時(shí)間:2023-03-27 16:31:23
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2實(shí)驗(yàn)部分分析
2.1藥品及儀器介紹
實(shí)驗(yàn)中采用的藥品為AlCl3以及聚丙烯酰胺加之質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氨基三亞甲基膦酸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的羥基亞乙基二膦酸和十四烷基二甲基芐基氯化銨。實(shí)驗(yàn)中使用的儀器包括:JJ-4型六聯(lián)電動(dòng)攪拌器、實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式濁度測(cè)定儀LP2000-11型,HANNA,速臺(tái)式離心機(jī)TGL-18C型。
2.2實(shí)驗(yàn)的具體方法及步驟介紹
2.2.1針對(duì)循環(huán)冷卻水排污水水質(zhì)的分析研究
本組試驗(yàn)中的用水全部采用某煉化公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污水,pH7.0~7.5的水質(zhì)指標(biāo),5.02NTU的濁度,997mg/L的總硬度(用CaCO3計(jì)),390mg/L的總堿度(用CaCO3計(jì))。
2.2.2實(shí)驗(yàn)方法
選取500mL的廢水倒入1000mL的燒杯中,加入不同量的水以處理藥劑,使殘余藥劑質(zhì)量的濃度分別保持10、20、30、40、50mg/L,等到其混合均勻之后,加入混凝劑15mg/L+助凝劑0.2mg/L。使用六聯(lián)攪拌器進(jìn)行攪拌,首先用300r/分鐘的速度攪拌一分鐘,以達(dá)到藥劑和廢水能夠充分融合的目的,然后再用每分鐘70r的速度攪拌10分鐘,以加快絮體的增長速度。將剩余廢水倒入500毫升的量筒中,將絮體沉降100毫升所需的時(shí)間詳細(xì)記錄好。然后將其放置半小時(shí),取液面下2~3厘米處的水樣作為樣本,對(duì)上清液的濁度以及COD進(jìn)行檢測(cè),對(duì)絮體的體積以及泥渣虛度進(jìn)行測(cè)定。
2.2.3測(cè)定及分析方法
濁度:使用LP2000-11型濁度儀。COD:依據(jù)GB11914-1989《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》標(biāo)準(zhǔn)。絮體的體積:將混凝燒杯中的泥渣放置于量筒中,經(jīng)過30分鐘的沉淀后記錄其體積。泥渣虛度:將混凝燒杯中所有的泥渣倒入帶刻度的離心管中,記錄體積為V1,之后在倒入離心機(jī)中以每分鐘4000r的速度,進(jìn)行5分鐘后,將壓實(shí)后的體積記錄為V2,泥渣虛度S公式為:S=V1/V2。
3結(jié)果分析
3.1混凝效果與殘余藥劑的關(guān)系
3.1.1與濁度的關(guān)系混凝沉淀后的上清液的濁度會(huì)隨著殘余藥劑質(zhì)量濃度的增加而增加。其中,影響最大的就是1427。
3.1.2影響絮體沉降的速度在質(zhì)量以及濃度都相同的殘余藥劑中,1427對(duì)絮體沉降的速度的影響最小,而HEDP與ATMP對(duì)其的影響基本一致。
3.1.3影響COD上清液的COD在沒有殘余藥劑的摻雜下最低,混凝對(duì)COD的影響不是很顯著。
3.1.4影響泥渣的體積泥渣體積與殘余藥劑質(zhì)量濃度成正比關(guān)系,在加入有機(jī)磷系阻垢劑后,兩者之間成反比關(guān)系。
3.1.5影響泥渣虛度殘余藥劑質(zhì)量的濃度與泥渣虛度之間成正比關(guān)系,對(duì)其影響最大的時(shí)候是在加入ATMP之后。
3.2殘余藥劑對(duì)于混凝效果的影響
3.2.11427的影響
1427在水中的沉降速度會(huì)因濃度的升高而降低,絮體的體積與其濃度之間成反比關(guān)系,泥渣虛度與其成正比關(guān)系。
3.2.2有機(jī)磷系阻垢劑的影響
絮體體積與殘余的有機(jī)磷系阻垢劑的濃度成反比關(guān)系。
1.1.1污泥來源和條垛式堆肥技術(shù)于2008、2010年同季采集(均在夏季),初始城市污泥均來自北京高碑店、盧溝橋及吳家村污水處理廠的混合污泥,并進(jìn)行條垛式堆肥處理,溫度50~60℃,之后濃縮、脫水,大約25~30d后成為腐熟的干污泥.然后風(fēng)干、碾碎,過篩,把污泥中的較大塊物體等進(jìn)行細(xì)化,經(jīng)過篩選使之粒度達(dá)到60~80目,備用測(cè)定.以上以A型堆肥污泥表示.
1.1.2污泥來源和高速活性堆肥工藝于2012、2013年同季采集(均在春季),初始城市污泥均來自北京市昌平區(qū)南口污水處理廠的污泥,并采用一種高速活性堆肥工藝進(jìn)行處理(high-raterecoveryoforganicsolidwtessystem,HiRosSystem).該工藝采用機(jī)械熱化學(xué)穩(wěn)定及活化法,處理工藝中的所有反應(yīng)釜、儲(chǔ)槽、傳送器等均為密閉系統(tǒng),在高溫高壓下,完全殺菌及殺寄生蟲性、并可分解有毒有機(jī)化合物,有效去除重金屬危害,從而將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化為無味無臭、高品質(zhì)的有機(jī)肥.之后再進(jìn)行風(fēng)干、碾碎及過篩,把污泥中的較大塊物體等進(jìn)行細(xì)化,經(jīng)過篩選使之粒度達(dá)到60~80目,備用測(cè)定.以上以B型堆肥污泥表示.
1.2測(cè)定方法
供試A、B型堆肥污泥的理化性質(zhì)均采用常規(guī)測(cè)定方法[19];pH采用pH酸度計(jì)法(HANNA,pH211酸度計(jì));汞(Hg)、砷()含量的測(cè)定采用原子熒光光度計(jì)測(cè)定(AFS3000,北京科創(chuàng)海光儀器有限公司);全磷、全鉀及Cu、Zn和Cd等其他金屬或元素含量的測(cè)定均采用酸溶-等離子發(fā)射光譜法測(cè)定(等離子發(fā)射光譜儀IRISIntrepidⅡXSP,美國Thermo公司).每個(gè)測(cè)定項(xiàng)目均設(shè)置3個(gè)重復(fù),最后算平均值,并以干基表示.以上測(cè)定在國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.
2結(jié)果與分析
2.1堆肥污泥的營養(yǎng)含量如表1和表2所示,在A型(條垛式)和B型(高速活性)堆肥污泥中均含有可觀的營養(yǎng)含量,且不同類型堆肥污泥和年份間的各項(xiàng)營養(yǎng)指標(biāo)均表現(xiàn)出較大的差異.A、B型污泥的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和氮磷鉀總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)與往年相較均有所增加,譬如A型污泥的氮磷鉀總養(yǎng)分在2010年較2008年增加了15.6%,B型污泥的氮磷鉀總養(yǎng)分在2013年較2012年增加了29.7%;而A型污泥的速效氮和全鉀與往年相較則表現(xiàn)為減少,譬如A型污泥的速效氮含量在2010年較2008年減少了50.7%,與之相反的是B型污泥的速效氮和全鉀則比往年都有所增加.由表1和表2所示,A、B型堆肥污泥不同年份的pH平均值分別為7.1和7.2,有機(jī)質(zhì)的平均值分別為203338.0mg•kg-1和298531.5mg•kg-1,氮磷鉀總養(yǎng)分(即N+P2O5+K2O)平均值分別為41111.7mg•kg-1和65901.5mg•kg-1.以上A、B型污泥各項(xiàng)營養(yǎng)指標(biāo)的平均值與表3比較而言,A型堆肥污泥的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中A、B級(jí)污泥和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600-2009)的標(biāo)準(zhǔn)要求,但未達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)中的有機(jī)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,而A型污泥的pH和氮磷鉀總養(yǎng)分以及B型污泥的pH、有機(jī)質(zhì)含量和氮磷鉀總養(yǎng)分均符合各城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置類型的標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
2.2堆肥污泥的營養(yǎng)元素含量和重金屬污染由表4和表5所示,A、B型堆肥污泥中不僅含有豐富的營養(yǎng)元素,同時(shí)也含有諸多重金屬,而且不同年份間的各元素/金屬總量均呈現(xiàn)明顯的差異.2010年與2008年比較而言,A型污泥中Cu、Zn、Ca、Fe、Mg和Na的總量均表現(xiàn)為增加,而Mn則有所減少;2013年與2012年相較而言,B型污泥中的Cu、Zn、Ca、Na、Al、Cd、Cr、Hg、S的總量均明顯增加,而Mn、、B、Pb、Fe、Ni、Mg總量則有所減少.另外,各金屬/元素的總量在A、B型污泥中亦呈現(xiàn)較大的差異.譬如,A型污泥不同年份的Zn、Fe總量平均值較B型污泥的分別高出85.9mg•kg-1和1913.0mg•kg-1;而B型污泥不同年份的Mn、Mg總量平均值較A型污泥的分別高出819.3mg•kg-1和8827.1mg•kg-1。從不同污泥處置類型中重金屬的控制限值可知(見表6),我國的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中A級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值,在各種污泥處置類型中是最為嚴(yán)格的.由表4和表5所示,A、B型堆肥污泥不同年份的Cu總量平均值分別為188.5mg•kg-1(范圍為183.4~193.6mg•kg-1)和188.6mg•kg-1(范圍為135.2~241.9mg•kg-1)以及Zn總量平均值分別為896.1mg•kg-1(范圍為781.5~1010.7mg•kg-1)和810.2mg•kg-1(范圍為755.0~865.4mg•kg-1),與我國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置類型的標(biāo)準(zhǔn)限值比較得知(見表6),其不僅符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600-2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)中的Cu、Zn總量的標(biāo)準(zhǔn)限值要求,而且遠(yuǎn)低于最為嚴(yán)格的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中A級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值(即總Cu<500mg•kg-1和總Zn<1500mg•kg-1).A型堆肥污泥中的Cd、Cr、Pb、和B的總量(僅為2010年數(shù)值)分別為2.9、82.0、105.1、17.0和42.1mg•kg-1(見表4);如表5所示,B型堆肥污泥不同年份的Cd總量平均值為2.8mg•kg-1(范圍為2.6~3.0mg•kg-1)、Cr總量平均值為140.1mg•kg-1(范圍為130.1~150.0mg•kg-1)、Pb總量平均值為69.2mg•kg-1(范圍為67.9~70.5mg•kg-1)、總量平均值為7.9mg•kg-1(范圍為5.4~10.4mg•kg-1)以及B總量平均值為80.2mg•kg-1(范圍為78.7~81.6mg•kg-1).上述A、B型污泥中的重金屬含量與表6中的標(biāo)準(zhǔn)限值比較得知,各金屬總量均達(dá)到了我國各類型污泥處置的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(見表6),其中包括達(dá)到最為嚴(yán)格的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中A級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(即總Cd<3mg•kg-1、總Cr<500mg•kg-1、總Pb<300mg•kg-1、總<30mg•kg-1).但是,B型堆肥污泥的Hg、Ni總量存在超標(biāo)的情形,且不同年份間存在明顯的差異(見表5).具體而言,B型污泥不同年份的Hg總量平均值為12.8mg•kg-1以及2012年的Hg總量為7.1mg•kg-1,符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中B級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(即總Hg<15mg•kg-1),以及《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600-2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)中的中性和堿性土壤(pH≥6.5)的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(即總Hg<15mg•kg-1),但其它的標(biāo)準(zhǔn)限值要求則不符合(見表6);Hg總量在2013年為18.4mg•kg-1,對(duì)任何污泥處置類型中的限值要求均不符合.另外,B型污泥2013年的Ni總量為120.0mg•kg-1,符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中B級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(即總Ni<200mg•kg-1),以及《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-土地改良用泥質(zhì)》(GB/T24600-2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-園林綠化用泥質(zhì)》(GB/T23486-2009)中的中性和堿性土壤(pH≥6.5)的標(biāo)準(zhǔn)限值要求(即總Ni<200mg•kg-1),但其它的標(biāo)準(zhǔn)限值要求均不符合(見表6);B型污泥不同年份的Ni總量平均值為246.4mg•kg-1和2012年為372.8mg•kg-1(見表5),均不符合任何污泥處置類型中的限值要求(見表6).
3討論
城市污泥通過制肥,不僅可解決農(nóng)田、園林及綠地急需的有機(jī)肥料的來源問題,同時(shí)也能尋求城市污泥的合理處置途徑,并成為最有效的資源化途徑之一.近年來,我國污泥資源化處置技術(shù)投產(chǎn)項(xiàng)目顯著上升,其中農(nóng)業(yè)對(duì)污泥制肥的吸納量很大,且污泥制肥資源化處置技術(shù)的應(yīng)用已占30%,具有較好的發(fā)展前景.已有研究表明,污泥經(jīng)堆肥處理后,可使污泥中腐殖質(zhì)含量增加,而腐殖質(zhì)因含有多種多樣的官能團(tuán)從而吸附重金屬,或者改變重金屬的化學(xué)形態(tài),促使污泥中重金屬穩(wěn)定化,即大多數(shù)重金屬以穩(wěn)定殘?jiān)鼞B(tài)或以殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)兼具的形式存在,從而降低生物毒性和土壤的污染風(fēng)險(xiǎn).特別是堆肥污泥相較其它處理方式(譬如厭氧消化和顆粒污泥)而言,堆肥過程更有利于降低Mn、Ni及Zn等的有效性.由此說明,堆肥處理是降低污泥在農(nóng)田、土地改良及園林綠化中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的重要途徑.北京不同城鎮(zhèn)污水處理廠堆肥污泥(即A、B型),不僅含有較為豐富的有機(jī)質(zhì)和植物所需的氮、磷等多種營養(yǎng)元素及微量元素,而且污泥的一些營養(yǎng)成分/元素諸如有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和氮磷鉀總養(yǎng)分等含量與往年相比均有所增加.據(jù)馬學(xué)文等[26]對(duì)全國范圍111個(gè)城市共193個(gè)污水處理廠污泥營養(yǎng)含量的調(diào)查可知,有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀的平均含量分別為41.15%、3.02%、1.57%、0.69%,除了北京地區(qū)A、B型堆肥污泥的磷含量平均值與全國平均水平基本相當(dāng)外,其有機(jī)質(zhì)、氮和鉀含量均低于全國平均水平,但A、B型污泥的有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量比往年均有所增加則與全國的略增走向是一致的.在B型堆肥污泥中,Cu含量比往年有所增加,而Pb含量則比往年有所減少.這與我國城市污泥中Cu、Pb含量在短期的趨勢(shì)一致[26].但是,從長期而言,我國城市污水處理廠污泥中Cu含量則是下降趨勢(shì)[27].除Hg、Ni有超標(biāo)現(xiàn)象外,A、B型污泥的其他重金屬含量均低于我國最為嚴(yán)格的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-農(nóng)用泥質(zhì)》(CJ/T309-2009)中A級(jí)污泥的標(biāo)準(zhǔn)限值,這與姚金玲等對(duì)我國東北、華北、華東和西北地區(qū)116家污水處理廠污泥的研究結(jié)果一致.另據(jù)張麗麗等[27]對(duì)我國城市污泥中重金屬分布特征及變化規(guī)律的研究結(jié)果表明,近10年,污泥中Ni、Cd、Hg含量的超標(biāo)倍數(shù)最高.這與本研究B型堆肥污泥中存在Hg、Ni超標(biāo)現(xiàn)象相吻合.此外,來自北京不同污水處理廠的A、B型堆肥污泥,其營養(yǎng)和重金屬/元素含量存在著明顯的差異.即污泥的不同來源可能是主要原因;亦可能受其它因素諸如污水處理規(guī)模、處理工藝和運(yùn)行條件以及污泥堆肥工藝的影響[11].另有研究表明,污泥成分有時(shí)會(huì)因工藝過程和分析技術(shù)而產(chǎn)生顯著的差異.而今后,北京地區(qū)A、B型堆肥污泥的資源化應(yīng)用中,一方面,可能面臨著潛在的Hg、Ni環(huán)境污染情況,需要優(yōu)先關(guān)注;另一方面,則需要進(jìn)一步探索污泥堆肥過程中重金屬鈍化的調(diào)控措施,從而最大限度地降低重金屬的危害,譬如可利用鐵氧化菌對(duì)一些重金屬進(jìn)行生物浸礦,可能是污泥制肥的一種可行策略,以及在堆肥過程中加入石灰等物質(zhì)亦能降低重金屬的有效性.另外,除了污泥資源化應(yīng)用中的重金屬污染外,還有一些因素諸如糞大腸菌群菌、多環(huán)芳烴(PAHs)等影響著污泥處置類型的選擇,而本研究未涉及這些方面,因此還需進(jìn)一步研究和分析北京堆肥污泥中其他污染物的含量,從而進(jìn)行合理、有效的污泥處置.
1.1再生水利用設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀
1.1.1城市污水處理廠尾水再生利用菏澤市城區(qū)目前已建成污水處理廠3座,設(shè)計(jì)處理規(guī)模為每日16萬m3,出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),能夠到達(dá)再生水回用標(biāo)準(zhǔn),菏澤市3座污水處理廠的日處理水量約為12萬m3。菏澤市集中式再生水利用管網(wǎng)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營主要由某水務(wù)公司負(fù)責(zé),該公司負(fù)責(zé)菏澤市污水處理廠達(dá)標(biāo)排放(一級(jí)A標(biāo))尾水的開發(fā)利用,并與污水處理廠簽訂回用協(xié)議。尾水主要回用于工業(yè)生產(chǎn)冷卻、水體景觀、火力發(fā)電等可以接受其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。菏澤市在經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)用水集中區(qū)域投資1800多萬元建設(shè)再生水利用管網(wǎng)工程,鋪設(shè)供水管線13km,將污水處理廠處理后的再生水和河道地表水輸送至發(fā)電廠等用水戶,目前日供水規(guī)模5萬t,其中污水處理廠再生水利用量為每日2.3萬m3。
1.1.2分散式再生水利用設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀分散式再生水利用設(shè)施由各工業(yè)企業(yè)單位或住宅小區(qū)建設(shè)和使用,菏澤市分散式再生水利用設(shè)施建設(shè)發(fā)展較慢,已建成的分散式再生水利用設(shè)施分布在住宅小區(qū)、學(xué)校、服務(wù)行業(yè)、市政園林綠化等行業(yè)和單位,處理后的再生水主要回用于綠化、道路清潔、公共衛(wèi)生間沖廁及景觀環(huán)境用水,這部分再生水回用量較小,未形成規(guī)模,是集中式再生水利用的有效補(bǔ)充。
1.2菏澤市再生水處理工藝情況菏澤市的城市污水處理廠出水水質(zhì)已達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),達(dá)標(biāo)排放的尾水經(jīng)消毒處理后達(dá)到相關(guān)再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。分散式再生水處理工藝按組成段可分為預(yù)處理、主處理及后處理。預(yù)處理包括格柵、調(diào)節(jié)池;主處理包括混凝、沉淀、氣浮、活性污泥法、生物膜法、二次沉淀、過濾、生物活性炭及生態(tài)處理(人工濕地等工藝)等處理工藝單元;后處理為膜濾、活性炭、紫外線消毒等深度處理單元。由于再生水回用對(duì)有機(jī)物、洗滌劑及氮、磷的去除要求較高,因此再生水處理的主體工藝通常為生物處理工藝。
1.3菏澤市再生水利用管理情況a.制定完善了再生水利用的地方法規(guī)和配套政策。2009年,菏澤市人民政府印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)城市排水許可及雨污分流管理工作的通知》,對(duì)城市排水管理工作加強(qiáng)規(guī)范管理,對(duì)雨污分流工作強(qiáng)化管理。隨著最嚴(yán)格水資源管理制度的落實(shí),2010年菏澤市印發(fā)《菏澤市節(jié)約用水管理辦法》和《菏澤市城市污水處理費(fèi)征收使用管理辦法》,加強(qiáng)對(duì)菏澤市節(jié)約用水工作的監(jiān)督管理,同時(shí)對(duì)城市污水處理費(fèi)征收工作加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、加大力度,保證污水處理費(fèi)征收到位和城市污水處理廠的正常運(yùn)行,通過一系列規(guī)范性文件的制定,初步形成鼓勵(lì)再生水利用設(shè)施建設(shè)和再生水利用的政策激勵(lì)機(jī)制。b.新建工程項(xiàng)目全面落實(shí)節(jié)水“三同時(shí)”制度。菏澤市城市規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)所有的新、改、擴(kuò)建工程項(xiàng)目已嚴(yán)格實(shí)施節(jié)水“三同時(shí)”制度,菏澤市城市節(jié)約用水辦公室對(duì)節(jié)水措施方案進(jìn)行審查把關(guān),要求所有新、改、擴(kuò)建工程項(xiàng)目必須配套建設(shè)節(jié)水設(shè)施,特別是符合再生水和雨水利用設(shè)施建設(shè)條件的,必須同期配套建設(shè),并與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用。規(guī)劃、建設(shè)、房管、環(huán)保等部門在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)切實(shí)配合把關(guān)。c.加強(qiáng)水資源論證,促使新上項(xiàng)目使用中水。菏澤市地處巨野煤田,煤炭儲(chǔ)存條件較好,建設(shè)火電廠條件優(yōu)越,同時(shí)菏澤市屬于欠發(fā)達(dá)地區(qū),工業(yè)基礎(chǔ)薄弱,農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的70%以上。菏澤市發(fā)改委、經(jīng)信委、水利局印發(fā)《菏澤市建設(shè)項(xiàng)目水資源論證管理規(guī)定》,規(guī)范和加強(qiáng)建設(shè)項(xiàng)目水資源論證,所有取水建設(shè)項(xiàng)目必須進(jìn)行水資源論證,對(duì)于可利用中水的項(xiàng)目,必須首先利用中水,特別是發(fā)電和城市熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目。一些發(fā)電廠已大量利用城市中水和城市河道生態(tài)環(huán)境用水,大幅提升了菏澤市中水利用水平,節(jié)約了新鮮水資源取用量。
2菏澤市污水再生利用存在的問題
a.污水處理后中水得不到充分利用。一是由于配套設(shè)施不完善,污水處理廠實(shí)際生產(chǎn)能力小于設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力,污水處理廠存在吃不飽的情況;二是大量對(duì)中水有需求的用戶由于中水管網(wǎng)未鋪設(shè)到位而無法使用中水,給城市雜用水和綠化利用中水帶來困難,影響整體效益發(fā)揮;三是中水各時(shí)段的水量不穩(wěn)定,與企業(yè)用水時(shí)段需求不匹配,造成中水利用困難和利用成本增加。b.污水處理收費(fèi)體系不完善,運(yùn)行經(jīng)費(fèi)不到位。菏澤市污水處理廠運(yùn)行經(jīng)費(fèi)不足情況較普遍,受限于市政污水管網(wǎng)建設(shè),城市污水收集率較低,污水處理費(fèi)征收率偏低,菏澤市城市污水處理費(fèi)征收額不足以維持污水處理廠運(yùn)行,需要政府財(cái)政資金補(bǔ)貼方能維持污水處理廠的運(yùn)行。c.現(xiàn)行水資源費(fèi)價(jià)格體系不完善。菏澤市地表水水資源費(fèi)為0.2~0.3元,地下水水資源費(fèi)0.55元,加上污水處理費(fèi),新鮮水的直接用水成本不足1.6元,然而再生水回用處理成本偏高,管網(wǎng)建設(shè)投資大、見效慢,部分取用水企業(yè)不愿關(guān)閉自備井使用中水,造成自備水源井關(guān)停工作進(jìn)展緩慢,同時(shí)也給發(fā)展中水用水帶來了較大的困難。
2拉森樁施工工藝流程及施打順序
施工工藝流程為:測(cè)量放線位置平整打樁。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,拉森樁施工從北向南進(jìn)行施工。
3拉森樁施打方法
拉森樁施打采用振動(dòng)打入法,需要一臺(tái)45t打樁機(jī)械手,配液壓350振動(dòng)錘,樁錘的激振力不小于60t。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件,采用單獨(dú)打入法,這種方法由于單根打入,易向一邊傾斜,累計(jì)誤差不易糾正,墻面系統(tǒng)平整度難以控制,施打時(shí)需要采用以下措施:1)先由測(cè)量人員根據(jù)拉森樁布置圖定出拉森樁的邊線,然后掛繩線作為導(dǎo)線,打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制拉森樁的墻面平整度。2)吊起拉森樁,人工扶正就位。3)在施打過程中通過專業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的人員,采用目測(cè)的方法控制拉森樁兩個(gè)方向的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏斜過大時(shí),應(yīng)該及時(shí)調(diào)正后再打。4)開始打設(shè)的第一、第二根拉森樁的打入位置和方向要確保精度,它可以起導(dǎo)向的作用,要求每打入1m就應(yīng)目測(cè)一次,發(fā)現(xiàn)偏斜立即糾正。5)施打順序。先從基坑北側(cè)部位開始,施打過程中為防止樁向一邊傾斜,前10根樁采用左右間隔跳打的方法進(jìn)行,等10根樁打完形成一片墻體后再采取向一個(gè)方向連續(xù)施打的順序進(jìn)行。6)拉森樁拔出。采用拉森樁作為支護(hù)樁,型鋼可拔出重復(fù)利用。應(yīng)在基礎(chǔ)外施工完畢和回填結(jié)束,現(xiàn)場(chǎng)具備拔樁條件后進(jìn)行拔樁。拔樁時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)如下:a.根據(jù)沉樁時(shí)的實(shí)際情況確定拔樁起點(diǎn),必要時(shí)也可用跳拔的方法,拔樁的順序最好與打樁時(shí)相反。b.振打與振拔:拔樁時(shí),可先用振動(dòng)錘將樁鎖口振活以減小土的粘附,然后邊振邊拔。對(duì)較難拔除的板樁可先用振動(dòng)錘將樁振下100mm~300mm,再與振動(dòng)錘交替振打、振拔。c.當(dāng)樁尖在地下只有1m左右時(shí)應(yīng)停止振動(dòng),用吊裝設(shè)備直接拔樁。d.待樁完全拔出后,在吊樁鋼絲繩未吊緊前不得松開夾持器。對(duì)引拔阻力較大的拉森樁,采用間歇振動(dòng)的方法,每次振動(dòng)15min,振動(dòng)錘連續(xù)不超過1.5h。7)在拔樁期間應(yīng)重點(diǎn)考慮拔樁對(duì)基坑周圍建筑安全的影響,特采取以下安全預(yù)防措施:a.在拔除靠近建筑場(chǎng)一排拉森樁時(shí),要采取振動(dòng)錘低頻率振動(dòng)和慢速拔樁的方式,盡量避免拔樁過程中帶出下面過多的土體,以最大限度減小土體變形。b.拔樁期間應(yīng)對(duì)建筑場(chǎng)進(jìn)行連續(xù)沉降觀測(cè),同時(shí)派專人監(jiān)護(hù)邊坡上口土體變化情況,如發(fā)現(xiàn)建筑場(chǎng)沉降過大或土體開裂等異常情況,應(yīng)采取邊拔樁邊注漿的方法進(jìn)行后續(xù)拔樁施工,注漿深度同拔樁深度。8)基坑開挖。等拉森樁施工完以后,方可進(jìn)行基礎(chǔ)土方開挖。在基坑開挖過程中,為保證基底土體穩(wěn)定性,我方在基坑開挖到底后,將預(yù)先進(jìn)場(chǎng)的砂石料堆放至拉森樁底部,以便控制拉森樁根部向基坑內(nèi)位移?;炷翂|層施工時(shí),采取隨清砂石混料隨打墊層,分段流水作業(yè)施工的方法施工墊層。
生化處理,同初級(jí)處理一樣,采用的是傳統(tǒng)的生化技術(shù)。生化技術(shù)的主要工作原理是利用污泥本身。在污泥中存在著一些對(duì)有機(jī)質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)有破壞作用的特殊細(xì)菌和真菌,如此一來對(duì)污水中的BOD和病菌能降低十分之一左右。舉個(gè)例子來說,農(nóng)村新能源中的沼氣,就是采用的厭氧技術(shù)的處理污水的,在污泥中厭氧菌的作用下,有機(jī)質(zhì)就會(huì)在被處理,在這個(gè)過程中沼氣就產(chǎn)生了。深度處理,是對(duì)二級(jí)處理的優(yōu)化過程。除了一級(jí)中的化學(xué)絮凝劑、二級(jí)中的活性炭,還會(huì)投放一些交換樹脂,或者是進(jìn)行一些反滲透的工藝,污水中的殘留的溶于水的糖分、鹽類和一些碳水化合物,達(dá)到殺菌消毒的效果。當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和污水來源及其處理后的用途是污水處理技術(shù)的選用必須考慮的。農(nóng)村地區(qū)的污水來源主要是生活污水,主要成分就是各種固體的懸浮物,還有一些病原菌等有機(jī)污染物。經(jīng)過處理后的污水即再生水,可以用來灌溉農(nóng)田、澆花澆樹、美化環(huán)境、觀賞水池、拖地洗車等生活生產(chǎn)的各個(gè)方面。
1.2生活污水的處理系統(tǒng)
1.2.1集中處理系統(tǒng)。主要是傳統(tǒng)的物理手段,比如在農(nóng)村建立污水處理廠,通過地下管道等把生活污水集中到一起,然后進(jìn)行?;蛘呤情_放一塊森林或濕地,根據(jù)土地與地下水聯(lián)結(jié)的特點(diǎn),或者是植物(主要是大樹)的自身凈化作用進(jìn)行處理。
1.2.2分散處理系統(tǒng)。主要是科學(xué)的化學(xué)手段,也是建立一個(gè)污水處理廠。不過在廠子里,采用攔截、沉淀、消毒、殺菌等方式,對(duì)收集起來的污水采取高度化的科學(xué)手段進(jìn)行,使得處理的結(jié)果更安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)日趨完善,這種分散的污水處理系統(tǒng)越來越受到管理者和技術(shù)人員的青睞。
2農(nóng)村污水處理問題
在我國從20世紀(jì)80年代,就開始對(duì)生活污水分散處理技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)工作,能源消耗上采用的是微動(dòng)力或無動(dòng)力,也創(chuàng)造性地發(fā)明了一些污水處理裝置,由于技術(shù)的不成熟,因此在實(shí)際應(yīng)用上不盡人意。
2.1赤潮現(xiàn)象抑制技術(shù)不穩(wěn)
由于水中含有的磷和氮元素超標(biāo),水體就會(huì)出現(xiàn)赤紅色,導(dǎo)致魚蝦大量死亡。這就是我們所說的赤潮,也就是水體富營養(yǎng)化。目前我們國家的污水處理系統(tǒng)中還不能完全突破這種生物處理技術(shù),因此對(duì)未來的發(fā)展也是大為不利的。
2.2再生水的回收利用不完善
雖然現(xiàn)在的分散處理技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)ξ鬯M(jìn)行有效處理后的排放工作。但是沒有實(shí)現(xiàn)再生水的就地應(yīng)用,不僅造成了水資源的浪費(fèi),還造成了科學(xué)技術(shù)的價(jià)值大打折扣。農(nóng)村地區(qū)面對(duì)嚴(yán)重的生活污水窘狀,不得不采取一些行之有效的措施。在發(fā)達(dá)地區(qū),人民越來越清醒地認(rèn)識(shí)到生活污水對(duì)生活質(zhì)量帶來的弊端,處理生活污水成為其工作的中心之一。在對(duì)生活污水處理上,采取了一些實(shí)效性很強(qiáng)的措施,利用耗能較低費(fèi)用較少的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的實(shí)用技術(shù)。在經(jīng)濟(jì)稍微不發(fā)達(dá)的地區(qū),尤其是在人口集中區(qū),人民也意識(shí)到了生活污水帶來的困擾,因此在尋求如何有效地處理生活污水技術(shù)上,也有了實(shí)際的行動(dòng)。
3污水處理系統(tǒng)選擇
污水處理系統(tǒng)有集中處理和分散處理兩種模式。不同的地區(qū)有不同的特點(diǎn),因此采用的手段也不盡相同。適合集中處理模式的地區(qū)有:東部沿海地區(qū)、村落密集地區(qū)、污水量大地區(qū);適合分散處理模式的是村落較分散的山區(qū)。對(duì)于排水設(shè)施不健全的北方和中部地區(qū),也要采取一些措施:安裝帶有節(jié)水器的衛(wèi)生馬桶、修建沼氣池、鏈接污水管網(wǎng)絡(luò)。
4農(nóng)村污水處理投入和產(chǎn)出效益分析
4.1農(nóng)村污水處理工程投入
4.1.1集中處理系統(tǒng)的投資。污水深度處理的工程費(fèi)與要求的出水水質(zhì)是密切相關(guān)的。污水處理的投入與出水水質(zhì)是成正比的。一般而言,污水處理廠的建設(shè)工程費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用比較高,土地處理系統(tǒng)和人工濕地系統(tǒng)的處理費(fèi)用相對(duì)較低。
4.1.2分散處理系統(tǒng)的投資。目前的成套模塊化生活污水納濾膜污水處理設(shè)備,每套售價(jià)在幾萬到十幾萬不等。4.2農(nóng)村污水處理效益分析
4.2.1經(jīng)濟(jì)效益。利用再生水灌溉農(nóng)田、澆花洗車,可以減少對(duì)干凈淡水資源的使用;同時(shí)也能降低臟亂差的環(huán)境造成疾病帶來的損失,增加當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益。
4.2.2能源效益。污水處理裝置都采用微動(dòng)力,對(duì)能源消耗較小,而且在二級(jí)處理時(shí)還會(huì)產(chǎn)生沼氣,可以用來燃燒發(fā)電等,產(chǎn)生巨大的能源效應(yīng)。
4.2.3環(huán)境效益。污水橫流,破壞了居民的生活環(huán)境。治理生活污水,不僅改善了居住環(huán)境,還能夠提高人民的生活質(zhì)量。
4.2.4社會(huì)效益。污水處理后帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源的增長、環(huán)境的提升,在促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展上,在經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧發(fā)展上,在農(nóng)業(yè)與工業(yè)的和諧發(fā)展上,都有客觀的社會(huì)效益。
采油污水處理通常采用物化法,大量的污水通過主污水管道進(jìn)入污水處理廠的總污水儲(chǔ)油罐,通過儀表檢測(cè)來水的總量以便后續(xù)處理,從總儲(chǔ)油罐送出的污水進(jìn)入其他儲(chǔ)油罐,根據(jù)其成分進(jìn)行多步驟的物理和化學(xué)處理,處理完的污水合格后再通過外輸管道送出,使污水再次得到利用。結(jié)合油田污水處理廠的實(shí)際情況,利用組態(tài)王工控軟件所繪制的污水監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程如圖1所示。圖中清楚地標(biāo)出了污水處理廠的各處理設(shè)備的擺放、名稱、數(shù)量、管道的連接,各種參數(shù)如液位、流量、壓力、加入的藥劑量、處理后污水的pH值等顯示一目了然。
1.2監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
污水處理監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作站、現(xiàn)場(chǎng)過程測(cè)控系統(tǒng)等構(gòu)成。監(jiān)測(cè)中心通過網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站連接,將整個(gè)廠區(qū)各現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站的重要參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、存檔及綜合分析,實(shí)現(xiàn)任務(wù)優(yōu)化組合調(diào)配?,F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作站主要是給用戶提供一個(gè)可視化的污水處理操作管理平臺(tái),提供了污水處理的工藝流程圖、罐區(qū)示意圖、泵狀態(tài)、參數(shù)總貌、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、控制臺(tái)、控制監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)報(bào)警、自動(dòng)報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)、零點(diǎn)矯正等圖形和操作功能?,F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)主要由ADAM-5000工控模塊和安全柵組成,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、模擬轉(zhuǎn)換、模擬輸出、上傳數(shù)據(jù)及接收現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站的生產(chǎn)指令等,完成對(duì)油田污水處理過程的自動(dòng)測(cè)量與控制。該結(jié)構(gòu)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分,其中工控模塊ADAM-5000系列擔(dān)當(dāng)了重要角色,系統(tǒng)通過模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、輸出,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。
1.3系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)
1)系統(tǒng)可以直接通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站各功能窗口了解到各子系統(tǒng)的工作狀態(tài),可根據(jù)污水性質(zhì)的變化實(shí)時(shí)地調(diào)整相應(yīng)的工藝參數(shù),不僅方便了技術(shù)人員操作,同時(shí)也進(jìn)一步提高了污水處理的質(zhì)量。
2)在設(shè)計(jì)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),對(duì)一切可能出現(xiàn)的問題筆者在系統(tǒng)中設(shè)置了應(yīng)對(duì)措施預(yù)案,自動(dòng)處理相關(guān)問題,提高了系統(tǒng)的可靠性。
3)加強(qiáng)了抗干擾能力設(shè)計(jì),部分采用了冗余設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于要控制的現(xiàn)場(chǎng)參數(shù),無需工作人員現(xiàn)場(chǎng)考察,其現(xiàn)場(chǎng)的儀表狀態(tài)及加藥系統(tǒng)的工作狀態(tài)在控制室里一目了然。
5)監(jiān)控系統(tǒng)具有多數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄、顯示功能,對(duì)歷史數(shù)據(jù)作了濃縮處理,可通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站各功能窗口直接查詢、顯示或打印任何時(shí)刻的監(jiān)測(cè)結(jié)果。
6)通過現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享,并可通過網(wǎng)絡(luò)把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到上級(jí)主管部門的監(jiān)控系統(tǒng),便于職能部門實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況,做出正確決策。
2污水處理監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
污水處理監(jiān)控系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用組態(tài)王工控軟件開發(fā),根據(jù)需要繪制了工程流程圖、罐區(qū)示意、泵狀態(tài)、參數(shù)總貌、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、控制臺(tái)、控制監(jiān)測(cè)、零點(diǎn)矯正、報(bào)警、報(bào)表、參數(shù)設(shè)置等畫面。畫面是用戶用來與計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互、監(jiān)視控制系統(tǒng)狀況、進(jìn)行生產(chǎn)操作、輸入控制命令的人機(jī)界面,通過該畫面,能夠讓操作人員形象、直觀、正確地掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,及時(shí)方便發(fā)出自己的操作命令。通過這些運(yùn)行畫面為用戶提供了數(shù)據(jù)采集與處理、畫面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出、報(bào)警處理、流程控制等功能,對(duì)整個(gè)污水處理工作狀況實(shí)現(xiàn)了全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。泵工作狀態(tài)畫面各參數(shù)反映了各加藥泵的工作狀態(tài),如各泵污水流量、工作頻率、控制量等。通過對(duì)加藥撬塊各泵變頻器工作頻率的自動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)了藥劑加藥量的自動(dòng)控制,大幅提高了污水處理質(zhì)量??刂撇僮髋_(tái)畫面既有重要參數(shù)顯示窗口,也有各種不同的功能按鈕菜單,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)登錄、配置用戶、時(shí)間設(shè)置、參數(shù)修正、打印報(bào)表、手/自動(dòng)切換控制、關(guān)閉/打開窗口、系統(tǒng)退出、關(guān)閉計(jì)算機(jī)等功能。
3污水處理控制方法研究
隨著設(shè)備和工藝的不斷完善,用于污水處理控制方法也在不斷更新。目前油田的污水處理方法基本上有三種:通過監(jiān)測(cè)污水的pH值;通過檢測(cè)接收罐和緩沖罐的液位;通過檢測(cè)提升泵污水流量。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比較,筆者采用綜合控制策略。由于污水流量的變化對(duì)污水處理藥劑量的添加產(chǎn)生很大的影響,因而先對(duì)接收罐的液位和提升泵的污水流量進(jìn)行聯(lián)鎖控制,盡量使污水流量保持穩(wěn)定。去除水中雜質(zhì)的藥劑和凈化污水藥劑的控制采用開環(huán)控制,以接收罐的液位高度和提升泵的污水流量為依據(jù),采用專家控制算法控制加藥泵的變頻器頻率改變加藥量,其中的各參數(shù)由操作人員根據(jù)規(guī)程和經(jīng)驗(yàn)精心調(diào)試即可設(shè)定,控制過程中可根據(jù)實(shí)際情況作在線微調(diào),經(jīng)過實(shí)踐完全可以達(dá)到要求。由于污水pH值對(duì)污水水質(zhì)影響較大,必須使其在允許范圍內(nèi),才能保證處理的污水達(dá)標(biāo),因而pH值控制采用閉環(huán)自動(dòng)控制,精確控制加藥泵的藥劑量,以期達(dá)到較好的效果。
3.1pH值控制策略
該項(xiàng)目主要是針對(duì)油田開采污水處理,由于油田污水所含雜質(zhì)成分較為復(fù)雜,且化學(xué)成分較多,因而污水處理過程較為復(fù)雜。整個(gè)處理系統(tǒng)屬于典型的非線性滯后系統(tǒng),該系統(tǒng)的精確對(duì)象數(shù)學(xué)模型難以獲得。PID控制器是過程控制系統(tǒng)中最常用、最成熟、應(yīng)用最廣泛的調(diào)節(jié)器,由于對(duì)象的非線性、滯后性,運(yùn)用PID控制效果不理想。模糊控制器不依賴過程控制的精確數(shù)學(xué)模型,采用人工智能的方式,吸收人工控制的操作經(jīng)驗(yàn),依據(jù)一些推理規(guī)則,將日常生活中的自然語言能夠直接轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的算法語言決定控制決策;調(diào)整控制器中各參數(shù),可大幅提高非線性滯后系統(tǒng)控制精度和可靠性。綜合比較以上三種控制策略,確定該污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)pH值加藥部分采用模糊控制策略。
3.2模糊控制器的實(shí)現(xiàn)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)污水處理過程中pH值的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,得出的控制規(guī)則所列。選取控制量變化的原則:在開始階段誤差較大時(shí),控制作用以快速減小誤差為主,操作幅度較大;當(dāng)誤差適中時(shí),控制作用以抑制超調(diào)為主;當(dāng)誤差很小時(shí),輸出與給定值接近,控制作用以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主,操作較弱。
超濾膜技術(shù)的工作原理主要表現(xiàn)為對(duì)需要進(jìn)行處理的化工污水進(jìn)行分離、凈化、濃縮,同時(shí)有機(jī)結(jié)合膜孔徑實(shí)際大小,有效地將存在于污水中的顆粒進(jìn)行分離。該種技術(shù)在化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的污水處理中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用微濾膜技術(shù)不僅能夠有效地將菌類、藻類等微生物進(jìn)行清除,保證處理系統(tǒng)上不會(huì)存在微生物粘附現(xiàn)象,同時(shí)存在于其中的氧化劑還對(duì)微生物的繁殖具有良好的抑制作用。應(yīng)用超濾膜技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理,還可有效降低污水渾濁度。在化工污水中通常均會(huì)含有較多雜質(zhì),這些雜質(zhì)的存在對(duì)光線的投射產(chǎn)生一定阻礙作用,對(duì)污水的處理效果產(chǎn)生一定程度的影響。而應(yīng)用微濾膜技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理時(shí),可促進(jìn)污水渾濁度得到有效降低,進(jìn)而提高污水處理效果。
1.2微濾膜技術(shù)
微濾膜技術(shù)的工作原理主要體現(xiàn)為利用微孔精密過濾技術(shù),將存在于污水中的細(xì)小細(xì)菌、固體顆粒等進(jìn)行有效清除。該種技術(shù)具有良好的去污效果?,F(xiàn)階段,微濾膜技術(shù)被普遍應(yīng)用于半導(dǎo)體污水處理中,該種技術(shù)在使用過程中不僅可大大降低微濾膜的生產(chǎn)成本,同時(shí)還可以有效促進(jìn)污水處理過濾器所具有的反洗性得到有效提高。將微濾膜技術(shù)應(yīng)用化工污水處理中時(shí),可通過不同孔徑可對(duì)污水進(jìn)行分級(jí)過濾的功能來完成對(duì)化工污水進(jìn)行一系統(tǒng)處理的工作。該種技術(shù)的應(yīng)用具有較為理想的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
1.3反滲透技術(shù)
反滲透技術(shù)的工作原理主要體現(xiàn)為將水等作為溶劑對(duì)小分子、離子等物質(zhì)機(jī)械牛截留,通過選擇性的滲透方式將液體混合物進(jìn)行分離,將存在于膜兩側(cè)的靜壓當(dāng)做主要推動(dòng)力,完成全部膜分離過程。該種技術(shù)主要是在造紙工業(yè)、食品工業(yè)、冶金工業(yè)等污水處理中得到普遍應(yīng)用。反滲透技術(shù)在應(yīng)用過程中主要分為三個(gè)步驟,具體為滲透、反滲透、滲透平衡。在滲透環(huán)節(jié)中,主要是借助半透膜將鹽水和純水進(jìn)行分隔,純水滲透到咸水中將鹽水的濃度降低。在反滲透環(huán)節(jié)中,主要是借助半透膜將鹽和純水進(jìn)行分隔,咸水滲透到純水中。在滲透平衡環(huán)節(jié)中,主要是借助半透膜將鹽水和純水進(jìn)行分隔,咸水、純水雙向滲透。
1.4電滲析技術(shù)
電滲析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中主要是借助水處理等膜分離設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)污水進(jìn)行一系統(tǒng)的處理。該種技術(shù)的應(yīng)用充分利用了膜所具有的選擇透水性特點(diǎn),在直流電場(chǎng)環(huán)境中,借助外加直流電場(chǎng)作用,對(duì)陽離子、陰離子的通過進(jìn)行有效控制,進(jìn)而保證部分離子可順利地滲透到另一個(gè)水域中,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將水濃度淡化的目的。
1.5納濾膜技術(shù)
納濾膜技術(shù)的應(yīng)用可有效地對(duì)反滲透膜技術(shù)、超濾膜技術(shù)應(yīng)用過程中存在的相關(guān)缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)。在對(duì)化工污水進(jìn)行處理的過程中,納濾膜技術(shù)可有效將污水處理過程中存在的硬度、色度、異味等影響進(jìn)行解除。例如在食品加工過程中所涉及到的解除雜質(zhì)、脫色、濃縮等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,可充分利用NF來實(shí)現(xiàn)酵母生。在這個(gè)過程中需要應(yīng)用到納濾膜技術(shù)將存在于發(fā)酵液中的有機(jī)酸進(jìn)行回收和利用。納濾膜技術(shù)在應(yīng)用過程中可選擇性的利用納濾膜生物反應(yīng)器,應(yīng)用于半連續(xù)生產(chǎn)工業(yè)中。
①基建投資少,運(yùn)行費(fèi)用低。目前城市污水處理工藝已相對(duì)成熟,但其污水處理設(shè)施基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高,不適合在農(nóng)村地區(qū)推廣。污水處理的運(yùn)行費(fèi)用一般包括:電費(fèi)、藥劑費(fèi)用、人員費(fèi)、定期修理費(fèi)用等,較高的運(yùn)行費(fèi)用最終將導(dǎo)致“建得起,轉(zhuǎn)不起”的尷尬局面。因此,基建投資少是保證污水處理設(shè)施在農(nóng)村地區(qū)推廣的前提,運(yùn)行費(fèi)用低則是保證污水處理設(shè)施持續(xù)正常運(yùn)行的重要條件。
②工藝多樣化。我國南北地域氣候差異大,且居住方式和生活習(xí)慣有很大不同,因此污水處理工藝應(yīng)呈現(xiàn)多樣化,以適應(yīng)建設(shè)地區(qū)的氣候和水質(zhì)、水量等條件的變化。
③運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定。農(nóng)村污水處理設(shè)施的日常運(yùn)行,大都需要由村民自主管理來完成。而村民的技術(shù)知識(shí)水平和管理操作水平相對(duì)較低,且缺少專業(yè)技術(shù)人員,因此農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施應(yīng)該采用運(yùn)行管理簡(jiǎn)單且成熟穩(wěn)定的污水處理工藝。
2污水處理措施
2.1污水處理模式
農(nóng)村生活污水處理大體上有3種模式:
①接入市政管網(wǎng)模式,適用于靠近城鎮(zhèn)或靠近城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的農(nóng)村,將生活污水集中收集后輸送到城鎮(zhèn)的污水處理廠進(jìn)行處理,有這種條件的村莊,應(yīng)優(yōu)先考慮這種模式;
②集中聯(lián)片處理模式,若接入城鎮(zhèn)污水廠管網(wǎng)條件不可行,單村或者集中聯(lián)片的幾個(gè)村莊集中收集污水后,規(guī)劃建設(shè)污水處理設(shè)施;
③單獨(dú)分散處理模式,因居住分散、地形復(fù)雜、污水難以集中收集,宜以組團(tuán)為單元,分區(qū)收集污水,每個(gè)區(qū)域污水單獨(dú)處理。所以,污水處理模式應(yīng)采取“銜接地方規(guī)劃、合理利用資源、聽取群眾意見、科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)”的原則來確定。
2.2污水處理工藝
目前,國內(nèi)外污水處理技術(shù)從工藝原理上基本可分為自然處理系統(tǒng)和生化處理系統(tǒng)兩類。自然處理系統(tǒng)主要是利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理進(jìn)行污水處理的系統(tǒng),或稱為生態(tài)處理系統(tǒng)。常用的有:人工濕地處理系統(tǒng)(水平流、垂直流)、地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)、塘處理系統(tǒng)等。生化處理系統(tǒng)又分為好氧生化處理和厭氧生化處理。好氧生化處理主要是通過動(dòng)力給污水充氧,培養(yǎng)好氧微生物菌種,利用好氧微生物的分解,消耗吸收污水中的有機(jī)質(zhì)、氮及磷等。常用的有活性污泥法、A/O法、生物轉(zhuǎn)盤法、SBR法等。厭氧生化處理主要是利用厭氧微生物的代謝過程,在無需氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物。常用的有厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。針對(duì)農(nóng)村地區(qū)特點(diǎn),常用污水處理技術(shù)有以下幾種。
1)人工濕地處理技術(shù)。有條件的村莊,可充分利用現(xiàn)有的農(nóng)田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等,建設(shè)人工濕地處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般由人工基質(zhì)和生長在其上的沼生植物(蘆葦、香蒲等)組成,是一種獨(dú)特的“土壤一植物一微生物”生態(tài)系統(tǒng),利用各種植物、動(dòng)物、微生物和土壤的共同作用,逐級(jí)過濾和吸收污水中的污染物,達(dá)到凈化污水的目的。濕地處理系統(tǒng)工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便、能耗低、工程基建低、運(yùn)行費(fèi)用低,能耐受沖擊負(fù)荷,凈化出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定。缺點(diǎn)是占地面積大,需要解決土壤和水中的充分供氧及受氣溫和植物生長季節(jié)的影響等問題。人工濕地可與穩(wěn)定塘等其他工藝聯(lián)合運(yùn)用,例如重慶大學(xué)的蔡明凱等人采用厭氧生物濾池-人工濕地-生態(tài)塘工藝處理養(yǎng)殖廢水,經(jīng)過各單元的處理,CODcr去除率約為80.30%,SS去除率約為94.69%,NH3-N去除率約為73.39%,TP的去除率約為86.78%,出水濃度能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
2)地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)。適合于農(nóng)戶居住的土地較分散,且村莊周邊往往有閑置荒地。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)是一種基于自然生態(tài)原理,予以工程化、實(shí)用化而創(chuàng)造出的一種小規(guī)模污水凈化工藝技術(shù),是將污水有控制地投配到經(jīng)過一定構(gòu)造、距地面約50cm深和具有良好擴(kuò)散性能的土層中,投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層,在土壤毛管作用下向附近土層中擴(kuò)散。表層土壤中有大量微生物,作物根區(qū)處于好氧狀態(tài),污水中的污染物質(zhì)被過濾、吸附、降解。由于負(fù)荷低,停留時(shí)間長,水質(zhì)凈化效果好。地下土壤滲濾凈化系統(tǒng)建設(shè)容易、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、基建投資少、運(yùn)行費(fèi)用低;把整個(gè)處理裝置放在地下,不損害景觀,不產(chǎn)生臭氣。缺點(diǎn)是占地面積大,易滋生蚊蠅,冬季運(yùn)行效果差。清華大學(xué)在2000年國家科技部重大專項(xiàng)中,首先在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用地下土壤滲濾系統(tǒng),并取得了良好效果:對(duì)生活污水中的有機(jī)物和氮、磷等均具有較高的去除率,CODcr、BOD5、NH3-N和TP的去除率分別達(dá)到80%、90%、90%和98%。
3)好氧生物處理系統(tǒng)。好氧生物處理系統(tǒng)是現(xiàn)階段污水處理中最常用的一種處理技術(shù)。好氧生物處理工藝眾多,各有優(yōu)缺點(diǎn)。選擇時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況仔細(xì)論證和比選,注重經(jīng)濟(jì)適用。生物處理法就是通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧,培養(yǎng)生物菌種和微生物。通過菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無污染的CO2、水等物質(zhì),少部分合成為細(xì)胞物質(zhì),促使微生物增長,并以剩余污泥的形式排出,使污水得以凈化排放。如SBR法,集曝氣、沉淀、排水功能于一體,不斷地轉(zhuǎn)換,省去了傳統(tǒng)的污泥回流設(shè)備,大大降低了建設(shè)費(fèi)用;A2O法具有脫氮、除磷功能,還有如生物轉(zhuǎn)盤處理工藝、膜生物反應(yīng)器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統(tǒng)比較,占地面積小,抗氣候等外界影響的能力強(qiáng),處理穩(wěn)定、效率高,但基建投資、運(yùn)行成本要高于自然處理系統(tǒng)。
4)厭氧生物處理系統(tǒng)。厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下,兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過程,又稱為厭氧消化。污水厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。厭氧消化無需攪拌和供氧,動(dòng)力消耗少;能產(chǎn)生大量含甲烷的沼氣,可用于發(fā)電和家庭燃?xì)?可高濃度進(jìn)水,保持高污泥濃度。厭氧處理工藝在我國有很長的歷史,我國農(nóng)民在古代早已開始應(yīng)用厭氧發(fā)酵技術(shù)漚制糞肥,進(jìn)行糞便無害化處理,而且至今仍在應(yīng)用。我國是世界上利用厭氧消化技術(shù)制取和利用沼氣最早的國家之一?,F(xiàn)在,厭氧沼氣池處理污水技術(shù)在我國中東部地區(qū)應(yīng)用較廣。厭氧沼氣池將污水處理與沼氣的利用有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了污水的資源化,是最能體現(xiàn)環(huán)境效益和社會(huì)效益結(jié)合的農(nóng)村生活污水處理方式。農(nóng)村地區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況,采取沼氣池與其他污水處理工藝組合使用的模式來處理生活污水。江蘇省常州地區(qū)采用了“污水沼氣凈化處理+人工濕地”的污水處理方法,它在原來水壓式沼氣池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)和提高,采取適當(dāng)?shù)倪^濾、沉淀和人工濕地的方法,目前這種污水處理模式在當(dāng)?shù)爻尚л^顯著。經(jīng)過各單位處理后,氨氮去除率達(dá)93%,總磷去除率達(dá)86%,出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn);其建設(shè)成本每戶約2500元,年維護(hù)費(fèi)12.5元/人,非常經(jīng)濟(jì)。為此建議將厭氧沼氣池作為農(nóng)村生活污水初級(jí)處理措施與其他污水處理工藝組合使用,同時(shí)要重視對(duì)沼氣池出料口出沼液的收集和處理。
2.3污水收集系統(tǒng)
污水收集系統(tǒng)基本上由污水收集管網(wǎng)和調(diào)節(jié)構(gòu)筑物構(gòu)成。污水管道的選擇根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,建議DN<400mm的污水管道采用UPVC(硬聚氯乙烯)雙壁波紋管,500mm≤DN≤600mm的采用PE(聚乙烯)雙壁波紋管,DN≥800mm采用鋼筋混凝土排水管。下面主要對(duì)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物中化糞池與調(diào)節(jié)池進(jìn)行說明。
1)化糞池。化糞池是污水收集系統(tǒng)中的重要單元,應(yīng)避免化糞池滲漏引起的二次污染。農(nóng)村改廁工作已成為農(nóng)村衛(wèi)生工作的重點(diǎn),大部分農(nóng)戶建有沖水式衛(wèi)生廁所,污水經(jīng)過廁所進(jìn)入化糞池,然后進(jìn)入村莊污水管網(wǎng)。但多數(shù)化糞池結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單,多采用12磚墻,沙漿抹面,從表面看做到了防滲,但由于化糞池埋深淺,經(jīng)過1a凍融后,化糞池多數(shù)會(huì)出現(xiàn)滲漏,給污水收集帶來困難。所以,村民家中化糞池應(yīng)根據(jù)實(shí)際加以維修和改造,避免滲漏,確保污水能進(jìn)入污水管網(wǎng)。
2)調(diào)節(jié)池。水量變化大是農(nóng)村污水的特點(diǎn)之一,白天幾個(gè)時(shí)段集中排水,夜間基本沒有排水。若污水收集系統(tǒng)中不設(shè)調(diào)節(jié)池,水量、水質(zhì)將都難以有效調(diào)節(jié)。水量大時(shí),一方面由于污水沒有出路,只能直排,另一方面污水處理系統(tǒng)必須根據(jù)水質(zhì)變化情況,不斷調(diào)整運(yùn)行參數(shù),增加了管理難度。所以在污水收集系統(tǒng)中必須設(shè)調(diào)節(jié)池,并且調(diào)節(jié)池容積應(yīng)足夠大,水力停留時(shí)間達(dá)到6~8h為宜。
2.4污泥處置
在污水處理過程中會(huì)產(chǎn)生污泥,污泥中含有大量的有毒物質(zhì),如寄生蟲卵、病源微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等。污泥處理就是要使污泥減量、穩(wěn)定、無害化及綜合利用。由于農(nóng)村污水處理站規(guī)模一般較小,產(chǎn)生的剩余污泥也相對(duì)較少,單獨(dú)對(duì)污泥進(jìn)行脫水或壓榨處理既不經(jīng)濟(jì)也不合理,只能妥善儲(chǔ)存,累積到一定量后拖走處理。建議農(nóng)村污水處理站對(duì)污泥處理采用“村收集,鎮(zhèn)運(yùn)輸,縣處理”的模式,各村將剩余污泥貯存于污泥池,所屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)有關(guān)部門統(tǒng)一安排環(huán)衛(wèi)吸糞車運(yùn)走,送至區(qū)縣集中處理。建議設(shè)計(jì)一個(gè)較大的污泥儲(chǔ)存池,能儲(chǔ)存污水處理站半年左右的剩余污泥量。
1.1格柵間生產(chǎn)、生活污水進(jìn)入污水處理廠兩條寬格柵渠道,在一條檢修時(shí),另一條可通過全部的流量。為保證污水處理廠各處理構(gòu)筑物的設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)置粗、細(xì)格柵兩道去除污水中的大塊污染物。污水經(jīng)兩條渠道重力流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。渠道內(nèi)設(shè)液位開關(guān),清渣工作可根據(jù)格柵液位或設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)啟停,清理下來的柵渣落入柵渣小車中,由值班人員適時(shí)清運(yùn)。進(jìn)水渠內(nèi)設(shè)置溢流堰,超過污水處理廠設(shè)計(jì)流量污水可溢流至雨水排水系統(tǒng)。
1.2調(diào)節(jié)水池污水經(jīng)格柵后經(jīng)提升進(jìn)入調(diào)節(jié)水池。由于生產(chǎn)工藝所致,廠區(qū)各個(gè)車間的生產(chǎn)具有不同特點(diǎn),導(dǎo)致生產(chǎn)廢水的排放不均勻,且生產(chǎn)廢水中匯入了部分生活污水,因此待處理的污水水量和水質(zhì)在時(shí)間上會(huì)有變化,為了有效的利用污水處理設(shè)施的能力,需最大限度地減少這一變化,以提高污水處理廠的效率和水質(zhì)處理效果。減小流量波動(dòng),同時(shí)使待處理的污水均質(zhì),將下游處理的流量和水質(zhì)變化減到最低限度。進(jìn)入高效澄清池的水量和污染物濃度的變化不能是突然的沖擊變化,但可以是連續(xù)變化,即兩小時(shí)內(nèi)水量和污染物濃度的變化不得超過平均進(jìn)水流量和污染物濃度的10%。本工程中設(shè)置兩格調(diào)節(jié)池,總停留時(shí)間不小于2.5h,單池有效容積為1050m3,池內(nèi)設(shè)置足夠能量的潛水?dāng)嚢铏C(jī)以防止懸浮物沉淀,并設(shè)液位開關(guān)保護(hù)潛水?dāng)嚢铏C(jī)正常工作。
1.3高密度澄清池它主要是由絮凝區(qū)、整流區(qū)、沉淀區(qū)和濃縮區(qū)及泥渣排放區(qū)等到組成,來水自澄清反應(yīng)池底部進(jìn)入,在絮凝區(qū)懸浮絮狀或晶狀固體的顆粒濃度保持在較佳狀態(tài),然后在絮凝區(qū)區(qū)由于上升式導(dǎo)流堰板的作用,經(jīng)過充分混凝過的水進(jìn)入溢流式斜管沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離,污泥隨重力沉至室底,而澄清水經(jīng)過排水堰收集進(jìn)入MBBR池中。污泥下沉至池底后順池壁進(jìn)入污泥濃縮區(qū),通過中心刮泥機(jī)將污泥收集除2%~5%污泥回流外,其余送到污泥處理間的泥漿池中待處理。高密度澄清池具有;表面負(fù)荷高、對(duì)原水水質(zhì)波動(dòng)不敏感,占地面積小,排泥濃度高,出水懸浮物含量低等特點(diǎn)。
1.4MBBR池來自高效澄清池的出水進(jìn)入后續(xù)MBBR池MBBR池是預(yù)處理單元生化處理的核心構(gòu)筑物,其原理是利用在廢水中不斷流動(dòng)的生長生物膜的載體,去除污水中的CODcr、BOD5。MBBR工藝是吸收了傳統(tǒng)的流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn),形成的一種高效的污水生物處理方法,是懸浮生長的活性污泥法和附著生長的生物膜法相結(jié)合的一種工藝。MBBR工藝核心部分就是將比重接近于水的懸浮填料直接投加到曝氣池中作為微生物的活性載體,依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用處于流化狀態(tài)。與以往的填料不同的是,懸浮填料能與污水頻繁多次接觸,因此被稱為“移動(dòng)的生物膜”。對(duì)廠區(qū)部份生活廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)須進(jìn)行必要的生化處理,才能滿足后續(xù)深度脫鹽處理工藝及景觀水池等因素要求,每年4~10月份陽光充足、溫度適宜,若未進(jìn)行生化處理的水進(jìn)入景觀水池中,不到三天,就會(huì)遍布滿池綠澡表苔,深度處理超濾系統(tǒng)與反滲透系統(tǒng)膜表面密布粘液,運(yùn)行效率下降,工作時(shí)間短,殺菌劑投加量大等。
1.5V型濾池污水經(jīng)MBBR池后經(jīng)配水堰板均勻的進(jìn)入3組均質(zhì)濾料濾池,以去除殘留的SS,滿足回用水和深度處理站進(jìn)水SS值指標(biāo)。均質(zhì)濾料濾池組主要包括:1)平行運(yùn)行的一組相同的混凝土濾池;2)配水系統(tǒng);3)通向自動(dòng)閥和管道系統(tǒng)、至濾池底部、排水管等的入口廊道;4)反沖洗水泵間和反沖洗風(fēng)機(jī)間;5)反沖洗水池。單個(gè)濾池包括:1)進(jìn)水井;2)支撐底板;3)石英砂;4)每個(gè)濾池設(shè)一個(gè)前部安裝的清水收集槽,以及一個(gè)污水收集渠,由所有反應(yīng)池共用。澄清水經(jīng)配水渠進(jìn)入濾池,污水從頂部進(jìn)入濾池,由濾板濾頭確保將流量均勻分配到濾板下,同時(shí)濾板濾頭也起均勻配反洗水和反洗氣的作用,每平方米安裝約55個(gè)污水型濾頭。來自所有濾池的濾后水被收集到一個(gè)共用清水渠內(nèi),再進(jìn)入反沖洗水池。每一組濾池內(nèi)設(shè)置液位傳感器,通過濾池出水的調(diào)節(jié)閥控制濾池的液位,以實(shí)現(xiàn)濾池恒水位過濾,提高濾池的過濾效果。同時(shí)在每一組濾池內(nèi)設(shè)置壓力傳感器,可用來監(jiān)控濾池的工作情況。濾池反沖洗采用氣、水反沖洗方式,可以完成極其有效的反沖洗,優(yōu)化反沖洗水的使用。反沖洗的設(shè)置可根據(jù)時(shí)間或?yàn)V池濾層的阻塞情況實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制,也可以用手動(dòng)方式進(jìn)行強(qiáng)制反沖洗。沖洗的實(shí)際頻率取決于堵塞的頻率,通常每天對(duì)濾池沖洗一次,整個(gè)沖洗周期持續(xù)約20min。沖洗周期中需要運(yùn)行的濾池所有閥門都是氣動(dòng)的,從濾池控制臺(tái)上按預(yù)定的順序啟動(dòng),反沖洗廢水排入調(diào)節(jié)池。具有沖洗水量少,濾層納污能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過上述預(yù)處理工藝后,各單元運(yùn)行均達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求水質(zhì)滿足預(yù)期。
1.6(超濾+反滲透)系統(tǒng)部份回用水約100t/h,采用{超濾+反滲透}系統(tǒng)進(jìn)行深度處理,作為連鑄閉路水及20t/h快鍋補(bǔ)充水,出水水質(zhì)指標(biāo)見下表。超濾系統(tǒng)主要是除去廢水中微粒及有機(jī)物等,反滲透系統(tǒng)是脫除廢水中的可溶性鹽、膠體、有機(jī)物和微生物。
1.7景觀水池(又名鵝趣苑)預(yù)處理出水通過景觀水池自流進(jìn)公司生產(chǎn)貯水池中,作為公司生產(chǎn)補(bǔ)充水。景觀池中,亭臺(tái)樓閣、小橋曲徑、高(假)山流水、噴泉高歌、天鵝戲嬉、金魚穿梭、楊柳親水、頑石挺立。將景觀園林元素融入污水處理流程建設(shè)中,既能貯水,檢驗(yàn)水質(zhì)處理效果,又能成為新冶鋼工業(yè)游覽之地。
1.8污泥濃縮與加藥來自高效澄清池濃縮池段的剩余污泥在污泥儲(chǔ)存池內(nèi)儲(chǔ)存并混合,然后由進(jìn)泥泵輸送到板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。污泥儲(chǔ)池設(shè)置2座,可儲(chǔ)存一天以上的平均污泥量,池內(nèi)設(shè)置立式攪拌機(jī)和液位傳感器。按照設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì),污泥產(chǎn)量約為6.9t干污泥(TDS)/d。污泥脫水間設(shè)全自動(dòng)板框壓濾機(jī)2臺(tái),單臺(tái)過濾面積100m2。加藥間用于污水處理廠所需的所有藥品的集中貯存、溶液配制和投加,與污泥處理間合建。本工藝加藥由混凝劑制備和投加、絮凝劑制備和投加兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。
2達(dá)到的效果
在近一年的運(yùn)行中,黃石市環(huán)保局多次臨時(shí)突擊抽查湖北新冶鋼污水處理廠的出水水質(zhì),檢測(cè)的數(shù)據(jù)表明,湖北新冶鋼污水處理出水水質(zhì)指標(biāo)已超過設(shè)計(jì)預(yù)期,驗(yàn)證了在冶金行業(yè)污水處理中應(yīng)用MBBR技術(shù)處理低濃度生化廢水工藝不僅可行,而且還是可靠的。將園林景觀元素融合污水處理建設(shè)之中,如利用景觀池中飼養(yǎng)的天鵝和小魚檢測(cè)出水水質(zhì),可直觀了解污水如何由濁變清過程,也是一次科普教育,成為了湖北新冶鋼工業(yè)旅游景點(diǎn),接待了多方賓客,給該項(xiàng)目建設(shè)錦上添花。
2曝氣沉砂池設(shè)計(jì)及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
2.1曝氣沉砂池的工作原理通過在曝氣沉砂池內(nèi)一側(cè)鼓入空氣,會(huì)使水流產(chǎn)生垂直于水平軸的豎向流,其與在沉砂池內(nèi)的水平流疊加產(chǎn)生螺旋流,這使污水中的有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài),砂礫互相摩擦并受曝氣的剪切力,能夠去除沙粒上附著的有機(jī)污染物,有利于取得較為純凈的砂礫。由于旋流產(chǎn)生的離心力,把比重較大的無機(jī)物顆粒甩向外層而下沉,比重較輕的有機(jī)物旋至水流的中心部位隨水帶走,油類和浮渣等比重較輕的雜質(zhì)在氣體的作用下上浮于水面被刮渣機(jī)刮除至撇渣斗后外運(yùn)。沙粒在重力和旋流力的綜合作用下沉到池底與水分離,后進(jìn)入砂水分離間進(jìn)行砂水分離。從曝氣沉砂池中排出的砂中有機(jī)物只占5%左右,一般擱置一段時(shí)間也不會(huì)腐敗。在曝氣作用下,污水在池內(nèi)呈螺旋狀前進(jìn)的流動(dòng)形式,水流旋轉(zhuǎn)速度在池過水?dāng)嗝嬷行奶幾钚?,而四周最大,這就是能夠選擇性脫砂的主要原因。曝氣沉砂池水力流態(tài)及工作原理示意圖見圖1,圖2。
2.2曝氣沉砂池的構(gòu)造曝氣沉砂池是一個(gè)長條形的渠道式構(gòu)筑物,在設(shè)計(jì)中應(yīng)以盡可能不產(chǎn)生偏流和死角為原則,在砂槽上方宜安裝縱向擋板,進(jìn)出水口布置應(yīng)防止產(chǎn)生短流。在渠道一側(cè)的整個(gè)長度上,距池底60cm~90cm處設(shè)置曝氣裝置。在池底設(shè)置沉砂斗,池底有i=0.01~0.05的坡度,以保證砂?;肷安蹆?nèi)。為了使曝氣能起到內(nèi)回流的作用,在必要時(shí)可在設(shè)置曝氣裝置一側(cè)的墻壁上裝設(shè)擋板。
2.3曝氣沉砂池中曝氣的作用曝氣有利于使污水中的污染物相互摩擦,使顆粒表面有機(jī)物容易去除,有利于顆?;旌闲跄恋?。此處曝氣在整個(gè)城市污水處理工藝中起到了預(yù)曝氣、預(yù)充氧的作用,也起到防止污水腐化的作用。
2.4曝氣沉砂池曝氣設(shè)備選擇根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及反復(fù)計(jì)算復(fù)核,得出結(jié)論為曝氣沉砂池的曝氣設(shè)備宜采用穿孔曝氣裝置,并設(shè)有空氣氣量調(diào)節(jié)閥門,孔徑為2.5mm~6.0mm,曝氣管距池底高度約0.6m~0.9m。
2.5曝氣沉砂池的設(shè)計(jì)參數(shù)在滿足沉砂池一般規(guī)定外,曝氣沉砂池還應(yīng)滿足的具體規(guī)定主要有:旋流速度應(yīng)保持在0.25m/s~0.3m/s;水平流速為0.06m/s~0.12m/s;最大流量時(shí)停留時(shí)間為1min~3min;有效水深2m~3m;寬深比一般采用1~2;長寬比不大于5;污水的曝氣量為0.2m3/m3空氣。
2.6曝氣沉砂池的計(jì)算過程其中,Qmax為最大設(shè)計(jì)流量;t為最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的流行時(shí)間,一般設(shè)為t=2min~4min;v1為最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速,一般為0.06m/s~0.12m/s;h2為設(shè)計(jì)有效水深,一般設(shè)為h2=2m~3m;d為每立方米污水所需空氣量;k2為生活污水流量的總變化系數(shù);T為排砂時(shí)間間隔;n為設(shè)計(jì)分格數(shù);n1為最小流量時(shí)工作的沉砂池的數(shù)目;Qmin為最小設(shè)計(jì)流量;Amin為最小流量時(shí)水流斷面面積;h2為有效水深;h3''''為沉砂斗高度;h1為設(shè)計(jì)超高;S1,S2分別為沉砂斗上下口的面積;b1為沉砂斗底寬;b2為沉砂斗上口寬;斗壁與水平面的傾角60°。