A. 我國城市污水處理廠運行存在問題及解決對策研究
當前我國對生態文明建設重視程度空前,黨的十九大將「增強綠水青山就是金山銀山的意識」寫入黨章,將「美麗」作為社會主義強國目標的重要內容,水環境治理是其中最為核心的內容之一。城市污水處理廠作為治污基礎設施之一,是治水工作的關鍵環節,其處理規模、處理水平等直接影響治水成效。
本文通過分析我國已建的上海白龍港、廣州新華、寶雞市高新區、通遼市污水處理廠,太湖地區、三峽庫區污水處理廠的運行情況,發現其運行普遍存在運行負荷率較低、進水水質水量波動較大、出水水質難穩定達標等問題,通過深度剖析原因,科學地提出了針對性的解決對策,以期為我國城市污水處理廠的穩定運行提供參考,為水環境綜合治理做出貢獻為全面貫徹《水污染防治計劃》,全國各城市先後開展黑臭水體整治工作。
城市污水處理廠在保障水環境安全方面發揮著重要作用,建設污水處理廠是解決城市水污染的重要手段。
「十三五」全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃中提出,到2020年底,要實現城鎮污水處理設施全覆蓋,城市污水處理率達到95%,縣城不低於85%。「九五」期間,我國重點流域水污染防治規劃開始實施,城鎮污水處理設施的建設和運行開始成為各地落實水污染物減排責任目標的主要途徑。
在中央財政資金和相關政策的大力支持下,經過「十一五」、「十二五」的發展,我國污水處理廠建設取得了跨越式的進展,城鎮污水處理廠的數量和規模迅速提升,城市污水處理能力不斷提高。
統計資料顯示,至2016年末,城市污水處理率達到93.44%,其中污水集中處理率89.8%。截至2010年,全國共有城鎮污水處理廠2496座,較2006年相比提高了140%。到2016年末,城鎮污水處理廠數量達到3552座,與2010年相比增加了29%。
但是,污水處理率與處理能力的持續提高與水環境污染依然矛盾突出。環保部公布的《2016中國環境狀況公報》顯示,全國地表水1940個監測斷面中,仍有32%為IV類及以下水體。截止2017年底,住房與城市建設部和環保部認定的全國城市黑臭水體數量有2100個。
與此同時,污水處理廠排放標准不斷提高,2015年發布的《水污染防治行動計劃》明確提出,現有城鎮污水處理設施,要因地制宜進行改造,2020年底前達到相應排放標准或再生利用要求;敏感區域(重點湖泊、重點水庫、近岸海域匯水區域)城鎮污水處理設施應於2017年底前全面達到一級A排放標准,建成區水體水質達不到地表水Ⅳ類標準的城市,新建城鎮污水處理設施要執行一級A排放標准;到2030年,力爭全國水環境質量總體改善,水生態系統功能初步恢復。
由於我國城鎮污水普遍存在著水質水量變化幅度大、碳氮比偏低、無機懸浮固體含量高、冬季水溫低、工業有毒有害污染物沖擊等突出問題,明顯影響污水處理設施的正常運行,出水難以穩定達標。即使在達標排放的情況下,符合一級A/B標準的水質仍接近V類水(表1),是水環境的重要污染源。
表1我國城鎮污水處理廠排放標准主要污染物指標對比 單位:mg/L
一些城郊結合部因居民亂扔、亂排生活污水,對水環境也帶來嚴重危害。為此,本文作者深入分析了我國南北方具有代表性的污水廠存在的問題及原因,並提出解決對策,以期為我國城市污水處理廠的穩定運行提供參考,為水環境綜合治理做出貢獻。
1存在問題及原因分析
1.1運行負荷率普遍較低,部分超負荷運行
根據住房與城市建設部2012年發布的《城鎮污水處理廠運行、維護及安全技術規程》(CJJ60-2011),城鎮污水處理廠年處理水量應達到計劃指標的95%以上。我國大部分地區的污水處理廠運行負荷率偏低,難以達到住房與城市建設部的要求。
遼寧省污水處理廠月均負荷在80%以上的僅占污水廠總數32%。通遼經濟技術開發區污水處理廠現狀水量未達到設計值,近一半處理設施閑置。廣西城鎮污水處理廠2010年負荷率達到60%以上的污水廠占總量的65%。三峽庫區2014年176座污水處理廠的平均運行負荷僅為56.5%。
全國已建污水處理廠平均運行負荷率僅有65%~70%,遠低於德國2008年污水處理廠平均運行負荷率95%。而一些城市由於經濟發展迅速,人口數量增長過快,污水處理廠已超負荷運行,處理壓力大。
污水廠處理設施負荷率低的主要原因是廠網建設不配套,污水管網覆蓋率和收集率偏低。污水處理廠只有和排污管網配合使用,才能發揮治污作用。
由於污水廠建設相對簡單、集中、建設周期短,管網建設相對復雜、牽涉面廣、建設周期長,我國城市管理者普遍重建廠、輕管網、輕管理。
數據顯示,截至2016年全國共有城鎮污水處理廠3552座,與2010年相比增加了29%,排水管道長度僅增加了17%。配套管網與污水處理廠建設不同步,導致一些污水處理廠建成後面臨無污水可處理的尷尬境地。
有些城市先期只建設了污水干管,由於資金不到位支管網建設推進緩慢。部分城市新建的管網存在諸多問題無法與已有干管接駁,如設計標高與已有干管不一致,已有干管積水堵塞等。
導致建成管網沒有「織網成片」,污水收集率偏低。另一原因是污水廠設計規模與實際情況不符。由於部分城市對污水處理廠建設前期工作重視不夠,對污水來源和收集缺少詳細的規劃和充分的論證,管網、泵站等輔助設施建設相對滯後,設計規模往往基於理論設計計算。在經濟相對落後的地區,人均實際用水量和污染物排放量相對偏低,導致設計規模偏大,實際污水量不足。
而在一些發展較快的城市,隨著經濟的快速發展和居民生活水平的不斷提高,污水產生量不斷增加。污水廠設計規模滯後於人口經濟增長速度,污水廠處理能力不足,出現超負荷運行現象。
1.2進水水質水量波動較大,與設計值不符
污水廠原水水質和水量是影響污水處理工藝運行穩定性的重要因素。我國城市污水廠進水水質水量波動較大,部分污水廠進水負荷波動幅度可達到-47%~4%。
上海白龍港污水廠進水BOD5日平均濃度波動范圍為14~382mg/L,CODCr波動范圍為96~824mg/L。昆明市合流制排水區域污水處理廠進水受雨季影響,懸浮物波動大。除了水質波動,一些污水廠進水水質有機物濃度與設計值有差異,嚴重影響了污水處理效果。
寶雞高新區污水處理廠實際進水水質除NH3-N和TN外,其他各指標均高於設計值。寶雞十里鋪污水處理廠進水TP高於設計值外,其它各指標均低於設計值。
分析原因,主要是排水管網雨污分流不徹底、管網漏損、沿河截污沖擊污水處理系統。我國老城市的排水體制一般為雨污合流制,後來部分城市改為截流式合流制。
合流制排水體制下,污水處理廠進水水質受多種因素影響。雨季時排水管網同時收集了生活污水和大量的雨水,引起污水廠水量的波動。
其中初期雨水污染物濃度高、污染嚴重,部分污染物指標高於旱季污水濃度,造成水質的波動。在我國,由於管網維護的不及時,老舊管網滲漏嚴重,地下水、河水及雨水的混入也直接影響了進入污水處理廠的水量、水質。
在一些南方地區,由於前端管網建設不完善,污水廠旱季水量偏小,需要抽取河道水;但在雨季,雨污合流管網的水量又遠超過污水廠的處理規模,造成了旱雨季水質波動較大。
沿河截污系統對污水處理系統的沖擊,是造成水質水量波動的又一原因。作為合流制改造過程中的過渡產物,沿河截污系統在一些南方城市較為常見。
該系統可極大程度地改善河流長期以來的黑臭狀況,但也存在一些問題。系統雨季收集的合流水含有大量雨水,導致污水廠旱、雨季污水處理量逐年加大,污水處理廠雨季負荷普遍偏大。
而截污箱涵系統大部分尚未配備相應的末端處理設施,攜帶大量污染物的初小雨直接進入污水廠,造成水質波動,處理效果難以保障。
另外,我國處於經濟快速發展階段,區域經濟差異明顯。經濟相對發達、人口密集地區的城市不斷擴容,但實際擴容速度與規劃往往不一致,致使污水增長量與污水廠設計規模不一致。
當污水量超過設計規模時,污水處理廠處於「吃不飽」狀態,當設計規模超過實際處理需求時,又造成「大馬拉小車」現象。
西北地區的污水處理設施則由於服務數量不足、管網配套差等問題處於「吃不飽」狀態,這些都影響著污水處理廠的進水水質水量。
1.3出水水質難以穩定達標,NH3-N、TN超標
我國現有污水處理廠大部分執行《城鎮污水處理廠污染物排放標准》(GB18918-2002)一級標准,其中執行一級A標準的占總數量的29.3%,執行一級B標準的接近60%。截至2016年底,我國僅有30%的污水廠尾水達到一級A標准,高達70%的污水處理廠排放標准達到或低於一級B排放標准。
大部分污水廠主要超標污染物為NH3-N、TN,上海市白龍港污水處理廠採用A2/O工藝,出水NH3-N一級B達標率僅有46%,TN一級B達標率68%。
三峽庫區176座污水廠一級B達標率60.7%,通遼污水廠一級A達標保障率低於50%,寶雞十里鋪污水廠NH3-N、TN一級A達標保障率分別為42.4%、42.5%。
廣州新華污水處理廠出水TN和NH3-N在1-3月份偶爾超標,不能穩定達到一級A標准。污水處理廠出水水質不達標,無法充分發揮效能,不僅降低了污水廠投資效益,也給污水廠運行管理帶來困難,應充分引起運行管理者的重視。
工藝是污水廠處理效果的關鍵保障因素,我國城鎮污水廠使用的工藝主要為普通活性污泥工藝、氧化溝及其改良工藝、A2/O及其改良工藝、SBR及其改良工藝、A/O及其改良工藝和曝氣生物濾池(BAF)工藝,這六類工藝覆蓋了全國90%以上城鎮污水處理廠的主體工藝類型。
上述工藝具備脫氮功能,而實際運行中由於進水水質水量波動或與設計值不符、生物處理設施超負荷運行、碳源不足、碳氮比不足等原因,出水難以達到排放標准。
當污水處理廠進水BOD5、TN、TP濃度低於設計進水濃度時,從多方面嚴重影響污水處理效果。一方面,污水中BOD5濃度過低導致生物處理單元中的微生物所需有機物不足,影響反硝化階段脫氮效果。
另一方面,進水污染物濃度偏低時生物反應池中曝氣量高於微生物需求量。如不能及時調整曝氣池曝氣量,容易出現曝氣過量,導致活性污泥沉澱分離效果較差。
除此之外,南方地區冬季缺少保暖措施,致使進水水溫較低,不利於硝化反硝化細菌的生長,出水NH3-N、TN濃度無法保障。除了工藝方面的原因,污水廠的運行管理水平也對出水水質有重要影響。
污水廠的運行是一個復雜的過程,操作人員應在水質、環境條件發生變化的條件下,充分利用各種工藝的彈性進行適當調整,及時發現並解決問題。
操作人員除了要具備一定的物理、化學及微生物學方面的知識,還需了解污水處理基本知識、廠內構築物的作用以及化驗指標的含義及其應用等。
在國外,污水處理廠的運行通常由博士來實施。在國內,由於薪資水平等原因的限制,大部分污水廠的員工學歷層次普遍偏低、技術素養不足,往往憑經驗操作污水廠各工藝設施,嚴重製約和影響污水處理廠整體運行水平。
1.4其他問題
隨著工業化、城市化進程的推進,城郊結合部生態環境問題日益凸顯。這種「結合」是城市與鄉村、農業與工業、農民與市民的結合,充滿著一種不確定的、動態的過渡和轉型。
城郊結合部的城中村建築廢棄物、生活垃圾四處堆積,居民亂排生活污水,流經的小河流顏色發黑,垃圾漂浮,污染嚴重。
如果不能得到有效控制,時時威脅著當地居民的健康。由於制度措施的不完善、管理不到位,使得城郊結合部出現這樣的難題。工業園區的發展對經濟發展的促進作用日益顯著,但隨之而來的環境污染也在加劇。
大型集中的工業園區一般都有污水處理廠,對大量的、中小型工業企業的廢水,採用經預處理後與園區生活污水合並處理的方式,實際運營過程中也有不少問題出現。
一是實際水量與設計不符。在園區污水處理廠設計階段,由於對發展規模預估不足,實際污水量超出污水處理廠處理能力。部分企業由於生產狀況不穩定,使污水處理廠處理量不足。
二是實際進水水質與設計不符。實際入園企業的類型與規劃不符,導致污水特徵發生較大變化,使污水廠難以達標排放。
2對策與建議
2.1政府統籌規劃,污水處理廠、管網建設同步推進
政府各部門應結合各自職能,協調一致,科學組織,實現污水處理廠的長效管理[11]。住建部門會同環保、發改委等部門,緊跟城市發展腳步,牽頭編制污水處理廠、污水管網的統籌規劃,以前瞻性思維規劃和設計污水處理廠。
地方政府要制定政策推進污水處理廠的運營規范化,與物價、住建、財政等部門聯合,因地制宜地研究制定與當地經濟社會發展水平相適應的污水處理收費制度。
財政部門應增加對污水處理廠的資金投入,創新投資建設運營模式,提高污水廠運行人員的工資水平,從而吸引高水平、高素質的人才進行運行管理。環保部門要加強對污水處理廠出水水質的檢查監督,對整治不力的要嚴肅查辦。
2.2完善污水收集系統,實現水量濃度「雙提升」
為充分發揮污水廠效能,要堅持廠網並舉,將排水管網和污水廠作為一個整體建設。首先要加快新增污水管網建設,建成從「用戶—支管—干管—污水處理廠」路徑完整、接駁順暢、運轉高效的污水收集系統,提高已建污水廠運行負荷。
其次是要強化老舊管網改造,對漏損嚴重的管網、排水口、檢查井進行維修,減少管道淤積,確保收集的污水水質、水量穩定。再者是要徹底進行合流制管網改造,難以改造的地區加快建設截流、調蓄等設施,減少雨季雨水對污水廠水量水質的沖擊。
2.3源頭分散處置初期雨水,減輕進廠污水量變化幅度
針對初期雨水影響進水水質水量問題,宜源頭分散處置。從初期雨水的特點和國內外初期雨水處置經驗來看,初期雨水應採用源頭分散收集、分散處置等方式;初期雨水集中收集非常困難,主要原因在於若設置集中收集系統,上游初期雨水到達時,下游早已是干凈的雨水,很難保證能夠收集到20~30分鍾前的初期雨水。
已建設初小雨收集系統的城市,應增設相應末端處理設施,減輕初小雨對污水處理廠的水質影響。有條件接入污水處理廠處理的,應論證污水處理廠具備接收條件後再接入。
2.4加強管網精細化管理,防患於未然
重視建成污水管網的日常管理與維護工作,加強管網的精細化管理[12]。首先是要加強日常巡查,對存量管網「修補測」、「定期體檢」並加以修繕。
採用CCTV和QV手段對管道內部進行檢測,掌握其病害的分布狀況和程度,為管道修復提供基礎。其次要實行定期清淤制度,保證污水管道正常通水。
目前大部分城市管道仍採用人工清淤,不僅工作環境惡劣,且效率低下,無法滿足需求。可引進高科技清淤手段,如清淤機器人等,實現自動高效清淤。
再者,對排水管網數據進行信息化處理,建立污水管網水質在線監測系統等,實時掌握水質情況。當水質出現異常時可及時查出管段存在問題,並提醒污水處理廠採取有效應對措施[34]。
2.5優化污水處理廠服務范圍,提標擴容
污水處理廠一般位於城市建設區,隨著城市建設和城市更新的開展,城市污水量增長較快而污水處理廠或污水系統擴容困難的矛盾日益突出。
對污水廠超負荷運行的地區,通過服務范圍的調整解決污水處理廠污水增量問題有著重要的意義。同時考慮提升污水處理廠處理能力,進行污水廠擴建。
按照GB18918-2015《城鎮污水處理廠污染物排放標准(徵求意見稿)》的要求,自2016年7月1日起新建污水處理廠和自2018年起敏感區現有城鎮污水處理廠均執行一級A標准。
對排放標准較低污水處理廠改造,因地制宜合理選擇改造措施,提高出水水質。提標改造路徑一般包括水力改造、設備改造和工藝升級改造等,其中污水處理工藝改造是提高出水水質的關鍵。
TN和NH3-N主要通過生化系統處理去除,這兩個指標是生化系統改造的主要目標污染物。TN的去除效果受制於進水碳氮比,由於我國大部分污水處理廠進水碳氮比偏低,可通過改進運行方式,合理利用內部碳源,或投加碳源的方式,提高反硝化能力。
當NH3-N不達標時,可在二級生物處理後增加曝氣生物濾池。涉及具體項目時,按照「一廠一策、分門別類」的原則制定適宜的工藝方案。
2.6集散結合,統籌治水
城市主城區的生活污水應集中處理,通過建設完善污水管網將污水收集到污水處理廠集中處理。而在城郊結合部,有條件建設管網的城市應逐步完善管網系統,對污水進行集中處理。短期內無法建設管網系統的,應採取分散處理的措施。
分散式一體化污水處理裝置,具有移動靈活、自動化控製程度高、處理效果好的特點,在城中村等分散式污水處理中已有大量應用,是解決城郊結合部水污染的有效措施。
工業園區污水廠存在的問題並不是一個企業的問題,需要改革和發展來解決,加大對污染源排放的控制力度,工業企業要嚴格執行相關法規,確保廢水達標排放。
3結語
城鎮污水處理及再生利用設施是城鎮發展不可或缺的基礎設施,是減少水體外源污染的重要手段,保障其安全、穩定、高效地運行,對於水環境治理具有十分重要的意義。
目前我國污水處理廠運行中仍存在一些問題,有的放矢地總結存在問題,可為今後污水廠科學化管理奠定基礎。只有政府部門統籌規劃,加強頂層設計,不斷完善污水收集系統,加強管網精細化管理,進行提標擴容建設,才能充分發揮污水處理廠的環境效益,改善城市水環境質量,促進水環境治理成效的長久保持。
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B. 染料廢水處理設計方案
隨著經濟的發展和科技的進步,在使用革製品中合成革已越來越多被廣泛地應用,由於皮革品的增多和真皮量的不足,促進了合成革技術的不斷更新,合成革技術的發展也帶動了革基布產業的發展。通過引進國內外先進設備,開發適銷對路的高檔合成革基布產品對提高企業經濟效益具有重要的作用。
聚氨酯等高聚物(PU)革基布生產工藝過程中退漿、漂白、卷染和清洗等工段將產生一定量的廢水,此外車間地面還有一定量的沖洗水。目前在中文文獻上尚無革基布廢水處理方法的介紹,我們在實踐中得知,革基布廢水和印染廢水有相似之處,但又有所不同。根據有關文獻資料[1-4],目前,印染廢水的處理方法主要有化學法(化學混凝法、化學氧化還原法、光催化氧化法、電化學法)、物理化學法(吸附(氣浮)法、膜分離技術、超聲波氣振技術)、生物法。我們認為,對革基布生產工藝產生的染整廢水,採用化學混凝和生物處理相結合的方法,是有效的,技術上和經濟上都是可行的。
一、水處理工藝方案
印染企業排放的廢水成分比較復雜,廢水中含有難生化降解的物質,如各種染料、化學漿料和大分子量的化學助劑等,又含有易生化的物質,如澱粉等。廢水的色度和pH值較高,在廢水處理技術上有一定的難度。革基布染整過程中所排放的廢水與一般印染廢水又有所區別。由於革基布生產工藝以及使用的染色劑、助劑等用量大、種類多。因此革基布染整廢水的污染物的濃度比一般印染廢水要高;其次,革基布在整理染色過程中,會掉落很多細小絨毛纖維,廢水中懸浮物很高,在廢水處理過程中必須通過多道格柵及多次沉澱,才能達到理想的處理效果;另外,由於革基布坯布大部分是經過化學漿或澱粉漿處理過的,經蒸煮退漿後,大部分漿料要轉移到廢水中,使得革基布廢水處理後產生的污泥量大粘性強,污泥脫水干化也成為一大難題。我們採用化學混凝結合兩級生化法即生物吸附-兼氧水解-好氧生化為主體的改良型AB生化法,較好地解決了革基布生產工藝產生的染整廢水處理難題,取得了理想效果。
該工藝的主要特點:
a、多級生化,菌種多樣,污染物降解完全。工藝流程中設置了兩段兼氧水解,充分發揮了兼氧水解功能,將難生化的大分子和高分子化合物降解成易生化的低分子化合物,為後續好氧生化處理創造了有利的條件,可充分發揮好氧生化功能。同時由於兼氧段在低溶解氧和高污染負荷下運行,去除單位COD負荷能耗低。
b、各生化段隔離,防止不同菌種相互競爭,提高污染物去除率。流程中設置了斜板隔離池,使兼氧段的兼氧微生物與好氧生物段的好氧微生物隔離,避免了兩種不同的微生物混合競爭而抑制好氧生化功能的弊端。提高了好氧生化功能。
c、充分利用生物混凝,降低混凝劑的用量和污泥產生量。工藝流程中兼氧和好氧段污泥迴流,並設置了生物吸附反應段,使迴流污泥和污水中的污染物被吸附、卷帶。與污泥不迴流工藝相比,混凝劑用量可減少約30%,產生的污泥量也相應減少。
d、藝布局合理緊湊,佔地面積小,操作管理方便。調節池布置在地下,其餘處理池均布置在地面,同一水平面上系同一大水池隔成不同的功能池,整個系統連續流動運轉,連續出水。
e、兼氧好氧聯合處理,脫氮除磷效果好。
C. 污水處理廠日常運營您感覺最難的是什麼
進水水量
城市污水處理廠進水水量不足的現象普遍存在,這種吃不飽的原因既有通常被提到的污水收集管網建設滯後問題,也有設計能力超前的問題。這兩方面原因導致許多地方的污水處理廠已經建成幾年仍不能滿負荷運行,有些污水處理廠甚至只能抽取廠區周邊的河水進行處理,使得污水處理工藝控制增加了難度,也增加了工程投資的成本,造成資產的閑置與浪費,無謂地過多消耗本來就已非常緊張的污水處理資金。
進水水質
由於城市污水收集管網不配套,雨污合流制管網較普遍,管網管理不到位,致使進入城市污水處理廠的進水中雨水、河道水和工業廢水的比例較大。
以下進水水質情況均不利於污水處理廠的正常運行:
(1)進水中BOD、COD含量比設計值低,而氮、磷等指標則等於或高於設計值,從而增加污水脫氮除磷處理達標排放的難度;
(2)工業廢水中的夾帶油污或有毒物質對城市污水處理廠的生物系統造成巨大影響,在極端情況下這些油污或有毒物質會使整個生物系統癱瘓,微生物菌種死亡,整個污水處理廠不得不重新培養活性污泥;
(3)進水水質偏高,供氧與污泥脫水設備規格不能滿足污水與污泥處理要求。其中垃圾滲濾液引入給城市污水處理廠運行所造成的影響需要給予足夠重視。
對於污水收集與污水處理能力不協調問題,需要有關主管部門將城市排水管網和污水處理廠建設納入城市建設近、遠期總體規劃,保證污水收集系統與污水處理廠同步或先行建設。同時做好新建污水處理廠服務范圍內污水水質調查,以合理確定設計進水水質。
出水水質
根據規定的污水處理排放標准要求,各城市污水處理廠採用適合於本地進水水質等客觀條件的污水處理工藝技術,並加強運營管理。然而,在污水處理廠的實際運行管理過程中,仍會遇到一些來自不同方面的問題而導致處理出水水質不達標。
(一)有機物超標
傳統活性污泥工藝的主要功效是去除城市污水中的有機污染物質,設計與運行良好的活性污泥工藝。
影響有機物處理效果的因素主要有:
(1)營養物
一般城市污水中的氮磷等營養元素都能夠滿足微生物需要,且過剩很多。但工業廢水所佔比例較大時,應注意核算碳、氮、磷的比例是否滿足。如果污水中缺氮,通常可投加銨鹽。如果污水中缺磷,通常可投加磷酸或磷酸鹽。
(2)pH
城市污水的pH值是呈中性。pH值的微小降低可能是由於城市污水輸送管道中的厭氧發酵。雨季時較大的pH降低往往是城市酸雨造成的,這種情況在合流制系統中尤為突出。pH的突然大幅度變化,不論是升高還是降低,通常都是由工業廢水的大量排入造成的。調節污水pH值,通常是投加氫氧化鈉或硫酸,但這將大大增加污水處理成本。
(3)油脂
當污水中油類物質含量較高時,會使曝氣設備的曝氣效率降低,如不增加曝氣量就會使處理效率降低,但增加曝氣量勢必增加污水處理成本。另外,污水中較高的油脂含量還會降低活性污泥的沉降性能,嚴重時會成為污泥膨脹的原因,導致出水SS超標。對油類物質含量較高的進水,需要在預處理段增加除油裝置。
(4)溫度
溫度對活性污泥工藝的影響是很廣泛的。首先,溫度會影響活性污泥中微生物的活性,在冬季溫度較低時,如不採取調控措施,處理效果會下降。其次,溫度會影響二沉池的分離性能,例如溫度變化會使沉澱池產生異重流,導致短流;溫度降低會使活性污泥由於粘度增大而降低沉降性能;溫度變化會影響曝氣系統的效率,夏季溫度升高時,會由於溶解氧飽和濃度的降低,而使充氧困難,導致曝氣效率的下降,並會使空氣密度降低,若要保證供氣量不變,則必須增大供氣量,污水運營設施公司評估操作方法參考自www.wushuiyunying.com望採納。
D. 垃圾壓縮站的污水為什麼那麼難處理
垃圾中轉站污水屬於高難廢水,富含大量的油脂、鹽、重金屬,屬於難處理污水
E. 為什麼絡合物在廢水中很難處理
絡合物在廢水中難處理主要是從他的結構和穩定性這兩個方面進行分析:
1.絡合物由中心離子和配體絡合而成,有些配體可以和多種離子相互絡合,形成的化合物更加復雜,更難處理
2.穩定性,廢水中有各種各樣的陰陽離子,多種廢水混合後,本來穩定性很低,化學處理很容易的絡合物可能轉化為穩定性高,難降解物質。
3.現在的廢水處理主要是採用生物降解法,絡合物種類多,很難確定其性質,難降解程度比較高,很難找到一種針對性強的活性污泥。污泥的成活率也低,處理效果不好。
F. 為什麼造紙廢水難於處理
制漿廢水比較難處理,造紙廢水主要是數量比較大,處理達標應該沒有太大的問題。
G. 染料中間體還原物廢水為什麼很難處理
1前言
染料及染料中間體廢水是指染料或染料中間體生產過程中排出的工藝廢水。染料中間體的生產包括以下幾個過程:由苯、萘、蒽等基本有機原料經磺化、硝化、還原、鹵化、胺化、氧化、醯化、烷基化等化學反應過程,生成比原來結構復雜,但不具有染料特性的有機化合物,如H酸、土氏酸、J酸等。染料中間體經重氮化、偶合等反應過程製成原染料。原染料再經染料後處理,製成商品染料。染料生產過程耗用的原料多,每噸物耗可達幾噸到幾十噸,同時在其生產過程中,往往需要一次或多次水洗,因而產生大量的副產物或廢料,尤其是廢液產生量很大。
一般來說,染料及染料中間體廢水具有如下特點:
①廢水中污染物種類多。染料及染料中間體廢水含有酸、鹼、鹽、鹵素、烴、硝基物、胺類和染料及中間體等物質,有些還含有劇毒的聯苯胺、吡啶、氨、酚、以及重金屬汞、鎘、鉻等。
②有機物濃度高。其CODCr值一般在4000 mg/L以上,對於酸性染料、直接染料以及食用染料,由於原料往往帶有磺酸基團,易溶於水,導致這些有機污染物多以水溶態存在於廢液中。
③含鹽量高。廢水中含鹽量可以達到幾十到幾百g/L。
④染料的使用要求,促使它向抗光解、抗氧化、抗生物降解方向發展,使得這些廢水難以用常規的方法治理。
⑤染料生產多為間歇操作,工藝較落後,產生的廢水水質波動很大,鄉鎮企業的水質波動更為顯著。
2源頭治理技術
從根本上講,治理廢水的途徑應該從清潔生產入手,實行污染源全過程式控制制,少排或不排廢水。源頭治理技術主要是包括以下幾個方面:
①推行清潔生產,實行工業污染源全過程式控制制。清潔生產、污染源全過程式控制制是以節能、降耗、減污為目標,通過產品開發設計、原材料使用、良好的企業管理、採用先進合理的生產工藝、有效的物料循環、綜合利用等途徑實施生產、產品周期的全生命周期控制,使污染物產生量最小化的一種科學性很強的綜合技術,其目標是實現工業生產經濟效益、社會效益和環境效益的統一。
②加強冷卻水系統工藝管理,提高水循環利用率。義大利某廠設計產量為5000 t/d,年總用水量為6500 000 m3,其中50%是冷卻系統循環水。發達國家工業循環水利用率一般達70%以上,目前國內染料廠冷卻水循環利用尚未引起足夠的重視,冷卻水循環利用率不高,冷卻水系統工藝管理更有待改進。
③實行工藝改革,使「三廢」產生量最小化。同一染料產品常常有幾條合成路線和不同生產方法,選用合理的合成路線和先進的生產方法,使「三廢」在工藝過程中消滅或減低到最低限度。例如,同樣一種產品中間體N-氰乙基苯胺的合成,國內某染料廠採用的工藝為:以苯胺為原料,在氰乙基化罐中加入丙烯氰,使用催化劑ZnCl2,在溫度60~100℃下反應28小時,製得氰乙基苯胺。而義大利Acna公司採用苯酚做催化劑,苯酚可以通過蒸餾回收,產品質量有保證,廢水中不存在Zn污染。
④提高產品回收率,降低原材料消耗。目前,我國染料及中間體生產技術水平與發達國家相比,還有一定的差距,產品回收率低,「三廢」污染比較嚴重。因此,提高產品回收率,降低原材料消耗,既有經濟效益又有環境效益。
⑤加強物料回收,大力開展綜合利用。染料及中間體產生的「三廢」實質是生產過程中流失的原料、中間體和副產物。應用資源循環原理,開展「三廢」資源化技術,使染料工業廢水中污染物減至最低限度。
⑥研究與開發無「三廢」工藝。無「三廢」生產工藝研究與開發,已成為染料中間體開發研究的重要方向。前蘇聯有機中間體和染料研究院,首先把以水為介質反應改為有機溶劑,廢水數量大為減少,例如在有機介質中由鄰氨基酚同光氣作用製取苯並酮唑,可完全消除污水的產生,同時還提高了產品質量。間硝基苯磺酸生產中原來每噸產品產生20 m3廢水,採用鹼或碳酸鈉中和並將過量的硫酸鈉分離出來,廢水套用到成品的分離和洗滌,成為無「三廢」工藝。有廢水需要處理的單位,也可以到易凈水網服務平台咨詢具備類似污水處理經驗的企業。
3末端治理技術
一般來說,染料廢水的末端治理以降低水中的CODCr、色度,回收廢水中的有機物、廢酸和無機鹽為目的。根據不同水質和排放要求,採用不同的處理方法:去除固體雜質,可採用混凝法和過濾法;脫色一般採用混凝—吸附組合工藝流程;去除有毒物質和有機物,主要採用化學氧化法、生物法和反滲透法等;去除重金屬,可用化學沉澱法和離子交換法等相關技術文檔請參考易凈水網資料庫http://www.ep360.cn/qita/。
從染料及中間體廢水末端治理技術原理上看,大致可把它們分為三類:物理處理法、化學處理法及生物處理法。
3.1物理處理法
物理處理法包括混凝沉澱法、吸附法、氣浮法、電滲析法、結晶分離法、精餾法、離子交換法、萃取法等。一些比較常用的方法簡述如下:
①混凝沉澱法
混凝沉澱法近年來發展較快,是染料廢水凈化的主要方法之一。對於成分復雜的染料廢水,先經均化沉澱,加入適量的酸或鹼中和後,再加混凝劑絮凝沉澱。
混凝沉澱法主要用於染料廢水的脫色,對萘系染料處理效果較好,對蒽醌染料較差。染料廢水混凝沉澱的處理效果取決於混凝劑、助凝劑的選擇和用量、廢水的pH值、混凝的水力條件等。該方法對色度的去除率約為70%~90%,CODCr的去除率約為50%~80%。英國水研究中心對某廠分散染料廢水進行混凝沉澱處理,CODCr去除率為77.9%,色度去除率為80%。
常用的絮凝劑可分為無機、有機和高分子三種類型。使用最廣泛的是鐵鹽和鋁鹽,常用的還有含活性氧化鋁、高嶺土、皂土的混凝劑。近年還開發了不少新型無機和有機絮凝劑,如聚硅酸、硫酸鋁等。
②吸附法
吸附法可去除水中的色、臭、重金屬離子和有機物。由於吸附劑對不同類型的吸附能力存在差異,即吸附劑具有選擇性,因此,採用吸附法處理染料廢水,吸附劑的選擇是影響處理效果的一個關鍵因素。最常用的吸附劑是活性炭。天津長城化工廠以活性炭為吸附劑用於土氏酸生產中吸附母液中的二萘胺。
另外一些吸附劑是氧化鋁和活性氧化鋁。活性氧化鋁的處理效果可以通過添加沉澱劑或絮凝劑來提高。其它的吸附劑有SiO2、活化煤、高分子吸附劑等,根據當地情況還可以使用一些廉價的吸附劑,如粘土、礦渣、粉煤灰等。
高分子吸附劑與離子交換樹脂聯合使用,可以去除染料廢水中的重金屬、酚類、胺類等。在一種二步法處理工藝中,第一步使用的吸附劑是具有較大表面積的非離子型聚合物,廢水隨後通過一個弱酸性的離子交換器。Rock&Stevens公司用這種方法去除水中酸性、活性、金屬絡合及鹼性染料。該方法不大適用於分散染料的去除。在這種工藝中,吸附樹脂去除廢水中的有機物,未被吸附的殘余離子隨後被離子交換樹脂去除。兩種樹脂都可再生利用。
吸附法能夠去除廢水中難以分解的物質,對於不能生化處理或生物法處理後達不到排放標準的廢水,可用吸附法處理。
③萃取法
萃取法是利用有機物在水中和有機溶劑中溶解度的差異,選擇一種適宜的溶劑,通過與水混合,使有機物從水中迅速轉移到溶劑相中,然後經兩相分離,水相得到處理,而溶劑相含有染料。
染料從廢液中去除後濃縮於有機相中。根據廢水初始濃度的不同,染料可濃縮5~10倍。在該過程中,其它一些帶負電荷雜質也會從廢水中去除,例如某些含鹵素親油性物質。有機相可以用蒸餾法再生,但目前更多的是用酸或鹼進行反萃取,就可以使萃取劑得到再生,而染料以濃縮鹽的形式分離出來,萃取劑循環使用,這是一個很大的優點。
④結晶法
結晶法是通過控制物理條件,使染料或鹽分從水中結晶分離出來,從而達到去除水中污染物的目的。該方法不必向水中另行投加化學物質。採用冷凍分離法處理J酸生產過程中的酸性廢液,將廢液冷凍至-10~-20℃,使廢液中Na2SO4結晶析出,然後過濾除去。濾液加熱、濃縮後,返回原生產工序使用。
⑤氣浮法
氣浮法是廢水經過混凝後,通過加氣使水中污染物上浮。根據廢水性質不同,採用不同的氣浮方法。以疏水性染料、還原、冰染為主的染料廢水,普遍採用壓力溶氣氣浮法;廢水中含親水性物質、鹽類物質、以離子化形態存在的待分離物質或苯環上有取代基團的苯胺類化合物,則其它氣浮凈水技術效果較好,這些氣浮技術包括電解凝聚氣浮、離子氣浮、吸附氣浮等。
3.2化學處理法
化學處理法主要是利用化學反應改變廢水中有害物質的結構,以達到回收或分解去除的目的。化學處理法常與物理法或生物法聯合使用。
①氧化法
氧化法的目的是通過強氧化劑的氧化作用,破壞發色基團或染料分子結構,達到脫色和去除CODCr的目的。常用的氧化方法有葯劑氧化法、電解法、O3氧化法、光氧化法、濕式空氣氧化法等。葯劑氧化法一般可用氯氣、雙氧水作氧化劑。
隨著太陽能利用研究的發展,利用太陽光為光源的光氧化法處理廢水的研究越來越受到人們的重視,並取得了可喜的進展。
②還原法
偶氮染料可進行還原處理,但有時所產生的芳香胺是致癌物。對於蒽醌染料來說,還原是可逆的。基於上述原因,還原法在染料廢水處理中應用不多。
③焚燒法
焚燒法是在高溫下,利用空氣深度氧化處理極高濃度有機物廢水的最有效手段,是最易實現工業化的方法。CODCr大於1.0×105 mg/L,熱值大於1.0×104 kJ/kg的高濃度廢水,爐內操作溫度為900~1000℃,停留時間3~4 s,空氣剩餘系數為1.2~1.4,可使廢水直接燃燒。國內染料廢水處理基本都是以回收無機鹽為目的。目前,國內焚燒處理存在的主要問題是:熱回收率低,不少焚燒裝置因運轉費用高而不能運行。國外先進的焚燒系統都配備廢熱回收和廢氣污染控制裝置,有利於降低能耗和消除二次污染。
3.3生物處理方法
生物處理方法是污水處理的常規方法,也是染料廢水常用的處理手段之一。常用的生物方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法和厭氧生物法等。廢水中含胺、酚類等,用生物法處理有較好的效果;對於酸性和鹼性廢水,可先經中和處理後再用生物法處理;對偶氮染料和硫化染料廢水,可先經還原和氧化處理,降低其毒性後,再用生物法處理;亦有採用菌藻共生系統降解偶氮染料的報導,廢水先進入厭氧塘,使偶氮雙鍵斷裂,然後進入好氧塘,降解芳香胺。
近年來,由於染料行業發展迅速,為了提高染料的使用性能,染料產品逐漸向抗氧化、抗光解、抗生物降解方向發展,廢水中難生物降解的物質越來越多,給生物處理帶來一定的困難。
採用生物法處理染料廢水,最重要的是解決廢水的可生化性問題。目前,一般趨於採用強化生物法與物化法結合的方案。
4廢水資源化技術
國內外關於染料廢水的資源化研究主要集中在以下幾個方面:
4.1稀酸的濃縮與回用
染料廢水中常伴有稀酸的排出,這部分酸可以回收利用。稀酸的回收主要包括濃縮和凈化。凈化指去除水中的有機物,主要有氣提法、水解法、吸附法、萃取法、氧化法等,其中以氧化法最好。濃縮方法主要有鼓泡多室濃縮法、升膜式真空蒸發濃縮法。日本的Yawata化學工業公司採用浸沒燃燒法將含稀鹽酸的染料廢水中的有機物燃燒後,獲得13%的鹽酸,然後用濃H2SO4進行循環脫水,轉化為濃鹽酸,既處理了廢物,又回收了鹽酸。
4.2鹽類的回收
染料廢水中含鹽量很大,可採用濃縮和焚燒法回收。濃縮法不能去除廢水中的有機物質;焚燒法雖然能把有機物作為熱源焚燒,但是,如前所述,由於其成本高,難以得到廣泛應用。
4.3有機物的回收
染料生產過程中會產生高濃度廢母液,這種廢液有機物和無機鹽濃度很高,處理困難,如果能將其中有用的有機物提取出來,加以回收利用,將具有很好的經濟效益和環境效益。有機物回收的方法主要有:樹脂吸附、液膜萃取、絡合萃取和離子締合萃取。
有機物回收後,廢水中污染物濃度大大降低,經過適當處理後易達到排放標准。因此,這是一種很有前途的處理方法。
5小結
總的來說,對於染料工業廢水,使用單一處理方法,難以使處理後的出水達到國家要求的排放標准。目前一般採用兩級處理方法:即物化法加生化法、生化法加氧化法,或生化法加吸附法等。在地球資源日益枯竭的情況下,國內外關於廢水資源化技術的研究越來越多,人們趨向於尋找不造成二次污染,同時可回收廢水中有用物質的技術,以取代目前耗資巨大的各種處理方法。