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污水处理厂6s心得体会

时间:2014-05-22 00:40

谁有污水处理厂施工技术总结范例呀

是土建部分的。

丹麦大型城市污水处理厂运行、维护和管理崔成武1,* Gert Petersen1,2(1. 丹麦技术大学环境与资源学院,Lyngby,丹麦,2800; 2. EnviDan,Kastrup,丹麦,2770) 摘要:本文简要介绍了丹麦城市污水处理的现状,包括城市污水处理厂数量、类型、处理负荷以及欧盟和丹麦环保部门的相关要求等。

另外,针对大型城市污水处理厂,本文以Lynetten、Damhusen、Lundtofte 和Avedre 四大城市污水处理厂为例,介绍其运行维护和管理方面的经验。

最后,本文还介绍了丹麦以及上述四大城市污水厂的污水和污泥处理费用。

关键词:丹麦,污水处理,污泥处理,气体处理,城市污水处理厂,运行管理,运行费用 中图分类号:X703.1 文献标识码:AThe operation, maintenance and management of big domestic wastewater treatment plants in DenmarkCui Chengwu1,* Gert Petersen1,2(1. Institute of Environment & Resources, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, 2800 2. EnviDan, Kastrup, Denmark, 2770)Abstract: This paper briefly introduces the situation of domestic wastewater treatment in Denmark, which includes the numbers, types, capacities of domestic wastewater treatment plants and the effluent requirements from both EU and Danish EPA. The operational experiences and management of the big domestic wastewater treatment plants are explained mainly based on the data from Lynetten, Damhus?en, Lundtofte and Aved?re WWTP in Denmark. At last, this paper also introduces the average wastewater treatment fee in Denmark and the operational cost of both wastewater treatment and sludge treatment in those 4 WWTPs.Key words: Denmark, wastewater treatment, sludge treatment, gas treatment, domestic wastewater treatment plant, operation and management, operation fee1.简介 丹麦位于欧洲北部,经济发达,人均国民生产总值居于世界前列。

同时,丹麦政府对环保建设非常重视,尤其是城市污水处理问题。

在欧盟委员会关于91\\\/271\\\/EEC 法案(城市污水处理法案)执行情况的第三次和第四次总结报告中[1,2],丹麦与德国、奥地利等国共同被归属于欧盟城市污水处理较好的国家之列。

自执行欧盟91\\\/271\\\/EEC 法案后,丹麦城市污水处理厂和工业废水处理厂出水质量均得到明显改善。

自1989 年到2004 年,丹麦城市污水处理的发展可分为两个阶段,分别是1989~1996 年的快速成效阶段和1996~2004 年的平稳下降阶段。

例如:在1989 年,丹麦城市污水处理厂出水中BOD5 总量为35000 吨,到1996 年,这一数据快速下降到5000 吨,而到2004 年,则平稳下降到2500 吨。

丹麦政府规定,当人口当量大于30PE1 时需建设相应的污水处理设备。

根据2004 年统计结果[3],丹麦全国共有1193 个城市污水厂,其中237 个为私营污水厂。

自1993 年到2004年的12 年间,丹麦城市污水处理厂的类型发生了巨大的变化。

具有脱氮功能的生物污水处理厂的比例从1993 年的54%提高到2004 年90.4%。

与此变化相符合的是城市污水厂出水氮磷含量明显降低。

2004 年,城市污水处理厂TN 平均去除率为80%,TP 平均去除率高达96%。

在丹麦,尽管城市污水处理厂的数量较多,但规模普遍较小。

在1193 个城市污水处理厂中,处理规模小于1000 m3\\\/天的污水厂占到了77.5%,但却只处理全国6%的城市污水。

绝大多数的城市污水是由大规模集中式城市污水处理厂处理的。

如:处理规模大于10000 m3\\\/ 天的污水厂只有62 个,但却处理了全丹麦70%的城市污水。

丹麦城市污水处理厂出水标准遵照欧盟91\\\/271\\\/EEC 法案以及丹麦环保部门和地方行政 区所制定的出水标准来执行。

具体出水标准见表 1。

2.丹麦大型城市污水厂的运行和维护 丹麦大型城市污水处理厂(人口当量大于100000 PE,即进水量大于20000 吨\\\/天的城市污水厂)所具有的共同特点之一就是污水和污泥处理的工艺非常接近。

就下文重点讨论的Lynetten、Damhus?en、Lundtofte 和Aved?re 污水厂来说,其污水处理的核心技术均采用基于氧化沟工艺的Biodenitro 或Biodenipho 技术。

而对于污泥处理,一般都需要经过厌氧硝化、离心脱水和焚烧处理后,外排到垃圾填埋场。

另外一个共同的特点就是污水厂的管理方式非常类似。

一般来说,丹麦大型城市污水处理厂有两个具有不同功能的管理机构,分别称为董事会和市政业务委员会。

董事会成员由污水厂管辖范围内的几个行政区的工作人员组成。

董事会成员代表其所在行政区,主要工作是协调行政区与污水厂之间的关系以及监督污水厂的日常运行情况。

同时,还需对该行政区污水处理进行详细的规划和总结。

而市政业务委员会则主要负责污水厂的日常运行维护和管理工作。

同时,在市政业务委员会中也会有各个行政区的负责人员,其主要负责与董事会成员进行对接,确保行政区与污水处理厂之间关系的通畅。

以Aved?re 污水厂机构为例,该污水厂的污水来源于10 个行政区。

该污水厂管理结构见图 1。

2.1 基本情况简介 Lynetten、Damhus?en、Lundtofte 和Aved?re 污水厂均位于丹麦西兰岛上,负责周边行政区的城市污水和工业废水处理[4,5]。

2004 年,污水厂处理负荷和进水负荷情况见表 2。

Lynetten 是丹麦最大的城市污水处理厂,设计处理能力为15 万吨\\\/天,2004 年实际进水负荷近20 万吨\\\/天。

Damhus?en 为丹麦第三大城市污水处理厂,设计处理能力为7 万吨\\\/天。

Damhus?en 与Lynetten 共属Lynettenf?llesskabet 公司(Lynetten 联合公司)经营管理。

Aved?re 为丹麦第五大污水处理厂,设计处理能力6.4 万吨\\\/天,归属丹麦Spildevandscenter Aved?re (Aved?re 污水中心)经营管理。

Lundtofte 相对较小,设计处理量为2.2 万吨\\\/天。

上述四个污水厂进水水质特性和出水情况见表 3 和表 4。

对进水水质分析后发现:4 个污水厂进水水质的COD\\\/BOD5 值属文献中[6]的中低值域范围,这可能与工业废水汇入有关。

经过总结后发现:丹麦城市污水的COD\\\/TN 和 COD\\\/TP 均处于文献中[6]规定的中高值域范围内。

从中发现,四个城市污水厂的重点污染物出水指标均低于欧盟91\\\/271\\\/EEC 法案以及丹麦环保部门的相关要求。

2.2 工艺流程 丹麦城市污水处理厂工艺一般可分为三部分:污水处理单元、污泥和废物处理单元以及废气处理单元。

Lundtofte 污水厂是丹麦非常典型的城市污水厂,下面基于Lundtofte 污水厂的工艺流程对各部分进行讨论。

Lundtofte 污水处理厂的具体工艺流程见图 2 所示。

2.3 污水处理单元2.3.1 机械处理 对于城市污水厂来说,污水机械处理通常包括粗格栅、曝气沉砂池、细格栅、初沉池以及二沉池等工序。

由于各种机械处理工艺的设计已经非常成熟,因此无需再进行详细讨论。

但是,针对机械处理过程所产生的废物和废气处理问题是值得学习和借鉴的。

在进入曝气池前,一系列的机械处理过程会产生大量的废物。

丹麦大型城市污水厂的做法是:固体废弃物并没有与剩余污泥混合进入厌氧消化池,而是经过脱水后直接进入污泥焚烧炉进行焚烧处理。

这是因为此类固体中无机物含量相对较高,直接进入消化池会影响厌氧消化效果。

另外,这类废物也没有应用于建筑方面的回用,主要原因是此类沙子中含有重金属以及持久性有机物,对人体健康具有潜在危害。

丹麦大型城市污水处理厂十分重视机械处理过程中由于曝气或搅动所产生废气的收集和处理问题。

一般来说,曝气沉砂池全部采用铝质材料封顶。

部分污水厂的初沉池上面也会封顶。

处理过程中所产生的气体,如H2S 也会随特定的气体管路进入焚烧炉处理。

2.3.2 生物处理 如前所述,丹麦大型城市污水厂污水生物处理工艺非常接近。

上述四个污水厂均采用Biodenitro 或是Biodenipho 工艺。

下面针对这两种工艺进行简单介绍。

2.3.2.1 工艺简介 Biodenitro 和Biodenipho 工艺为丹麦Krüger 公司的专利技术。

该种技术的特点是自动化控制程度高、占地面积小、有机物和氮磷的去除效果良好。

与Biodenitro 工艺不同的是,Biodenipho 在前面添加了一个厌氧池(Bio-P tank),因此具有生物除磷功能。

而Biodenitro 无法进行生物除磷,只能借助于化学除磷。

下面以Biodenitro 工艺为例,重点介绍该工艺的运行和控制。

Biodenitro 工艺的运行是基于氧化沟技术(丹麦城市污水厂多采用基于表曝的氧化沟技术)。

通常是将两个氧化沟划分为一组,采用交替曝气的方式运行以达到硝化反硝化的目的。

Biodenitro 工艺分为四个阶段,见图 3 所示。

其中,值得注意的是设置b 阶段和d 阶段的主要目的有两个:一是去除第一阶段在缺氧池中残留的氨氮;二是由于硝化耗时相对较长,为了能够达到更好的出水标准。

一般来说,尽管Biodenipho 工艺具有较强的生物除磷功能,但污水厂依然会辅助使用化学除磷的方法已达到更佳的出水TP 浓度。

而采用Biodenitro 工艺的污水厂更是如此。

投放的物质一般为FeCl3 或AlCl3,投放地点设置在曝气池前。

在曝气池后安装了磷在线监控装置,当发现TP 浓度超标时会自动投加除磷。

2.3.2.2 控制系统 上述4个大型城市污水处理厂均采用SCADA和STAR系统来控制污水厂的正常运行。

SCADA 技术建立在3C+S (Computer、Communication、Control、Sensor)基础上。

该系统主要用于控制泵站、流量以及污泥脱水工艺等等。

而STAR系统(Krüger公司的专利技术)是建立在SCADA系统之上,是一种用于控制曝气池运行的应用软件系统。

在氧化沟中会安装在线检测仪器,从而将主要的污染物参数,如:氨氮、硝酸盐氮、总磷以及溶解氧浓度的信息发送到中心PLC上。

由微机程序控制曝气池各阶段的运行时间和曝气模式。

因此,图3中所示的4个阶段的具体运行时间是由STAR系统通过曝气池中具体污染物浓度的数据来控制的,但是会有一个最长运行时间。

Lundtofte污水厂各阶段的最长运行时间为90min。

另外,如果设备一旦发生问题,程序会自动向技术人员的手机发送短信息以告知其出现技术故障的具体位置。

同时,微机程序还会自动向技术人员发送电子邮件告知其具体问题,技术人员可以据此判断是否应该立即处理该故障问题。

2.4 污泥处理单元2.4.1 丹麦污泥处理情况简介 欧盟及丹麦政府非常重视城市污水处理厂所产生的污泥及其处理和排放的问题,并制定了相关的法案,如86\\\/278\\\/EEC 法案、91\\\/271\\\/EEC 法案等。

对城市污水厂排放污泥中的重金属以及持久性有性有机物的含量做出了相关的规定。

经过统计后发现,1999—2005 年,丹麦城市污水厂污泥处理和排放都产生了一定的变化,见表 5 所示。

可以看出,变化最为明显的是污泥焚烧比例大幅提高和填埋比例明显下降。

其中,污泥焚烧比例从1999 年的6%提高到2005 年的25%。

上述的四个丹麦大型城市污水厂的污泥都经过焚烧处理。

另外,尽管污泥总产量有所提高,但人均污泥产量基本保持不变。

2.4.2 污泥处理 初沉池和二沉池排出的剩余污泥首先进行脱水、絮凝,之后进行厌氧消化。

丹麦城市污水厂多采用中温厌氧消化工艺,温度控制在32~37℃,SRT 控制在25~30 天。

一般来说,经过厌氧消化后,污泥的固含率约为1.55~3%。

污泥经过厌氧消化后,进入离心机脱水,污泥固含率提高到20%~32%。

经过离心脱水后的剩余污泥将会和沉砂池内的污泥混合,并进入焚烧炉。

经过焚烧处理后的污泥收集后运送到垃圾填埋场。

2.4.3 生物气 一般来说,丹麦城市污水厂厌氧消化池产生的生物气中甲烷含量在65%左右,而每产生1m3 生物气会削减1.15 kg 干污泥。

生物气能够得到有效的收集并回用。

回用主要的方式有两种:一是产热、产电,供本厂内部使用;另一部分则出售给附近的工厂或天然气公司等。

2.5 废气处理单元 丹麦城市污水厂在污泥焚烧处理过程中,十分重视潜在的大气污染问题。

自焚烧炉产生的废气都要经过深度处理后才能排放到大气中。

下面以Lundtofe 污水厂为例,简单介绍污泥焚烧后气体深度处理设备和装置。

从焚烧炉中排出的废气首先经过降温后进入旋风分离器,在这一过程中有85%~90%的灰分会从气体中分离出来。

随后,气体进入湮灭炉中进行深度处理。

在湮灭炉中,首先用水喷浇,使气体进一步降温。

在水体内有溶解的NaHCO3 和少量的活性炭。

主要目的是使用NaHCO3 吸附SO2、HCl 和HF 气体,并转化为Na2SO4、NaCl 以及NaF。

活性炭则用来吸附汞等重金属。

最后,经过处理后的气体进入布袋分离器进行固气分离,所有固体连同污泥被运送到垃圾填埋厂,而经过处理后的气体则通过烟筒排放到大气中。

3.能耗、化学品消耗及污水厂运行费用 由于丹麦大型城市污水厂采用的工艺、运行方式以及管理结构大同小异,因此污水厂能耗、运行费用等统计数据也存在一定的一致性。

对这些数据进行统计核算对于今后我国拟采用或已经采用类似工艺的城市污水厂的设计、运行、管理和评估工作具有一定的价值和意义。

但是,鉴于国情不同,环境和污水管理方式也有所差异,因此,利用单一货币形式(如欧元)来描述污水处理厂的运行费用是不合理的。

因此,在运行费用的具体核算上,分以下几方面进行讨论。

化学药品以药品使用量作为衡量标准;能量采用kWh 作为衡量标准。

3.1 污水处理厂能耗 丹麦大型城市污水厂电耗在35~45 kWh\\\/(PE·年),和0.5~0.6 kWh\\\/m3 污水。

而生物污水处理电耗约为0.20~0.25 kWh\\\/m3 污水,占总电耗的30%~50%;污泥处理电耗约占总电耗的30%~40%;而污水提升、机械处理和管理电耗约占总电耗的15%~35%。

对于污泥处理来说,处理1kg 干污泥需耗能0.02~0.06 kWh。

3.2 化学药品使用量 污水厂化学物质主要用于化学除磷和污泥脱水等。

针对化学除磷,不同污水厂采用的物质不同。

例如:Lynetten 污水厂采用FeCl3;而Lundtofte 污水厂采用AlCl3。

化学物质投加量与污水水质、工艺以及出水指标有直接关系。

Lynetten 和Lundtofte 污水处理厂化学除磷的情况见表 6。

从表 6 的数据可以看出,在进水TP 浓度基本相当的情况下,采用具有生物除磷功能的Biodenipho 工艺更加节省化学除磷物质量,而且可以获得更好的出水TP 效果。

3.3 污水处理厂运行费用 丹麦城市污水厂运行费用主要费为四部分:员工工资、税费、能耗和化学药品费以及运行维护费用。

以Lynetten 和Damhus?en 为例,2005 年两个污水厂运行费用为1.86 亿DKK,具体比例分配见图 4。

一般情况下,丹麦污水处理厂最大的费用支出为员工工资。

同时,在运行维护中还有相当部分是用于场地租用等。

另外,丹麦污水处理厂需向政府缴纳污水和污泥处理税费。

污泥焚烧以及外运到垃圾填埋场也都需要缴税。

在丹麦,只有污泥回用时不用向政府交税。

一般来说,丹麦城市污水处理厂污泥处理费用占总运行费用(不含人工费用和税费)的40%~50%。

上述四个污水厂运行费用统计见下表 7。

值得一提的是,丹麦平均污水处理费用为15 DKK\\\/m3,这与核算后的城市污水处理厂污水处理费存在较大差异。

主要原因是丹麦总污水处理费用不但包括污水处理厂的运行费用,还需计算污水管道的建设和维护费用。

而市政污水管道的维护和管理归各行政区。

4.结论 丹麦自20 世纪90 年代至今,城市污水处理发生了巨大的变化。

这一变化得益于丹麦政府积极执行欧盟91\\\/271\\\/EEC 法案及制定更为严格的相关出水标准。

丹麦大型城市污水厂无论是运行工艺还是管理方式比较相似。

总结其发展经验和管理体制,对有效数据进行统计并吸收消化对处于发展中的中国城市污水处理是十分有益的。

参考文献:[1] 3rd Report from the Commission to the Council, the European Parliament, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - Implementation of Council Directive 91\\\/271\\\/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste water treatment, as amended by Commission Directive 98\\\/15\\\/EC of 27 February 1998. Access via Internet (20\\\/08\\\/2007):[2] 4th Report from the Commission to the Council, the European Parliament, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - Implementation of Council Directive 91\\\/271\\\/EEC of 21 May 1991 concerning urban waste water treatment, as amended by Commission Directive 98\\\/15\\\/EC of 27 February 1998. Access via Internet (20\\\/08\\\/2007): uwwtd_report\\\/final_circa-per\\\/_EN_1.0_&a=d[3] Milj?styrelsen 2005; Punktkilder 2004. Det nationale program for overv?gning af vandmilj?et; Fagdatacenterrapport. (In Danish)[4] Cui Chengwu et al. The Maintenance and Management in Lundtofte Wastewater Treatment Plant, Denmark. China water & wastewater. (In Press)[5] Cui Chengwu et al. The Maintenance and Management in Lynetten Wastewater Treatment Plant, Denmark. Water & Wastewater. (In Press)[6] Henze M., Harremoes P., La Cour J., Arvin E. (2001) Wastewater treatment biological and chemical processes. Third edition, Springer, Berlin, Germany.

去关于污水处理厂处理的实践报告3000个字

环境保护是我国的国策。

世界经济的实践证明,为实现经持续稳定展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。

随着我国社会和经济的高速发展,城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。

城镇生活污水的排放量逐年增加,2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨,比上年增加1.5%。

其中工业废水排放量207.2亿吨,比上年增加2.3%;城镇生活污水排放量232.3亿吨,比上年增加0.9%,其中仅有10%得到处理。

[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。

2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重,劣V类水体占60%以上;淮河干流水质以III-V类水体为主,支流及省界河段水质仍然较差;黄河水系总体水质较差,干流水质以III-IV类水体为主,支流污染普通严重;松花江水系以III-IV类水体为主;珠江水系水质总体良好,以II类水体为主;长江干流及主要一级支流水质良好,以II类水体为主。

由于“污染性”造成的水资源短缺,已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题,丞待解决。

目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主,逐步转变为以城市污水污染为主的控制。

根据预测 [2],到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3,城市污水处理率要达到50%,预计需新建污水处理厂1000余座,而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择,因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺,具有十分重要的现实意义。

二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题 长期以来,城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法,它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好等优点。

但却普遍存在着基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题,且不能去除氮、磷等无机营养物质。

对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,从可持续发展的角度来看,并不适合中国国情。

由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。

归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有: (1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀现象;工艺设备不能满足高效低耗的要求。

(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必要增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂。

(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。

因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。

已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题,就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。

三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展 在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。

随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。

由于生物膜法具有处理效率高,耐冲击负荷性能好,产泥量低,占地面积少,便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。

1.生物膜法净化污水机理 污水中有机污染物质种类繁多,成分复杂。

但对于生活污水来说,其有机成分归纳起来主要包括:蛋白质(40%-60%),碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的尿素[3]。

生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。

生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。

生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物 →细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。

生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。

其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。

后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。

污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。

生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。

生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上,实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离,载体填料的存在,对水流起到强制紊动的作用,同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触,从实质上强化了传质过程。

生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题,在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。

通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中,便形成了生物膜反应器。

近年来,物物膜反应器发展迅速,由单一到复合,有好氧也有厌氧,逐步形成了一套较完整的生物处理系统。

填料是生物膜技术的核心之一,它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。

2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展 (1)、复杂物料的厌氧降解阶段 在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。

在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。

对复杂物料的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。

所谓复杂物料,即指那些高分子的有机物,这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。

复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。

水解阶段:高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。

因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。

例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。

这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

发酵(或酸化)阶段:在这一阶段,上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。

这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。

与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。

产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。

产甲烷阶段:这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

在以上阶段里,还包含着以下这些过程:a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解;b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化;c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。

除以上这些过程之外,当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。

复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述(见图1) (2)厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展 a、厌氧滤器(AF) 厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。

传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD\\\/(m3?d)以下。

而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD\\\/(m3?d)以下。

但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD\\\/(m3?d)。

[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率,使反应器容积大大减少。

AF作为高速厌氧反应器地位的确立,还在于它采用了生物固定化的技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大地延长。

McCarty发现在保持同样处理效果时,SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,或在相同反应器容积时增加处理的水量。

这种采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。

SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度,在AF内,厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS\\\/L。

AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在AF内固定的填料表面(也包括反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚集体。

高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础,在一定的污泥比产甲烷活性下,厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。

同时,AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好,因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。

由于AF内可自行保留高浓度的污泥,也不需要污泥的回流。

在AF内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。

因此微生物种群的分布也呈现规律性。

在底部(进水处),发酵菌和产酸菌占有最大的比重,随反应器高度上升,产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。

细菌的种类与废水的成分有关,在已酸化的废水中,发酵与产酸菌不会有太大的浓度。

细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处(例如上流式AF的内部)细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高,污泥的浓度随高度迅速减少。

污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。

首先,AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行(指上流式AF),据Young和Dahab报道[4], AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。

因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。

其次,由于反应器底部污泥浓度特别大,因此容易引起反应器的堵塞。

堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。

据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g\\\/L。

厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。

例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。

AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。

一般认为在相同的温度条件下,AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍,同时会有较高的COD去除率。

AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外,另一个问题是它需要大量的填料,填料的使用使其成本上升。

由于以上问题,国外生产规模的AF系统应用也不是很多。

据Le-ttinga在1993年估计,国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。

[4] 作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地解决了反应器的堵塞问题。

厌氧膜床具有如下特点: 有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点; 生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷; 在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。

因此可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力较强; 启动时间短,停止运行后再启动也较容易; 不需要回流污泥,运行管理方便; 在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。

b、厌氧流化床反应器(AFBR) 在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。

流化床反应器的主要特点可归纳如下: 流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触; 由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间; 克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题; 高的反应器容积负荷可减少反应器体积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。

但是,厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。

其一,为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。

[5]其次,一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。

同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。

由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。

有人认为它在今后应用的前景也不大。

[5] c、厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB) 厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。

与生物流化床相比,区别在于载体的膨胀程度。

以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。

Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小型污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。

但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。

综上所述,采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的核心方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些优势。

但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。

此外,残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。

所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不可少。

3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化 生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。

早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。

当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的缺点,并取得了较好的效果。

进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。

与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生态体系,有较高的微生物浓度,一般可达10~20g\\\/l;氧的利用率高,可达10%。

具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。

②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。

并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度,易于管理和操作。

随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。

目前,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。

填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。

填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。

填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。

填料的特性取决于填料的材质和结构形式。

填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。

填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。

填料之间的空隙在外力作用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。

固定化载体的发展 (1)固定式填料 固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。

新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。

由于比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易堵塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。

(2)悬挂式填料 悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易堵塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。

但废水浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响使用寿命,其寿命一般为1~2年。

半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞;COD和BOD去除率在70-80%。

使用寿命较软性填料长。

但其理论比表面积较小(87-93m2\\\/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。

组合式填料,是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团,气泡切割性能好而设计的新型填料,在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束,其平面有如盾形,故又称盾式填料。

其比表面积1000~2500 m2\\\/m3,空隙率98%-99%,具有挂膜快,生物总量大,不结团等优点。

污水处理能力优于软性、半软性填料,在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%,BOD5去除率达80%~90%,与之类似的还有灯笼式(或龙式)和YDT弹性立体填料。

(3)分散式填料 分散式填料包括堆积式、悬浮式填料,种类繁多。

特点是无需固定和悬挂,只需将之放置于处理装置之中,使用方便,更换简单。

北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等,具有充氧性能好,挂膜快,使用寿命长等优点。

江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料,填料粒径2~4 mm,有巨大的比表面积,使反应器中单位体积内可保持较高的生物量,而且填料上的生物膜较薄,其活性相对较高,具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准,在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用,这是我国新型填料开发的一项重大突破。

四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用 城市污水经厌氧处理后,在现有的技术条件下,要达到二级出水标准,需要相当长的停留时间,结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势,但在基建投资上却失去了竞争力。

因此从微生物和化学角度讲,厌氧处理仅仅提供了一种预处理,它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。

印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时,普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除,因此对厌氧出水进一步处理很有必要。

缺乏合适的后处理技术,是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。

虽然已有的小试实验结果表明,两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。

但目前,在实际生产中,应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。

在印度,氧化塘是最常用的后处理方法。

经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。

在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中,以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中,后处理均采用的是兼性氧化塘。

在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中,后处理方法比较多样化,二沉池+氯消毒、淹没滤池+二沉池+氯消毒、氧化沟等,最后直接排入城市污水管网或用于农灌。

在日本,城镇生活污水一般采用厌氧消化+好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池+好氧滤池以及厌氧滤池+接触氧化法组合处理。

并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统,广泛应用于分散处理生活污水方面。

[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。

厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。

[8] 厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。

在国外,由上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点,[9,10,11]并针对组合工艺的硝化\\\/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。

[12,13]近年来,Ricardo Franci Goncalves等[14,15]进行的小试和中试的研究结果表明,采用UASB和淹没式曝气生物滤池(BF)组合工艺处理生活污水,两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上,并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言,有更好的稳定出水水质的作用。

当BF段的污泥回流至UASB段时,厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高,使产气量增加、剩余污泥量减少,可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。

由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。

Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。

系统经过一年的运行,在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下,即使环境温度低于10℃(平均气温5.9℃),对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。

低温使硝化的活性受到一定的影响,温度在4.5-23℃范围内,TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能,为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。

废水治理工作总结

进入“九五”以来,我国大规模水污染防治在“三河三湖”淮河、太湖、巢湖、滇池、海河、辽河等重点流域全面展开。

经过几年的努力,已经取得了阶段性成果,部分河段水质有所改善。

但是,由于历史的原因,我国水环境问题比较复杂,在现有经济技术条件下,解决水环境问题需要经过一个缓慢的过程。

因此,在今后相当长的时期内,重点流域的水污染问题仍将十分严重。

1. 我国水环境问题及其影响因素 我国水环境面临着水体污染、水资源短缺和洪涝灾害等多方面压力。

水体污染加剧了水资源短缺,水生态环境破坏促使洪涝灾害频发。

据1999年《中国环境状况公报》显示,目前我国七大水系、主要湖泊、近岸海域及部分地区的地下水受到不同程度的污染。

河流以有机污染为主,主要污染物是氨氮、生化需氧量、高锰酸盐指数和挥发酚等;湖泊以富营养化为特征,主要污染指标为总磷、总氮、化学需氧量和高猛酸盐指数等;近岸海域主要污染指标为无机氮、活性磷酸盐和重金属。

这些因素构成了水环境问题影响范围广,危害严重,治理难度大等特征。

我国水环境问题产生的原因是多方面的,但主要是人类主观因素的影响。

长期以来,我国经济增长方式粗放,企业单纯追求经济效益,忽视环境效益和生态效益。

工业发展中,水消耗量大、利用率低。

不仅单位产值污水排放量大,而且万元产值用水量各省区间差距悬殊。

1998年全国平均万元GDP用水683m3以上。

其中,北京161m3,天津201m3,上海300m3。

但是,黑龙江、内蒙古、江西、广西、贵州、青海、甘肃等省区大多在1000m3以上。

宁夏、新疆为4000m3左右。

北京1m3灌溉用水可以生产2kg粮食,而宁夏才生产不到1kg。

同时,在传统的计划经济体制下,粗放型的经济增长方式,使企业生产经营缺乏节能降耗的动力。

企业技术改造往往以扩大再生产为目的,生产工艺落后,更新换代速度慢。

随着经济体制改革的不断深入,经济增长方式的日趋转变,以及科技水平的快速提高,水资源的合理开发和利用将逐步走上科学化管理轨道。

但是,这种转变需要一个较长的历史过程。

水环境问题严重的另一个重要原因,是国家政策导向的偏差。

长期以来,国民经济和社会发展注重经济增长速度、主要产品产量、城镇居民收入增长等指标,没有把资源消耗和环境代价纳入经济核算体系。

迄今为止,城市环境基础设施建设仍作为“非生产性福利事业”。

城市污水处理、垃圾处理由政府包揽,使政府不堪重负,以至于拿不出钱搞环境基础设施建设,甚至建成污染处理设施也因经费来源问题没解决而难以正常运转。

在计划经济体制下,一些经济发展政策有悖于环境保护。

我国一度“遍地开花”的“十五”小企业,布局分散,规模不经济,生产工艺落后,造成了严重的环境污染和生态破坏。

区域经济发展和区域环境容量不相适应,也是造成水环境污染的重要原因。

以往在确定地区产业发展方向、地区生产力布局时,往往忽视区域环境容量。

我国主要江河出现的严重流域性水污染,在很大程度上与流域产业结构和布局不合理有直接关系。

淮河流域四省自80.年代初开始,利用当地资源,大力发展高耗水的化工、造纸、制革、火电、食品等小型工业,污染物排放量超过了淮河的承载能力,使淮河流域水质急剧恶化;由于缺乏科学认证和科学管理,一些缺水地区盲目发展高耗水型工业,造成地下水位下降;一些资源丰富的地区发展单一的资源型产业,不发展与之相配套的加工业,产业结构雷同,形成严重的结构型污染。

自然因素的影响在一定程度上加重了水环境问题的恶化,增加了水污染防治的难度。

近年来,由于气候变化引起全球温度、湿度、降水量的分布变化,使一些国家和地区的灾害频发。

我国北方地区气候也明显变暖,华北地区冬季平均气温90年代比50年代上升2.1℃。

气温上升,地表径流减少,蒸发量增大,发生旱灾的机会增多。

1997年我国北方地区受厄尔尼诺现象的影响,降水量异常偏少,温度偏高,海河水资源量只有多年平均量的40%;黄河水资源量为多年平均量的61%。

由于河道径流减少,水体自净能力下降,加剧了水环境恶化。

1998年受厄尔尼诺现象影响,长江中下游、嫩江、松花江流域降水量偏多,导致特大洪水灾害的发生。

我国水资源地区分布不均,南多北少,相差悬殊,水资源分布与人口、经济和社会发展布局极不协调。

北方黄河、淮河、海河、松辽河,以及内陆河5个流域,总人口占全国的47%左右,耕地面积占65%以上,GDP占全国的45%以上,而水资源却只占全国水资源总量的19%,人均占有量仅为南方地区的1\\\/3。

这些因素也是导致水环境问题突出的重要方面。

2. 重点流域水污染防治面临的主要问题 “九五”以来,我国重点流域水污染防治以淮河治理为先导,太湖、巢湖、滇池,以及海河、辽河相继开始。

通过采取工业污染源的末端治理,以及在产业结构调整和压缩过剩生产力中,取缔、关闭、和淘汰生产工艺落后、设备陈旧、污染严重的企业等一系列措施,治理工作取得一定成效。

部分水域已经接近实现第一阶段的污染防治目标。

“九五”水污染防治作为我国历史上第一次大规模的流域水污染防治,积累了大量宝贵经验,对于开拓我国的环境与发展道路具有长远的战略意义。

但是,从总体上看,重点流域的水污染防治工作进展还比较缓慢,取得的成果十分脆弱。

在实践中暴露出来的一些问题充分说明,我国当前和今后一个时期流域水污染防治仍面临严重挑战。

2.1 黄河、长江流域水环境问题亟待解决 “九五”期间“三河三湖”的治理仅仅是拉开了我国水污染防治的序幕。

在大规模治理“三河三湖”的同时,必须看到,黄河、长江的污染问题也到了非治理不可的程度了。

黄河这个中华民族的摇篮,他养育了人类,也无数次地给人类带来灾难。

如今,由于人类活动的作用力,使黄河的环境问题日趋严重。

1999年,在黄河流域的114个重点监测断面上,V类和劣V类水体分别为70%和56.2%,黄河主要支流的污染更为严重,而且黄河的污染主要来自支流。

目前,黄河水量少,自净能力弱,水环境处于危机之中。

在西部大开发中,黄河流域的经济发展将进入较快增长时期。

黄河的水污染必然使沿岸的水资源短缺“雪上加霜”。

长江上游沿岸地区经济社会的快速发展和城市化进程的加快,使这一地区的污染物排放量迅速增加,污染问题随之加重,特别是三峡库区及其上游的水质不断恶化。

如果不采取有效措施,预计到2010年,长江上游重点地区废水排放量将以年均4.1%的速度增长;沿江城镇生活垃圾入江量,将由1995年的约200万t增加到2010年的467万t;三峡库区的水体自净能力将大幅度下降。

2009年三峡库区建成蓄水后,库区将由一个流速快、流量大的河流变成一个流速缓、滞留时间长,回水面积大的人工湖。

水体稀释自净能力下降,水污染必然加重。

根据预测,三峡工程建成后,湖区上游岸边污染带主要污染物浓度将比建坝前增加2-10倍,将成为重污染区。

2.2 城市生活污水逐年增加,污水处理设施建设严重滞后 城市基础设施是工业建设的载体,制约着工业建设规模和发展速度。

长期以来,我国城市建设不恰当地把基础设施建设的载体地位降低为工业的一般附属物地位,基础设施的发展与人口、资源、环境和工业建设不协调,导致基础设施长期超负荷承载。

特别是城市环境保护基础设施,仅仅在近几年才开始兴建。

全国绝大多数城市的污水处理能力远远满足不了实际需要。

随着人口迅速增加和人民生活水平的日益提高,生活污水产生量大幅度增长。

近年来,城市生活污水和工业废水排放量的比例已接近持平。

但是,城市污水处理厂的建设远远不能适应经济社会发展的需要。

一般情况下,城市污水处理厂的建设周期为3年。

从目前的建设进度看,实现“九五”期间国家提出的全国50万人口的城市都要建设集中式污水处理装置的要求,还需要相当长的时间。

以淮河为例,按规划,到2000年,淮河流域四省需要建设城市污水处理厂52座,总投资60.8亿元,形成污水处理能力352万l\\\/d。

到1999年6月建成的污水处理厂只有3座,污水处理能力仅为44万l\\\/d。

集中式污水处理设施建设缓慢的原因,除了资金短缺外,现行管理和运行机制的掣肘也使城市污水处理厂的建设和运营陷于困境。

由于没有真正落实“污染者负担”的政策,地方财政因无力支付污水处理费用,常常使建成后的污水处理厂不能正常运行,环境保护投资不能有效发挥环境效益。

2.3 大量的面源污染问题尚未找到解决途径 目前,全国的工业污染已经开始得到有效控制。

到2000年底,全国所有工业污染源都将实现达标排放。

城市污水处理正在逐步加快步伐。

但是,农村经济发展带来的农药、化肥、畜禽养殖污染量大面广,有一定治理难度。

从50年代到90年代,我国农药施用量增加近100倍,成为世界上农药用量最大的国家。

我国每年因农药中毒的人数占世界同类事故中毒人数的50%。

而且由于农药的大量流失,造成严重的水体污染。

全国化肥使用量也在成倍增加。

1995年是1978年的4倍。

目前,偏施化学氮肥,使氮、磷、钾比例失调现象比较严重。

而且化肥的利用率只有30%左右,大量化肥流失,进入河流、海洋、湖泊,成为水体面源污染的主要来源。

同时,由于大量化肥的使用,农村畜禽粪便的农业利用减少,畜禽业的集约化程度提高,加重了养殖业与种植业的脱节。

畜禽粪便的还田率只有30%多,大部分未被利用。

1998年全国畜禽粪便产生量是当年全国工业固体废物产生量的3.4倍。

这些畜禽粪便大部分未经处理直接排入江河湖海。

同时,作为农村经济的重要组成部分,乡镇企业的发展也一直是困扰农村环境的一大难题。

据1991年和1997年两次全国乡镇工业污染源调查,乡镇工业二氧化硫、烟尘、化学耗氧量和固体废物排放量分别增长了22.6%、56.5%、246.6%和552%;在全国主要工业污染物排放总量有所控制的情况下,乡镇企业排污量却在增长,这将对水环境构成严重威胁。

2.4 经济政策不配套,污染治理资金严重短缺 在计划经济体制下,我国污染防治资金以国家预算内资金为主。

随着市场经济体制的建立,完全依靠行政手段管理环境已经不能奏效。

但是,由于市场经济条件下的环境经济政策体系尚未建立,多元化的环境保护投资体制难以形成。

作为促进污染防治的重要经济手段排污收费制度,目前还很不完善。

主要问题是,排污收费标准过低,不能发挥刺激污染防治的作用。

超标排放污水收费作为排污收费的主体,其收费额不足污染处理设施运行成本的一半;污水排放收费最高不超过0.5元\\\/l;排污收费项目不全,主要对象是大中型企业和部分事业单位,城市污水处理费仅在少数城市开征,而且收费标准较低,“污染者付费”的原则没有充分体现;排污费的转移支付机制尚未建立,流域内上下游之间缺乏利益补偿政策,水资源的开发利用与保护不协调,造成水资源的浪费。

“九五”期间我国环境保护投资有了大幅度提高,特别是国家采取积极的财政政策,在扩大内需中把环境保护作为重点投资领域,一些水污染防治重点项目得到国债资金的支持。

但是,由于环境保护资金渠道狭窄,投资量小,污染治理资金短缺的问题仍然非常突出。

按计划,“三河三湖”水污染防治约需资金1260亿元,但是目前已经落实的资金与需求相差甚远。

1998年国家增发财政债券和银行贷款资金用于基础设施建设,分配给淮河流域10亿元财政债券资金用于城市污水处理厂建设。

但是,这些资金仅为淮河城市污水处理厂总投资的16.5%,而且投资项目达34个之多。

由于地方配套资金不足,开工的项目不少,却因缺乏资金施工建设进度缓慢,很多工程至今投资尚无着落。

3. 关于水污染防治的政策建议 我国是在经济技术相对落后的情况下实现经济快速发展的。

人口基数大,人均资源少,环境污染和生态破坏的防治将是一项长期的战略任务。

特别是水环境污染问题的解决不可能一蹴而就,需要经过一个艰苦的治理过程。

因此,我们必须在认真总结“九五”期间水污染防治经验教训的基础上,借鉴世界一切成功的经验,结合我国的具体情况,不断加强政策创新、制度创新和技术创新,逐步走出一条具有中国特色的水污染防治道路。

3.1 在决策中控制新的水环境问题产生 国家和地方各级政府,在确定经济发展速度、制定国民经济和社会发展计划、资源开发计划、区域开发计划,以及制定经济技术政策,进行重大经济决策时,应当对实施这些决策可能产生的环境影响做出科学评价,评价的结论作为各级决策的依据。

在决策中综合考虑环境、经济和社会因素,统筹兼顾,使发展对环境的影响降低到最小。

建立科学的评价指标体系,设置专门的评价审议机构,并使这一制度法制化,逐步建立起依法决策的运行机制。

区域经济的发展要充分考虑水资源保护。

限制缺水地区发展耗水型产业,调整缺水地区的产业结构,严格控制高耗水、高耗能和重污染的建设项目。

近期应重点调整北方缺水地区的产业结构,防止水资源短缺问题进一步加剧。

生态环境脆弱地区的经济发展应考虑为生态用水留有余地,防止因过度开发导致下游地区河湖萎缩、土地沙化、生态退化。

在水源地区,引导和组织水源地生态经济体系建设,避免水源地区经济发展导致下游城市水源污染。

3.2 资源的开发和利用要坚持开源节流并举的方针 大力开展节水活动,采取有效措施,减少水消耗。

有组织地推行节水、高效的农灌技术;完善科学的农业用水管理措施,尽快改变农业生产大量耗水的局面。

制定单位产品用水定额和水重复利用率考核指标,建立工业用水考核制度;明确规定冷却水及工艺用水等工业废水必须循环利用和再生利用;大力发展水的闭路循环使用,最大限度地减少废水排放量。

在开展节约用水,解决我国水资源短缺的同时,全面加强水污染防治,特别是重点流域的水污染防治。

流域治理的重点在城市,城市工业废水和生活污水的治理,要走集中与分散治理相结合和废水资源化路子。

因地制宜地建设污水处理设施,处理后的污水要用于工业冷却水、城市景观和园林绿地用水等。

3.3 建立和完善资源有偿使用制度和价格体系 国家有关部门应抓紧组织开展资源定价研究,有计划地对关系国计民生的重要资源和国家稀缺资源制定分类指导的价格政策,尽快改变“资源无价”,资源产品低价的不合理状况,使水资源价格体现资源价值、资源利用和污染防治费用。

同时,积极推进水资源资产化管理进程,加强资源核算体系的研究,为逐步将水资源核算纳入国民经济核算体系创造条件。

3.4 完善环境经济政策 抓紧制定有利于环境保护的环境经济政策,进一步强化市场经济体制下的环境经济手段。

尽快提高排污费标准,使之高于污染治理成本;制定水污染防治相关政策,建立资源更新的补偿机制;全面实现“污染者付费”的原则,在用水收费中,普遍增加污水处理费,作为城市污水处理厂运行费用;环境保护作为“市场失效”的领域,特别是环境科技研究与开发、环境保护基础设施建设等,国家应加强产业政策支持。

同时,鼓励和推动环境保护基础设施建设和管理的企业化。

积极建立环境税收制度。

扩大资源税的征收范围,对地下水等稀缺资源征收资源税;对新建污染项目征收固定资产投资方向调节税,控制结构型污染;对现行排污费与费改税进行利弊分析,探索征收污染附加税;对从事城市污水处理的企业实行零税率;对生产再生资源和利用再生资源生产的产品,应给予税收减免的优惠。

3.5 大力推行清洁生产 工业部门要加快产业结构调整,合理调整工业布局,推动资源消耗小、效益高的高新技术产业发展。

结合技术改造推行以清洁原料、清洁生产过程和清洁产品为主要内容的清洁生产。

要把清洁生产当作在可持续发展战略指导下的一次工业企业的全面改造,在全国所有工业企业推行清洁生产。

通过加强环境管理审计,建立科学的管理体制,促进我国工业向新的技术基础转移,以集约方式提高质量,降低消耗,增加经济效益。

并在此基础上逐步建立我国资源节约型生态工业生产体系。

3.6 加强农村面源污染的防治 农村要推行以改善农业生态环境,加快农村经济发展为主要内容的生态农业生产体系。

全面推广种植业、养殖业、加工业合理配置的“大农业”生产模式,注重农、林、牧、副、渔各业全面发展,农、工、商综合经营。

把现代化科学技术和传统农业精华有机结合起来,逐步增加有机肥料的使用,减少化肥、农药的使用。

开发生物农药技术,推广以菌治虫、以虫治虫的生物技术替代农药。

目前,我国已有2000多个生态农业试点,应当在总结经验的基础上,把推行生态农业作为农村经济发展中的一场革命,在全国广大农村普遍展开。

逐步把农村富余劳动力从污染型乡镇工业转移到生态农业建设上来。

县、乡两级政府要制定生态农业建设规划,国家有关部门要加强技术推广,有计划地在全国乡、村培养一批技术骨干,指导农民发展生态农业。

3.7 加快城镇污水处理厂建设,大力发展环保产业 改革现行城市污水处理体制,实现污水处理厂建设和运营的社会化、市场化、企业化。

污水处理厂的建设要引入竞争机制,按照“谁投资谁所有,谁管理谁受益”的原则,建立多元化投资建设、企业化运营管理、社会共同负担费用、政府给予必要的政策扶持的模式。

积极探索城镇给排水建设和运营一体化的管理体制。

逐步使政府从直接管理污水处理设施的建设和运行中解脱出来,让污水处理真正走向市场。

环保产业的发展应当成为国民经济新的增长点。

国家应制定扶持环保产业发展的经济政策,在投资、信贷、税收等方面给予优惠;鼓励一部分产品过剩的企业转向环保产品生产和服务;组建环保产业集团,尽快形成产业规模;抓紧培育环保市场,把原来政府管理的环保服务事业推向市场。

同时,要加强环境科学研究,组织开展高浓度有机废水处理等急需的重点水处理技术攻关;加速污染防治和生态工程成套设备的国产化,改变我国环保产业落后的现状,以适应我国污染防治的需要。

水污染控制工程》课程设计 1.工程概述 某城镇位于长江下游,现有常住人口50000人。

该镇规划期为十年(2000-2010),规划期末人口为80000人,生活污水排放定额为300升\\\/人•天,拟建一城镇污水处理厂,处理全城镇污水,同时,要求所有工业污水均处理达到国家排放下水道标准后再排放城镇下水道。

污水厂设计规模为5万吨\\\/日。

污水处理厂排放标准为国标(GB8978-1996)中一级排放标准。

2.原始资料 1) 气象资料: (1) 气温:全年平均气温为18.5oC,最高气温为42.0oC,最 低气温为-6.0oC (2) 降雨量:年平均1025.5mm,日最大273.3mm, (3) 最大积雪深度500mm, 最大冻土深度60mm (4) 主要风向: 冬季——西北风 夏季——东南风 (5) 风 速:历年平均为3.15m\\\/s,最大为15.6m\\\/s 2) 排水现状:城镇主干道下均敷设排污管、雨水管,雨污分流。

3) 排放水体:污水处理厂厂址位于镇西北角,厂区地面标高为25.3米,排放水体常年平均水位标高为22.2米,最高洪水位标高为24.9米。

该水体为全镇生活与灌溉水源,镇规划确保其水质不低于三类水标准。

3.设计要求 1) 工艺选择要求技术先进,在处理出水达到排放要求的基础上,鼓励采用新技术。

2) 充分考虑污水处理与废水利用相结合,如:废水灌溉、污泥还田、废水养殖等。

3) 除磷脱氮是工艺选择中关键之一,方案设计中必须全面考虑。

4) 工程造价是工程经济比较的基础,控制工程总造价是小城镇生活污水处理的关键技术之一。

在设计中详细说明控制造价的具体措施,并编制工程概数书。

5) 工程运行管理方便,处理成本低。

结合小城镇的特点,设计污水处理运行管理系统,该系统主要解决如下几个问题: (1) 最大限度降低处理成本,具体包括处理动力、人员工资、设备维修等费用。

(2) 污水处理厂间隙运转情况下,如何保证出水水质。

4.设计成果 1) 完整方案说明书一份 2) 工艺计算书一份 3) 工艺图纸若干,工程概数书一份回答者: 654516059 - 初学弟子 一级 10-12 17:50我来评论>>提问者对于答案的评价:xie评价已经被关闭 目前有 4 个人评价 好75% (3) 不好25% (1) 相关内容• 请详细介绍哈 南充市(可以是各个区县)的水污染情况和... • 如何治理养鱼池的水污染 • 我国水污染治理存在问题及解决方案??? • 水污染治理方法中的清淤是对是错?!!! • 苏州的水污染治理情况如何?听说那的景观水很多受污染... 更多相关问题>> 查看同主题问题:治理 水污染 其他回答 共 1 条水污染防治: 1.采取紧急而切实的行动,对已经受到严重污染的渭河和黄河干流进行水污染综合防治造成渭河和黄河干流污染问题的主要原因是在相当一段时间内,我们还在走只顾发展,不顾环境,或者是“先发展,后治理”的道路。

这条道路急功近利,破坏性利用资源,污染环境,不仅危害子孙后代,而且已经危害到了当代人类,因此是十分错误的。

克服这一危机的根本途径是改变发展模式,走可持续发展的道路。

具体来说,为了救活渭河,保护黄河,需要采取综合的措施,严格控制沿岸的污染物排放总量,从末段治理向源头控制转变。

第一步是要调整产业结构,对于新上的开发项目,必须加强对发展规划和项目的环境影响评价,坚决不上资源消耗多、污染排放量大的工业企业项目,并要坚决淘汰已有的污染严重项目,要坚决杜绝东部地区淘汰的污染企业西迁。

2.采取预防为主的方针,在西部大开发的过程中防止水污染处于中等水平和尚未受到明显污染的地区的水污染态势加重如果从工业化的起步时就开始注意把工业发展与环境保护协调起来,遵循可持续发展的战略,走新型工业化的道路,西北地区就能健康发展。

具体地说,新疆的乌鲁木齐市、甘肃的白银市以及陕西的铜川市等城市和地区,应在对原有污染源尽快采取综合治理措施的同时,严格把住新建项目关,做到在还清老账的同时确保不欠新账,使目前大多数属于Ⅵ类水质的河流得到改善。

对于人烟稀少、河流水质保持在Ⅱ和Ⅲ类的城市和地区,则应一步到位,跨越传统发展的模式,直接按照新型工业化道路的要求实现发展经济的目标。

参考资料:

工厂的污水怎么处理

工程的调试、运行与管理第一节 菌种驯育与启动一、厌氧培菌与启动1.选取菌种(污泥)用于厌氧发酵罐启动的厌氧活性污泥叫接种物。

沼气发酵过程是多种类微生物共同作用的结果,要注意接种物的产甲烷活性,因为产酸菌繁殖快,而产甲烷菌繁殖很慢,如果接种物中产甲烷菌(活性污泥)数量太少,常常因为在启动过程中酸化与甲烷化速度的过分不平衡而导致启动的失败。

在确定系统运行温度后,要选择同类工程的活性污泥做接种物(菌种)。

是否是相同的菌种,或富集菌种的多少,决定系统启动速度的快慢。

由于各地具体条件差异,监测手段不同,启动时的操作方式也不会是一个模式,只能是类似。

条件具备的地方,处理同类废水,接种同类污泥,以保持厌氧微生物生态环境的一致。

当地不具备这样的条件,需要在驯化上下工夫,启动的时间要长些,速度会慢些。

厌氧发酵罐排出的活性污泥和污水沟底正在发泡的活性污泥,都可作为选取接种物的对象。

接种量约占发酵容积的1\\\/10~1\\\/3,接种量越多,启动速度越快,在此基础上逐渐富集。

2.菌种的驯化与富集菌种的驯化富集可在新建的发酵罐内进行,也可在其他的容器内进行。

取来的厌氧活性污泥(菌种)越多越好,再加入适量的处理原料(数量小于菌种数量的10%份额)。

菌种和原料的混合液在装置内作好保温,再逐渐升温(如果是中温或高温运行,要逐渐升温到35~54℃),并调节pH在6.8~7.2范围。

每隔1~2天加入新料液一次,数量仍为装置内料液的5%~10%份额,以此继续下去。

驯化富集过程,是为厌氧发酵创造必要的条件,首要条件是适宜的温度和pH,每次加入新料液的多少也是由驯化富集起来的菌种液pH的高低所确定。

3.沼气发酵启动沼气发酵的启动是指从投入接种物和原料开始,经过驯化和培养,使发酵罐中厌氧活性污泥的数量和活性逐步增加,直至发酵罐的运行达到设计要求的全过程。

这个过程所经历的时间成为启动期。

沼气发酵罐的启动一般需要较长时间,若能取得大量活性污泥作为接种物,在启动开始时投入发酵罐中,可缩短启动期。

把富集的菌种投入到发酵罐内,对于较小容器的发酵罐,菌种量约占总容积的1\\\/3;较大容积的发酵罐,富集的菌种可以适当小于容积的1\\\/3。

然后按正常运行状态封闭发酵罐,接通全系统,使富集的菌种逐步升温到系统的运行温度。

中温运行的系统,升温到35℃±1℃;高温运行的系统,升温到54℃±1℃。

目前,对菌种升温速度持有不同观点,一种观点是采用间断升温办法,每次升温2~3℃,接着稳定2~3天,然后重复进行,直至升温至35℃或54℃。

另一种观点是主张快速升温,每小时升温1℃。

在启动运行时,要装备监测手段,特别是对食品工业废水,要求达到排放标准。

简单的做法是控制好发酵料液的温度和pH在最佳范围之内。

有条件应以监视挥发酸含量代替监控pH,还应监测排出液的COD含量、去除率及沼气发酵罐的消化负荷。

启动运行阶段COD去除率要适当放宽,以满足最佳pH要求。

无论是哪种类型的发酵装置,其启动方式都是将接种物和首批料液投入发酵罐后,停止进料若干天。

在料液处于静态下,使接种污泥暂时聚集和生长,或者附着于填料表面。

待大部分有机物被分解去除时,即产气高峰过后,料液的pH在7.0以上,或产气中甲烷含量在50%以上或COD去除率达到80%左右时,再进行连续投料或半连续投料运行。

每次进料要在预处理阶段升温到高出系统运行温度3~5℃,并使新料液pH调节到6.5~7范围内,每次进料量是发酵罐内料液的5%~10%,进料量的多少,由发酵罐内的料液pH高低来确定。

每隔1~2天进料一次,直至发酵罐内的料液向外溢流,这为该系统启动的第一阶段。

此后,逐渐缩短每次进料间隔,逐渐增加进料量,直至通过实践得出每天的最大进料量,并能满足发酵罐正常运行。

如果是达标排放的环保工程,还要满足COD去除率的指标,同时也可以得出发酵罐的最大消化负荷,也就是每天每立方米发酵容积能消化多少千克COD,用kgCOD\\\/(m3•d)表示。

在启动过程中,最常见的障碍是负荷过高所引起的发酵液有机酸含量上升、pH降低;这会引起污泥沉降性能差而严重流失。

排除的方法为:首先应停止进料,待pH恢复正常后,再以较低负荷开始进料。

当发现pH已经降至5.5以下,需要添加石灰水、碳酸钠、碳酸氢钠等碱性物质进行中和。

同时也可排出部分发酵液,再加入一些接种物,以起到稀释、补充缓冲物质和增加活性污泥的作用。

4.UASB启动和颗粒污泥UASB的启动最大困难时获得大量性能良好的厌氧活性污泥。

最好的办法是从现有的厌氧处理设备中取出大量污泥投入消化器进行启动,如有处理相同废水的污泥则效果更好。

启动时应注意,最初污泥负荷应低于0.1~0.2kgCOD\\\/(kgVSS•d),根据挥发酸数值,再逐步提高负荷。

在UASB内虽设有三相分离器,但出水中仍带有一定数量污泥,特别是在工艺控制不当时,常会造成大量跑泥。

在正常运行时,少量活性污泥会因进水中的悬浮固体或气泡的夹带而随水冲出。

污泥过满,也会使出水中污泥增多,这时应及时排放剩余污泥。

在冲击负荷的条件下,可能导致污泥过度膨胀,也可大量流失污泥。

UASB的成功运行,使得消化器内形成了一种主要由厌氧消化细菌和胞外多聚物构成的微生态颗粒,人们称它为颗粒污泥。

颗粒污泥的形成是厌氧消化过程的一个新发现,它实际上是沼气发酵微生物的天然固定化颗粒。

在每个成熟的污泥颗粒内生活着厌氧消化生态系所必须的各种微生物类群,胞外多聚物填充于细菌之间并包围于颗粒表面,使每个污泥颗粒成为一个独立的渗透性实体。

各种营养物质经过胞外酶水解后,通过渗透作用进入颗粒内供厌氧消化细菌生长繁殖,细菌之间按其食物链关系将其代谢产物互相传递,并将其终产物通过渗透作用从颗粒中排出。

这样,颗粒中的每个细菌都成了这个微生态系的一员,它们与外界环境的接触都通过这个系统进行。

因而对每个细菌来说,生活条件都相对稳定,使颗粒污泥对环境条件的变化具有更大的适应性。

颗粒污泥的形状大小不一,直径在0.2~5mm之间,但成熟的颗粒污泥直径多在2~3mm之间,形状多为近球形。

二、好氧活性污泥驯育与启动1.培菌在活性污泥的培养与驯育期间,必须满足微生物生命活动所需的各种条件,而且要求尽量理想化。

一是保证足够的溶解氧和保持营养平衡,对于缺乏某些营养物质的工业废水,要适量投加一些营养物质。

二是水温、pH值要尽量在最适范围内,且没有大的波动。

三是有机负荷要由低而高、循序渐进。

培养期间,每隔8小时要对混合液的污泥浓度、污泥指数、溶解氧含量等进行分析化验,同时还要检测进出水的BOD、COD及SS等指标,根据检测结果及时加以调整。

(1)间歇培养法 间歇培养法是将污水注满曝气池,然后停止进水,开始闷曝(只曝气而不进水)。

闷曝2~3天后,停止曝气,静止1~1.5小时,然后再进入部分新鲜污水,水量约为曝气池容积的1\\\/5即可。

以后循环进行闷曝、静止沉淀、进水三个过程,但每次进水量应比上次有所增加,而每次闷曝的时间应比上次有所减少,即增加进水的次数。

当污水的温度在15~20℃时,采用这种方法经过15天左右,就可使曝气池中的污泥浓度超过1g\\\/L以上,混合液的污泥沉降比(SV)达到15%~20%。

此时停止闷曝,连续进水连续曝气,并开始回流污泥。

最初回流比应当小些,可以控制在25%左右,随着污泥浓度的增高,逐渐将回流比提高到设计值。

(2)连续培养法 连续培养法是使污水直接通过活性污泥系统的曝气池和二沉池,连续进水和出水;二沉池不排放剩余污泥,全部回流曝气池,直到混合液的污泥浓度达到设计值为止的办法。

具体做法有以下三种。

a.低负荷连续培养:将曝气池注满污水后,停止进水,闷曝1~2天。

然后连续进水连续曝气,进水量控制在设计水量的1\\\/2或更低,不排泥也不回流。

等曝气池形成污泥絮体后,开始以低回流比(25%左右)回流污泥。

当混合液污泥浓度超过1g\\\/L后,开始以设计回流比回流污泥。

当混合液的污泥浓度接近设计值时,可根据具体情况适量排放剩余污泥。

b.高负荷连续培养:将曝气池注满污水后,停止进水,闷曝1~2天。

然后按设计流量连续进水连续曝气,等曝气池形成污泥絮体后,开始以低回流比(25%左右)回流污泥。

当混合液的污泥浓度接近设计值时,可再根据具体情况适量排放剩余污泥。

c.接种培养:将曝气池注满污水后,投入大量其他污水处理厂的正常污泥(最好是没有经过消化的新鲜脱水剩余污泥),再按高负荷连续培养法培养。

接种培养能力大大缩短污泥培养时间,但大型处理厂需要的接种量非常大,运输大量污泥往往不太现实,所以此法一般只适用于规模较小的污水处理厂。

当污水处理厂改建或扩建时,利用旧曝气污泥为新曝气池提供接种污泥,是常用的做法。

当新建污水处理厂有多个系列的曝气池、附近又没有污水处理厂可以提供接种污泥时,可以先在一个系列利用上述方法成功培养污泥后,再向其他系列曝气池提供接种污泥,从而缩短全场的培养时间和降低培养的能耗。

2.活性污泥的驯化活性污泥的驯化通常是针对含有有毒或难降解的有机工业废水而言。

一般是预先利用生活污水或粪便水培养活性污泥,再用待处理的污水驯化,使活性污泥适应所处理污水的特点。

经过长期驯化的活性污泥甚至有可能氧化分解一些有毒有机物,甚至将其变成微生物的营养物质。

驯化的方法可分为异步法和同步法两种,两种驯化法的结果都是全部接纳工业废水。

a.异步驯化法是用生活污水或粪便水将活性污泥培养成熟后,再逐步增加工业废水在混合液中的比例。

每变化一次配比,污泥浓度和处理效果的下降不应超过10%,并且经过7~10天运行后,能恢复到最佳值。

b.同步驯化法是用生活污水或粪便水培养活性污泥的同时,就开始投加少量的工业废水,随后逐渐提高工业废水在混合液中的比例。

对生化性好、有毒成分较少、营养也比较全面的工业废水,可以使用同步驯化法同时进行污泥的培养和驯化。

否则,必须使用异步驯化法将培养和驯化完全分开。

第二节 工程厌氧-好氧系统的运行和管理一、厌氧消化系统的运行管理启动后,厌氧消化系统管理的基本要求,在于通过控制各项工艺条件,使厌氧装置稳定运行。

只有稳定运行的消化器才会有高的运行效果。

不稳定情况的出现,常常由于操作人员在控制上的疏忽,如进料量过多或过少,温度骤然升高或下降等;或因控制条件以外的原因,如停电、停水、进水浓度大幅度波动,进水中混入强酸、强碱、农药、抗菌素等有毒物质。

因此,除日常运行坚持正确控制各种运行条件外,还要随时注意消化器内酸化和甲烷化的平衡,及早发现出现的问题,并迅速予以纠正。

1.酸化和甲烷化的平衡酸化和甲烷化的失调,主要是因为酸化细菌的繁殖速度远远高于甲烷化细菌的繁殖速度。

失调的具体表现是:发酵液挥发酸浓度升高,pH下降;沼气产量明显减少,沼气中的CO2含量升高,CH4含量下降;出水COD浓度升高,悬浮固体沉降性能下降。

上述三个方面如能经常检查,均可较早发现不平衡现象的出现。

经验表明,测定有机酸的组成,可以预报可能发生的事故。

如果有机酸不断上升,就预示着设备超负荷,这就应该采取相应措施,如果控制有机负荷后,短期内消化作用恢复正常,说明不平衡主要由超负荷所引起。

如果控制并调节pH后,消化作用仍不正常,则应检查进料中是否含有有毒物质。

2.污泥浓度的调节厌氧消化器内保持足够的污泥量,是保证消化器运行效率的基础,但经长时间运行后,污泥持留量过度时,不仅无助于提高厌氧消化效率,相反会因为污泥沉积使有效容积缩小而降低效率。

或者因易于堵塞而影响正常运行,或者因短路使污泥与原料混合情况变差,使出水中带有大量污泥。

因此,当消化器运行至一定时间后就应及时、适量地排泥,使污泥沉降的上平面保持在溢流出水口下0.5~1.0m的位置,这样既可保证水力运行的畅通,又可使悬浮污泥有沉降的空间。

排泥的方法多从底部排泥管排出,由于无活性的沉渣和少量泥砂沉淀于消化器底部,长期堆积占据消化器空间而无功效,应经常将其排出。

一般每隔3~5天排放一次,每次排放量应视污泥在消化器内积累高度而定。

如果长期不排除沉淀污泥,会使排泥管堵塞,特别是在进行薯干酒精废液沼气发酵时,一旦泥砂沉积造成排泥管堵塞,再想排泥十分困难。

启动阶段,沼气池内污泥量不足时,排出的污泥经沉砂后可回流入沼气池内。

3.搅拌的控制搅拌的目的主要是为了增加微生物与原料的接触,在厌氧消化器内,由于进料的冲击及所产生沼气的逸出形成一些搅拌作用。

因此,在厌氧消化过程中一般不需连续搅拌,在升流式消化期内一些沉降性能良好的原料,则不需要搅拌,一些易悬浮生成结壳的原料需每天定时搅拌几次打破结壳,并使浮渣逐渐分解而沉降。

UASB不需要搅拌,USR如无浮渣结壳现象也不需要搅拌,一些常规消化器一般不需要连续搅拌,特别是在出料时应尽量使发酵原料保持自然沉降状态,这样可以延长SRT和MRT因而获得较高的消化率。

4.停运与再启动因检修或季节性生产等原因,厌氧发酵装置可能会有一段时间停运,这种停运对厌氧消化性能的保持并无大影响。

因而在停运条件下,厌氧污泥的活性可以保持一年或更长的时间。

在停运期内,应使消化器内发酵液的温度保持在4~20℃。

据观察,在此温度范围内保存的污泥,重新启动时经3~7天就可恢复到原有的性能;如果在3℃以下恢复的时间就会延长到7~10天,倘若在接近冰点的温度下保存污泥,则会使污泥性能受到影响,待消化器在启动时,就不能在短期内恢复到原有的效能。

此外,在停运期间,还应设法使出料口及导气管等保持封闭,以维持消化期内的厌氧状态。

停运后的消化器再启动时,一般只需恢复消化器的运行温度,并根据运行状态逐步提高负荷,则在较短时间内就能达到停运前的效能水平。

二、维修与安全大型沼气工程及所有附属机械设备、计量仪表和电器除临时维修外,都应当分别有维修周期。

按规定周期进行大修,不应当等到出现故障或设备损坏再突击修理。

大型沼气工程每隔3~5年有计划地检修一次,事先应做好存放厌氧活性污泥的准备,以便检修后及时将污泥泵回沼气池内,可缩短大修后再启动的时间。

大修时应将污泥、浮渣、沉渣和底部泥砂清扫干净,进行防腐、防渗、防漏处理,最后按沼气池试用验收合格后,才能重新装入污泥继续进行。

检修进入应特别注意安全:①检修人员进池前,必须打开消化器的所有孔口,用鼓风机连续吹入新鲜空气8h以上,测定池内空气中的甲烷、H2S、CO2和O2含量合格后方可进入。

也可用动物实验,确保操作人员的安全。

②检修人员进池应戴防毒面具、戴好安全帽、系好安全带及安全绳,池外必须保护,整个检修期间不得停止鼓风。

③池内所有照明用具和电动工具必须防爆。

如需明火作业,必须符合公安部门的要求,同时要有应急措施。

④有条件时,应当配备有毒有害气体及可燃气体监测器,以保证人身绝对安全。

上述有关沼气池的运行管理及检修、安全制度等规定,还需要在实际工作中不断总结、完善。

第三节 工程主要装置的运行管理、维护保养和安全操作一、沉砂池1.运行管理①除砂设备应连续运行②排除的沉砂不得露天存放,应及时外运,并采取卫生处置措施。

2.维护管理①寒冷地区应采取防冻措施。

②沉砂池每月应清池检修一次。

3.安全操作在工作台上捞浮渣应注意防滑。

二、固液分离机(立式分离机)1.运行管理①仔细阅读设备安装、使用说明书,按设备使用说明书进行调整、操作、保养。

②固液分离机带负荷运行前,应空载试车。

③固液分离机在正常工作时应经常检查设备运转情况,根据废水水质、分离后废水水量及时调节进入固液分离机的废水流量。

④应根据固液分离机分离出的固形物的含水率,按工艺要求调节设备运行参数。

⑤每日工作完毕,应对固液分离机彻底清洗,长期不使用应将废水和废渣彻底清理干净,预防结冻。

2.维护保养①按固液分离机使用说明书的要求定期保养,添加润滑油(脂)。

②固液分离机发生故障或损坏时,应及时维修或更换部件。

③当发生过负荷跳闸时,应查找原因,排除故障后方可重新合闸。

3.安全操作①固液分离机运行时,操作人员不得靠近设备旋转部位。

②固液分离机运行时,操作人员不得站在出料口的正前方以防料液喷出。

③固液分离机运行时出现异常现象应立即停机维修。

④检修工作必须在停机状态下进行。

三、厌氧消化器(包括I级CSTR和II级UASB)1.运行管理①厌氧消化器的启动应符合下列规定:a.厌氧消化器内底部残存杂物应完全清除。

b.厌氧消化器在正式运行前应进行试车、试水和气密性试验,当有渗漏或漏气时应进行修复。

复试合格后方可投入运行。

c.对监视厌氧消化器安全运行的有关各类仪表应进行校正。

d.厌氧消化器启动必须采用其他厌氧消化器的厌氧污泥进行接种,接种物料不足时可采用逐步培养法或一次培养法进行扩大培养。

e.当接种污泥运输不便时,可将接种污泥脱水后包装运输。

f.无论是在启动或是在正常运行时均要保证厌氧消化器内料液pH值维持在6.8~7.6之间。

②厌氧消化器投加废液应按具体工艺要求的数量和时间间隔进行。

③厌氧消化器应维持稳定的高温或中温(52℃或者35℃左右)的消化温度。

④厌氧消化器的搅拌可连续进行也可间歇进行。

一般采用喷射泵搅拌或脉冲进料来完成,在启动期间或产气不足时,应辅以循环泵搅拌。

⑤厌氧消化器内料液的pH值、挥发酸、总碱度和温度及内部沼气压力、产气量和沼气成分宜每日检测,并根据检测数据及时调整厌氧消化器运行工艺或采取相应措施。

⑥厌氧消化器的污泥应按设计要求定时排出。

待排泥管排出物稀时应及时关闭阀门。

⑦厌氧消化器溢流管必须保持畅通并应保证厌氧消化器的水封高度,冬季应每月检查。

环境温度低于0℃时,应防止水封结冰。

⑧厌氧消化器放空清理时应符合下列规定:a.放空清理时,应停止进料,关闭厌氧消化器与贮气柜的管道,打开厌氧消化器顶部检修人孔;b.工作人员进入厌氧消化器清理时,必须按有关规定进行操作;c.当厌氧消化器需长时间停用时,应保持罐内水位不低于罐体高度的1\\\/2,并定期检查及时补充。

2.维护保养①厌氧消化器本体、各种管道及阀门应每年进行一次检查和维修。

②厌氧消化器的加热设施应经常除垢、清理。

③当采用螺旋桨搅拌时,轴承应定期检查,添加润滑油,支撑架的连接螺栓应经常检查和紧固。

④蒸汽管道、沼气管道的冷凝水应按设计规定定期排放。

⑤厌氧消化器,宜5年彻底清理、检修一次。

3.安全操作①厌氧消化器的安全防护和操作要求应符合上述有关规定。

②厌氧消化器运行前应将所有试压盲板取出,确保沼气、液体管路畅通。

③应定期检查厌氧消化器和沼气管道是否渗漏,保证安全。

④厌氧消化器放空清理和维修时,首先关闭通往沼气贮气柜的阀门、停止进料、打开顶部的人孔,此时方可排料清池,待液面降至下部检修人孔以下,再打开下部检修人孔。

⑤进入厌氧消化器内维修必须采取安全措施,并应有其他人员在池外协作与监护。

照明灯必须采用安全电压防爆型灯具。

⑥厌氧消化器排泥时,必须保证厌氧消化器与贮气柜的可靠连通。

⑦厌氧消化器的U形防超压管道,应定时检查,保持管路畅通。

⑧操作人员在厌氧消化器上巡回检查,上、下梯时注意防止滑倒及高空坠落造成人员伤害。

第三节 沼气贮气柜一、运行管理①沼气贮气柜的贮气量和沼气压力,应每班按时观测并做好记录。

②沼气贮气柜的压力宜保持在350~400mmH2O。

③沼气贮气柜的水封应保持在设计的水位高度,应适时地补充清水;冬季当气温低于0℃时应采取防冻措施。

④严禁在沼气贮气柜降至低位时排水。

二、维护保养①应定期检查沼气贮气柜、沼气管道及阀门是否漏气。

②沼气贮气柜外表的油漆或涂料应定期重新涂饰。

③沼气贮气柜的升降设施,进出气阀门应经常检查,添加润滑油(脂)。

④寒冷地区冬季前应检修沼气贮气柜水封的防冻设施。

⑤沼气贮气柜水封池内存水pH应定期测定,当pH小于6时应换水。

⑥沼气贮气柜运行3~5年应彻底维修一次并重新涂钟罩防护油漆。

三、安全操作①沼气贮气柜的安全防护和操作应符合本规程上述有关规定。

②工作人员上、下沼气贮气柜巡视、操作或维修时,必须穿防静电的工作服,并不得穿带铁钉的鞋或高跟鞋。

③抢修沼气贮气柜应制定安全技术方案,由专业施工队伍进行施工。

④严禁将沼气贮气柜水封池中的水随意外排。

⑤冬季要注意水封池及排水阀门的防冻,防止发生负压的正压事故。

⑥沼气贮气柜的进、出气管应安装阻火器或水封罐,并定期拆卸清洗。

⑦沼气贮气柜的避雷针应在雷雨季节前进行检测、保养。

第四节 沼气发电机一、运行管理①操作人员应熟悉沼气发电机使用说明书中的有关规定。

保证发电的质量如电压、频率。

按其操作程序启动沼气发电机。

②操作人员应经常检查沼气发电机进气管路,防止沼气泄露及冷凝水过多而影响供气。

③沼气发电机工作时应经常巡视、检查沼气发电机的运行情况,发现问题应及时调整或上报有关领导。

④沼气发电机在运行中,操作人员应随时掌握负载变化情况并应对沼气发电机的最大负荷进行限制。

⑤沼气发电机的过滤装置应定期清洗。

⑥沼气发电机沼气进气压力不得低于1800Pa。

⑦每班记录发电机运行时数、消耗沼气量、输出电功率(电度表数)。

二、维护保养①按沼气发电机使用说明书的要求进行保养。

②沼气发电机房内的电器设备应每年进行调整和检测一次。

③沼气发电机系统必须每周检查一次。

④发动机及调速器必须使用规定型号的润滑油。

⑤发电机余热利用系统的管道、热交换器和保温设施应定期进行检修。

三、安全操作①专人负责,严禁非操作人员操作。

严禁带负荷启动沼气发电机。

②当调速装置与发动机断开时,严禁启动发动机。

③沼气发动机发电质量只有满足供电要求(电压、频率)才允许向外供电。

④沼气发电机在运行中,遇有紧急情况可采取紧急停车保护。

⑤在发电、供电等各项操作中,必须执行工厂有关电器设备操作制度,不允许并网。

⑥备用沼气发电机和待修沼气发电机应将冷却循环水进、出阀门关闭,放空主机和附属设备内的存水。

在冬季当沼气发电机运行结束后必须将主机和附属设备内的存水放空,确保沼气发电机安全运转。

⑦注意室内可燃气体报警器的工作状态,定期运转排风扇,确保沼气发电机安全运转。

⑧发电机系统的冷却水必须使用合格的软化水或在循环水中加入阻垢剂。

必要时更换冷却循环水。

第五节 污泥脱水设施(1)采用人工滤层干化场进行污泥脱水时,应符合下列规定①污泥应按干化场分区依次排入,并均匀铺于干化场上,污泥厚度宜为200~300mm;②根据污泥排放周期或脱水后的污泥含水率达到标准后及时起运干污泥。

最终污泥含水率宜为60%~70%;③含水率达到要求的污泥应及时起运,避免泥饼过于干燥。

(2)采用机械设备进行污泥脱水时,应符合下列规定①机械脱水前的预处理宜采用加絮凝剂。

絮凝剂的选用应根据污泥的性质、运行成本、脱水机的类型等因素综合考虑确定;②絮凝剂的投加量和配置,应根据污泥性质、污泥消化程度、含水率等因素和脱水工艺情况,通过多次实验确定;③污泥脱水机带负荷运行前,应经空载试机和调整;④污泥脱水机正常运转过程中,应根据污泥性质及运行情况及时调整投药量、压力、转速等;⑤污泥脱水结束后,应彻底清洗滤布(网),清理机组周围的污泥,冲洗投药泵、管道及溶药池等。

污水处理厂人员管理制度

城市污泥不同处理处置方式的成本和效益分析——以北京市为例张义安,高 定,陈同斌*,郑国砥,李艳霞环境修复中心,北京 100101摘要:以北京市为例,估算不同电价及运输距离下填埋、焚烧及堆肥等方式的城市处置成本,在此基础上讨论各种处理处置方案的前景,展望北京市处置出路。

污泥填埋在一定时期内还将是主要处理处置方式,但所占比例将逐渐下降;堆肥是经济上较为可行的处理处置方式,适合大力推广;随着经济实力与技术水平提高,焚烧法可以适用于个别特殊地点。

同时,分析了政府补贴对处置效益的影响。

关键词:城市污泥;处理处置成本;填埋;焚烧;堆肥:X703 :A 文章编号:1672-2175(2006)02-0234-05 城市污泥是污水处理的副产物,以含水率97%计算,体积占处理污水的0.3%~0.5%[1],深度处理产泥量还将增加50%~100%。

目前我国每年排放的干污泥大约1.3×106 t,并以大约10%的速率在增加。

北京市全污水排放量为330×104 m3\\\/d,其中2003年市区污水排放量约为230×104 m3\\\/d[2]。

规划建设14座污水处理厂,2015年污水处理能力预计将超过320×104 m3\\\/d,处理率将超过90%。

到2008年,北京市将新增9座中水处理厂,深度处理能力将由目前的1×104 m3\\\/d提高到47.6×104 m3\\\/d,届时每年产生含水率 80% 城市污泥超过80×104 m3。

北京市最大的污水处理厂——污泥外运运输费用占到全厂运行费用的1\\\/3[3]。

城市污泥的大量产生,已引起日益严峻的二次污染,并成为城市污水处理行业瓶颈。

污泥处理处置率低,其中非常重要的一个原因就是投资和运行成本方面的限制。

但到目前为止,还未见关于不同污泥处理处置方案的经济分析,导致不同单位和设计人员在方案的选择上存在较大的盲目性。

本文以北京为例,对几种典型的城市污泥处理处置方式进行经济分析,以便为城市污泥处理处置技术的选择提供参考依据。

1 城市污泥处理处置成本估算1.1 估算方法以1 t干污泥(DS)为计算基准,综合成本=运行成本+设备折价成本。

运行成本以目前较为成熟的处理处置方式进行估算。

北京市污泥机械脱水效果通常在80%左右。

各方案中的成本估算涉及或包括焚烧、运输、填埋等3个流程;设备折价成本取15 a使用年限,年折旧7%,社会利率10%,即年折价17%,设备年工作时数以8000 h计。

因此,设备折价=设备价格×指数×0.17\\\/8000。

1.2 估算细则(1)单位成本填埋:生活垃圾卫生填埋的成本约60~70 ¥\\\/t,污泥填埋时按照压实生活垃圾∶土∶污泥容重比为0.8∶1∶1,污泥填埋成本为48~56 ¥\\\/t,取52¥\\\/t。

干化:干燥能耗与脱水量成正比。

燃气加热效率85%、锅炉热效率70%、过程热损失5%时,水的蒸发能耗为150 (kW•h)\\\/t,每小时去除1 t水的设备投资为180×104¥[4]。

焚烧:目前多采用流化床技术,每h焚烧1 t干化污泥的设备成本为528×104¥,污泥按干质量减量60%。

焚烧的运行费用24¥\\\/t,烟气处理消耗NaOH量约为37 kg\\\/t,折价约128¥\\\/t [5]。

电价:北京市工业电价高峰期、平段区、低谷期分别为0.278、0.488、0.725¥\\\/(kW•h)。

按不同补贴方案,将电价设定为0.30、0.60¥\\\/(kW•h)。

运费:北京市运输价格在0.45~0.65¥\\\/(t•km)之间,污泥为特殊固体废物,需特殊箱式货车运送,价格处于高端。

另外,近年运输价格有上涨趋势。

因此,运费取0.65 ¥\\\/(t•km)。

此外,干化及焚烧均按设备成本添加30%物耗人工管理费及土建配套费。

(2)污泥含水率污泥的有机质和水分含量较高,填埋存在一系列问题,当前主要关心的是土力学性能,当含水率高于68% 时需按m(土)∶m(污泥)=0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。

含水率降低时污泥性状存在突变,因此填埋脱水目标设定为80%、30%。

含水率是污泥焚烧处理中的一个关键因素。

有机质含量高、含水率低利于维持自燃,降低污泥含水率对降低污泥焚烧设备及处理费用至关重要。

一般将污泥含水率降至与挥发物含量之比小于3.5时,可形成自燃[9]。

北京市污泥有机物含量在45% 以下,因此使污泥维持自燃焚烧的水分含量应小于61.2%。

朱南文总结了几种国外污泥热干燥技术,可以将污泥干燥至10%含水率[10]。

污泥焚烧综合成本随干燥程度动态变化,干化程度越高,干化能耗升高,焚烧设备及运行费用随之下降。

简化起见,本文以污泥保持热量平衡燃烧为估算前提,不再进行高水分下加入重油的成本估算。

因此污泥焚烧的干化目标定为:60%和10%。

表1 北京市填埋场概况[11]及离污水处理厂的最近距离Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants填埋场 填埋场位置 处理规模\\\/(t•d-1) 预计关闭时间 最近的污水处理厂 最近直线距离\\\/km 1)北神树 通县次渠乡 980 2006 高碑店 20安定 大兴区安定乡 700 2006 小红门 36六里屯 海淀区永丰屯乡 1500 2017 清河 15高安屯 朝阳区楼梓庄乡 1000 2018 高碑店 15阿苏卫 昌平区小汤山乡 2000 2012 清河、北小河 40焦家坡 门头沟区永定镇 600 2011 卢沟桥 151) 最近距离数据为作者实测综上所述,污泥的处理处置方式计有:堆肥,分别干燥至含水80%、30% 时填埋,干燥至含水60%、10%时焚烧。

1.3 填埋成本填埋成本=能耗成本+运输成本+填埋场成本+设备折价成本能耗成本=[1\\\/(1-η0)-1\\\/(1-ηe)]×150×α×Pele运输成本=0.65×L \\\/(1-ηe)填埋场成本=βPf \\\/(1-ηe)设备折价=[1\\\/(1-η0)-1\\\/(1-ηe)]×180×α× 0.17×104\\\/8000其中,η0、ηe分别为处理处置始、末的含水率;Pele为电价,¥\\\/(kW•h);L为运输距离,km;α为土建及人工配套费指数,1.3;β为体积系数,含水率≥68%时在1.4~1.6之间,取1.5,含水率<68%时取1;Pf为填埋场填埋价格,40~60¥\\\/t,取52¥\\\/t。

污泥填埋运输距离:北京市现有填埋场容量不足以满足生活垃圾处置需求,即使规划中的填埋场建成之后,富余填埋能力也很有限,污泥填埋需另外觅地新建填埋场。

随着城市发展及填埋场地质条件要求,运输距离也将越来越远,参照表1,污泥 填埋的运输距离将在40 km以上,因此在估算今后的填埋成本时,分别取50、100 km作为近期及远期填埋场运输距离。

1.4 堆肥成本及收益城市污泥经过堆肥之后进行土地利用,是国际上普遍采用的处理处置方式。

强制通风静态垛堆肥处理是泥堆肥主流技术,其处理成本与污泥初始含水率、处理规模、堆肥厂与污水处理厂之间距离以及设备原产地等因素相关。

堆肥厂宜建在污水处理厂周围,运输成本计为0,堆肥成本主要由鼓风、烘干、筛分能耗,调理剂及设备折价成本组成。

目前,堆肥产品的市场销售价格为350~500¥\\\/t,扣除15%含水率后取500¥\\\/t DS。

利用CTB堆肥自动控制系统[12,13]进行强制通风静态垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥厂的应用结果表明,当污泥含水率不高于80%时,鼓风能耗在40~60 (kW•h)\\\/t DS之间,取60 (kW•h)\\\/t DS。

CTB调理剂价格为300 ¥\\\/t,损耗率一般为5% [14]。

经过10~14 d堆肥,污泥干物质减量30%,含水45%。

采用热干燥技术烘干至含水15%,脱水负荷0.45 t\\\/t DS;调理剂在烘干前筛分后自然晾干,需筛分能耗;筛分负荷共9.3 t\\\/t DS,筛分能力1 t\\\/h,功率3 kW。

全程能耗95 (kW•h)\\\/t DS,考虑到未知能耗,取100 (kW•h)\\\/t DS。

设备折价:处理干污泥能力为 0.3×104 t\\\/a的污泥堆肥厂设备投资约700万¥,设备折价182 ¥\\\/t DS(含占地成本),取200¥\\\/t DS。

1.5 焚烧成本考虑到焚烧废气排放等问题,外运30 km以上焚烧为佳,取30 km;焚烧按干物质减量60%,烧余物需运至填埋场填埋,运输距离取50 km。

参考表3可知,干燥至10%焚烧成本较干燥至60%低。

干燥程度越高,焚烧厂占地面积也越小,因此焚烧前以干化至10%为宜。

1.6 干化农用成本未经稳定化处理污泥存在施用安全危险,考虑到干化的稳定效果较差,安全性有限,不再估算。

2 讨论与分析2.1 处理成本和经济效益表2 处理处置1 t城市污泥(干质量)所需的成本及其效益Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and\\\/or disposed by different ways填 埋干化 运输 填埋 综合成本\\\/¥目标 能耗\\\/¥ 设备折价\\\/¥ 距离\\\/km 运费\\\/¥ 填土比例 费用\\\/¥ 80% 0 0 50 163 50% 390 5531),5532)30% 2091),4182) 178 50 46 0 74 5071),7162)80% 0 0 100 325 50% 390 7151),7152)30% 2091),4182) 178 100 93 0 74 5541),7632)焚烧干化 焚 烧 烧余物 综合成本\\\/¥目标 能耗\\\/¥ 设备折价\\\/¥ 运行\\\/¥ 设备折价\\\/¥ NaOH\\\/¥ 运费\\\/¥ 填埋\\\/¥ 60% 1461),2932) 124 60 365 128 13 20 8561),10022) 10% 2281),4552) 193 27 162 128 13 20 7711),9982)堆 肥能耗\\\/¥ 设备折价\\\/¥ 调理剂损耗\\\/¥ 总成本\\\/¥ 销售\\\/¥ 总效益\\\/¥391),782) 200 75 3141),3532) 410 961),572)1) 电价取0.30 ¥\\\/(kW·h);2) 电价取0.60 ¥\\\/(kW·h)各种处理方式处理成本估算过程及结果如表2所示。

由表2可知,污泥处理处置以堆肥方式成本最低,约300~350¥\\\/t DS;填埋方式约500~760¥\\\/t DS。

焚烧方式成本最高,约800~1000¥\\\/t DS。

堆肥成本低于填埋方式,显著低于焚烧方式,随运输距离增加填埋成本显著高于堆肥成本。

此外,污泥焚烧处理一次性投资大,运行维护费用最高。

各种处理方式中,污泥填埋没有资源回收,效益为零;考虑到污泥热值水平,回收焚烧热能可能性较低,对净效益影响不大;污泥干化可以起到脱水的效果,但稳定化的效果有限,加之干化过程中容易产生爆炸和肥效缓慢等问题,不宜提倡;在产品销售良好情况下,按电价不同,堆肥处理可以盈利50~100¥\\\/t DS。

2.2 各种处理处置技术的优缺点现有的大部分填埋场设计建造标准低、缺乏污染控制措施,存在稳定性差等问题,导致散发气体和臭味,污染地下水,不能保证填埋垃圾的安全,只是延缓污染但没有最终消除污染。

一些国家为了把上述问题降低到最小程度,制定了待处理污泥物理特性的最低标准,使污泥填埋的处理成本大大增加。

例如德国要求填埋污泥干基含量不低于35%。

为避免污泥中有机物分解造成的地下水污染,1992年德国发布了《城市废弃物控制和处置技术纲要》,要求从2005年起,任何被填埋处理的物质其有机物含量不超过5% [15],这意味着污泥即便是经过干燥也不满足填埋的要求。

污泥填埋面临填埋场地、公众及法规等多重压力,填埋成本将逐步升高,近年来国外污泥填埋处理方式比例越来越小[6]。

是否推广堆肥处理城市污泥,首先应切实评估施用污泥堆肥的潜在环境风险。

杜兵等[16]研究表明,同国外相比北京市某典型污水处理厂酚类、酞酸酯类、类均处于污染程度较低的水平。

堆肥处理的持续高温可以确保杀灭病菌,保证污泥的农用安全。

陈同斌等[17]对中国城市污泥的重金属含量及其变化趋势的研究结果表明,我国城市污泥中平均含量普遍较低,金属含量基本未超过农用标准[18],且呈现逐渐下降的趋势。

近年相关研究也证明:科学合理地进行城市污泥农用不会造成土壤和农产品的重金属污染问题[19]。

我国城市污泥的土地利用重金属环境风险并不像人们想象的那样严重。

焚烧减量最为显著,含水80%的污泥焚烧后减容率超过90%。

然而,污泥含有多种有机物,焚烧时会产生大量有害物质,如二恶英、二氧化硫、盐酸等,受国内焚烧技术的限制,二恶英污染问题尚未很好解决,重金属烟雾与燃烧灰烬也可能造成二次污染。

此外,焚烧浪费了污泥中的营养物质。

对比三种处理处置方式,污泥焚烧占地面积最小,但综合成本最高,设备维护要求高,环保风险较大,这些不利之处都限制了污泥焚烧技术的广泛应用。

综上所述,堆肥处理实现污泥的资源化利用,科学合理施用下可以保证卫生安全及重金属安全,同时较为经济可行,是污泥处理处置技术的主要发展方向。

但是,从市场销售的角度来看,污泥堆肥产品的销售渠道有待改善。

各种处理方式优缺点概括于表3(下页)。

2.3 电价影响及政府补贴电价影响到污泥处理处置成本。

电价从0.60¥\\\/(kW•h)降低到0.30 ¥\\\/(kW•h),各种处理方式的综合成本分别降低40~230 ¥\\\/t DS。

如电价取至用电低谷期电价或者更低,成本可以进一步降低。

表3 各种处理处置技术优缺点对比Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge处理处置方式 收支平衡\\\/(¥•t-1) 1) 技术难度 场地要求 能否资源化 无害化程度填埋 -507~ -763 简单 大 不能 延缓污染, 没有最终消除污染风险堆肥 57~96 较简单 较小 能 重金属低于农用标准时可以达到无害化要求焚烧 -771~ -1000 技术设备要求高 小 不能 尾气可能带来二次污染1) 运输距离100 km、电价0.60 ¥\\\/(kw•h)时, 以80%含水率填埋成本略低于30%含水率填埋, 但其占地为后者5.25倍, 综合考虑采取30%填埋污泥含水80%及60%下填埋占地分别为30%下填埋的5.25倍、1.75倍。

政府通过补贴如降低电价等调控手段,将污水处理投入合理分配到其中的污泥处理单元,可以降低污泥处理单元的焚烧成本、填埋占地,降低堆肥成本。

政府补贴可以发挥经济杠杆作用,调控污泥处理行业投入产出状况,有利于污泥处理处置行业的健康发展。

总之,污泥处理处置应该有适宜的政府补贴。

3 结论(1)污泥堆肥成本随电价变化约300~350 ¥\\\/t DS,堆肥销售可以补偿部分处理成本,使污泥堆肥达到微利水平。

合理施用堆肥可以提供养分和有机质,是污泥处理处置技术的重要方向。

(2)污泥填埋操作简单,但其成本约500~760 ¥\\\/t DS,高于堆肥处理。

考虑到土地资源日益稀缺及二次污染问题,且从发达国家的经验来看污泥填埋将逐步受到限制,因此其应用比例应逐渐减少。

(3)污泥焚烧减量效果最明显,但其初始投资及运行费用最高,综合成本约771~1000 ¥\\\/t DS。

其设备维护复杂,如果对尾气处理不当会造成二次污染。

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