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1.1供試材料和堆肥方式
1.1.1污泥來(lái)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(lái)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(guò)篩,把污泥中的較大塊物體等進(jìn)行細(xì)化,經(jīng)過(guò)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(lái)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(lái)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(wú)味無(wú)臭、高品質(zhì)的有機(jī)肥.之后再進(jìn)行風(fēng)干、碾碎及過(guò)篩,把污泥中的較大塊物體等進(jìn)行細(xì)化,經(jīng)過(guò)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(guó)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(guó)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)含量,且不同類型堆肥污泥和年份間的各項(xiàng)營(yíng)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(yíng)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(yíng)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(yíng)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(guó)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(guó)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(guó)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(guò)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(lái)源問(wèn)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(lái),我國(guó)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(guò)程更有利于降低Mn、Ni及Zn等的有效性.由此說(shuō)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(yíng)養(yǎng)元素及微量元素,而且污泥的一些營(yíng)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(guó)范圍111個(gè)城市共193個(gè)污水處理廠污泥營(yíng)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)城市污泥中Cu、Pb含量在短期的趨勢(shì)一致[26].但是,從長(zhǎng)期而言,我國(guó)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(guó)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(guó)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?yè)?jù)張麗麗等[27]對(duì)我國(guó)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(lái)自北京不同污水處理廠的A、B型堆肥污泥,其營(yíng)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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.
4結(jié)論
1.1油田污水處理工藝流程
采油污水處理通常采用物化法,大量的污水通過(guò)主污水管道進(jìn)入污水處理廠的總污水儲(chǔ)油罐,通過(guò)儀表檢測(cè)來(lái)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(guò)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(guò)程測(cè)控系統(tǒng)等構(gòu)成。監(jiān)測(cè)中心通過(guò)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。現(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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)監(jiān)測(cè)污水的pH值;通過(guò)檢測(cè)接收罐和緩沖罐的液位;通過(guò)檢測(cè)提升泵污水流量。經(jīng)過(guò)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(guò)程中可根據(jù)實(shí)際情況作在線微調(diào),經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(yǔ)言能夠直接轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)所能接受的算法語(yǔ)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(guò)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。
4結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)農(nóng)村生活污水治理還處于初期階段,農(nóng)村污水治理工作仍然十分艱巨。全國(guó)各地開展了不少的農(nóng)村污水治理工程的建設(shè),但所建設(shè)的污水處理設(shè)施的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一,噸水建設(shè)投資費(fèi)用差距很大。上世紀(jì)末,我國(guó)在農(nóng)村配置了許多形式各異的無(wú)動(dòng)力或微動(dòng)力的低能耗型一體化污水處理裝置。一體化污水處理裝置存在占地面積小、自動(dòng)化程度較高、管理方便、工期較短等優(yōu)點(diǎn),但目前該技術(shù)也存在許多問(wèn)題。一方面,生物處理效率較低,尤其表現(xiàn)為氮磷去除率很低,氮磷污染是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。另一方面,目前實(shí)施的分散污水處理只是初步實(shí)現(xiàn)了分散污水的收集、處理和排放,遠(yuǎn)未達(dá)到再利用的目的,即達(dá)到將污水就地處理和就地回用,實(shí)現(xiàn)污水資源化的目的。因此,農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)滿足以下要求。
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(guó)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(lái)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(lái)確定。
2.2污水處理工藝
目前,國(guó)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(guò)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(guò)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(guò)程,在無(wú)需氧氣的情況下把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)季節(jié)的影響等問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾、吸附、降解。由于負(fù)荷低,停留時(shí)間長(zhǎng),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(guó)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(guò)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(guò)菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無(wú)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(zhǎng),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(guò)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(wú)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(guó)有很長(zhǎng)的歷史,我國(guó)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(wú)害化處理,而且至今仍在應(yīng)用。我國(guó)是世界上利用厭氧消化技術(shù)制取和利用沼氣最早的國(guó)家之一?,F(xiàn)在,厭氧沼氣池處理污水技術(shù)在我國(guó)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(lái)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(lái)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^(guò)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(guò)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(shuō)明。
1)化糞池?;S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(guò)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(guò)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(guò)1a凍融后,化糞池多數(shù)會(huì)出現(xiàn)滲漏,給污水收集帶來(lái)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(guò)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(wú)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。
3結(jié)語(yǔ)
風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)一號(hào)稠油聯(lián)合處理站于2008年12月建成投產(chǎn),主要擔(dān)負(fù)著風(fēng)城特超稠油的原油脫水集輸處理、污水處理任務(wù),其中污水處理系統(tǒng)兩級(jí)過(guò)濾采用的是GLWA100×10/0.8型全自動(dòng)雙濾料過(guò)濾器。目前,該雙濾料過(guò)濾器采用PLC控制系統(tǒng),其整個(gè)工藝流程有:進(jìn)水、過(guò)濾、排水、氣沖洗、排氣、水沖冼等,通過(guò)81個(gè)氣動(dòng)蝶閥自動(dòng)開、關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)運(yùn)行,具有自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。但在運(yùn)行近兩年來(lái)一級(jí)過(guò)濾器自動(dòng)控制系統(tǒng)氣動(dòng)蝶閥故障頻次高,其中53個(gè)氣動(dòng)蝶閥出現(xiàn)過(guò)故障,占總量的65.4%,嚴(yán)重影響了污水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。
2.污水過(guò)濾系統(tǒng)氣動(dòng)蝶閥故障影響因素分析
通過(guò)對(duì)故障氣動(dòng)蝶閥的分析,氣動(dòng)蝶閥出現(xiàn)故障主要是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞上的活塞密封(俗稱O型圈)磨損嚴(yán)重,造成漏氣,致使氣動(dòng)蝶閥因打不開。
2.1氣動(dòng)蝶閥結(jié)構(gòu)因素造成故障的分析
氣動(dòng)蝶閥由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和蝶閥兩部份組成,其中蝶閥的結(jié)構(gòu)與普通蝶閥結(jié)構(gòu)一樣,氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則是由內(nèi)部氣路、醇縮醛軸承、活塞導(dǎo)環(huán)、輸出軸承、外殼、端蓋和活塞組成。由于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置是全密封的,無(wú)體外移動(dòng)部件,并且它的活塞密封是采用丁腈橡膠制成。因此,從氣動(dòng)蝶閥的結(jié)構(gòu)上看它的故障率不應(yīng)該這么高。
2.2氣動(dòng)蝶閥氣源供給質(zhì)量對(duì)蝶閥故障影響因素分析
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作主要是由空壓機(jī)產(chǎn)生0.5MPa的壓縮空氣,供氣動(dòng)閥開關(guān)。經(jīng)過(guò)細(xì)致分析發(fā)現(xiàn),造成氣動(dòng)蝶閥中氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的活塞密封磨損嚴(yán)重的原因,是活塞在氣缸內(nèi)被儀表風(fēng)推動(dòng)的過(guò)程中,由于儀表風(fēng)含有雜質(zhì),如灰、塵、細(xì)砂等,這些壓縮空氣里的雜質(zhì)在活塞反復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中對(duì)活塞密封造成了嚴(yán)重磨損,使活塞密封起不到密封作用。就造成氣動(dòng)蝶閥頻繁的發(fā)生故障。
2.3氣動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)氣動(dòng)蝶閥故障的影響
一級(jí)過(guò)濾器采用了西門子PLC控制系統(tǒng),技術(shù)先進(jìn)。其整個(gè)工藝流程如:加水、過(guò)濾、排水、氣沖洗、排氣、水沖冼等都是通過(guò)81個(gè)氣動(dòng)蝶閥自動(dòng)開、關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)運(yùn)行,自動(dòng)化程度很高。就其整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),它的技術(shù)成熟,故障較少。
2.4過(guò)流介質(zhì)對(duì)氣動(dòng)蝶閥故障的影響
由于過(guò)濾器過(guò)濾水溫高,85℃,易結(jié)垢,使得橡膠密封圈老化,易變形,造成氣動(dòng)密封效果差,壓力不足而無(wú)法正常開啟氣動(dòng)蝶閥。
3.采取措施及效果分析
3.1在空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣氣路上加裝了一個(gè)過(guò)濾板,以盡可能多的過(guò)濾掉空氣中的雜質(zhì),提高氣源質(zhì)量。
3.2在一級(jí)過(guò)濾器的空氣壓縮機(jī)儀表風(fēng)出口處加裝一個(gè)高效過(guò)濾器總成(對(duì)壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾,起到脫水、脫雜質(zhì)作用),保證進(jìn)入啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)氣源干凈、可靠,以進(jìn)一步減少氣動(dòng)蝶閥故障的發(fā)生,最大限度的保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
3.3效果評(píng)價(jià):經(jīng)過(guò)近兩年來(lái)的運(yùn)行,氣動(dòng)蝶閥故障率大為減少,從2013年81個(gè)氣動(dòng)蝶閥,53個(gè)氣動(dòng)蝶閥出現(xiàn)故障,減少到2014年1-6月中只有21個(gè)氣動(dòng)蝶閥出現(xiàn)故障,目前運(yùn)行半年無(wú)故障出現(xiàn)。保證氣動(dòng)儀表正常工作重要性。因此為了保證系統(tǒng)正常工作,都應(yīng)在氣源設(shè)備配置中采用這一合理配置模式:即空氣壓縮機(jī)到高效過(guò)濾器總成再到每個(gè)分支上的空氣過(guò)濾減壓閥最后再到各個(gè)氣動(dòng)蝶閥或其它氣動(dòng)儀表。
4.效益分析
通過(guò)采取空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣氣路管線上加裝一個(gè)過(guò)濾板及在儀表風(fēng)出口上安裝高效過(guò)濾器總成后基本保證了過(guò)濾器能夠正常工作。減少了氣動(dòng)蝶閥的故障率。減少了一定數(shù)量的氣動(dòng)蝶閥作為備件,節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用。減輕了維護(hù)人員的工作量。
5.結(jié)論及認(rèn)識(shí)
1.1首先是管理體制中存在的問(wèn)題。
這些問(wèn)題都是比較嚴(yán)重的問(wèn)題,因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)的體質(zhì)是這個(gè)項(xiàng)目的根本。目前,某城鎮(zhèn)的污水處理廠主要由A公司運(yùn)營(yíng),按照城鎮(zhèn)的具體情況和需求進(jìn)行污水處理和收費(fèi),名義上是由城鎮(zhèn)水務(wù)局監(jiān)督管理,但是這一過(guò)程形同虛設(shè),監(jiān)管工作做得非常不到位。另外,整個(gè)體系中的人素質(zhì)過(guò)低,都是只能遵循傳統(tǒng)工藝和流程工作,這就導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)不能與時(shí)俱進(jìn),不能夠在發(fā)展中完善自己,企業(yè)和城鎮(zhèn)監(jiān)管部門應(yīng)該從本質(zhì)人員入手,從根本解決這一問(wèn)題。
1.2污水處理資金投入不夠全面。
某城鎮(zhèn)的污水處理收費(fèi)方式是按照水量來(lái)收費(fèi),它的前期建設(shè)主要是靠政府部門進(jìn)行融資來(lái)建設(shè),初期運(yùn)營(yíng)較為容易,但是后期的發(fā)展明顯的資金不足,收取的污水處理費(fèi)只能夠維持污水處理廠的日常運(yùn)行,如果進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)或者流程優(yōu)化的話就會(huì)出現(xiàn)資金不足的問(wèn)題。而目前征收的污水處理費(fèi)滿足支付BOT污水處理服務(wù)費(fèi)、管網(wǎng)泵站日常運(yùn)行管理和管網(wǎng)工程貸款還本付息等方面后,剩余的資金滿足不了進(jìn)一步污水處理系統(tǒng)建設(shè)的資金需求。
1.3部分污水處理廠由于設(shè)備落后,處理的水質(zhì)不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
有的地區(qū)發(fā)展較好,污水處理設(shè)備較為先進(jìn),但是卻存在負(fù)荷率過(guò)低的問(wèn)題,比如說(shuō)有的污水處理廠的負(fù)荷率只在百分之30左右。這是低于BOT服務(wù)合同約定的保底水量。造成這些問(wèn)題的主要原因有:①已規(guī)劃建設(shè)的管網(wǎng)其服務(wù)區(qū)域尚未開發(fā),造成污水管道無(wú)水可收;②與污水主干管、干管配套的支管建設(shè)需要進(jìn)一步完善,污水管道只是經(jīng)過(guò)排水戶,但多數(shù)未有主動(dòng)接駁;③在污水管網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中遺留的問(wèn)題和在使用期間出現(xiàn)的缺陷,如泵站永久用電,部分主干管坍塌、滲漏等,影響到污水的收集與傳輸。
1.4再一個(gè)就是在各個(gè)部門普遍存在的問(wèn)題,那就是監(jiān)管力度不足。
因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)在各個(gè)部門流傳的風(fēng)氣就是上有政策下有對(duì)策,這導(dǎo)致監(jiān)管環(huán)節(jié)嚴(yán)重縮水,上行下效。由于巨額利益的吸引,而且又有監(jiān)管部門的疏忽,導(dǎo)致污水排放嚴(yán)重失誤,各種違法違規(guī)的事情接連發(fā)生。
2城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行管理的措施
為了優(yōu)化污水處理系統(tǒng)的流程,彌補(bǔ)其中的不足,進(jìn)一步提高處理的效率和治污水平,根據(jù)某城鎮(zhèn)的具體情況進(jìn)行合適地調(diào)整。嚴(yán)格整頓監(jiān)管部門,確保監(jiān)管流程的嚴(yán)格執(zhí)行??刹捎脜^(qū)域化的管理體制,以某地區(qū)作為一個(gè)整體區(qū)域,按照產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、企業(yè)化經(jīng)營(yíng)、社會(huì)化服務(wù)的方向,組建區(qū)域化污水專職建設(shè)、管理和運(yùn)營(yíng)的污水處理公司,由污水處理公司來(lái)統(tǒng)一承擔(dān)區(qū)內(nèi)財(cái)政投資或本企業(yè)融資自籌的污水處理廠、管網(wǎng)的建設(shè)運(yùn)營(yíng)管理,并按照現(xiàn)代企業(yè)制度的改革方向,對(duì)污水處理行業(yè)實(shí)行產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)。以污水處理公司的整體化、區(qū)域化、產(chǎn)業(yè)化的管理體制、可以在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)工程建設(shè)中發(fā)揮重大的作用。
2.1積極向上級(jí)部門申請(qǐng)污水處理廠的建設(shè)資金,拓寬污水處理的資金籌措渠道,也可建立股份制,來(lái)進(jìn)行快速的融資。
2.2篩選出高質(zhì)量的人才,推動(dòng)污水處理系統(tǒng)的改革優(yōu)化
進(jìn)一步完善污水處理流程,提高污水處理效率和質(zhì)量,這樣才能進(jìn)一步融資,才能讓污水處理廠走出這個(gè)急于發(fā)展卻又缺少資金的困境。嚴(yán)格整頓監(jiān)管部門的不良風(fēng)氣,讓上級(jí)到下級(jí)形成良好的重效率,重實(shí)效的風(fēng)氣,這樣才能讓整個(gè)污水處理事業(yè)步入一個(gè)良性循環(huán),越發(fā)展越先進(jìn),越發(fā)展設(shè)備越先進(jìn)。具體上要廠網(wǎng)分開管理,這樣才能讓管理工作簡(jiǎn)捷效率。污水處理廠可以把污水處理工作化整為零,任務(wù)具體分配到人,這樣才能提高工作效率,才能提高員工的責(zé)任心。還要讓有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)整個(gè)污水處理廠進(jìn)行大局上的規(guī)劃,并按照統(tǒng)一規(guī)劃,開展污水工程的建設(shè),保障污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)水量能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)污水治理工程的效果。
2.3尋求合理的污水處理安排方案。
從城鄉(xiāng)統(tǒng)籌出發(fā),根據(jù)城鄉(xiāng)規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃以及地區(qū)環(huán)境容量和污染防治要求,組織編制區(qū)城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)詳細(xì)規(guī)劃,做到規(guī)劃先行,分步實(shí)施,同時(shí)根據(jù)各鎮(zhèn)的實(shí)際情況,統(tǒng)籌城鄉(xiāng)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施布局,實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污水處理等設(shè)施共建共享。加強(qiáng)各地各部門的經(jīng)驗(yàn)交流工作,這樣才能互相對(duì)比出不足或者缺點(diǎn),才能完善自己,還能看出對(duì)方的優(yōu)點(diǎn),來(lái)強(qiáng)化自己。
2.4強(qiáng)化污水排放的監(jiān)控工作,加強(qiáng)對(duì)偷排污水的懲罰力度。
加強(qiáng)對(duì)進(jìn)入城鎮(zhèn)污水收集系統(tǒng)的主要排放口特別是重點(diǎn)工業(yè)排污口的監(jiān)測(cè),禁止超標(biāo)污水進(jìn)入收集管網(wǎng),以保證污水收集系統(tǒng)和城鎮(zhèn)污水處理廠安全、正常運(yùn)行。建立完善的污水處理流程和網(wǎng)絡(luò),完善質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),切實(shí)落實(shí)檢測(cè)任務(wù)。加大對(duì)超標(biāo)排污、偷排偷放等違法行為的處罰力度,保證污水進(jìn)管網(wǎng)的水質(zhì)符合國(guó)家《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。
3結(jié)束語(yǔ)
隨著城市污水處理技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)水環(huán)境得到了很大改善,與此同時(shí),污水處理工藝流程也面臨著一些新問(wèn)題。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì),我國(guó)近1/2的污水處理廠因?yàn)檫\(yùn)行經(jīng)費(fèi)、處理成本過(guò)高,沒有達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行的要求,造成了資源浪費(fèi)。所以,應(yīng)當(dāng)在確保污水處理質(zhì)量的前提下,運(yùn)用成熟的技術(shù)降低污水處理中的能源消耗,促進(jìn)污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?;钚晕勰喙に囀俏鬯幚淼挠行Х椒?,將污水和活性污泥一同放入曝氣池,讓污水中的有機(jī)物、氧氣與微生物充分反應(yīng),以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。在這一污水處理方法中,為了將溶解氧控制在一定目標(biāo)范圍內(nèi),確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),就必須輸入鼓風(fēng)送氧量。但是,傳統(tǒng)的污水處理工藝為了確保充分曝氣,經(jīng)常輸入過(guò)量的鼓風(fēng)送氧量,進(jìn)而造成了能源的浪費(fèi)。因此,必須重視污水處理工程中的鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)研究,合理運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù),并結(jié)合現(xiàn)代管理平臺(tái)軟件,優(yōu)化處理鼓風(fēng)曝氣過(guò)程的曝氣量,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
2鼓風(fēng)機(jī)的應(yīng)用
2.1鼓風(fēng)機(jī)選型
在污水處理廠的日常污水處理過(guò)程中,鼓風(fēng)機(jī)組的耗電量比較大,是污水處理廠中能耗最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步降低鼓風(fēng)機(jī)組的電能消耗,必須要做好鼓風(fēng)機(jī)選型工作。目前,在城鎮(zhèn)污水處理廠中,較為常用的鼓風(fēng)機(jī)為羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)。
2.1.1羅茨鼓風(fēng)機(jī)
這類鼓風(fēng)機(jī)的排氣壓力是按照需要或系統(tǒng)阻力確定的,較為突出的特點(diǎn)是在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi),管網(wǎng)阻力變化時(shí),流量變化比較小。羅茨鼓風(fēng)機(jī)采用的是整體式結(jié)構(gòu),電機(jī)與風(fēng)機(jī)全都安裝在機(jī)架上,兩者之間用皮帶傳動(dòng)。風(fēng)機(jī)進(jìn)出口位置處通常都會(huì)安裝消聲器,以此達(dá)到降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的目的。該風(fēng)機(jī)的葉輪與機(jī)體之間不直接接觸,結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,便于維護(hù)。
2.1.2離心鼓風(fēng)機(jī)
這類鼓風(fēng)機(jī)是借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)氣體加速,從而使動(dòng)能直接轉(zhuǎn)換為勢(shì)能,壓力升高的過(guò)程主要發(fā)生在葉輪和擴(kuò)壓的過(guò)程中。離心鼓風(fēng)機(jī)屬于恒壓型風(fēng)機(jī)的范疇,它的突出特點(diǎn)是運(yùn)行平衡、供氣連續(xù)、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)和噪聲小。
2.1.32種機(jī)型的比較
比較了2種鼓風(fēng)機(jī)后發(fā)現(xiàn),進(jìn)氣溫度對(duì)2種風(fēng)機(jī)的性能影響不是很大,可以忽略不計(jì)。當(dāng)壓力≤4MPa時(shí),羅茨鼓風(fēng)機(jī)的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于離心鼓風(fēng)機(jī);當(dāng)流量<15m3/min時(shí),羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軸功率僅為離心鼓風(fēng)機(jī)的50%,首次使用的費(fèi)用也為離心鼓風(fēng)機(jī)的50%.由此可見,在城鎮(zhèn)污水處理廠中,可將羅茨鼓風(fēng)機(jī)作為首選。
2.2鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能措施
2.2.1控制溶解氧DO值
可在好氧段的中段位置設(shè)置1個(gè)在線溶解氧儀表,按照現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝調(diào)試進(jìn)水水質(zhì),設(shè)置1個(gè)合理的溶解氧值,使DO能夠?qū)崟r(shí)跟蹤設(shè)定值,并借助在線空氣流量計(jì)計(jì)算出實(shí)際需氣量。這種控制方式最突出的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)跟蹤性能好,適用于進(jìn)場(chǎng)水質(zhì)變化波動(dòng)較小的工藝處理時(shí)段。
2.2.2設(shè)置DO值
按照進(jìn)水流量的變化情況動(dòng)態(tài)設(shè)置DO值。利用MATLAB算法能夠獲得一組較為合理的階段性DO預(yù)測(cè)值,然后再按照第一種模式控制。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是它能夠適應(yīng)進(jìn)廠水質(zhì)波動(dòng)范圍較大,并且水質(zhì)變化較為明顯的工藝處理時(shí)段,節(jié)能效果顯著。
2.2.3控制曝氣量
精確控制曝氣量,穩(wěn)定生物池溶解氧DO值,減少溶解氧的波動(dòng),使生物池微生物群落始終處于高效的處理環(huán)境中,節(jié)約5%~15%的曝氣量。同時(shí),還可以降低DO的平均設(shè)定值,在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下,減少10%的鼓風(fēng)能耗,或者在提高出水水質(zhì)指標(biāo)的前提下,增加COD的消減量,大幅降低鼓風(fēng)機(jī)組啟停頻率,減少設(shè)備損耗,節(jié)約設(shè)備的維護(hù)成本。
3風(fēng)量調(diào)節(jié)
在污水處理工藝中,曝氣池的需氣量一般都是按照污泥濃度和水量等情況不斷變化的,同時(shí),外界溫度變化也會(huì)改變氣量。為了達(dá)到更好的處理效果,需要不斷調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的供氣量,以適應(yīng)各種新的工況,這個(gè)過(guò)程即風(fēng)量調(diào)節(jié)。通常情況下,鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)有以下3種方式:
①出口節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種人為加大管網(wǎng)阻力的方法,利用該方法,能夠大幅降低裝置的效率,從而達(dá)到節(jié)能的目的。
②進(jìn)氣節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種通過(guò)改變進(jìn)氣閥門的開度來(lái)改變風(fēng)機(jī)性能曲線的調(diào)節(jié)方法,其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行,調(diào)節(jié)后風(fēng)機(jī)能夠在更大的流量范圍內(nèi)工作。
③變頻調(diào)節(jié)。這是一種最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法,但是,它的造價(jià)也相對(duì)較高,適用于大型污水處理廠。
4空氣過(guò)濾
為了進(jìn)一步提高污水處理過(guò)程中氧的利用率,大部分污水處理廠的曝氣池都使用了微孔曝氣器。這種曝氣器的布?xì)饪讖揭话阍?20~200μm,所以,在進(jìn)氣的過(guò)程中,必須充分考慮過(guò)濾的問(wèn)題,否則會(huì)造成堵塞微孔的情況發(fā)生,從而影響污水的處理效率。目前,靜電除塵器和過(guò)濾式除塵器在污水處理廠中的應(yīng)用比較廣泛。靜電除塵器內(nèi)置高壓電場(chǎng),對(duì)于粒徑在1~2μm的塵粒,其除塵效率可達(dá)98%~99%.但是,由于這種設(shè)備的一次性投資較大,所以,不適合小型的污水處理廠使用;過(guò)濾式除塵器主要是利用濾料將塵粒和空氣分離,進(jìn)而達(dá)到過(guò)濾的目的,其除塵效率相對(duì)較高,并且投資省、運(yùn)行穩(wěn)定,比較適合小型污水處理廠使用。
5結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞:油田污水;污水處理;膜分離技術(shù)
1引言
隨著油田開發(fā)進(jìn)程的加快,油田廢水日益增多,嚴(yán)重地污染了生態(tài)環(huán)境。油田廢水水質(zhì)復(fù)雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境物質(zhì)。油田廢水一般具有以下特征:含油量高(1000mg/L);礦化度高(20000-50000mg/L);PH值偏堿(7.5-8.5);廢水中含有細(xì)菌(硫酸鹽還原菌SRB5-10μm)等。
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時(shí),油田污水經(jīng)處理后回注地層,此時(shí)要對(duì)水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制,防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。石油生產(chǎn)單位大部分集中在干旱地區(qū),水資源嚴(yán)重缺乏,如何將采油過(guò)程中產(chǎn)生的污水變廢為寶,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
采用注水開采的油田,從注水井注人油層的水,其中大部分通過(guò)采油井隨原油一起回到地面,這部分水在原油外運(yùn)和外輸前必須加以脫除,脫出的污水中含有原油,因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代的增長(zhǎng),采水液的含水率不斷上升,有的區(qū)塊已達(dá)到90%以上,這些含油污水已成為油田的主要注水水源。隨著油田低滲透油田和表外儲(chǔ)層的連續(xù)開發(fā),對(duì)油田注水水質(zhì)的要求更加嚴(yán)格。油田污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物、添加劑以及其它有礙注水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢的不利成分。所采用的技術(shù)包括重力分離、粗?;?、浮選法、過(guò)濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。各油田或區(qū)塊的水質(zhì)成分復(fù)雜、差異較大,處理后回注水的水質(zhì)要求也不一樣,因此處理工藝應(yīng)有所選擇。研制新型設(shè)備和藥劑,開發(fā)新工藝,應(yīng)用新技術(shù)成為油田污水處理發(fā)展的新趨勢(shì)
2油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀
油田的水處理工藝,其流程一般為“隔油——過(guò)濾”和“隔油——浮選(或旋流除油)——過(guò)濾”,即通常稱為的“老三套”,其工藝主要是除去廢水中的油和懸浮物。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),此工藝流程被廣泛地應(yīng)用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質(zhì)一般都能達(dá)到回注水的要求。
2.1技術(shù)分類
根據(jù)對(duì)油田污水處理程度和水質(zhì)要求的不同,通常將污水處理技術(shù)分為一級(jí)處理、二級(jí)處理和三級(jí)處理。各級(jí)處理所除去或處理對(duì)象見表一。一般來(lái)說(shuō)一級(jí)處理屬于預(yù)處理,二級(jí)處理能除去90%左右可降解有機(jī)物荷90~95%的固體懸浮物。然而對(duì)于重金屬毒物和生物難以降解有機(jī)物高碳化合物以及在生化處理過(guò)程中出現(xiàn)氮、磷難以完全除去,尚需進(jìn)行三級(jí)處理。各級(jí)處理技術(shù)主要包括重力分離、粗?;?、浮選法、過(guò)濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
一二級(jí)處理主要是利用過(guò)慮、沉降、浮選方法把污水中的懸浮物除去。去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。主要方法包括重力分離、離心分離、過(guò)濾、粗?;?、中和、生物處理等方法。這些技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都比較成熟。
液——液旋流分離技術(shù)作為20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種新興的工業(yè)水處理,離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn),形成離心力場(chǎng),因顆粒和污水的質(zhì)量不同,受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè),質(zhì)量小的則停留在內(nèi)側(cè),各自通過(guò)不同的出口排出,達(dá)到分離污染物的目的。首先在國(guó)外海上油田得到推廣應(yīng)用。相對(duì)于其他的除油設(shè)備如各種隔油池,水力旋流器除去油滴直徑小的乳化油效率高,且占地小、無(wú)易損件。且水力旋流器,具有體積小、重量輕、分離性能好、運(yùn)行安全可靠等優(yōu)點(diǎn),而備受重視三級(jí)處理屬于高級(jí)處理油田污水處理方法,其主要方法有:一是化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨(dú)用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì),特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法;吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型;二是物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理,氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中,使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附,因其密度小于水而上浮,形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果,浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用,另一方面還有吸附架橋作用,可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。吸附法主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同,吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型。油田污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來(lái)吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭,由于其吸附容量有限,且成本高,再生困難,使用受到一定的限制,故一般只用于含油廢水的深度處理。因此,近年來(lái)開展了尋求新的吸油劑方面的研究;三是生物法是利用微生物的生化作用,將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡(jiǎn)單的物質(zhì),將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì),從而使廢水得以凈化。
膜分離技術(shù)被認(rèn)為是“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力,以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。特別是超濾,己經(jīng)在除油的相關(guān)研究中取得了——定的進(jìn)展,逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。
2.2油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復(fù)雜,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多數(shù)情況下常與其他廢水相混合,因此單一方法處理往往效果不佳。同時(shí),因各種力法都有其局限性,在實(shí)際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外,各油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用途的不同,使油田污水處理工藝差別較大。在這些工藝流程中,常見的一級(jí)處理有重力分離、浮選及離心分離.主要除去浮油及油濕固體;二級(jí)處理有過(guò)濾、粗?;⒒瘜W(xué)處理等,主要是破乳和去除分散油;深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。最常見油田污水處理的工藝見圖1:
2.3膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺(tái)的新型水處理技術(shù),以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地,并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積小;易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。自上世紀(jì)80年代以來(lái),該技術(shù)愈來(lái)愈受到重視,成為研究的熱點(diǎn)之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等十多個(gè)國(guó)家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。
在我國(guó),膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項(xiàng)高新技術(shù),其開發(fā)與研究也正越來(lái)越深入。雖然目前膜生物反應(yīng)器在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用還較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術(shù)的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應(yīng)器將會(huì)有較好的應(yīng)用前景。
3油田污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著全球范圍水資源短缺的加劇,以及人們對(duì)環(huán)境污染認(rèn)識(shí)的加深,油田污水處理后回用已經(jīng)越來(lái)越受到重視。近期的研究有如下趨勢(shì):
(1)新型水處理藥劑的研制和開發(fā)?;炷齽┦怯吞锊沙鏊?、鉆井污水等處理中重要的藥劑,研制混凝能力強(qiáng)、能夠快速破乳、沉降速度快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑,是水處理藥劑開發(fā)者致力的方向。近年來(lái),研制和應(yīng)用原料來(lái)源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點(diǎn),無(wú)機(jī)高分子混凝劑的品種已經(jīng)逐步形成系列;而在有機(jī)方面,有機(jī)混凝劑復(fù)合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點(diǎn)。
(2)膜分離技術(shù)的研究及推廣。膜分離技術(shù)用于油田污水處理,目前尚處于工業(yè)性試驗(yàn)階段,難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的原因主要是膜的成本和膜污染問(wèn)題。因此,今后的研究重點(diǎn)是:開發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新材料膜;減少膜污染的方法;清洗方法的優(yōu)化以及清洗劑的開發(fā)。
(3)開發(fā)工藝更為先進(jìn)的復(fù)合反應(yīng)器,提高處理效率,減少占地面積。MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合,其起源是用膜分離技術(shù)取代活性污泥法中的二沉池,進(jìn)行固液分離。這種工藝不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的,而且具有污水三級(jí)處理傳統(tǒng)工藝不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。膜生物反應(yīng)器工藝,作為膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的結(jié)合體,集中了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)在一些工業(yè)廢水處理中應(yīng)用,但目前未見其應(yīng)用于油田污水處理的報(bào)道。但就其自身特點(diǎn)而言,膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于油田污水處理的趨勢(shì)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看,膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用范圍必將越來(lái)越廣。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天,MBR已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⑹切率兰o(jì)替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
參考文獻(xiàn)
[1]陳國(guó)華.水體油污治理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
(1)在污水處理過(guò)程中要求整個(gè)系統(tǒng)必須安全、可靠運(yùn)行,在工藝設(shè)備、儀表、電氣自控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)的選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面,系統(tǒng)的可靠性是設(shè)計(jì)考慮的第一原則,作為控制系統(tǒng)核心設(shè)備的PLC,選用德國(guó)西門子公司的S7-300系列產(chǎn)品及其相應(yīng)的開發(fā)軟件。
(2)污水處理處理廠的自控系統(tǒng)采用PC+PLC分級(jí)分布式控制形式,以集中監(jiān)測(cè)為主,分散控制為輔,在中控室運(yùn)行監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可對(duì)全廠的各工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,生產(chǎn)的工藝過(guò)程自動(dòng)控制采用就地單獨(dú)控制的原則進(jìn)行,并在污水處理過(guò)程關(guān)鍵工序配置西門子MP270B觸摸面板(人機(jī)界面HMI)作為現(xiàn)場(chǎng)工程師操作站。
(3)為保證污水處理廠的安全運(yùn)行,自控系統(tǒng)設(shè)立三級(jí)控制層:就地手動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控。就地手動(dòng)控制是指通過(guò)設(shè)備本地控制箱手動(dòng)控制設(shè)備的開啟或關(guān)閉;現(xiàn)場(chǎng)控制是指由現(xiàn)場(chǎng)各分控站PLC執(zhí)行自己的控制程序,完成控制功能;遠(yuǎn)程監(jiān)控是指由中控室通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)高速冗余光纖環(huán)網(wǎng)對(duì)全廠的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)和記錄,對(duì)工藝現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)象實(shí)現(xiàn)狀態(tài)遷移管理。三級(jí)控制層的關(guān)系如下:中控室上位機(jī)可通過(guò)各現(xiàn)場(chǎng)的PLC子站直接控制有關(guān)設(shè)備和主要設(shè)備,如果中控室或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障,不會(huì)影響各PLC分站的控制功能,如果PLC網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)PLC子站發(fā)生故障,操作員可通過(guò)就地控制箱對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。
(4)設(shè)備發(fā)生異常、故障或報(bào)警時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)切除相關(guān)故障設(shè)備或切換到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作方式,同時(shí)記錄事故內(nèi)容,并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行事故追憶。
(5)上位計(jì)算機(jī)綜合應(yīng)用程序開發(fā)選用德國(guó)西門子公司的WINCC5.1組態(tài)軟件,以監(jiān)控工藝運(yùn)行的圖形界面、控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)和指令的通信、運(yùn)行和歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)為重點(diǎn)。
(6)一體化生物反應(yīng)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體要求,監(jiān)控一體化生物反應(yīng)器各個(gè)工藝設(shè)備的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的時(shí)間及空間控制,形成好氧、厭氧或缺氧條件,以完成具體工藝處理目標(biāo)。
(7)為了對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和重要設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)視,在鼓風(fēng)機(jī)房、一體化生物反應(yīng)器、污泥脫水機(jī)房、廠區(qū)環(huán)境等重要部位安裝攝像機(jī),構(gòu)成遠(yuǎn)程電視監(jiān)視系統(tǒng),在中控室可全廠重要設(shè)備進(jìn)行全天24小時(shí)監(jiān)視。
2城市污水處理自控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
本工程項(xiàng)目二期工程中控室和各工段的地理位置分布示意圖如圖1所示。中控室的建筑物使用一期工程己建設(shè)好的設(shè)施,與一期工程的中央監(jiān)控設(shè)備共用一個(gè)監(jiān)控大廳。
工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Interment)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。作為西門子T.I.A(全集成自動(dòng)化構(gòu)架)重要組成部分,SIMATICNET基于經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證的技術(shù),用于嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境,包括有高強(qiáng)度電磁千擾的區(qū)域。
3SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)組件
典型的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,有以下三類網(wǎng)絡(luò)器件:
(1)網(wǎng)絡(luò)部件。
包括:連接部件、FC快速連接插座、ELS(工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī))、ESM(工業(yè)以太網(wǎng)電氣交換機(jī))、SM(工業(yè)以太網(wǎng)光纖交換柳、MCTPll(工業(yè)以太網(wǎng)光纖電氣轉(zhuǎn)換模塊)。
(2)通信介質(zhì):普通雙絞線,工業(yè)屏蔽雙絞線和光纖。
SIMATICPLC控制器上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器。用于將SIMATICPLC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。
(3)PG/PC上的工業(yè)以太網(wǎng)通訊外理器,用于將PG/PC連接到工業(yè)以太網(wǎng)。
利用工業(yè)以太網(wǎng),SIMATICNET提供了一個(gè)無(wú)縫集成到全業(yè)務(wù)功能(管控一體化及綜合信息處理)的途徑。
4工藝過(guò)程控制PLC控制站組成
(1)組成。
S7-300系列產(chǎn)品是模塊化中小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。大范圍的各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù),由于簡(jiǎn)單實(shí)用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力,使得應(yīng)用十分靈活,方便用戶和簡(jiǎn)易的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì),當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí),可自由擴(kuò)展,由于大范圍的集成功能使得它功能非常強(qiáng)勁。
如果用戶的自控系統(tǒng)任務(wù)需要多于8個(gè)信號(hào)模塊或通訊處理器模塊時(shí),則可以擴(kuò)展s7-300機(jī)架((CPU314以上):(1)在4個(gè)機(jī)架上最多可安裝32個(gè)模塊:最多3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)可以接到中央機(jī)架(CR)上,每個(gè)機(jī)架(CR/ER)可以插入8個(gè)模塊。(2)通過(guò)接口模塊連接:a.每個(gè)機(jī)架上(CR/ER)都有它自己的接口模塊。它總是插在CPU旁邊的槽內(nèi),負(fù)責(zé)與其他擴(kuò)展機(jī)架自動(dòng)地進(jìn)行通訊;b.通過(guò)IM365擴(kuò)展,可擴(kuò)展1個(gè)機(jī)架,最長(zhǎng)1米,電源也是由此擴(kuò)展提供。C.通過(guò)IM360/361擴(kuò)展,可擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架,中央機(jī)架(cR)擴(kuò)展機(jī)架但擴(kuò)展機(jī)架之間的距離最大為10米。(3)獨(dú)立安裝海個(gè)機(jī)架可以距離其他機(jī)架很遠(yuǎn)進(jìn)行安裝,兩個(gè)機(jī)架間(主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架,擴(kuò)展機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架)的距離最長(zhǎng)為10米。(4)靈活布置:機(jī)架(CR/ER)可以根據(jù)最佳布局需要,水平或垂直安裝。
(2)診斷。
通過(guò)診斷可以確定模板所獲取的信號(hào)(如數(shù)字量模板)或模擬量處理(例如模擬量模板)是否正確。在診斷評(píng)估中,可參數(shù)化的診斷信息與不可參數(shù)化的診斷信息有區(qū)別。①可參數(shù)化的診斷信息:通過(guò)相應(yīng)的參數(shù)始能診斷信息的發(fā)送;②不可參數(shù)化的診斷信息:不管是否參數(shù)化均可發(fā)送診斷信息。
如果發(fā)送診斷信息(如無(wú)編碼器電源),則模板執(zhí)行一個(gè)診斷中斷。此時(shí)CPU中斷執(zhí)行用戶程序,或中斷執(zhí)行低優(yōu)先級(jí)的中斷,來(lái)處理相應(yīng)的診斷中斷功能塊(OB82)。
5PLC運(yùn)行程序設(shè)計(jì)
PLC自動(dòng)工序工藝運(yùn)行程序有四大主要功能模塊,即:時(shí)鐘模塊、運(yùn)行參數(shù)更新、綜合故障判定和自動(dòng)工序模塊。
(1)變量設(shè)計(jì)。
我們的變量設(shè)計(jì)盡量遵循節(jié)省的原則。
建立時(shí)間計(jì)數(shù)變量Tcount
32個(gè)工序采用統(tǒng)一的時(shí)間計(jì)數(shù),每個(gè)工序分配一個(gè)運(yùn)行時(shí)間變量Tn(n=1,2,……32)。PLC自動(dòng)工序工藝運(yùn)行程序根據(jù)運(yùn)行時(shí)間變量來(lái)確定每個(gè)工序步驟運(yùn)行的時(shí)間。
為27臺(tái)(套)工藝設(shè)備的每一臺(tái)(套)分配一個(gè)32位的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志,分別對(duì)應(yīng)于32個(gè)工序步驟。PLC自動(dòng)工序工藝運(yùn)行程序根據(jù)每一臺(tái)(套)工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志和設(shè)備運(yùn)行互鎖(故障和手動(dòng)控制)確定該設(shè)備是否運(yùn)行。
為27臺(tái)(套)工藝設(shè)備的每一臺(tái)(套)建立一個(gè)故障狀態(tài)標(biāo)志位(綜合故障)和控制狀態(tài)標(biāo)志位(手動(dòng)/自動(dòng))。
建立工藝運(yùn)行參數(shù)二維表,包含32個(gè)工序的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)和27臺(tái)(套)工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志參數(shù)。
建立工藝運(yùn)行參數(shù)變更標(biāo)志位,如果工藝運(yùn)行參數(shù)發(fā)生改變并經(jīng)過(guò)運(yùn)行監(jiān)控上位計(jì)算機(jī)上授權(quán)確認(rèn),程序?qū)⒏鶕?jù)工藝運(yùn)行參數(shù)二維表刷新32個(gè)工序的運(yùn)行時(shí)間變量和27臺(tái)(套)工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志。
建立工藝運(yùn)行當(dāng)前狀態(tài)變量,包括當(dāng)前工序步驟,當(dāng)前工序運(yùn)行剩余時(shí)間。
(2)自動(dòng)工序程序設(shè)計(jì)。
時(shí)鐘模塊用一個(gè)計(jì)時(shí)器,對(duì)時(shí)間的增長(zhǎng)自動(dòng)計(jì)數(shù),其值存放在變量Tcount中,供自動(dòng)工序模塊使用。
如果工藝運(yùn)行參數(shù)發(fā)生改變并經(jīng)過(guò)運(yùn)行監(jiān)控上位計(jì)算機(jī)上授權(quán)確認(rèn),工藝運(yùn)行參數(shù)變更標(biāo)志位設(shè)置為1,程序?qū)⒏鶕?jù)工藝運(yùn)行參數(shù)二維表刷新32個(gè)工序的運(yùn)行時(shí)間變量和27臺(tái)(套)工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志,并將工藝運(yùn)行參數(shù)變更標(biāo)志位復(fù)位為0。
綜合故障判定模塊綜合工藝設(shè)備的各種故障(比如泄露、短路、斷路等)和報(bào)警(比如過(guò)熱、過(guò)力矩等),確定設(shè)備是否可以正常投入工藝運(yùn)行,設(shè)置故障狀態(tài)標(biāo)志位為0/1。
自動(dòng)工序模塊實(shí)時(shí)更新工藝運(yùn)行當(dāng)前狀態(tài),包括當(dāng)前工序步驟,當(dāng)前工序運(yùn)行剩余時(shí)間。當(dāng)前工序運(yùn)行剩余時(shí)間為0,就切換到下一個(gè)工序步驟,重新設(shè)置當(dāng)前工序步驟和運(yùn)行剩余時(shí)間,并根據(jù)設(shè)備故障狀態(tài)標(biāo)志位(0/1)、控制狀態(tài)標(biāo)志位(自動(dòng)/手動(dòng))和運(yùn)行狀態(tài)標(biāo)志(1/0),啟動(dòng)或停止相應(yīng)的工藝設(shè)備。
6結(jié)果
LIER-POOLK法城市生活污水處理5000噸/日中試裝置全部建成并投入運(yùn)行以來(lái),具體出水效果(各項(xiàng)指標(biāo)去除率)為:BODS85-98%,CODCr85-95%.,SS80-90%,TN50-70%,TP80-97%,完全達(dá)到了GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為:單位投資1000元/噸水、占地面積0.40平方腳噸水、直接運(yùn)行費(fèi)用0.25元/噸水、職工人數(shù)8人/萬(wàn)噸水。自工程正式投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)的情況表明,自控系統(tǒng)運(yùn)行可靠,自動(dòng)化程度高,控制軟件設(shè)計(jì)先進(jìn),完全滿足工藝運(yùn)行和日常管理的要求。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:城市污水處理廠;進(jìn)水水質(zhì);出水水質(zhì);工藝技術(shù);污泥處理與處置
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我們生活的環(huán)境變得越來(lái)越差,特別是水體的污染到了觸目驚心的地步。雖然我國(guó)在城市污水處理廠建設(shè)方面取得一定成效,已建成百余座污水處理廠,但在控制水污染方面,形勢(shì)不容樂(lè)觀,預(yù)計(jì)今后還有大量的城市污水處理廠待建設(shè)。在建設(shè)城市污水處理廠過(guò)程中,設(shè)計(jì)工作是龍頭,在設(shè)計(jì)時(shí)常常碰到一些熱點(diǎn)問(wèn)題,引起各方爭(zhēng)論。本文對(duì)這些問(wèn)題作了剖析。
一、污水處理廠的廠址選擇
污水處理廠位置的選擇,應(yīng)符合城市總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求,并根據(jù)下列因素綜合確定:廠址必須位于集中給水水源下游,并應(yīng)設(shè)在城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的下游,為保證衛(wèi)生要求,廠址應(yīng)與城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300m以上距離,廠址宜設(shè)在城市夏季最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè),及主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)結(jié)合污水管道系統(tǒng)布置及納污水域位置;污水處理廠選址宜設(shè)在城市低處,便于污水自流,沿途盡量不設(shè)或少設(shè)提升泵站,有良好的交通、運(yùn)輸和水電條件;有良好的工程地質(zhì)條件;廠區(qū)地形不受水淹,有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農(nóng)田,同時(shí)因廠區(qū)規(guī)劃有擴(kuò)建的可能,應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展用地。
在擬建新的污水處理廠時(shí),一般需由建設(shè)單位提出2—3個(gè)污水處理廠備選地址,由設(shè)計(jì)部門從中比較選擇。這就要求設(shè)計(jì)人員不要盲目遷就建設(shè)單位的意見,應(yīng)親自考察當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,在全面分析的基礎(chǔ)上提出合適的廠址。
二、處理工藝選擇
污水處理工藝選擇是依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水量狀況,再依據(jù)受納水體環(huán)境容量或者國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),確定應(yīng)該去除污染物的項(xiàng)目與數(shù)量,從而選擇合適的污水處理工藝。在選擇污水處理工藝過(guò)程中經(jīng)常討論的問(wèn)題有如下幾方面:
(一)進(jìn)水水質(zhì)預(yù)測(cè)
城市污水處理工藝選擇的水質(zhì)因素進(jìn)水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是城市污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是我國(guó)當(dāng)前城市污水處理工程設(shè)計(jì)中存在的薄弱環(huán)節(jié)。城市污水管網(wǎng)的完善,對(duì)城市污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)水質(zhì)的確定至關(guān)重要,目前我國(guó)大多數(shù)城市管網(wǎng)建設(shè)還不配套,因此造成城市污水處理規(guī)模和水質(zhì)難以合理確定,投入運(yùn)行后實(shí)際值與設(shè)計(jì)值往往相差較大,效能難以充分發(fā)揮。
因此,污水處理技術(shù)政策中要求,應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì),優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。必須對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定,作出合理的分析預(yù)測(cè)。對(duì)于城市污水處理工藝方案及其設(shè)計(jì)參數(shù)的確定,進(jìn)行必要的水質(zhì)水量特性分析測(cè)定和動(dòng)態(tài)工藝試驗(yàn)研究。
(二)處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
處理廠出水水質(zhì)是按照尾水排入水域類別,再依照國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),以滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求。采用二級(jí)處理工藝,處理出水恐怕難以達(dá)到氨氮與磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn),需要采用脫氮除磷工藝流程,特別是一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中磷酸鹽指標(biāo)0.5mg/L,有相當(dāng)難度。有人提出,處理廠尾水排入非蓄水性河流或非封閉性水域,是否還要控制如此低的磷酸鹽含量。采用生物脫氮除磷工藝,或者化學(xué)除磷工藝,需要增加基建投資與經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用,同時(shí)還要求具有較高的運(yùn)行管理水平。
(三)污水消毒
為了保護(hù)人類的生命健康,保護(hù)好水環(huán)境,世界許多國(guó)家和地區(qū)都要求對(duì)城市污水在排放前進(jìn)行消毒處理。室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范中,城市污水處理廠出水要加氯消毒,而且對(duì)生物處理后投氯量規(guī)定為5mg/L-10mg/L,并設(shè)停留時(shí)間為30rain混合接觸池。有人提出,國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城市二級(jí)處理廠出水水質(zhì)未確定大腸菌群數(shù)及余氯值,所以處理廠出水要不要加氯是值得研究的課題。紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中,包括低質(zhì)污水,常規(guī)二級(jí)生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。目前世界上最大的使用紫外線消毒技術(shù)的再生水處理廠是加州santaRosa污水處理廠,處理規(guī)模25萬(wàn)m3/d,該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。
三、主流處理工藝
(一)關(guān)于活性污泥法
當(dāng)前流行的污水處理工藝有:AB法、SBR法、普通曝氣法等,這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來(lái)的,且各有其特點(diǎn)。
1、AB法(Adsorption—Biooxidation)
該法由德國(guó)Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對(duì)曝氣池按高、低負(fù)荷分二級(jí)供氧,A級(jí)負(fù)荷高,曝氣時(shí)間短,產(chǎn)生污泥量大,污泥負(fù)荷2.5kgBOD/(kgMLSS.d)以上,池容積負(fù)荷6kgBOD/(m3.d)以上;B級(jí)負(fù)荷低,污泥齡較長(zhǎng)。A級(jí)與B級(jí)間設(shè)中間沉淀池。二級(jí)池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同,形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但不適合低濃度水質(zhì),A級(jí)和B級(jí)亦可分期建設(shè)。
2、SBR法(SequencingBatchReactor)
SBR法早在20世紀(jì)初已開發(fā),由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個(gè)或三個(gè)池子構(gòu)成一組,輪流運(yùn)轉(zhuǎn),一池一池地間歇運(yùn)行,故稱序批式活性污泥法?,F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,由于只有一個(gè)反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活,可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài),實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。
3、普通曝氣法
本工藝出現(xiàn)最早,至今仍有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好,經(jīng)驗(yàn)多,可適應(yīng)大的污水量,對(duì)于大廠可集中建污泥消化池,所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級(jí)處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實(shí)踐中,通過(guò)降低普通曝氣池容積負(fù)荷,可以達(dá)到脫氮的目的,在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū),可以除磷,亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5,工程上稱為普通曝氣法的變法,亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。
四、污泥的處理
污水處理廠在水處理過(guò)程中會(huì)截流與排出一定量的柵渣、沉砂和污泥。對(duì)城市污水廠而言,其數(shù)量大約為進(jìn)水量的0.5%-1.5%。目前部分設(shè)計(jì)單位在污水處理廠設(shè)計(jì)中對(duì)污泥處置重視程度不夠,大部分中小型污水廠產(chǎn)生的污泥,經(jīng)濃縮、機(jī)械脫水后直接外運(yùn),這些污泥實(shí)際上均未達(dá)到穩(wěn)定要求,是否會(huì)帶來(lái)環(huán)境的二次污染是值得注意的。因此設(shè)計(jì)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)污泥處置的設(shè)計(jì)與研究,目前常用的污泥穩(wěn)定方法有污泥中溫消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚燒等方法污泥綜合利用的試驗(yàn)研究已有各種報(bào)道,例如利用污泥制磚、制陶瓷等用作建筑材料,甚至從污泥中提煉維生素B12等等,但大部分是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),與實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)距離。城市污泥的最終出路,還是用作綠化或農(nóng)田肥料,改良土壤,這似乎是較現(xiàn)實(shí)的綜合利用方案,但目前尚缺少組織推廣應(yīng)用的機(jī)構(gòu),在政策上也缺少支持。事實(shí)上城市污水廠污泥作為“綠色植物”的天然有機(jī)肥料是具有廣闊前途的。一個(gè)城市若有多座污水處理廠,可把各處理廠污泥集中起來(lái),建一座具有相當(dāng)規(guī)模的污泥處理廠,包括處理下水道清通過(guò)程中產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥等等,當(dāng)污泥處理廠達(dá)到一定規(guī)模后,可減少單位投資,降低日常費(fèi)用,也便于污泥綜合利用。
五、要注重借鑒外國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)
我們現(xiàn)在的發(fā)展走的是西方發(fā)達(dá)國(guó)家走過(guò)的先發(fā)展后治理的老路,西方現(xiàn)在在污水處理廠的建設(shè)方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn);現(xiàn)在已經(jīng)有外國(guó)的設(shè)計(jì)公司進(jìn)軍中國(guó)污水處理市場(chǎng)了,我們?cè)诿鎸?duì)競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)也要抓住這個(gè)很好的學(xué)習(xí)和借鑒機(jī)會(huì)。
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
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級(jí)別:部級(jí)期刊
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