥渣虚度:将混凝烧杯中所有的泥渣倒入带刻度的离心管中,记录体积为V1,之后在倒入离心机中以每分钟4000r的速度,进行5分钟后,将压实后的体积记录为V2,泥渣虚度S公式为:S=V1/V2。
3结果分析
3.1混凝效果与残余药剂的关系
3.1.1与浊度的关系混凝沉淀后的上清液的浊度会随着残余药剂质量浓度的增加而增加。其中,影响最大的就是1427。
3.1.2影响絮体沉降的速度在质量以及浓度都相同的残余药剂中,1427对絮体沉降的速度的影响最小,而HEDP与ATMP对其的影响基本一致。
3.1.3影响COD上清液的COD在没有残余药剂的掺杂下最低,混凝对COD的影响不是很显著。
3.1.4影响泥渣的体积泥渣体积与残余药剂质量浓度成正比关系,在加入有机磷系阻垢剂后,两者之间成反比关系。
3.1.5影响泥渣虚度残余药剂质量的浓度与泥渣虚度之间成正比关系,对其影响最大的时候是在加入ATMP之后。
3.2残余药剂对于混凝效果的影响
3.2.11427的影响
1427在水中的沉降速度会因浓度的升高而降低,絮体的体积与其浓度之间成反比关系,泥渣虚度与其成正比关系。
3.2.2有机磷系阻垢剂的影响
絮体体积与残余的有机磷系阻垢剂的浓度成反比关系。
4结束语
由于对于消防污水的收集和处理不够重视,没有考虑到消防污水进入松花江的严重性,对产生的污染估计不足,致使爆炸事故发生后,没能采取有效措施,泄露出来的部分物料和循环水及抢救事故现场消防水与残余物料的混合物流入松花江,引发了松花江水污染事件,对松花江下游沿岸居民的生产、生活带来了严重的威胁,针对这起事件,吉林省光防治宣传工作就投入7000多万元。后来国务院事故及事件调查组认定,松花江水污染事件是一起特别重大水污染责任事件。这一重大水体污染事故给我们留下的惨痛教训,为了避免消防污水的再次污染石油企业必须重视起消防污水对于环境的影响,必须做好消防污水的收集和处理工作。
对于石油工业中消防污水应该怎样进行收集
对于石油工业中防止消防污水污染的根源则是防止消防污水的流失,如果不对消防污水进行收集,则污水会进入江河湖泊,污染地下和地表用水,所以必须采用有效的方法对消防污水进行收集,将受到污染的消防水从未受污染的水中分流出来,如石油企业可以提前建立和金陵拜耳1万t/a组合聚醚装置对消防污水进行收集的类似装置,该装置由原料罐区、生产厂房、堆桶场、加热区、污水池等建构筑物组成。为防止消防污水对环境的污染,石油企业也可以建立自己的堆桶场,是将其设计成一块周围高、中间低的盆地状场地,供收集消防污水,场地中间设一水沟,水沟的末端接切换井,切换井有两个出口,一个出口接污水池,一个出口接阀门井。阀门井内的阀门关闭,水即进入污水池,污水池蓄满后,水被积在盆状场地之内;阀门井内的阀门打开,积水即可排至雨水系统。当因为安全事故产生消防污水时则将井内阀门关闭,将消防污水放入污水池,等待污水的进一步处理,如果为正常的排水则将污水池的阀门关闭,进行正常排水。
石油企业在处理消防污水时可以采用的几种新的处理工艺
根据消防污水的特点在处理消防污水时需要采用不同的方法进行针对性的解决,消防污水中混有的石油等有机物料,处理消防污水可以采用以下几种方法。首先对于消防水中含浮油、胶体溶解物和悬浮固体组成的消防污水可以通过机械或者物理的方法去除,通过静置的方式将浮油去除,或者采用其他物理、化学或者生化的方法处理。其次对于消防污水产生的分散油、无机盐和表面活性剂等,可以采用不同的方式进行深度处理:
(1)采用吸附的方式,利用吸附剂多孔的特点和疏水亲油的特性,使污水中的油污经过物理或者化学作用吸附在吸附剂的表面或者空隙内达到处理消防污水的目的。
(2)利用高级氧化技术,通过化学或物理化学的方法将污水中的有机污染物直接氧化成无机物,或转化为低毒的易生物降解的有机物,对于含有表面活性剂的石油消防污水,当中含有大量难以去除的乳化油,因此必须采用针对性的消除油水界面膜上的表面活性剂。利用超氧化技术可以在很短的时间内达到对有机物的破坏作用从而实现对消防污水的处理。
城市污水处理厂的主要建设内容有硬件系统和软件系统。硬件系统包括污水收集系统和处理系统,污水收集系统包括城区污水收集管网、污水输送管道及污水提升泵站;污水处理系统包括污水处理工程的构筑物、配套的泵站、设备、自控系统等。软件系统包括设计的处理规模和处理工艺,处理规模即日处理的污水量,处理工艺即处理工艺技术、路线、自控性能等。
2城市污水处理厂对环境的影响
2.1对生态的影响
由于城市污水处理厂通常建在城市周边的郊区,从城区收集的污水需要通过输送的管道及污水提升泵站方可送到污水处理厂,输送管道的建设将破坏穿过的土地、河流等生态系统,其建设过程中产生的弃土堆置不仅需要占用土地,同时还破坏土地原有的生态系统。在城区的污水管网建设和改造中,施工过程的噪声、粉尘、施工废水对城区居民产生影响,产生的弃土对占用土地生态系统产生影响。
2.2恶臭的影响
城市污水处理厂的恶臭主要来源于格栅、泵房、沉砂池、反应池、污泥池等,由于废水中含有氮、硫、氯、磷等污染物,随着废水的腐殖发酵产生如NH3、CH3S?蛳OH、H2S等,形成恶臭。
2.3噪声的影响
城市污水处理厂的噪声源主要有风机、水泵及水流等,尤其是风机的噪声,声级高达105dB。尽管一般情况城市污水处理厂远离居民区,对周围的居民区影响很小,但对于操作人员,长期处于强噪声的工作环境中可能导致耳聋,并对人体的中枢神经、植物神经产生损害。
2.4污泥的影响
城市污水处理中产生污泥,一般情况下为污水处理量的1%~2%,污泥的发生量大。污泥中不仅含有大量的病原体、微生物、寄生虫、病菌及有机物,还含有汞、铬、镉、铅等重金属,处理不当将对土壤、地下水、地表水等产生影响。
2.5排水的影响
城市污水处理厂处理后的最终排水对收纳的水体产生影响。城市污水经正常处理达标的情况下,排水进入河流后在排水口附近形成一段混合区,在此混合区内,水质不能达到相应的水质标准,对该段河流的水体功能产生不良影响,影响沿线居民的生产、生活。尤其是非正常工况下,污水经处理后不能达标排放,在收纳排水的水体将形成很大的超标带,并将对沿线的生产、生活带来严重的影响。
3防治对策
3.1合理选址
城市污水处理厂选址,要根据城区总体规划要求,选择城区的下风向、收纳废水河流的下游、远离居民区;在排水口设置时,按照水源保护区设置的要求避开集中式饮用水源的取水口、渔业养殖等。
3.2建设花园式厂区
在厂区因地制宜种植花草树木,充分利用不同植物对污染物的吸收作用。如利用地衣、山楂、夹桃竹、丁青等吸收二氧化硫,女贞、美人蕉、大叶黄吸收氯气,水葫芦、浮萍、金鱼藻等吸收水中的汞、铅、镉,阔叶植物吸收大气中的飘尘。在污水处理厂建设中,将绿化、人工湖、景点与处理构筑物、出水相结合,既能减少污染对环境的影响,又可美化厂区。
3.3建设全封闭式污水处理厂通常对恶臭主要处理方法有焚烧法、催化氧化法、吸附法等,将发生恶臭的构筑物安置于室内,通过引风设备收集恶臭气体,再将臭气采取相应的净化措施,不仅可以吸收恶臭气体,厂房还对噪声起到封闭隔离降低效果。
3.4选择合理设备
既要根据所在地的自然条件和经济状况,选择经济可行的处理工艺设备,满足处理效果要求和经济承受能力;还要采用先进的自动化控制系统和全线监控系统,减少人工操作,避免因人为因素对处理效果的影响。
3.5确定合理建设规模
在城市污水处理厂建设中,要按照城市的发展规划和环境保护规划,合理确定规模,分步实施。
3.6选择合理的工艺
污水处理厂的处理工艺应根据原水水质、出水要求、处理规模、运行成本、自然条件和社会状况等因素慎重考虑。不同的工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处,因此,工艺选择应符合技术合理、经济节能、易于管理、重视环保等方面的要求。
3.7污泥的处置
污泥处置应按减量化、资源化、无害化的处置原则,首先对污泥进行浓缩脱水,减少污泥发生量;再通过消化、厌氧,去除污泥中的有机物、病菌和微生物等,并对污泥进行成分测定,达到要求后可以进行堆肥,充分利用污泥中丰富的氮、磷、钾等营养成分,如不能利用,则进行无害化填埋处置。
3.8城市污水的深度处理
为减轻城市污水处理厂的排水对收纳水体的不良影响,节约水资源、保证水资源的持续利用,可对污水进行深度处理后重复利用。尤其是缺水地区,对污水进行深度处理后重复利用,是解决淡水资源的重要途径。
所谓深度处理,就是在污水经过物化生化处理、达到排放标准后,对污水进一步采取处理措施,降低水中的污染物,使水质接近或优于可以直接利用的水质,如居民生活中的水、工业冷却水、道路绿化浇洒水、农田灌溉用水等。通过城市污水的深度处理,使污水达到重复使用,节约水资源,减轻对收纳水体的污染。
论文关键词城市污水;环境影响;工艺技术;防治对策;深度处理
论文摘要分析了城市污水处理厂的环境影响,提出相应的防治对策,以期正确引导城市污水处理厂的建设。
1.1污水处理水平和方法
生化处理,同初级处理一样,采用的是传统的生化技术。生化技术的主要工作原理是利用污泥本身。在污泥中存在着一些对有机质的化学结构有破坏作用的特殊细菌和真菌,如此一来对污水中的BOD和病菌能降低十分之一左右。举个例子来说,农村新能源中的沼气,就是采用的厌氧技术的处理污水的,在污泥中厌氧菌的作用下,有机质就会在被处理,在这个过程中沼气就产生了。深度处理,是对二级处理的优化过程。除了一级中的化学絮凝剂、二级中的活性炭,还会投放一些交换树脂,或者是进行一些反渗透的工艺,污水中的残留的溶于水的糖分、盐类和一些碳水化合物,达到杀菌消毒的效果。当地的社会经济发展水平和污水来源及其处理后的用途是污水处理技术的选用必须考虑的。农村地区的污水来源主要是生活污水,主要成分就是各种固体的悬浮物,还有一些病原菌等有机污染物。经过处理后的污水即再生水,可以用来灌溉农田、浇花浇树、美化环境、观赏水池、拖地洗车等生活生产的各个方面。
1.2生活污水的处理系统
1.2.1集中处理系统。主要是传统的物理手段,比如在农村建立污水处理厂,通过地下管道等把生活污水集中到一起,然后进行。或者是开放一块森林或湿地,根据土地与地下水联结的特点,或者是植物(主要是大树)的自身净化作用进行处理。
1.2.2分散处理系统。主要是科学的化学手段,也是建立一个污水处理厂。不过在厂子里,采用拦截、沉淀、消毒、杀菌等方式,对收集起来的污水采取高度化的科学手段进行,使得处理的结果更安全。随着经济的发展,科学技术日趋完善,这种分散的污水处理系统越来越受到管理者和技术人员的青睐。
2农村污水处理问题
在我国从20世纪80年代,就开始对生活污水分散处理技术进行了研发工作,能源消耗上采用的是微动力或无动力,也创造性地发明了一些污水处理装置,由于技术的不成熟,因此在实际应用上不尽人意。
2.1赤潮现象抑制技术不稳
由于水中含有的磷和氮元素超标,水体就会出现赤红色,导致鱼虾大量死亡。这就是我们所说的赤潮,也就是水体富营养化。目前我们国家的污水处理系统中还不能完全突破这种生物处理技术,因此对未来的发展也是大为不利的。
2.2再生水的回收利用不完善
虽然现在的分散处理技术已经能够对污水进行有效处理后的排放工作。但是没有实现再生水的就地应用,不仅造成了水资源的浪费,还造成了科学技术的价值大打折扣。农村地区面对严重的生活污水窘状,不得不采取一些行之有效的措施。在发达地区,人民越来越清醒地认识到生活污水对生活质量带来的弊端,处理生活污水成为其工作的中心之一。在对生活污水处理上,采取了一些实效性很强的措施,利用耗能较低费用较少的经济实惠的实用技术。在经济稍微不发达的地区,尤其是在人口集中区,人民也意识到了生活污水带来的困扰,因此在寻求如何有效地处理生活污水技术上,也有了实际的行动。
3污水处理系统选择
污水处理系统有集中处理和分散处理两种模式。不同的地区有不同的特点,因此采用的手段也不尽相同。适合集中处理模式的地区有:东部沿海地区、村落密集地区、污水量大地区;适合分散处理模式的是村落较分散的山区。对于排水设施不健全的北方和中部地区,也要采取一些措施:安装带有节水器的卫生马桶、修建沼气池、链接污水管网络。
4农村污水处理投入和产出效益分析
4.1农村污水处理工程投入
4.1.1集中处理系统的投资。污水深度处理的工程费与要求的出水水质是密切相关的。污水处理的投入与出水水质是成正比的。一般而言,污水处理厂的建设工程费用和运行费用比较高,土地处理系统和人工湿地系统的处理费用相对较低。
4.1.2分散处理系统的投资。目前的成套模块化生活污水纳滤膜污水处理设备,每套售价在几万到十几万不等。4.2农村污水处理效益分析
4.2.1经济效益。利用再生水灌溉农田、浇花洗车,可以减少对干净淡水资源的使用;同时也能降低脏乱差的环境造成疾病带来的损失,增加当地的经济效益。
4.2.2能源效益。污水处理装置都采用微动力,对能源消耗较小,而且在二级处理时还会产生沼气,可以用来燃烧发电等,产生巨大的能源效应。
4.2.3环境效益。污水横流,破坏了居民的生活环境。治理生活污水,不仅改善了居住环境,还能够提高人民的生活质量。
4.2.4社会效益。污水处理后带动了经济的发展、能源的增长、环境的提升,在促进人与自然的和谐发展上,在经济与环境的和谐发展上,在农业与工业的和谐发展上,都有客观的社会效益。
5结语
城市工业产生的污水是当今国家急需解决的问题,也是城市首要规划的一部分,因为人类的生活离不开水,一旦城市用水或是工业用水得不到及时满足,那么国民的日常生活会受到严重影响,工业发展受到抑制,国家经济实力也得不到保证。由于不同工业用水的情况有所不同,所产生的污水中含有的杂质成分也不同,因此治理方法也应该因情况而宜并且再次回用污水还要取决于回用目的,最终处理得到净化程度不同的工业用水。本文针对此案例进行讨论,对于回用工业用水的程度,对处理方法进行分类分别为:一级处理、二级处理以及三级处理,这种分类方法是根据处理方法的复杂程度为依据的,因为污水的杂质太多,必须选用多种方法相结合处理才能达到预期效果,处理的过程越复杂,产出水质质量就越理想。因此,三者的处理系统复杂程度分别为:三级处理大于二级处理大于一级处理。一级处理是指利用某种物理方法对污水中存在的悬浮颗粒进行清除,就像是进行了一次过筛实验一样,对污水进行初步净化。但是一级处理得到的水并不能满足回用规划要求,因此只有进行二级处理才行。
二级处理是指运用生物方法对一级处理后的污水中的胶状物和可溶解物杂质进行再次净化,这样得到的污水是可以允许从工厂排出的,但只是可以满足部分需求,因此需要采用三级处理。二级处理常见的处理方法是流动床生物膜工艺,这种工艺方法是利用覆盖在填料上的微生物形成的生物膜对污水进行处理,处理过程中会出现有大量活性污泥。在处理前需要对接种的活性污泥进行闷爆一天(24h),随后得到的活性污泥具有避免存在的游离微生物与覆盖在填料上的微生物对养料竞争的现象发生,最后投入污水进行处理。但是该过程中曝气不可过大,这样给生物膜的形成创造了有利条件。根据检验污水的去除率=(污染去除量/原水中的污染物含量)*100%,来决定和判断是否还需要继续投水。想要挂膜效果理想,对进水中所含有机物的浓度和所需温度要求比较严格,如果进水中所含有机物浓度存在贫营养微生物或是温度较低,那么挂膜效果是不会很好的。该方法对填料的要求就更加苛刻,填料的性能直接影响着结果的好坏。为了达到预期目标,可以在工艺工程中加入一些碳源,这样有利于挂膜。常见给水处理工艺。三级处理是指,将经过一级处理和二级处理后污水中存在的难以溶解杂质、复杂有机物以及溶解盐类进行深层次,深度地处理,所得到的污水中含杂质也会较少,这样产出的污水完全可以满足工业的需求。
2回用工业污水
2.1解决回用工业污水的方法现在对于城市工业污水,急需制定一个回用规划,该规划是结合城市的地理位置、污水排放管道、经济现状来制订出来的,它将服务于城市水资源就工业、农业、市区和乡镇用水等方面,根据工业污水的处理不同,将所回用的污水分类利用,既达到了合理利用水资源的目的,同时也对工业污水的回用得以充分开发。根据设施位置、设施规模以及设施要求,对城市中各种水资源进行合理治理并集中处理[2]。集中治理有利于城市污水治理管理,提高整治效率。城市工业污水处理得到的不同污水,可以根据水质的不同,供给不同的需求群体,这样不仅节约水资源,而已可以达到灵活运用的效果。另一方面,当地的污水回收利用可以节省大量输水成本。
2.2该工程的污水回用的特性(1)工业建筑中水系统,城市工业污水治理所得到的污水可以用在大型工业建设或是用于建筑中污水的收集,以及可以用到道路的清洁、汽车的清洗和城市的绿化工作等。(2)区域中水系统,比如像政府机关和一些建筑小区中可以利用处理后的城市污水对其的屋顶,路面和运动场清洗,绿色植物浇灌。比如,屋面上雨水的处理可以采用这种方法:收集屋面上雨水后再让雨水经过滤网过滤得到初期雨水最后可以将雨水用于景观使用,如果小区或是其他区域对污水水质有更高的要求,污水处理的工艺流程则会更加复杂,比如,在上述的得到初期雨水后将其倒入蓄水池后进行静置沉淀,取其上清污水,再进行混凝和过滤,然后对其采用成本较低的,常见的氯化消毒法进行消毒处理,最后投入供水调节池中,有必要的话,也可以采用生物方法进行处理,这样可以达到深层次净化水源的效果。对于不同情况,展开不同的水质调研,比如,路面径流对水质的要求较低,就可以实行地面水质调研。(3)城市中水系统,城市用水主要是以生活用水为主,城市中水系统是对整个城市规划建立的,城市污水水质不像工业污水水质那么差,城市污水可以经过污水处理和深层次处理就可以回用满足工业所需,城市道路植被的灌溉,河水和湖水的储备。这三种系统,前两者方法都是先将城市工业污水分散后在回用的,最有一种方法则是将城市污水集中到一起在进行回用的。
2.3污水的集中回用由于每个污水处理厂对城市产生的不同水质污水的处理方法不尽相同,所以需要对这些污水进行集中处理,每个污水处理厂都必须结合当地特点对污水进行有效处理。有效的污水处理工艺不仅对污水回用得到的水质质量有较大影响,而且取决于处理厂的规模和处理厂产出的污水水质。因此,污水的集中回用规划需要每个污水处理厂集中管理。
2.4污水的分散回用随着我国工业的快速发展,我国经济实力的快速提升,一方面给我们生活带来了充实的物质满足和精神满足,另一方面,却又在对我国的自然环境造成严重性的破坏。因此,合理处理好工厂产出的污水废水是各个城市应当解决的首要问题,有效的方法就是结合科学技术,打破常规思维,运用先进设备对污水进行截流,再输送到污水处理厂进行处理,最后在通过管网达到回用。但是,因为我国大多数城市都是老城新建的,城市的地下管道和输水设施过于老化,不利于污水处理工作的开展,再加上,要完成这一项目需要投入大量的人力,物力和财力,可想而知,此项工程需要长久地才能完成。
3结语
1.1人工湿地污水处理技术的历史
德国科学家曾的实验中发现了芦苇可以将水中的污染物质去除,随后又对这一现象进行了详细的研究并且开发出一系列的实验系统。随后的几十年中又有科学家提出了根区法,这是人工湿地污水处理发展的最初阶段,对于人类的发展有着十分重要的作用,是人工湿地污水处理技术上一个巨大的飞跃。目前对于人工湿地污水处理技术达成了基本一致的共识,就是利用水中的植物、微生物和化学这三种方式对湿地污水进行同步作用将湿地中的污水去除达到净化湿地水质的目的。
1.2人工湿地污水处理技术的基本类型
将人工湿地污水处理技术按照工程设计和水体流态进行分类,人工湿地污水处理技术一般可以分为三个。第一个是表面流湿地,这种湿地是不需要砂砾等物质来作为填料的。因此它的成本十分的低,但是这种湿地由于没有填料所以不能够承受住很大的负荷。第二种湿地类型是水平潜流湿地,这种湿地可以有效的去除水质中的污染物,对净化水体来说是最好的湿地,这种湿地受周围环境影响也是比较小的,在任何季节都可以进行使用。第三种湿地是垂直流湿地,这种湿地的效果是最好的,他几乎将前面两种湿地的优点都结合进来,但是它有着一个致命的缺点,那就是成本太高,因此还没有被广泛的使用。
1.3人工湿地污水处理技术的优点和不足
1.3.1人工湿地污水处理技术的优点
(1)成本小,便于运营
与传统工艺相比,人工湿地处理污水技术的建设成本是比较低廉的,建设完成之后的管理和维护费用也是很少的。因此对于人工湿地的建立可以使得我国的污水集中进行处理并且可以节省大量用于处理污水的资金。
(2)人工湿地污水处理系统组合多样性、针对性
人工湿地污水处理技术一般来说分为两个部分,第一部分是人工基质,这一部分是由土壤或者砂砾等物质组成的,在对污水进行处理的过程中不同的基质对于污水的处理也是不同的,不同的基质对污水处理有着不同的效果。第二部分是水生植物,这种方式就是通过植物来进行污水的处理,在实际应用的过程中比较常见的植物是芦苇、红枫和美人蕉等植物,经过相关的实验表明不同的植物对于不同的污水也有着不同的处理方法,所带来的效果也是不同的。因此,只有对于这两种方法有着充分的认识和了解并且进行灵活的运用才可以更多的对污水进行处理,使得人工湿地污水处理系统更加的具有多样性和针对性。
(3)独特的绿化环境功能
人工湿地和自然湿地都有着一个共同点,那就是在湿地周围都种植着许多的水生植物,众多的植物对于环境的绿化也起到了一定的作用。当人工湿地中的植物成长到一定的规模之后,就会增加城市中的绿地面积,对于城市的绿岛效应可以起到很好的消除作用,还可以为人们提供一片新型的绿地和城市景观。
1.3.2人工湿地污水处理技术的不足
(1)容易受到气候的影响
人工湿地中的植物直接决定了人工湿地污水处理系统对于污水处理经济效益,而决定植物生长的就是气候。因此气候对于人工湿地污水处理系统有着十分重要的影响,他直接决定了人工湿地污水处理系统是否能够有效的对污水进行合理高效的处理。另外,当气温较低时会使得湿地中的水体产生冻结的现象,这样就会使得湿地中的水体流动速度减慢从而影响到人工湿地污水处理系统的正常工作。
(2)占地面积大
人工湿地污水处理系统处理污水的效果和人工湿地的占地面积有着十分密切的联系。当人工湿地面积增大时,处理污水的速度就会得到大大的提高从而节省了更多的时间处理更多的污水。当人工湿地面积减少时,处理污水的时间就会变得比原来处理污水的时间多,这样就会造成了时间上的浪费,也会使得人工湿地处理污水的速度下降。
(3)容易出现饱和现象
人工湿地能够有效的去除水中的污染物质,但是随着时间的不断增加,过多的污染物会残留在水中得不到及时的处理而造成污染。当污染物质的增加速度超过了人工湿地的自净能力时,就会产生污染物质的剩余从而使得人工湿地无法正常对污水进行处理。
2我国人工湿地污水处理技术的现状及分析
2.1我国人工湿地污水处理技术的现状
人工湿地污水处理技术是来自西方国家的,对于环保方面西方国家一直处于世界的前列。我国对于人工湿地处理污水技术的研究相对于西方国家来说是比较晚的。因此我国的人工湿地处理污水技术还不是很成熟,还有很多的技术需要改进。只有在我国的人工湿地处理技术得到完善之后才可以使得我国的人工湿地得到充分的利用,从而能够更好的保护环境和对污水进行处理。这样不仅仅可以处理污水,还可以促进我国经济的发展,使得我国的经济得到更快更好的发展。
2.2我国人工湿地污水处理技术的现状分析
我国对于人工湿地处理技术的研究是从“七五”之后开始的,目前我国仍然处于一个起步阶段。我国对于人工湿地的建设还没有引起足够的重视,大部分的地区都是处于一种观察的状态,即使是收到了命令也会延后执行。我国对于人工湿地污水处理技术的研究虽然已经有了几十年但是还没有形成一个比较完善的系统和组织,对于人工湿地污水处理技术的研究还只是停在一个具体的方面上面,还没有形成一个有机的统一,所研究的项目也不具有系统性。但是在近些年的发展中,我国对于人工湿地污水处理技术渐渐的引起了重视,相关的研究也变得比以往多,这是一个很好的趋势,今后我国必定能够在短时间内得到较为快速的发展,使得人工湿地污水处理技术在我国可以得到更好的应用。
3结束语
钢铁厂作为一种高能耗、高排放的工业行业,它在落实科学发展观工作中发挥着重要作用,它在国内的节能减排工作中也承担着重要责任。2005~2007年,国内的重点钢铁企业中,工业用水量已经由高速增长转变为缓慢增长,在2007年,一些重点的钢铁企业工业用水的重复利用率已经达到96%,这个数字说明国内钢铁工业的用水状况已经得到有效控制,但是我们仍然需要进一步减少钢铁厂的工业用水量,提高钢铁厂的工业用水的重复利用率,这就需要相关企业加大工业用水的处理力度,积极推广科技含量比较高的技术设备,强化钢铁厂工业用水的综合处理。
2国内工业水污染处理现状分析
目前,随着经济全球化的不断进步,国内的经济水平不断提高,而工业作为国民经济的重要组成部分也迅速成长起来,与此同时,各种环境问题也随之而来,为了贯彻科学发展观,国家对各个行业的节能减排工作提出更高的要求,尤其是工业领域,国家对现有企业工业用水的水排放提出更高的要求,对于那些炼铁、炼钢单位,国家要求他们做到污水的零排放。可见,钢铁工业领域的污水处理越来越受到重视,所以,各个企业领导也应该将这项工作重视起来。钢铁工业是用水大户,钢铁用水大部分使用地下水、地表水,这些又是人们生产生活的用水来源之一,钢铁工业的发展造成这些水资源的污染,将会在很大程度上降低人们的生活质量。在钢铁生产过程中,工厂的用水量也会因为产品的不同而有所不同,如果钢铁厂大力生产那种等级比较高、质量相对更好的钢铁产品,就会对水资源的利用提出更高的要求。钢铁厂对废水的处理也直接关系到水污染的程度。可持续发展要求工厂的污水必须要经过处理才能排放到其他水体中,这就在很大程度上减少了水资源的污染。
目前,钢铁厂的废水有的是工厂直接进行处理,有的则需要借助污水处理厂进行处理。随着社会的发展,环境问题越来越受到人们的关注,所以政府对污水的排放提出更高的要求。钢铁厂面对如此大的压力,为了确保企业自身效益,相关负责人必须找到属于自己的污水处理系统,包括科学可行的污水处理技术。就目前而言,钢铁厂工业污水作为一种非传统的水资源越来越受相关部门领导的关注。当前社会,各个钢铁企业主要采用工业污水制成回用水的方式降低污水的排放,同时这也在很大程度上实现了资源的重复利用,深入落实了国家制定的科学发展战略。在钢铁工业领域,将污水进行处理制成回用水是钢铁企业常用的污水处理方式,这虽然能够在一定程度上减少工业污水的排放,但也带来新的环境问题。钢铁工业的污水需要经过混凝、沉降、除油、过滤等一系列的常规处理才能够制成回用水,在这些处理程序中,钢铁污水中原有的悬浮物、杂质等大分子物质都能够得以有效去除,但是这种处理方式并不能降低污水中的含盐量,所以钢铁厂由钢铁污水制成的回用水中的含盐量要远远高于净循环水,也明显高于浊循环水。与此同时,回用水中还包含少量的乳化油、溶解油等杂质。所以这类回用水的用途就明显受到一定的限制,这些回用水只能用于钢铁工业中的烧结、炼钢、炼铁等工作流程中,它并不能作为整个钢铁工业系统中的补充水。在钢铁工业中还有直流喷渣和浇洒地坪这两项工作可以用到回用水,但是这两部分的工作用水量有限。所以,钢铁工业用水中的脱盐处理成为钢铁领域的又一难题。
3钢铁工业污水的创新处理
通过上述分析可以得知回用水并不是钢铁污水处理的最好方法,回用水中的含盐量明显高于正常水的含盐量,所以企业应该致力于回用水的脱盐处理工作的研究,但是就目前而言将工业污水制成脱盐水仅占钢铁工业污水很小的一部分。所以,钢铁工业污水应该创新污水的处理技术,将全部的污水进行更深层次的处理。可供参考的废水创新研究方法如下:
(1)工业废水进行分质管理:新建不同水质的管道满足不同水质输送的要求,接入不同水质的用户。例如高炉冲渣水、钢渣处理车间闷渣水、烧结配矿用水,原料厂抑尘用水等。如果用户对水质提出过高要求造成过度使用也是一种资源浪费,因为不同水质的水处理成本不同。
(2)废水减量化处理工艺:采用反渗透(纳滤等)一级膜处理,浓水排放占比例较高,由于低质水用户用水量固定,因此还需要进一步减量化处理,例如可以采用二级膜处理。
(3)废水无害化处理工艺:酚氰废水或其他重金属含量较高的废水,可以采用臭氧氧化或采用芬顿试剂氧化工艺处理、微波消解、双膜法、树脂吸附,或者进行烧结配矿消纳处理、用于煤调湿等。
(4)废水蒸发提盐处理工艺:废水量少,杂质多,有害成分复杂,可以考虑蒸发处理,但要考虑腐蚀等问题。
(5)完善各工艺处理工艺:酚氰废水采用多极氧化工艺和多极生物处理工艺。浊环系统采用对废水影响小的生产材料,例如颗粒粒度大的石灰或矿石。含有氧化铁皮的浊环水可以考虑永磁技术,分离废水中的氧化铁皮,同时考虑油污分离效果一面影响氧化铁皮的分离。其他一些净环水系统为了降低药剂使用,设置10%的处理能力的旁滤,能进一步降低系统的悬浮物含量,提高换热效果,减少系统补水量,提供水的循环利用率。但是针对回用水出现的难题,相关单位可以从脱盐技术出发,采用新型的处理技术,将钢铁工业污水进行更深层次的加工,制成工业新水,就目前而言,工业新水的制造是当前钢铁工业污水处理的发展趋势,经过科学的脱盐处理,这种工业新水的含盐量将会远远低于那些自然水制成的工业新水。工业新水的出现能够有效控制钢铁厂系统中的排水量和补水量,能够最大限度地实现节能减排策略。有些钢铁工业用水中含有超高浓度的盐,这时传统的处理方法已经不能解决这个问题,这就需要相关单位加强这个环节的研究力度,目前,钢铁厂会将钢铁污水制成一级反渗透浓水,对这种水的处理方法如下:
(1)这些水可以用于烧结、炼钢等工业流程的直流喷渣或者是浇洒地坪。
(2)企业可以将这种浓水和其他废水混合后进行排放。
(3)企业可以将这种一级反渗透浓水进行蒸发、干燥后的水分进行回收,重复利用,那些固体残留就收集起来。
(4)企业可以将这种水经过回用冲洗多介质过滤器后再进行排放。当然,在钢铁工作流程中,企业还可以设置专门的污水处理系统,尽量降低钢铁污水中的杂质含量。另外,企业还可以将内部建立污水处理系统和回用水的深度处理这两种方法进行有机的结合,最大限度地减少钢铁工业的排水量。在钢铁企业的污水中,含盐量高是一个难题,同样污水中的铬处理也是一个难题,目前,企业经过不断的创新改革,通常会采用吸附法、电解法、膜分离法、微生物处理等技术降低污水中的铬含量,特别是微生物法,这种创新性的污水处理技术具有费用低、效果好、无污染等优势,它将会在工业污水的处理中得到更广泛的应用。
4结语
1.1臭氧破解对污泥上清液中SCOD的影响污泥上清液中SCOD变化是表征污泥臭氧破解效果的重要指标,其随臭氧投加量的变化情况如图2所示。由图2可以看出,随着臭氧化臭氧投加量的增加,污泥上清液中SCOD呈上升趋势,这是因为臭氧有很强的氧化性以及杀菌消毒能力。由于臭氧将污泥中的细菌杀死,细胞膜破裂,使得污泥中有机物含量增多,因此其SCOD的值也增加。但当臭氧氧化时间为12h时达到最大值,继续增加臭氧投加量,SCOD呈下降趋势,主要原因是过剩的臭氧将部分SCOD氧化分解。
1.2臭氧破解对污泥比阻的影响污泥的比阻(r)是评价污泥脱水性能好坏的重要指标。根据相关研究,比阻值大于l×1013m/Kg时为难易脱水污泥,比阻值小于l×1011m/Kg时为容易脱水污泥,比阻在(3.93~8.83)×1012m/Kg之间的属脱水性能中等;1×1011~3.93×1012m/Kg之间属比较容易脱水。通过时间控制臭氧的投加量进行比阻试验,得到实验数据如表1所示。污泥比阻随着臭氧投加量的增加先减小后又缓慢增加。在氧化臭氧氧化时间为12h时达到最低,此时的污泥比阻为1.15×1012m/Kg,将脱水难剩余污泥转变成脱水比较容易的改性污泥;从比阻角度分析,在臭氧氧化时间为12h的情况下,能将污泥的脱水性能提高33倍多,大大改善了剩余污泥脱水性能。在臭氧氧化时间小于12h时,随着投加量的增大比阻快速减小;当氧化时间大于12h时污泥比阻随投加量进一步增加而随之呈增大趋势。这说明了最佳臭氧氧化时间为12h,在臭氧氧化时间小于12h区域内臭氧对污泥菌胶团胞外亲水性有机膜层进行破解,到氧化时间在12h附近,达到最佳破解效果;随后投加量富余,富余量对污泥颗粒有机大分子进行分解,打碎污泥颗粒,使得其粒径大大减小,导致污泥比阻呈上升趋势。
1.3臭氧破解对污泥滤饼含水率的影响不同臭氧投加量破解条件下,污泥滤饼含水率如表2所示。从表2中可知,开始时随臭氧投加时间的延长,污泥滤饼的含水率逐渐降低,在臭氧处理时间为12h时,污泥脱水效果是较佳,滤饼含水率最低,为52.15%,相较于未处理的滤饼含水率68.9%下降了16.73个百分点。但从表1中也可看到臭氧投加量过大会导致污泥的含水率反而上升。这是因为臭氧投加量过大后会使污泥絮体变细,沉降性能变差,从而体现为滤饼的含水率上升。因此,臭氧投加量有一最佳值。
1.4污泥形态分析采用显微镜观察发现剩余污泥菌胶团结构紧密,且有大量的原后生物,详见图3。对剩余污泥在氧化破膜前后的形态进行了电镜扫描,结果如图4。从图4(a)可见,污泥在破解前菌胶体表面有一层类似粘状物质将多个小颗粒连接包裹起来,形成了结构紧密较为完整的整体,这就导致了污泥中的毛细水、附着水和内部水难以用普通的压滤方法脱除,从而最终使得污泥的滤饼含水率偏高[1]。经破解后,污泥整体包覆膜被打破,结构趋于疏散,细长而光滑,见图4(b)。分析认为,由于臭氧对污泥菌团外层有机膜破坏,而对内的有机物分解很少。这说明了低臭氧投加量下,只破坏膜层结构和键能低的水合键,从而破坏了污泥的亲水力,改善了污泥菌胶团脱水性能[2]。
2结束语
2.1由于臭氧的强氧化,活性污泥中的细菌被杀死分解,细胞膜破裂,使得污泥中有机物含量增多,因此随着臭氧投加量的增加,SCOD的值逐渐增加,当臭氧氧化时间为12h时达到最大值。
2.2臭氧破解对剩余污泥比阻有较大影响,污泥比阻呈先增加后下降的趋势,在臭氧氧化时间为12h时达到最低,污泥比阻为1.15×1012m/Kg。
1.1缓蚀剂、杀菌剂等化学试剂在油田污水处理上的应用
杀菌剂,通常包括非氧化型和氧化型两种,其相关差异性在使用的功能和组成上表现得最为突出。在这当中氧化性杀菌剂具有较强的杀菌力,在众多领域都获得了广泛的应用。如次氯酸钠、氯气、溴类、过氧化氢、臭氧等,但是其药效难以长时间得以维持,缺乏稳定性、具有很大的需求量,十分容易对环境带来污染,所以较少应用于油田污水处理方面。在油田污水处理中,非氧化性杀菌剂获得了广泛的应用,非氧化性杀菌包括非离子型、离子型两种类型。非离子型杀菌剂要实现杀灭细菌或抑制细菌的目的,主要通过向细菌体内渗透或者在水中完成水解后,和细菌的某些组分产生络合物沉淀来完成,主要有醛类,如戊二醛、甲醛、氯代酚类还有相关衍生物。离子型杀菌剂主要包括两性离子杀菌剂、阳离子型杀菌剂、阴离子型杀菌剂,季铵盐精确类属于阳离子杀菌剂之一,是最广谱有效的,另外还有有机胺类、1227防藻类。两性杀菌具有十分广泛的使用范围,很少使用阴离子类。缓蚀剂,以主要化学成分为参照进行分类,主要包括有机和无机两类,缓蚀剂具有很强的适用性,能够有效控制金属的腐蚀性。同有机缓蚀剂比较,无机缓蚀剂在种类上较少,并且要想发挥效用,一定要在高浓度条件,在这当中铬酸盐缓蚀剂具有非常显著的缓蚀效果,在过去很长一段时间,使用非常广泛,但在环境保护方面,我国政府的管理力度不断加强,铬酸盐缓蚀剂慢慢从市场淡出。有机缓蚀剂有很多类型,主要有铵盐和季胺盐类缓蚀剂、杂环型缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂等。
1.2阻垢、絮凝等化学试剂的现实应用
油田产生能够产生大量的污水,其中不少化学添加剂、天然的机械杂质等,会使得管线遭受腐蚀,或发生堵塞,要是对外排放势必会对环境造成一定的污染。但是在现阶段,处理油田污水的化学添加剂和天然杂质,已经开始广泛应用化学絮凝法,大多当做预处理技术同气浮法有效配合,发挥使用作用。絮凝剂成为了被经常使用的油田化学剂。现阶段絮凝剂已经有很多种类,具体涉及有机絮凝剂、无机絮凝剂、复合絮凝剂等三类。在这当中,使用有机高分子絮凝剂具有很多的优势,具体表现为能够较快获得处理,不需要太多的量,带来的污泥量不大等,絮凝剂在油田污水处理中显现出了重要的作用,其重要地位已经获得了认可。结垢通常是指在管线、储层、设备中形成的非常密实的,呈现出非正常溶解度的难溶或微溶盐类物质的垢。开发油气田,到达中期阶段与后期阶段后,在采油工艺上回注污水成为广泛应用的方式。就生产过程来说,受温度、压力等各种条件不断变化的影响,同时受水在热力学上缺乏稳定性,并且在化学上呈现出不相容性影响,通常会导致地面注水管线、地层、注水井筒出现结垢。现阶段,已经形成了多种油田污水的结垢控制技术:对不相容的水尽可能避免发生混合、对水的pH值加强控制、将成垢离子从水中清除、使用防垢剂、对物理条件控制好、磁防垢技术。将少量的防垢剂,加入水中实施化学防垢,这是应用比较多的一种方法。防垢机理是利用晶体畸变、螯合、分散等多种作用把垢粒、成垢离子在水中稳定保持,进而对结垢产生有效的阻止作用。
2结语
根据沉砂池的一般规定知道了沉砂池设计中应该满足的基本情况,下面是水流及污水处理工艺对沉砂池的要求和应用。1)流速波动大时,不宜采用平流式沉砂池,对除砂效果的影响很大,甚至起不到除砂的效果;2)用地紧张或征地费用高,排水体制为分流制,后续设置厌氧池需脱氮、除磷的污水处理工艺,宜采用旋流沉砂池,机械脱砂;3)对水量波动较大,工艺上有去除油脂及油要求的污水处理系统,宜采用曝气沉砂池,它可以通过调节曝气量,控制污水旋流速度,使除砂效果较稳定,受流量变化影响小,同时还对污水起预曝气作用。结合现实生活中居民生活排污情况,污水中含有大量的油和油脂及杂质,在城市污水处理厂预处理中不仅要去除杂质,而且去除油和油脂也是工艺设计中要求的一部分,故在当今的城市污水处理工艺中设置沉砂池是必要的,且应以采用曝气沉砂池为主流,这为后续的污水处理工艺设计将起到积极的预处理作用。
2曝气沉砂池设计及应用经验
2.1曝气沉砂池的工作原理通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气,会使水流产生垂直于水平轴的竖向流,其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流,这使污水中的有机颗粒经常处于悬浮状态,砂砾互相摩擦并受曝气的剪切力,能够去除沙粒上附着的有机污染物,有利于取得较为纯净的砂砾。由于旋流产生的离心力,把比重较大的无机物颗粒甩向外层而下沉,比重较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走,油类和浮渣等比重较轻的杂质在气体的作用下上浮于水面被刮渣机刮除至撇渣斗后外运。沙粒在重力和旋流力的综合作用下沉到池底与水分离,后进入砂水分离间进行砂水分离。从曝气沉砂池中排出的砂中有机物只占5%左右,一般搁置一段时间也不会腐败。在曝气作用下,污水在池内呈螺旋状前进的流动形式,水流旋转速度在池过水断面中心处最小,而四周最大,这就是能够选择性脱砂的主要原因。曝气沉砂池水力流态及工作原理示意图见图1,图2。
2.2曝气沉砂池的构造曝气沉砂池是一个长条形的渠道式构筑物,在设计中应以尽可能不产生偏流和死角为原则,在砂槽上方宜安装纵向挡板,进出水口布置应防止产生短流。在渠道一侧的整个长度上,距池底60cm~90cm处设置曝气装置。在池底设置沉砂斗,池底有i=0.01~0.05的坡度,以保证砂粒滑入砂槽内。为了使曝气能起到内回流的作用,在必要时可在设置曝气装置一侧的墙壁上装设挡板。
2.3曝气沉砂池中曝气的作用曝气有利于使污水中的污染物相互摩擦,使颗粒表面有机物容易去除,有利于颗粒混合絮凝沉淀。此处曝气在整个城市污水处理工艺中起到了预曝气、预充氧的作用,也起到防止污水腐化的作用。
2.4曝气沉砂池曝气设备选择根据实际运行经验及反复计算复核,得出结论为曝气沉砂池的曝气设备宜采用穿孔曝气装置,并设有空气气量调节阀门,孔径为2.5mm~6.0mm,曝气管距池底高度约0.6m~0.9m。
2.5曝气沉砂池的设计参数在满足沉砂池一般规定外,曝气沉砂池还应满足的具体规定主要有:旋流速度应保持在0.25m/s~0.3m/s;水平流速为0.06m/s~0.12m/s;最大流量时停留时间为1min~3min;有效水深2m~3m;宽深比一般采用1~2;长宽比不大于5;污水的曝气量为0.2m3/m3空气。
2.6曝气沉砂池的计算过程其中,Qmax为最大设计流量;t为最大设计流量时的流行时间,一般设为t=2min~4min;v1为最大设计流量时的水平流速,一般为0.06m/s~0.12m/s;h2为设计有效水深,一般设为h2=2m~3m;d为每立方米污水所需空气量;k2为生活污水流量的总变化系数;T为排砂时间间隔;n为设计分格数;n1为最小流量时工作的沉砂池的数目;Qmin为最小设计流量;Amin为最小流量时水流断面面积;h2为有效水深;h3''''为沉砂斗高度;h1为设计超高;S1,S2分别为沉砂斗上下口的面积;b1为沉砂斗底宽;b2为沉砂斗上口宽;斗壁与水平面的倾角60°。
3采用曝气沉砂池的注意事项
绩效评价指标体系的突出特点是构成指标体系的多个指标间具有较强的内在联系,即按一定的结构关系或逻辑关系组合在一起而非随意堆砌。为此,本文借鉴系统理论首先构建污水处理行业发展系统模型,一方面,界定行业发展系统的内部与外部的关系,另一方面,分析行业发展有哪些外部影响因素、由哪些内部组成,为后面指标体系的构建提供框架,使得指标之间具有较强的逻辑性和整体性。
1.1污水处理行业发展系统模
型外部环境是污水处理行业发展的有力推动因素,既包含了行业发展的投入要素,又包含了环境的非投入要素。借鉴产业分析工具PESTEL模型(PESTEL分别是政策、经济、社会、技术、环境和法律英文单词的首写字母),行业外部环境包含了影响环保行业发展的政策、经济、社会、技术、环境和法律等宏观因素,能够系统全面地反映行业所处的环境。行业内部系统是在外部环境影响下行业得到的发展状态。根据产业组织理论,污水处理行业内部组成主要包括产业结构、市场行为和市场绩效等。产业结构是指特定的市场中企业在数量、份额、规模上的关系;市场行为是市场结构、市场绩效的联系纽带,企业行为通过各种策略对潜在进入者施加压力从而影响市场结构,可以理解为企业为实现其利润最大化和高市场占有率而采用的适应市场环境的战略和策略,环保产业中影响市场绩效的企业行为主要是企业的定价行为、投资行为和技术创新行为。环保产业发展初期阶段,环保产业主要依靠政策的支持,相比国家及地方政策,企业市场行为对于整个环保产业绩效的影响相对较弱,同时,企业市场行为难以用量化的指标表示,因此开展绩效评价时企业市场行为不纳入环保产业内部系统中,要说明的是,这并不表示企业市场行为不是环保产业内部系统的组成。市场绩效是指特定市场结构下,通过特定企业行为使某一产业在价格、产量、成本、利润、产品质量、品种及技术进入等方面达到的状态,具体可以用产业规模、产业技术及产业经济效益等表示。产业发展的外部效益是指环保产业发展所为产业外部带来的影响,主要包括对社会环境及自然环境所产生的影响,即社会效益和环境效益。
1.2评价指标体系
污水处理行业绩效评价指标体系由“目标层-要素层-指数层-指标层”组成。根据污水处理行业发展系统模型,行业发展外部环境作为第一个目标层,行业内部组成和外部效益归纳为产业现状与效益作为第二个目标层。两个目标层将单独开展评价,产业外部环境的评价结果作为后者评价结果分析的基础。外部环境的要素层是基于污水处理行业发展系统模型中行业发展外部环境的构成确定,即考虑政策法律、经济、社会、技术和环境等因素。政策法律因素主要是为了评价投资政策、经济政策、环保规划及建设、行业发展规划、资金投入等政策法律因素对行业的推动力如何,考虑到污水处理行业特点,选择了经济政策和技术政策作为其指数层;经济因素主要考虑到经济的增长,特别是工业化程度的发展,会增加对污水处理行业的总需求,确定了经济发展速度、工业增长速度、人民生活水平三个指数,分别代表了整体经济发展、工业发展、生活水平的提高对污水处理行业需求的影响;与经济因素类似,社会因素将城镇化水平作为指数层,主要是因为随着城镇化水平的提高,城镇人口的增加会拉动行业的需求;技术因素主要是评价技术投入等情况对产业的推动力,无论污水处理行业还是其他行业,技术因素的指标选择具有相似之处,因此参考其他行业绩效评价指标将技术研发投入作为指数层;环境因素采用了环境质量现状作为指数层,是考虑到环境质量现状的好坏会对污水处理行业产生一定的影响,相比环境质量好的时候,环境质量差的现状对环境治理的投入需求就高,更能拉动环保产业的发展。基于污水处理行业发展系统模型,行业现状与效益的要素层本应由产业规模、产业结构、产业经济效益、产业环境效益和社会效益组成。考虑到多数社会效益往往是由多个行业共同贡献的,污水处理行业只是某社会效益的贡献者之一,其社会效益难以独立开来,同时,相比环境效益,社会效益还具有间接性、复杂性等特点,较难以准确量化,所以本文在建立指标体系时外部效益仅考虑环境效益,即行业现状与效益的要素层由产业规模、产业结构、产业经济效益和产业环境效益组成。其中,前三个要素可以直接借鉴其他产业绩效评价所用的指标,本文选用了经济总量和生产力总量作为产业规模的指数层,产业结构的指数层包括上下游匹配、产业集中度、服务业比重和内资企业比重,产业经济效益的指数层包括盈利能力、运营能力、偿付能力和成长能力;产业环境效益的指数层从污染治理设施处理能力和主要污染物减排量等两个方面考虑。
2绩效评价过程
2.1指标原始数据
计算得到2009年-2011年外部环境目标层的总体评价向量分别为{0.067,0.243,0.579,0.111}、{0.145,0.431,0.341,0.067}和{0.344,0.324,0.265,0.067},用这些隶属度对评价等级加权平均,最终得到2009年-2011年外部环境目标层的评价结果分别为1.266、1.637和1.944(如表4所示),表明外部环境对产业发展的推动力越来越大,越来越利于污水处理行业的发展。从单项指标来看,从2009年到2011年,污水处理收费、污染治理投资、污水排放标准、污水处理工程技术政策和规范、城镇化水平和技术研发投入等6项指标的评价分值均有较为明显的提高,均往利于污水处理行业的方向发展。而反映国内经济发展速度、工业增长速度、人民生活水平的宏观经济因素及反映环境质量现状指标的评价分值差距很小,说明这些因素对产业推动力的影响并没有明显的变化。
2.2行业现状与效益
2009年-2011年污水处理行业发展现状与效益目标层的总体评价向量计算结果分别为{0.039,0.186,0.659,0.116}、{0.051,0.323,0.528,0.098}和{0.123,0.453,0.387,0.037},将隶属度最大值作为评价结果,即2009年-2011年污水处理行业发展现状及效益的评价分别为“中”、“中”和“良”,评价结果的概率分别为65.9%、52.8%和45.3%,产业发展逐渐由中转为良,行业发展越来越好。从单项指标来看,可以发现:
(1)总产值、污水处理能力、治理工业废水设施数量等指标逐渐由“中”转为“良”,反映从2009年至2011年产业规模逐渐扩大,这与实际情况相符;
(2)反映产业集中度的指标逐渐由“中”转为“良”,大中型企业销售收入比重逐渐提高,特别是大中型企业销售收入比重从2010年19.08%至2011年33.97%,提高幅度较大;环境污染治理设施运营资质持证(生活污水和工业废水)单位数量反映服务业比重的指标逐渐由“中”转为“优”,服务业企业数量稳步增长;
(3)城镇污水处理厂平均运行负荷率、产销率、内资企业销售收入比重等指标三年之间变化不大,三年的评价结论均分别为“中”、“良”、“中”,一方面说明城镇污水处理厂运行负荷率一般,另一方面,行业内产销率不错,同时,内资企业销售收入比重有待于提高,2009年-2011年的数据分别为85.41%、81.27%和82.08%,稍有下降;
(4)销售利润率、亏损面、流动资产周转率、资产负债率、销售增长率等反映产业经济效益的指标逐渐由“中”转为“良”,行业内污水处理厂运行效益越来越好,销售利润率已由3.31%的过低提高到12.82%一个比较合理的水平,资产负债率也稍有下降;
(5)城市生活污水处理率、工业废水达标排放率、城镇污水处理厂化学需氧量减排量指标三年的评价结论一致,分别为“中”、“良”和“中”,工业废水达标排放率方面结果较好,而城市生活污水处理率和污染物的减排仍有很大的提高空间。
对比外部环境指标的变化,行业现状与效益得到改善主要是由于:
(1)城市生活污水处理收费水平的提高。污水处理费的高低直接影响污水处理厂的运行效益,从2009年的0.72元/立方米提高至0.81元/立方米,虽然绝对值变化不大,但是提高了12.5%的幅度,对行业经济效益的改善具有最直接的影响。
(2)污染治理投资总额的增加。污染治理投资的增加直接带动更多的污水处理设施投入运行,产业规模势必增加,从而改善整个产业状况。
(3)污水排放标准、污水处理工程技术政策和规范数量的增多。技术政策越来越完善,行业技术越来越规范化,利于提高行业整体技术和市场水平。
(4)城镇化率的提高。城镇化率这一宏观指标直接为行业发展创造更广阔的市场空间,为产业规模的扩大创造有利的条件。
(5)技术研发投入的逐步增加。更多的资金用于技术研发意味着技术进步的可能性和成功率就大,更能带来整个行业科技水平的提高,通过科技水平的不断进步从而提高产业的经济效益,科技水平的进步同时能够带动产业集中度的提高。
3结论
本文的评价结果与实际情况相符,证明了模糊综合评价法对污水处理行业绩效评价具有较好的适用性。2009年-2011年污水处理行业的绩效评价结论可以归纳为:
(1)行业外部环境逐步转好,对产业发展的推动力越来越大,越来越利于污水处理行业的发展;
(2)2009年-2011年的行业发展现状与效益的评价结果分别为“中”、“中”和“良”,概率分别为65.9%、52.8%和45.3%,行业发展愈来愈好,不过仍有提升的空间;
现有的传统污水处理工艺,通常采用生物膜法、活性污泥法、污水的土地处理、人工湿地等方法,用来处理生活污水或经预处理后的工业污水。但目前这些处理方法,存在如下不足:
1.1传统活性污泥法污水处理工艺能耗大,总磷、总氮处理效果不稳定;在处理过程中会伴随产生大量污泥,带来污泥处理及处置成本高的问题;而且污泥处理过程中还存在臭味等气体污染源;此外设备较多、管理难度较大也是该处理工艺的不足之处。
1.2生物膜法中也存在着能耗高,总磷的去除效果较差的问题,同样存在着污泥处理及处置方面的难题。
1.3污水的土地处理或人工湿地等方法虽然能耗低、设备较少,但占地面积大,而且湿地还存在大量植物收割、清於等管理问题。
2接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统的基本原理
针对现有技术存在的上述不足,接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统提供一种能耗低、成本低、占地面积相对较小的接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统。该技术基本原理:反应池下部为厌氧反应,上层前2/3段处为兼氧和好氧反应,沿水流方向后1/3处为好氧反应。反应池上部附着大量澡类,通过澡类的光合作用同时也可以提供少量溶解氧,而且澡类也对污水中的污染物起着降解、吸附等作用。因此通过复合系统的污水同时发生着厌氧、兼氧、好氧、澡类光合作用等多重复杂的化学的、生物的反应,藻类在光合作用的过程中,同样发生着吸附、吸收等复杂的污染物去除过程。通过这些反应去除污水中的污染物COD、BOD、NH3-N、氮和磷。所述厌氧菌、兼性菌、好氧菌和藻类在复合系统内按高度分布,下层以附着于填料下层的厌氧菌为主,中上层以附着于填料上的兼性菌和厌氧菌为主,浅层以好氧菌和附着于浅层填料架上的藻类为主,其中浅层距离水面1m~1.5m;
3接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统特征
3.1微生物组成特征:该反应器特征是下层为厌氧污泥及附着于填料上的厌氧微生物的消化、中上层附着于填料上的厌氧、兼性菌、浅层(离水面约1m)范围的好氧菌、及附着于浅屋填料架上的藻类等复合微生物系充,构成一个复杂的食物链。
3.2溶解氧特征:整个反应系统溶解氧浓度呈递减或递增趋势,沿水流方向溶解氧呈递增现象,进水浅屋溶解氧范围为1mg/L~0.2mg/L,进水端1/3~2/3处溶解氧浓度为0.2mg/L~0.5mg/L,,进水端浅层末端1/3(出水端)溶解氧浓度为0.5mg/L~4mg/L,泥层及附着于填料上的厌氧菌、兼性菌、浅层好氧菌、藻类等的厌氧、水解、好氧、藻类光合作用及吸附吸收等共同作用。
3.3反应特征:该系统的反应特征具有厌氧、兼氧、好氧、光合作用、藻类吸收及吸附等复合反应。
4接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统影响因素
4.1温度的影响:该系统在15°以上反应效果较好,在15°以上随着温度的升高,反应效果更好。
4.2光照的影响:该反应系统由于有藻类共同参与,因此光照具有一定的影响,在阳光充足的地区,藻类起的作用更加明显。在冬季藻类的作用减弱。
4.3溶解氧的影响:该反应系统应严格控制溶解氧,在反应器下层,保持厌氧状态,溶解氧应低于0.2mg/L,而上层沿进水端水面溶解氧呈梯度分布,沿水流方向溶解氧浓度逐步增加或减少。
5接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统效果
实践表明,该反应系统对COD、BOD、NH3-N、总磷、总氮、都有较好的降解效果,甚至藻类对金属元素,也有一定的吸附作用和去除效果。
5.1由于该反应应系统仅需小面积维持一定浓度的溶解氧,因此该系统耗电量仅为传统生物膜法或活性污泥法的1/4或者更低,大大降低了污水处理过程中的能源消耗问题,从而降低了污水处理成本;另一方面占地面积比污水土地处理剂人工湿地处理技术占地面积要小得多,大大节省了占地面积。
5.2本技术由于反应过程较为复杂,反应较为充分,反应系统无污泥产生,在阳光充足藻类繁殖旺盛的季节,仅需去除藻类,而藻类极易干燥脱水,因此避免了传统活性污泥法及生物膜法带来污泥处理系统的问题。与传统处理方法相比,也大大降低了污泥处理的成本。
5.3本发明去除COD、BOD等有机污染物的去除率最佳时可达90%以上,对氨氮的去除率最佳可达90%以上,对总磷的去除率效果较为稳定和显著,最佳时可达80%以上,同时对金属元素,色度等均有不同程度的去除效果。
5.4本发明接触水解-藻类微曝气复合反应方法管理容易,无任何难度,特别适合用于乡镇或者小企业的污水处理。对COD、BOD等有机污染物的去除率最佳时可达90%以上,对氨氮的去除率最佳可达90%以上,对总磷的去除率效果较为稳定和显著,最佳时可达90%以上,同时对金属元素,色度等均有不同程度的去除效果。
6接触水解-藻类微曝气复合污水处理系统前景预测
1.1合理选择变压器变压器是电压变换设备,据统计:中国的配电网中,变压器的电能损耗约占配电网电能损耗的70%左右,因此节能潜力巨大。在设计中应选择高效、低损耗的节能型变压器,合理选择变压器的容量,使其经常处于经济运行状态,以达到节能的目的。本工程两个变电所共设置4台变压器,选用SCB11型变压器,其负荷计算及配置情况如表1所示。
1.2合理选择无功补偿容量污水处理厂的无功补偿主要采用集中补偿与分散补偿相结合的方式,集中补偿主要位于变电所内,分散补偿位于大功率电机附近,合理的补偿可以使得功率因素得到提高,减少线路损耗,减小变压器的容量,降低变压器的铜耗,但是要注意并联电容器的耐压水平的计算以及有效输出补偿容量与电容器额定容量的差别,并要考虑谐波对无功补偿的影响。本工程在变电所0.4kV侧设置无功率补偿自动补偿装置进行集中补偿,总变电所无功补偿额定容量为425kVar=6×50kVar+5×25kVar,根据上述计算结果,考虑抑制5次谐波,其有效输出容量约为350kVar,补偿前功率因数为79%,补偿之后功率因数达到96%;分变电所无功补偿额定容量为200kVar=3×50kVar+2×25kVar,根据上述计算结果,考虑抑制5次谐波,其有效输出容量约为150kVar,补偿前功率因数为80%,补偿之后功率达到95%。
1.3正确认识热效应、及时抑制高次谐波正确认识高效应,及时抑制高次谐波,是污水处理厂供配电系统节能措施的有效途径。谐波不仅会使系统的功率因数下降,而且在设备及线路中产生热效应,导致电能大量损失,设备绝缘被破坏。随着污水处理厂非线性负载的增多,污水处理厂电气系统产生的高次谐波的危害也随之增多,正确认识热效应,及时抑制高次谐波,对污水处理厂供配电系统节能显得尤为重要。在污水处理厂供配电系统中,可以通过谐波的测量和计算,合理选择交流滤波装置的谐振点,减少谐波对电网的影响,有效地抑制和治理谐波。
2配电线路优化设计
选择线路不仅仅考虑初投资,还要考虑线路损耗,随着目前电缆线路的大量应用,电缆的投资在整个污水处理厂电气设计中的比例愈来愈高,因此合理的选择电缆截面也是电气设计中的重中之重。选择电缆截面所要考虑的因素很多,目前国内一般工程设计的方法中,电缆截面按计算电流,并考虑电缆载流量的各种校正系数来选取,然后通过短路热稳定和电压降来校验。这种方法仅仅考虑初投资,并未考虑线路的运行费用[3]。本工程中,采用经济电流密度法来选取主要电缆截面。变电所出线电缆均采用放射式供电,电缆经室外电缆沟,局部直埋、穿管或桥架保护敷设至各用电设备。通过比较传统电缆截面选择方法和经济电流密度法,经济电流密度法的优势所在如表2所示。(1)大部分回路按照经济电流选择电缆截面基本都需要放大两级,对于大容量的回路按照经济电流选择电缆截面大都仅需放大一级,有的甚至无需放大。(2)对于小截面线路,且回路电流很小,距离也很短,如本工程的仪表电源回路、变电所照明回路、直流屏电源回路等,按照经济电流密度选择优势很小,故可沿用传统的方法选择电缆截面。对于大容量回路,长度越长,工作时间越长,计算电流越大,就越能体现经济电流密度选择电缆截面的优势所在。(3)采用经济电流密度选择干线电缆截面,其初始投资要比传统方法多56.3万元,但是每年电能损耗节约18.2万kW•h,折合电费10.92万元,约3.1a后可收回多余的初始投资。(4)根据国家改革2008年公布的换算方法,相当于每年减少二氧化碳排放约171t,减少二氧化硫排放5.46t,若电缆经济寿命按照30a计算,那么寿命期内不考虑折旧费用总共可节约电耗546万kW•h,折合电费327.6万元。由此可见,采用经济电流密度法选择电缆截面具有较好的经济和社会效益。
3结合工艺工序的负荷计算优化
常规的负荷计算式采用需用系数法,需用系数选自《城镇排水系统电气与自动化工程技术规程》,然后计算各单体的总功率,这样计算导致计算负荷大,造成巨大的浪费。因此,对于负荷计算,不能简单地考虑采用需用系数法,需要与工艺充分结合,工序的不同,在不同时刻产生的功率也不同,不能简单地把功率相加,在计算成套控制箱的电源时,必须与设备商紧密联系,充分了解工艺后,再计算得出功率,否则造成计算功率偏大,导致选择的电缆也偏大,选择开关也偏大,造成不必要的投资浪费。本文以污泥脱水机房的负荷计算为例,污泥脱水机房板框压滤机成套设备控制柜包括1台11kW板框压滤机,1台22kW污泥进料泵,1台18.5kW保压螺杆泵,1台22kW挤压螺杆泵。根据板框脱水机成套设备的运行特点,进料泵、螺杆泵和挤压螺杆泵只可能同时运行1台,如果没有考虑到板框脱水机成套设备的运行特点,该成套设备控制柜的总功率为58.5kW。如果充分考虑到板框脱水机成套设备的运行特点,对其进行优化,那么该成套设备控制柜的总功率可降低到26.4kW。优化前后污泥脱水机房的供配电设计对比如表3所示。由表3可见,在优化前,该成套设备的电源电缆应选取50mm2,选用壳架电流为160A开关。而优化后,电缆仅需选取25mm2,选用壳架电流为100A的开关即可。因此,这样可以节省许多不必要的投资,避免造成投资浪费。
4照明系统的优化设计
(1)需满足《建筑照明设计规范》(GB50034-2013)的功率密度要求。(2)合理采用高效光源[7]。灯具悬挂比较高的场所,如高大厂房、露天工作场所、一般照明及道路照明,应采用高压钠灯或金属卤化物灯。灯具悬挂比较低的场所,宜采用荧光灯或小功率高压钠灯。办公室、值班室、配电室灯场所采用三基色T5、T8型细管径荧光灯、紧凑型荧光灯或小功率金属卤化物灯等。(3)合理采用节能型光源的用电附件[7]。气体放电灯镇流器种类多、质量参差不齐,应尽量淘汰普通电感型镇流器,建议使用低损耗的镇流器(如电子镇流器、低损耗节能电感镇流器等),可减少线路损失,提高供电质量。选用的气体放电灯应在灯具内设就地补偿电容,提高功率因数、降低线路损耗。(4)合理选择灯具控制方式[7]。道路照明应根据所在地区的经纬度和季节变化合理确定开关灯时间,并应根据天空亮度变化进行必要修正,宜采用光控和时控相结合的智能控制方式。景观照明应具备平日、一般节日、重大节日开灯控制模式。办公室、值班室灯房间内灯具采用一灯一控的方式,大型车间采用多区域控制,对灯具进行控制,这样既节能、又能满足照明需要。公共走道、楼梯间灯等人员短暂停留的公共场所采用声光控开关,人到灯开,人走灯关。靠近窗户的灯具应与其他灯具分开控制,做到充分合理地利用自然光,从而节约人工照明电能。
5总结
目前,国内关于城市污水处理厂建设与运营管理已经有了比较成熟的经验,而针对农村污水处理设施,国内的研究才刚刚起步,并且主要集中在污水处理实用技术方面,关于设施运营方面的专项研究开展的比较少见。
1.1北京市农村污水治理机制
截至2007年底,北京村镇地区已建和在建的乡镇(包括开发区)集中污水处理厂约为40座,村级污水处理设施超过400处。在污水处理设施运行管理模式方面,北京农村村级污水处理设施采用农村政府管理模式、水务站管理模式、企业代管模式相结合的管理模式,有效保证了村级污水处理设施正常运行;在运行经费来源方面,北京村级污水处理设施采用区、县及村镇公共支出、污水处理收费及市级公共财政补贴相结合的资金来源保障制度;在运行监管方面,北京村级污水处理设施主要由区、县环保部门负责监管,通过定期化验水质和不定期抽查等方式监督出水达标排放情况。
1.2义乌市农村污水治理机制
文献[7]报道,义乌市自2006年实施农村生活污水治理以来,截至2010年底已累计完成354个农村生活污水治理项目,受益人口达40.73万人,完成率占到全市需治理村数的50%以上,共3建沼气厌氧净化池58714m。此外,为了发挥农村生活污水治理基础设施的长效性和稳定性,义乌市于2009年下发了《关于义乌市农村基础设施管理办法(暂行)》,从部门责职、考核机制、资金奖励,对农村生活污水治理基础设施的长效运行进行了规范。在污水处理设施运行管理模式方面,义乌市采用专业后续维护管理公司模式、镇街专业维护管理队伍模式以及村各负其职模式相结合的农村生活污水治理设施维护管理模式,有效保证了农村生活污水治理设施的长效运行。
1.3国内农村污水处理设施运行存在问题
我国在农村污水处理基础设施运行管理方面研究起步较晚,缺乏系统的理论和成功的案例。此外,我国农村的情况也比较特殊,各地区农村气候与经济条件差距很大、排水管道匮乏、集中污水处理设施较少、村民环保意识有待提高等。因此需要在现有条件下充分结合各地实际情况,进行探索性研究,才能建立起符合当地农村实际情况的运作管理机制,以保障污水处理设施的正常运转,促进农村水环境的改善。
2沈阳市农村污水治理设施建设与运行状况
2.1污水处理设施建设与管理
近年来,沈阳市按照创建国家环境优美乡镇与生态村对农村污水处理率的要求,结合当地实际情况,分批建设了299个农村村镇生活污水处理设施。其中仅2008年,沈阳就新建了村镇污水处理设施31个,总处理能力14300t/d。这些污水处理设施结合村镇具体情况,主要采用了以人工湿地组合工艺为主的多种生态污水处理技术。运行管理采用农村政府管理模式、村委会管理模式、委托管理模式以及开发公司管理模式相结合的管理方式,因地制宜地对农村污水处理设施进行管理。
(1)农村政府管理模式。
由农村政府设立专人从事管护工作,主要集中在目前大部分依靠区县与农村财政解决经费问题的地区。
(2)村委会管理模式。
由村委会安排当地村民兼职管护,主要集中在少数村集体经济实力较强的村庄,如新民市方巾牛村、张士朴拓子村、棋盘山阎家村等。
(3)委托管理模式。
委托专业的环保设施运营公司从事运行管理工作,主要集中在少数经济条件较好的的区县,如于洪区。
(4)开发公司管理模式。
由开发公司下属的物业公司负责水、电、气等设施维修服务,主要在少数与开发商存在土地置换的村庄,如东陵区李相街道。
2.2污水处理设施运行效果与监管
沈阳市周边多个农村污水处理设施的连续监测结果表明,尽管农村污水处理设施进水COD、SS等有一定的波动,COD变化幅度CrCr125~242mg/L,SS变化幅度为33~65mg/L,但出水COD均在100mg/L以下,SS均在25mg/L以Cr下,这些农村污水处理系统运行效果基本还是比较稳定的,耐一定冲击负荷,其中系统出水COD、SS、NH-N、T~P等指标达到《城镇污水Cr3处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)》中的二级标准。在农村污水处理设施监管方面,沈阳市各农村污水处理设施建成投入使用后,一般都作为固定资产移交给了所在地乡镇政府或村委会。因此乡镇政府一般成为污水处理设施的责任主体。而区县环保局作为沈阳市农村污水处理设施的建设组织者,在设施建成投入使用后,也顺理成章的担当起监管者。市环保局作为生态市创建的主管部门不定期对农村污水设施进行现场检查,督促各区县确保设施的正常运转。
2.3沈阳市农村污水处理设施存在问题分析
近几年,沈阳市农村污水处理设施建设工作虽然取得了一定成绩,但在建设与运行管理方面仍然存在一定问题:建设方面主要是部分项目配套管网不健全,导致污水汇集量减少甚至无法收集;运营管理存在的问题主要包括缺乏有效的管理制度、运行费用保障困难、监管措施不够完善、管护人员素质较低、政策支持缺乏与认识不足等问题,造成部分村镇污水处理设施运行不稳定。
3沈阳市农村污水处理设施运营机制建设
3.1构建完善的运营监管体系
根据沈阳市目前现状,提出建立“乡镇(运营商)管理、区县监督、市统一考核”的农村污水处理设施运行监管责任体系。体系中乡镇(运营商)管理——乡镇政府或运营商对农村污水处理设施管理具有直接责任;区县监督——运营经费由区县财政拨付,因此区县政府对辖区内农村污水处理设施运营状况负有监督管理责任;市统一考核——市环保部门、政府督察室等部门可以把各区县政府的农村污水处理设施运行情况列入政府绩效考核指标中,进行统一考核,针对污水处理达标或者不达标的实际情况,按照政府行政考核要求予以评估,以此来督促区县政府必须投入足够资金来做好运营工作,考核可以采取半年或年终考核的方式。
3.2制定健全的考核制度
保障运行效果的重要措施之一就是要建立并实施考核制度。从技术指标、经济指标、管理指标等方面对设施运营单位进行量化考核,并把考核结果与资金拨付、奖惩措施联系起来。针对乡镇政府直接运行与委托运行两种模式,还可以对设施运行管理主体进行奖惩。第一,乡镇政府直接运营的应以奖励为主,这样可以提高自觉运行的积极性,奖励可以考虑经济奖励和行政奖励并行。第二,委托运营的将运营考核结果作为核拨污水处理经费的主要依据,从而达到强化运营单位达标服务的目的。对于运行工作开展较好的运营单位可以给予一定的经济奖励或者补贴。对出水水质不达标或不能正常投入使用的设施运营单位给予处罚,以经济惩罚措施为主,情节严重时政府部门要终止合同,重新选择运营单位。
3.3选择适当的运营管理模式
沈阳市广大农村地区经济、社会发展差异性较大,短时期内完全统一实现社会化与市场化难度较大,需要一个从政府直管到企业管理的渐进过程。应根据村镇经济条件、发展阶段和管理水平,因地制宜采取适合当地的污水处理设施运行管护模式。如:政府直接管理模式,包括乡镇政府管理模式与村委会管理模式。由乡镇政府或者村委会直接管理,管护经费纳入区县财政预算支出,经济条件较好的村或者乡镇可以自行筹措部分资金;市场化运营模式,根据农村地区的不同情况选择应用适合的运营模式:对于规模较小且区域分散的村庄较适合采用整合运营模式,统一打包招标运行,保障运营规模总量,这样才能吸引有经验有资质的专业公司加入运营中;而对于经济相对发达的小城镇,污水处理设施的运营则可以独立进行招标;关于委托运营和BOT项目运营公司的选择,则可根据建设阶段承建单位的实力以及前期所做计划而定。
3.4建立系统的资金保障制度
由于沈阳农村地区经济水平整体还是比较落后的,而且农村生活污水处理具有较强的公益性,因此必须采取多元化、多渠道的机制,才能保证农村污水处理设施能够顺利正常运行。
(1)加大财政资金投入力度。
沈阳市各区县政府在财政预算中应列出一定资金,设立农村水环境保护专项资金,用于保障农村污水处理设施正常运行。此外,还要积极争取国家、省、市级环保、农业等部门的各项专项资金与财政补助。
(2)鼓励村镇自筹资金。
村镇自筹资金也可以成为农村生活污水处理设施运行费用的另一个重要的途径。政府通过引导和鼓励,使一些经济发达村镇将其资金投入到污水处理设施运行管理中来。
(3)其它渠道融资。
在上级部门的监管与政策扶持下,当地政府可以充分发挥市场经济的杠杆作用,通过制定多样化的运营管理费用补贴、税收减免、土地置换等相关优惠政策,拓宽资金来源渠道,吸引更多的社会资金投入到农村污水处理设施运营中来。
3.5制定完备的政策体系
目前,扶持农村地区污水处理的相关政策还不多见,更未形成系统的政策保障机制。这样不利于污水处理设施效益的发挥,也加大了设施运营管理的难度。要促进沈阳农村地区污水处理设施的长效运行,需要建立完备的政策体系。
(1)资金支持政策。
各级政府部门应该制定相关资金管理政策,一方面从环保、农业等多部门多渠道争取运营资金补贴,另一方面可以适当减免企业营业税、所得税等相关的税费。
(2)技术支持措施。
各级环境保护部门应针对农村地区污水的排放特点与现有处理技术,结合当地经济和社会发展水平,编制农村污水处理设施技术规范,可以提出建设与运营的技术建议与要求,推荐优先使用的污水处理技术,制定适宜的排放标准,从而能够为农村污水处理设施运营提供技术支撑。
(3)污水回用政策。
可以尝试推行污水回收再利用制度,鼓励处理后达标排放的污水有偿回用:对于回用水有效利用的,给予一定的价格扶持或者资金奖励。
4结语