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典型汽车涂装废水处理工艺
摘 要:本文针对汽车涂装废水中含有树脂、表面活性剂、重金属离子,Oil、颜料等污染物,特别是其中的电泳废水、喷漆废水成份复杂,浓度高,可生化性差的实际情况,采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对涂装废水进行处理,取得了良好效果:CODCr去除率大于80%。实际运行表明,该工艺在技术和经济上均是合理可行的。
Treatment technics of representative coating wastewater of automobile manufacturing
Abstract:In this article, in allusion to the contamination of coating wastewater of automobile manufacturing which contains resin, surface active agent, heavy metal ion, oil, paint, dyestuff etc, especially the ELPO wastewater and painting wastewater which is complex, and has high concentration. we use separated pre-treatment, coagulating sedimentation, air flotation and sand filtration to treat coating wastewater and obtains good results: the removal rate of CODCr could be higher than 80%. The operate of the set proved that under this condition, it would be practicable both in technology and economy.
关键词:涂装废水;分质处理;混凝沉淀;混凝气浮;砂滤;Fenton试剂
Keywords:coating wastewater;separated pre-treatment;coagulating sedimentation;air flotation;sand filtration;Fenton reagent
http://203.208.33.132/search?q=cache:1mMFbNqlHpAJ:www1.eere.energy.gov/instry/chemicals/pdfs/ppgind.pdf+Treatment+Technology+for+WasteWater+from+Automobile+Painting&cd=10&hl=zh-CN&ct=clnk&gl=cn&st_usg=
翻译
汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中产生废水排放最多的环节之一。涂装废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子,Oil、PO43-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物,CODCr值高,若不妥善处理,会对环境产生严重污染。对此类废水,传统的方法是直接对混合废水进行混凝处理,治理效果不理想,出水水质不稳定,较难达到排放标准。特别是其中的喷漆废水,含大量溶于水的有机溶剂,直接采用混凝法处理效果很差。我们在上海某汽车厂经过实地勘查、大量分析调研和小试,针对涂装废水的特点,采用分质预处理再进行后续处理的二步处理的方法,并选择芬顿氧化—混凝沉淀,气浮物化工艺进行处理,达到了排放标准,CODCr去除率达到80%以上。
1废水的来源和主要污染物
1.1 涂装废水的来源及有害物质
涂装废水主要来自于预脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化等车身前处理工序;阴极电泳工序和中涂、喷面漆工序。
废水中含有的主要有毒、有害物质如下:
涂装前处理:亚硝酸盐、磷酸盐、乳化油、表面活性剂、Ni2+、Zn2+。
底涂:低溶剂阴极电泳漆膜、无铅阴极电泳漆膜、颜料、粉剂、环氧树脂、丁醇、乙二醇单丁醚、异丙醇、二甲基乙醇胺、聚丁二烯树脂、二甲基乙醇、油漆等。
中涂、面涂:二甲苯、香蕉水等有机溶剂、漆膜、颜料、粉剂。
1.2 废水水质、水量
本工程设计处理水量60m3/h。
油漆车间排放的废水分为间歇排放的废槽液和连续排放的清洗水。
间歇排放废水主要来源于前处理槽的倒槽废液、喷漆工段排放的废液等,废水浓度高,一次排放量大,水质如表1所示。
表1 间歇排放废水的水质
污
染
物
源
来
水
废
CODCr
mg/L
Oil
mg/L
PO43-
mg/L
Zn2+
mg/L
Ni2+
mg/L
Cd2+
mg/L
碳黑
mg/L
pH 其它
预脱脂槽、脱脂槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 2500~
4000
300~
950
250~400 9.5~11
表调槽废槽液 15~30 8.5~10.5
磷化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 400~600 100~150 20~30 6
钝化槽废槽液、后喷淋、浸渍槽废槽液 50~100 1~3 4~5
电泳废槽液 3000~
20000
81 7~9
中涂、面漆喷漆室水槽废液 3000 5~6 漆渣
连续排放废水主要来自于前处理工序的后喷淋、浸渍槽的溢流废水等,相对间歇排放废水,其浓度低、总排放水量大,其水质如表2所示。
表2 连续排放废水的水质
源
来
水
废
污
染
物
CODCr
mg/L
Oil
mg/L
PO43-
mg/L
Zn2+
mg/L
Ni2+
mg/L
Cd2+
mg/L
碳黑
mg/L
pH
脱脂后冲洗废水 300 25 10~20 7~8
磷化后冲洗废水 20~30 12 8 6
钝化后冲洗废水 10~15 0.1 5~6
DI水喷淋槽喷淋废水 3900 1~3 4
循环去离子清洗废水 400 6
自泳后水洗溢流废水 100~1000 8 7~9
2.涂装废水处理工艺设计
汽车涂装废水处理工艺的关键之一在于合理的清浊分质。对部分难处理或影响后续处理的废水,根据其性质和排放规律,先进行间歇的预处理,再和其它废水集中连续处理,这样不仅可以取得较好的和稳定的处理效果,而且在经济上也合理可行。
2.1 涂装废水处理工艺流程
涂装废水处理工艺流程如图1所示。
图1某汽车厂涂装废水处理站处理流程
2.2 间歇预处理
2.2.1 脱脂废液
对脱脂废液采用酸化法进行破乳预处理,向脱脂废液中投加无机酸将pH调至2~3,使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出脂肪酸,这些高级脂肪酸不溶于水而溶于油,从而使脱脂废液破乳析油。
另外,加酸后使脱脂废液中的阴离子表面活性剂在酸性溶液中易分解而失去稳定性,失去了原有的亲油和亲水的平衡,从而达到破乳。经预处理后CODCr从2500~4000mg/L降低到1500~2400mg/L,去除率在40%左右;而含油量从300~950 mg/L降至50~70 mg/L,去除率高达90%~95%。
2.2.2 电泳废液
在阴极电泳废水中含有大量高分子有机物,CODCr最高可达20000mg/L,还含大量电泳渣,这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶体状。处理中加入适当的阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)作混凝剂,利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物。电泳废液在预处理时要求pH值在11~12之间,有较好的沉淀效果。反应后的出水CODCr在2000 mg/L左右。
2.2.3 喷漆废水
对喷漆废水先采用Fenton试剂(H2O2+FeSO4)对其进行预处理,使其中的有机物氧化分解,CODCr去除效率约在30%左右,再加入PAC和PAM对其进行混凝沉淀,经过此两步处理,CODCr的总去除率可达到60%~80%,由3000~20000mg/L降至1200~4000mg/L。出水排入混合废水调节池。
Fenton试剂具有很强的氧化能力,当pH值较低时(控制在3左右),H2O2被Fe2+催化分解生成羟基自由基(·OH),并引发更多的其他自由基,从而引发一系列的链反应[1]。通过具有极强的氧化能力的·OH与有机物的反应,使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物C—C键断裂,最终分解成H2O、CO2等,使CODCr降低。或者发生偶合或氧化,改变其电子云密度和结构,形成分子量不太大的中间产物,从而改变它们的溶解性和混凝沉淀性。同时,Fe2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以胶体形态存在,具有凝聚、吸附性能,还可除去水中部分悬浮物和杂质。出水通过后续的混凝沉淀进一步去除污染物,以达到净化的目的[2]。
2.3 连续处理
经预处理的各类废水排入均和调节池中,与其它废水混合后进入连续处理流程。混合后的废水CODCr约为700~900mg/L。连续处理分为二级:混凝沉淀和混凝气浮。
在涂装废水中,油、高分子树脂(环氧树脂)、颜料(碳黑)、粉剂、磷酸盐等在表面活性剂、溶剂及各种助剂的作用下,以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。可以靠投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成的稳定体系,使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体,然后形成沉淀或浮渣加以除去[3]。
在废水中加入一定量的无机絮凝剂后,它们可中和乳化油或高分子树脂的电位,压缩双电层,胶粒碰撞促进凝集,完成脱稳过程,形成细小密实的絮凝物。这样可使涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体小颗粒形成沉淀物[4]。所以混凝处理可有效地去除汽车涂装废水中的油、高分子树脂、颜料和粉剂[5]。
重金属离子和磷酸盐中,由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO43-生成Ca3 (PO4) 2沉淀的最佳pH值是10以上;而Zn2+生成氢氧化物沉淀的最佳pH值范围是8.5~9.5,pH过高会形成ZnO22-而溶解。所以要分二级混凝反应以分别去除Ni2+,PO43-和Zn2+ 。同时,混凝反应后的固液分离分别采用的是斜板沉淀池和气浮池,这样既可以用斜板沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀,又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。
2.3.1 混凝沉淀
第一级为混凝沉淀调节pH值为10~10.5。
反应槽采用推流式反应槽,分为三格。第一格加碱将pH调高至10~10.5,加入CaCl2,第二格加FeSO4,第三格加混凝剂PAM,反应后进入斜板沉淀池进行固液分离。三格停留时间分别为15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面负荷按2m3/m2·h设计。一级反应CODCr去除率为50%~60%。图2为一级反应槽示意图。
图2 一级反应槽示意图
2.3.2 混凝气浮
二级反应的反应槽,也采用推流式反应槽,分为三格。第一格加酸将pH回调至8.5~9,第二格加PAC,第三格加PAM,反应后进入气浮池进行固液分离。二级反应槽三格停留时间分别为10min、10min、5min。气浮池的溶气水按处理水量的30%设计。二级反应CODCr去除率为20%~25%,同时气浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性剂。
2.4 深度处理
深度处理采用砂滤和活性炭过滤。从运行情况看,经砂滤后的出水即能达到排放标准(CODCr≤300mg/L)。砂滤装置的过滤速度控制在10~12m3/(m2·h)。反冲洗水由监测水箱中的水加压后提供,反冲洗强度控制在16~18L/(m2·s)。
砂滤后的出水已能达到排放要求,因此,活性炭过滤只是一个应急保证措施,一般情况下较少使用。
2.5 污泥处理
污泥处理的好坏,直接影响废水处理站的运行。由于污泥含油量高,直接进行压滤效果较差,在污泥浓缩槽中加入Ca(OH)2,pH调整至10左右,能达到较好的压滤效果。污泥含水率经板框压滤机后可由99%下降至75%~80%。
2.6 连续处理去除率分析
连续处理过程去除率如表3所示。
表3 连续处理效率
出水位置 CODCr去除率
斜板沉淀池出口 50%~60%
气浮池出口 20%~25%
砂滤出口 15%
3处理效果分析
该工程自2002年运行至今,处理效果稳定,表4为上海市环境监测中心2004年对该厂的监测分析报告数据汇总。监测时间为3天,每天取样12次(1小时取样一次,包括废水处理装置进口和出口)。
表4 废水处理设施总排口监测数据
监测
项目
废水处理装置进口* 废水处理装置出口 上海市《污水综合排放标准》(DB31/199–1997)
浓度最小值(mg/L) 浓度最大值(mg/L) 浓度平均值(mg/L) 浓度最小值(mg/L) 浓度最大值(mg/L) 浓度平均值(mg/L)
pH 6.94 8.96 8.32 7.57 8.85 7.8 6~9
CODCr 434 759 625 73 132 115.6 300 三级标准
SS 93 351 204 21 145 29 350 三级标准
BOD5 36 145 87 4 83 16.9 150 三级标准
Oil 2.6 11.5 5.1 0.1 0.9 0.6 10 二级标准
Zn2+** - - - 0.02 1.6 0.09 4.0 二级标准
Mn2+** - - - 0.05 0.26 0.16 5.0 二级标准
Ni2+** - - - ND 0.18 0.09 1.0 第一类污染物排放标准
苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准
甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.2 二级标准
二甲苯 ND ND ND ND ND ND 0.6 二级标准
*废水处理装置进口指连续处理装置进口。
** Zn2+、Mn2+、Ni2+本次监测未分析,表中所列为该厂废水处理站日常分析数据。
由上表可以看出,经处理后的废水以上海市《污水综合排放标准》(DB31/199—1997)进行评价,其中CODCr、BOD5、SS按三级标准评价(废水处理后排入安亭水质净化厂),其余采用二级标准及第一类污染物最高允许排放浓度,均能达到工程设计指标。
目前,处理装置运行稳定,出水均能达标。
4.技术经济分析
工程造价和运行费用是人们在选用处理方法时所必须考虑和关心的问题。本工程采用分质处理后,与一般的集中物化处理比较,节省了加药量,污泥产量也有所减少,在一定程度上减少了运行费用,更重要的是保证了出水水质的稳定达标。本项目的技术经济指标见表5。
表5 本处理工程技术经济指标
总投资/万元 单位体积污水投资/万元 年运行费用/万元 单位体积污水处理费/元/m3
800 1.11 30 1.67
*年工作日按250天计,日处理水量为720 m3。
5.结论
1、本工程采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对汽车涂装废水进行处理在技术和经济上是合理可行的。实际运行结果证明,此工艺对重金属、SS、Oil的去除效率超过90%,对CODCr的去除率大于80%。
2、汽车涂装废水水量和水质变化大,要特别的重视废水水量、水质均衡和分质预处理。根据工程实践证明,对脱脂废液,电泳废水、废液和喷漆废水这三股废水分别进行间歇预处理,这不仅有利于后续处理效率的提高,体现出技术和经济的统一,而且对整个系统的稳定运行和出水的稳定达标至关重要。
参考文献:
熊忠,林衍等 Fenton氧化法在废水处理中的应用[J] 新疆环境保护,2002,24(2):35~39
张林生,魏峰等 物理化学法处理汽车工业电泳涂装工艺中的超滤液废水[J] 给水排水,1999,25(10):33~36
刘绍根,汽车涂装废水处理技术[J] 工业用水与废水,2001,32(2):11~13
刘绍根,黄显怀 物化—生化法处理汽车生产废水[J] 给水排水,2001,27(12):53~56
廖亮,吴一飞等 磷化-喷漆线的废水处理工艺研究[J] 环境技术,2000,18,(4):18~21
2. 求英文翻译高手 翻译两篇污水处理的英文文献
楼上的素质也太低了点吧,用在线翻译出来的也来这混积分,没意思,我是帮不了你了,不过千万别用在线翻译的,会闹很多笑话的。
3. 关于废水处理的外文文献以及翻译!!!!
是我,惊云飞雪。呵呵
Pretreatment of coking wastewater using anaerobic sequencing batch reactor (ASBR)*
4. 求含油废水处理论文的英文文献及翻译
含油污水处理技术
摘 要: 介绍常用的含油废水处理技术的原理、特点及其除油设备,综述含油污水的处理方法。
关 键 词: 含油废水; 技术; 污水处理方法
含油污水的产量大,涉及的范围广,例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水。油污染作为一种常见的污染,对环境保护和生态平衡危害极大。当今油水分离技术较多,常用的方法有重力分离法、空气浮选法、粗粒化法、过滤法、吸附法、超声波法等技术,并且新的除油技术还在不断的研发中。本文从除油器的原理及方法方面加以介绍。
1 重力分离法
重力分离法是典型的初级处理方法,是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性,在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层,油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小,油与水的密度差,流动状态及流体的粘度。它们之间的关系可用stokes 和Newton 等定律来描述。
1. 1 横向流除油器[1 ]
横向流含油污水除油设备是在斜板除油器的基础上发展起来的,它由含油污水的聚结区和分离区两部分组成。含油污水首先经过交叉板型的聚结器,使小分散油珠聚并成大油珠,小颗粒固体物质絮凝成大颗粒,然后聚结长大的油珠和固体物质通过具有独特通道的横向流分离板区,而从水中分离出来。在进行油水、固体物质分离的同时,还可以进行气体(天然气) 的分离。
1. 2 波纹板聚结油水分离器[2 ]
波纹板除油原理主要是利用油、水的密度差,使油珠浮集在板的波峰处而分离去除,其关键是在于借助哈真浅池沉淀原理,制成波纹板变间距变水流流线,过水断面是变化的,水流呈扩散、收缩状态交替流动,产生了脉动(正弦) 水流,使油珠之间增加了碰撞机率,促使小油珠变大,加快油珠的上浮速度,达到油水分离的目的。
1. 3 聚集型油水分离器[3 ]
奥地利费雷公司在世界上率先开发了CPS一体化波纹板式重力加速聚集型油水分离器。该波形板是费雷公司的专利产品,以聚丙烯为基础材料,内含多种添加剂,使其具有亲油而不粘油、抗老化是特点。波纹板一块一块地叠加起来的,间距一般为6 mm(当水中悬浮物含量较高时,可采用间距12 mm 的设计) 。
1. 4 高效仰角式游离水分离器[4 ]
将卧式和立式游离水分离器相结合,采用仰角设计,克服了立式容器内油水界面覆盖面积小和卧式容器油水界面与水出口距离短,分离时间不充分的缺点。来液进口位于管式容器的上行端,水中油珠能聚结并爬高上行至顶端油出口,而水下沉至底端水出口排出。该设备仰角小于12°,长18. 3 m ,直径为1 372 mm和914 mm两种规格。
2 过滤法过滤法是将废水通过设有孔眼的装置或通过由某种颗粒介质组成的滤层,利用其截留、筛分、惯性碰撞等作用使废水中的悬浮物和油分等有害物质得以去除。常用的过滤方法有3 种:分层过滤、隔膜过滤和纤维介质过滤。膜过滤法又称为膜分离法[5 ] ,是利用微孔膜将油珠和表面活性剂截留,主要用于除去乳化油和某些溶解油。滤膜包括超滤膜、反渗透膜和混合滤膜等。膜材料包括有机膜和无机膜两种,常见的有机膜有醋酸纤维膜、聚砜膜、聚丙烯膜等,常用的无机膜有陶瓷膜、氧化铝、氧化钴、氧化钛等。乳化油处于稳定状态,用物理方法或者化学方法很难将其分离。随着膜科学的飞速发展,膜过程处理乳化油污水已逐步被人们接受并在工业中应用。
3 离心分离法
离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转,形成离心力场,因固体颗粒、油珠与废水的密度不同,受到的离心力也不同,达到从废水中去除固体颗粒、油珠的方法。常用的设备是水力旋流分离器。旋流分离器在液固分离方面的应用始于19 世纪40 年代,现在较为成熟,但在油/ 水分离
领域的研究要晚得多。虽然液固分离与液液分离的基本原理相同,但二者设备的几何结构却差别较大。脱油型旋流分离器起源于英国。从20 世
纪60 年代末开始,由英国南安普顿大学MartinThe w 教授领导的多相流与机械分离研究室开始水中除油旋流分离器的研究,发明了双锥双入口
型液- 液旋流分离器。在试验过程中取得满意效果。随后,Young GAB 等人设计出的与双锥型旋流器具有相同分离性能但处理量要高出1 倍的单
锥型旋流分离器。经过几何优化设计,Conoco 公司提出了K型旋流分离器,对于直径小于10μm的油滴分离性能提高更加明显。由于旋流分离器
具有许多独特的优点,旋流脱油技术在发达国家含油废水处理特别是在海上石油开采平台上已成为不可替代的标准设备。
4 浮选法
浮选法,又称气浮法,是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。该法是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣(含油泡沫层) ,然后使用适当的撇油器将油撇去。该法主要用于处理隔油池处理后残留于水中粒经为10~60μm 的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物,出水的含油质量浓度可降至20~30 mg/ L 。根据产生气泡的方式不同,气浮法又分为加压气浮、鼓气气浮、电解气浮等,其中应用最多的是加压溶气气浮法。
5 生物氧化法
生物氧化法是利用微生物的生物化学作用使废水得到净化的一种方法。油类是一种烃类有机物,可以利用微生物的新陈代谢等生命活动将其分解为二氧化碳和水。含油废水中的有机物多以溶解态和乳化态,BOD5 较高,利于生物的氧化作用。对于含油质量浓度在30~50 mg/ L 以下、同时还含有其他可生物降解的有害物质的废水,常用生化法处理,主要用于去除废水中的溶解油。含油废水常见的生化处理法有活性污泥法、生物过滤法、生物转盘法等。活性污泥法处理效果好,主要用于处理要求高而水质稳定的废水。生物膜法与活性污泥法相比,生物膜附着于填料载体表面,使繁殖速度慢的微生物也能存在,从而构成了稳定的生态系统。但是,由于附着在载体表面的微生物量较难控制,因而在运转操作上灵活性差,而且容积负荷有限。
6 化学法
化学法又称药剂法,是投加药剂由化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的一种方法。常用的化学方法有中和、沉淀、混凝、氧化还原等。对含油废水主要用混凝法。混凝法是向含油废水中加入一定比例的絮凝剂,在水中水解后形成带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和,油粒聚集,粒径变大,同时生成絮状物吸附细小油滴,然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC) 、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺( PAM) 等有机高分子絮凝剂,不同的絮凝剂的投加量和pH 值适用范围不同。此法适合于靠重力沉降不能分离的乳化状态的油滴和其他细小悬浮物。
7 吸附法
吸附法是利用亲油性材料,吸附废水中的溶解油及其他溶解性有机物。最常用的吸油材料是活性炭,可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。由于活性炭的吸附容量有限(对油一般为30~80 mg/ g) ,成本高,再生困,一般只用作含油废水多级处理的最后一级处理,出水含油质量浓度可降至0. 1~0. 2 mg/ L 。1976 年湖南长岭炼油厂在废水处理中就采用了活性碳吸附进行深度处理。国内外对于新型吸附剂的研制也取得了一些有益的成果。研究发现,片状石墨能吸附由海上油轮漏油事件释放的重油并易于与水分离。吸附树脂是近年来发展起来的一种新型有机吸附材料,吸附性能好,再生容易,有逐步取代活性炭的趋势,有越来越多的业内人士研究高效吸油树脂的合成与应用[6 ] 。有研究表明,采用丙纶吸油材料从油工业废水中吸附分离和回收油类物质,可根据废水的初始状况、最终要求、水流流量等因素,选用合适的净化方法。此外,煤灰、改性膨润土、磺化煤、碎焦碳、有机纤维、吸油毡、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也可用作吸油材料。吸油材料吸油饱和后,根据具体情况,再生重复使用或直接用作燃料。
8 粗粒化法
粗粒化法是利用油、水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性,油粒被材料捕获而滞留于材料表面和孔隙内形成油膜,油膜增大到一定厚度时时,在水力和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。由斯托克斯公式可知,油粒在水中的浮升速度与油粒直径的平方成正比。聚结后粒经较大的油珠则易于从水中被分离。经过粗粒化的废水,其含油量及污油性质并无变化,只是更容易用重力分离法将油除去。
8. 1 新型高效除油器[7 ]
旋流除油、粗粒化除油及斜板除油技术,是当今普遍认为高效的除油技术。高效除油器是将上述多种高效除油技术于一体的高效合一除油器,
其总体结构设计成卧式,由旋流(涡流段) 粗粒化段及斜板除油段组成。它不仅可提高除油效率,且方便操作、减少占地。根据江汉油田采出水特
性,采用两段粗粒化及两段斜板除油,在进口ρ(油) ≤1 000 mg/ L 时, 出口达到后续处理设备(过滤器) 的进口要求ρ(油) ≤30 mg/ L 。
8. 2 EPS 油水分离技术[8 ]
EPS 油水分离器是一种高效、先进的油水分离装置。它融合了当今先进的板式除油和粗粒化聚结技术,集污水的预处理、油水分离以及二次沉淀和油的回收于一体;具有安装运行费用省、油水分离效果好,操作维护容易等特点,是立式除油罐、斜板除油装置(如美国石油协会的除油装置(API) 、波纹板斜板除油装置(CPI) 、平行斜板除油装置( PPI) 等的更新替代产品。EPS 油水分离器目前已在韩国、美国、波兰、印度、泰国、中国等国家有了实际的应用,污水处理效果普遍良好。
9 声波、微波和超声波脱水技术
声波可加速水珠聚结,提高原油脱水效率;超声波可降低能耗和减少破乳剂用量;而微波在降低乳状液稳定性的同时,还可加热乳状液,进一步促进水滴的聚结,在解决我国东部老油田因三采等引起的原油性质复杂的深度脱水问题方面具有很好的应用前景。
微波是指频率为300 MHz~300 GHz 的电磁波[9 ] 。微波水处理技术是把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能用于水处理的一项新型技术。
超声波是一种高频机械波,其频率一般2 ×104~5 ×108 Hz 之间,具有能量集中、穿透力强等特点。超声波在水中可以发生凝聚效应、空穴或空化效应[10 ] 。当超声波通过含有污水的溶液时,造成微小油滴与水一起振动。但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度、油滴将会相互碰撞、粘合,使油滴的体积增大。随后,由于粒子已变大、不能随声波振动了,只作无规则运动。最后水中小油滴凝聚并上浮,油水分离效果良好。超声处理乳化油污水时,必须以先通过实验,以确定最佳的声波频率,否则可能出现超声粉碎效应,影响处理效果。目前,国内外学者利用超声波技术降解水中的污染物已多达几十种,但所研究的对象多为单组分模拟体系,而实际污水中常含有多种污染物,因此超声波技术在实际污水处理中的适用性如何还有待进一步的研究。此外,目前有关利用超声波技术降解水中污染物的研究大多属于实验室阶段,且由于声化学反应过程的降解机理、反应动力学及反应器的设计放大等方面的研究开展得很不充分,目前还难以实现工程化。
10 超声/ 电化学联用技术[9 ]
利用超声的空化效应,可在电化学反应中使电极不形成覆盖层,避免电极活性下降;超声空化效应还有利于协同电催化过程产生•OH ,而使污水中的污染物的分解加速;超声还可使有机物在水溶液中充分分散,从而大幅度提高反应器的处理能力。Mizera 等在电解氧化处理含酚废水时发现,无超声存在时,只有50 %的分解率,若使用25 kHz、104 W/ m2 的超声波处理时,酚的分解率会提高到80 %。刘静等利用超声/ 电化学联用技术
对印染废水的处理表明,在超声波和电场的协同作用下,废水的脱色率大大高于单独使用超声波时的脱色率。
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关键词:
人工湿地;硝化作用;反硝化作用;生活污水;脱氮;硝化细菌;反硝化细菌
2. 材料和方法
2.1 系统描述
我们研究队伍设计的人工湿地结构位于中国宁波某村。它包括三个部分,容积按照四十人排量设计。气候特点为年降水量1300-1400mm和累计年平均气温16.2℃。极高极低值分别为38.8℃和-4.2℃。较冷的时间段以十二月到二月为代表并且在这个时间段里出水比较接近于8℃(最低5℃)。第一部分和第三部分8m长6m宽1.0m深。反应床有三层构成,最底一层由厚20 cm的洗净的砾石(2–6 cm)构成,中间层由65 cm厚的细砂(0.5–2.0 cm)粒构成,最上层由15 cm厚的土壤(0.1–0.2 cm)构成。底面坡度大约1%。第三部分有三个环形的单元构成,直径分别为7m、5m和3m,由下向上每个0.6m深,表面积近似估算为38.5m2。由顶部向低处单元的溢流会立即产生的瀑布似的紊流可以增大溶解氧含量和维持含氧条件。
图1 塔式复合人工湿地水流示意图:1.进水区 2.塔式区 3.出水区 4.湿地植物 5.顶部环形区域 6.中部环形区域 7.底部环形区域 8.瀑布似溢流
湿地结构的底部用高密度的聚乙烯作为衬里,环形区域则是要铺衬5cm厚的砌砖墙,为了防止污水的渗漏及污水与地下水混合。由苗圃购得的池柏(Taxodium ascendens)的幼苗以间距0.8m间隔围绕整个湿地结构底部环形种植,湿地结构地层中部种植密度为56株/m2的蔺草(Schoenoplectus trigueter),于头年十一月种植第二年五月份收割。在蔺草收获后的六至十月份,以9株/m2的种植密度种植野茭白(Zizania aquatica)。在第二部分顶部的环形部分以近似6株/m2的种植密度种植睡莲(Nymphaea tetragona),在中间环形区域以的36株/m2种植密度种植香蒲(Typha angustifolia)。
表1 THCW进水和出水的物理化学特性
80%的原污水不断的流入湿地结构的第一部分。20%的污水由泵直接输入第二部分的环形结构最高层,溢流进入环形结构中间一层,之后流入最后一层。此时第二部分处理污水与第一部分处理后的污水一起流入湿地结构的第三部分并最终由其排出。水深由一个储水塔控制。在第一时段,前四个月(06年5月到8月)人工湿地结构以的16 cm/d水力负荷运行(水力停留时间5.4 d)。第二时段,之后八个月(06年9月到07年4月)人工湿地结构以的比较高的32 cm/d水力负荷运行(水力停留时间2.7 d)。这些生活污水在一个腐化池里先进行预处理(表一)。
2.2 分析方法
2.2.1 化学分析
需每天采集第一部分的进水,第二部分的出水(仅在后八个月),第三部分的出水,每周混合水样的测试数据和结果搜集分析,需检测TSS,COD,NH3-N,TN,TP。每周检测现场每部分和每个环形处理单元的水温,pH,DO,TSS,COD,TN,TP和NH3-N要坚决的按照标准方法来检测控制(APHA, 1998)。
野茭白(Z. aquatica))和蔺草(S. trigueter)在零六年十月和零七年五月分别被收割(砍掉植株所有水面上可见部分)。收割的植物在被蒸馏水洗过后在太阳下经过24小时的日照后投入105 ◦C下灼烧24小时。植物在干燥后的称重作为基本分析。被干燥和研磨过的植物碎末作为总氮(TKN)测量的准备,分析方法按照标准方法(APHA, 1998)。
2.2.2硝化及反硝化的测量
在湿地结构第三部分的前端沉淀物上层的五厘米处存在潜在的硝化反应。使用的试验介质中每公升包含:0.14g K2HPO4; 0.027 g KH2PO4; 0.59 g (NH4)2SO4;1.20 g NaHCO3;0.3 g CaCl2·2H2O;0.2 g MgSO4; 0.00625 g FeSO4;0.00625 g EDTA;1.06 gNaClO3;pH是7.5。氯化钠被用于抑制硝酸盐及亚硝酸盐的氧化。50mL沉淀污泥需要加入100mL试验介质25 ◦C在震荡器150 rpm转速下培养。这种经处理过的样本在被培养2,6,20和24小时后被收集。亚硝酸盐的浓度用光度计测量。由亚硝酸盐产量和培养时间数计算出的线性回归,评估出的角系数可以计算出潜在硝化反应的量。结果以在样品中的体积损耗规范化的计算出来,最后以干重(DW)及明确的每小时每克干物质产生nmol亚硝酸盐表示。
潜在亚硝化反应速率(PDR)被用乙炔抑制设备进行测量。 沉淀物样本在第三部分的后部的四个地点采集(两个分散采集,两个呈柱状采集直径3.5 cm),并且要立即用铝箔密封以防游离氧进入沉淀物样本。这四个样本分别投入四个容积为1500mL的锥形瓶中,加入添加营养元素的营养液进行培养(15 mg/L NO3-N,72 mg/L Ca,10 mg/L Mg,27 mg/L Na,39mg/L K和2.5 mg/L PO4-P)。烧瓶顶部用氮气吹洗半个小时。烧瓶被置于旋转振荡器中60 rpm转速震荡。样本在黑暗处20 ◦C培养八小时。每个小时使用注射器进行气体取样。顶部样本用气象色谱仪分析N2O的浓度(日本金岛公司气象色谱仪GC-14B),气象色谱仪带有一个电子捕获探测器操作温度340 ◦C。潜在亚硝化的反应速率以mg N2O-N/m2沉淀物每小时表示。
2.2.3 微生物数量的分析
人工湿地沉淀物中的硝化和反硝化微生物使用以下培养基用最大可能数量法计算(Carter and Gregorich, 2006)。计算硝化细菌的培养基配方如下:13.5 g Na2HPO4;0.7 g KH2PO4; 0.1g MgSO4·7H2O; 0.5 g NaHCO3; 2.5 g (NH4)2SO4;14.4mg FeCl3·6H2O; 18.4mg CaCl2·7H2O; 1 L 蒸馏水;pH=8.0。计算反硝化细菌的培养基配方如下:1.0 g KNO3; 0.1gNa2HPO4;;2.0 g Na2S2O7; 0.1g NaHCO3;;0.1 g MgCl2; 1 L 蒸馏水;pH 7.0。用一根内径为4.7cm的玻璃管采集测量硝化和反硝化细菌的数量应远离泥水分界面(0–2 cm)及过深的深度(5–8 cm)。附着在岩石及水生植物体上的细菌剥离下来之后,然后用混合器将其溶于冷水驱散混合。经十个无菌的蒸馏水样稀释的沉淀物样本被转移到96格的包含各自培养基的微量滴定板上在28 ◦C下硝化细菌培养21 d反硝化细菌培养5 d。为了确定沉淀物的干重,10 g的沉淀物在105 ◦C下被隔夜烘干直至产生衡重样本。在人工湿地结构运行期间,硝化和反硝化细菌的数量要每两月进行一次计算。
2.2.4 统计分析
所有带有方差测验的统计分析都使用统计分析软件SPSS进行分析(Statistic Package for Social Science)。当p < 0.05时误差被认为是有效的。有效的误差用邓肯测试法进行评估。皮尔森相关分析适用于评估潜在反硝化效率和水力负荷之间有效的的线性相关,以及反硝化和水力负荷之间的关系。
3.结果
第二部分第三部分的出水中物理化学指标的变化在表1中给出,水的pH没有太大的变化。由于人工湿地结构第二部分的瀑布式溢流的被动充氧的原因,出水的溶解氧含量(DO)相对较大。在第二部分入水的溶解氧平均值为:1.28±0.52 mg/L,出水中的平均值为:2.98±0.38mg/L。已观测到的对总悬浮物TSS的脱除率为84.60±9.6%。氮的脱除率是较高值的,脱除NH3-N和TN平均值为:83.11±10.2%,82.85±8.5%。在第二部分NH3-N和TN的脱除率分别为:72%和29%。在第二部分的硝化作用将很大部分的氮转化成了NO3-N,54%的由第三部分的反硝化作用和其他作用转移脱除。磷的脱除率观测到在64.15±7.9%。在第二时间段对于第一时间段各类超标污染物的脱除效率更高,因为第一时间短的水力负荷较低。但在两种不同的水力负荷下各类污染物的脱除效率是相似的(p < 0.02)。
图2显示了的研究调查期间12个月的入水和出水中CODcr,NH3-N,TN和TP脱除效率。在研究期间的时间段一和时间段二中,调研中的十二个月NH3-N和TN被有效脱除。脱氮效率在开始10周和最后10周是最高,由于温度较高的原因。人工湿地结构在冬季也显出了对于氮、磷和有机物的较高的脱除效率。另外由于硝化和反硝化作用而导致的氮素流失的量在夏季大于(p < 0.003)在冬季。当湿地中的pH值超过极大值7.7,氨的挥发可以被忽略,这个pH值下没有足够量的氨气的生成。在两种水力负荷下(16 cm/d和 32 cm/d)的脱除效率在统计上没有显著差异。
图2.实验期间THCW进水出水中的COD,NH3-N,TN和TP含量与脱除效率
图2中同样显示在湿地运行期间磷的脱除效率在最高的水力负荷下或是在冬季没有十分显著的波动。在冬季和夏季的运行中,出水的总磷TP浓度没有显著的差异。图3. 实验期间THCW第三部分沉淀物中潜在硝化及反硝化量
如图3所示,潜在硝化速率和潜在反硝化效率在最初的四个月里的随着时间增长。在水力负荷上升(16 cm/d到32 cm/d)之后的一个月,在2006年的十月到十二月之间潜在硝化速率下降,潜在反硝化速率在2006年的十月到2007年的二月之间下降。实验结束时潜在硝化反应速率没有明显上升,反硝化反应速率上升了一点。潜在硝化反应和潜在反硝化反应用硝化细菌和反硝化细菌的最有可能数目来分别计算,显出两条正相关关系很好的曲线(p < 0.05)。
表2 在THCW中硝化及反硝化细菌数量
由表2看出,在湿地结构沉淀物中的硝化细菌和反硝化细菌最可能数目大约在每克104–105数量级之间。对比硝化细菌及反硝化细菌的估算定量,湿地结构中相应的潜在硝化反应和潜在反硝化反应(图3)显示出更多数量的硝化细菌和反硝化细菌,更高的潜在硝化活动。
为了测定植物收获后在脱氮方面的效果,在06年十月和07年五月收获的植物烘干后测量其凯氏氮(TKN)的含量,显示出在蔺草(S. trigueter)中积累的氮的含量远大于野茭白(Z. aquatica)中的积累,在蔺草(S. trigueter)和野茭白(Z. aquatica)的烘干样中平均固氮的量是6.8±0.3/kg和4.7±0.2/kg,总氮的平均吸收率分别是17.18 kg/(ha·d)和12.63 kg/(ha·d)。
4.讨论
硝化反应是不能从水中脱氮。但是伴随着反硝化反应却是许多人工湿地结构的主要脱除机理。硝化反应发生在氧气处于一个可以使严格好氧硝化细菌生长的足够高的浓度氧气含量下。硝化反应存在于所有的人工湿地结构中,但这一反应的大小又由溶解氧的量决定。因为NH3-N在许多废水中是占优势的种类,硝化反应通常在各类湿地系统中是一个限制环节。反硝化作用被认为是大多数人工湿地结构中主要的脱氮机理。无论如何,通常在废水中硝酸盐的浓度是非常低的,因此反硝化反应必须伴随硝化反应而进行。硝化反应和反硝化反应对于氧的不同需求成为了许多要求到高脱氮效率的人工湿地的障碍。
人们普遍认为当溶解氧浓度(DO)达到1.5mg/L以上时硝化反应可以发生。研究中湿地结构的出水溶解氧浓度(DO)平均值为2.22±0.13 mg/L,这个可能是由于人工湿地结构中部的塔式结构的瀑布式溢流造成的,这个溶解氧浓度是对硝化作用有利的;这个推论与沉淀物中的更多的硝化细菌的数目相一致(表2)。高的溶解氧浓度与充足由入水的支路直接注入人工湿地第二部分的有机物,减少了异养生物和硝化细菌之间对营养的争夺。因此更多的缓慢生长的硝化细菌转移到了沉淀物的表面和植物根部。
5.结论
该研究显示,塔式复合人工湿地结构可以有效处理许多污染物,第一部分的处理目标为总悬浮物TSS和生物需氧量,第二个塔式部分的处理目标是硝化,第三部分的目标是反硝化。使用塔式结构的瀑布式水流而带来被动充氧以及由旁路直接注入第二部分的原污水,在促进硝化和反硝化方面的显示出了很大的促进。对于总悬浮物TSS,化学需氧量COD,氨氮NH3-N,总氮TN,总磷TP的脱除效率分别为:88.57±16.3%,84.60±9.6%,83.11±10.2%,82.85±8.5%,64.15±7.9%。显然,我们设计的系统在高的水力负荷下对于初级生活污水有一个高的脱氮能力。湿地结构污泥里的硝化细菌的数量较高,但反硝化细菌数量对于其他报道来说相对偏低。潜在硝化反应和潜在反硝化反应的数目是与硝化细菌和反硝化细菌数目相一致的。在湿地结构中硝化反应和反硝化反应是脱氮运行的主要机理。湿地种植物的含氮量显示出本土植物蔺草是最适合湿地结构的植物,因为它有冬季生长和工业可以利用的特点。对于环境教育项目,塔式复合人工湿地结构也提供了一个额外的好处,即美学的观赏价值。对于湿地结构的超过两年的现场检测研究,最佳化的入水分布和结构设计将会在将来的研究中逐一进行。
提高塔式复合人工湿地处理农村生活污水的脱氮效率[1]
摘要:
努力保护水源,尤其是在乡镇地区的饮用水源,是中国污水处理当前面临的主要问题。氮元素在水体富营养化和对水生物的潜在毒害方面的重要作用,目前废水脱氮已成为首要关注的焦点。人工湿地作为一种小型的,处理费用较低的方法被用于处理乡镇生活污水。比起活性炭在脱氮方面显示出的广阔前景,人工湿地系统由于溶解氧的缺乏而在脱氮方面存在一定的制约。为了提高脱氮效率,一种新型三阶段塔式混合湿地结构----人工湿地(thcw)应运而生。它的第一部分和第三部分是水平流矩形湿地结构,第二部分分三层,呈圆形,呈紊流状态。塔式结构中水流由顶层进入第二层及底层,形成瀑布溢流,因此水中溶解氧浓度增加,从而提高了硝化反应效率,反硝化效率也由于有另外的有机物的加入而得到了改善,增加反硝化速率的另一个原因是直接通过旁路进入第二部分的废水中带入的足量有机物。常绿植物池柏(Taxodium ascendens),经济作物蔺草(Schoenoplectus trigueter),野茭白(Zizania aquatica),有装饰性的多花植物睡莲(Nymphaea tetragona),香蒲(Typha angustifolia)被种植在湿地中。该系统对总悬浮物、化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的去除率分别为89%、85%、83%、 83% 和64%。高水力负荷和低水力负荷(16 cm/d 和 32 cm/d)对于塔式复合人工湿地结构的性能没有显著的影响。通过硝化活性和硝化速率的测定,发现硝化和反硝化是湿地脱氮的主要机理。塔式复合人工湿地结构同样具有观赏的价值。
关键词:
人工湿地;硝化作用;反硝化作用;生活污水;脱氮;硝化细菌;反硝化细菌
研究目的:
1.评价新型人工湿地的性能,塔式复合人工湿地(THCW),尤其是在高水力负荷的情况下脱氮效率。这种人工湿地结构设计通过瀑布形式的水流进行被动充氧从而提高废水中溶解氧浓度进而提高硝化速率,依靠直接在湿地中间部分加入原废水提高反硝化速率,从而促进硝化反硝化过程。
2.对于在人工湿地结构中常绿多年生木本植物和草本植物共同脱除氮的效率的评价,尤其是在冬季的阶段,且在湿地里植物的生长量对于氮的脱除是有帮助作用的。
3.研究表面水平流、自由水流相结合的系统是否在脱除和转化废水中污染物方面表现出更好的性能,尤其是脱氮方面。
2. 材料和方法
2.1 系统描述
我们研究队伍设计的人工湿地结构位于中国宁波某村。它包括三个部分,容积按照四十人排量设计。气候特点为年降水量1300-1400mm和累计年平均气温16.2℃。极高极低值分别为38.8℃和-4.2℃。较冷的时间段以十二月到二月为代表并且在这个时间段里出水比较接近于8℃(最低5℃)。第一部分和第三部分8m长6m宽1.0m深。反应床有三层构成,最底一层由厚20 cm的洗净的砾石(2–6 cm)构成,中间层由65 cm厚的细砂(0.5–2.0 cm)粒构成,最上层由15 cm厚的土壤(0.1–0.2 cm)构成。底面坡度大约1%。第三部分有三个环形的单元构成,直径分别为7m、5m和3m,由下向上每个0.6m深,表面积近似估算为38.5m2。由顶部向低处单元的溢流会立即产生的瀑布似的紊流可以增大溶解氧含量和维持含氧条件。
图1 塔式复合人工湿地水流示意图:1.进水区 2.塔式区 3.出水区 4.湿地植物 5.顶部环形区域 6.中部环形区域 7.底部环形区域 8.瀑布似溢流
湿地结构的底部用高密度的聚乙烯作为衬里,环形区域则是要铺衬5cm厚的砌砖墙,为了防止污水的渗漏及污水与地下水混合。由苗圃购得的池柏(Taxodium ascendens)的幼苗以间距0.8m间隔围绕整个湿地结构底部环形种植,湿地结构地层中部种植密度为56株/m2的蔺草(Schoenoplectus trigueter),于头年十一月种植第二年五月份收割。在蔺草收获后的六至十月份,以9株/m2的种植密度种植野茭白(Zizania aquatica)。在第二部分顶部的环形部分以近似6株/m2的种植密度种植睡莲(Nymphaea tetragona),在中间环形区域以的36株/m2种植密度种植香蒲(Typha angustifolia)。
表1 THCW进水和出水的物理化学特性
80%的原污水不断的流入湿地结构的第一部分。20%的污水由泵直接输入第二部分的环形结构最高层,溢流进入环形结构中间一层,之后流入最后一层。此时第二部分处理污水与第一部分处理后的污水一起流入湿地结构的第三部分并最终由其排出。水深由一个储水塔控制。在第一时段,前四个月(06年5月到8月)人工湿地结构以的16 cm/d水力负荷运行(水力停留时间5.4 d)。第二时段,之后八个月(06年9月到07年4月)人工湿地结构以的比较高的32 cm/d水力负荷运行(水力停留时间2.7 d)。这些生活污水在一个腐化池里先进行预处理(表一)。
2.2 分析方法
2.2.1 化学分析
需每天采集第一部分的进水,第二部分的出水(仅在后八个月),第三部分的出水,每周混合水样的测试数据和结果搜集分析,需检测TSS,COD,NH3-N,TN,TP。每周检测现场每部分和每个环形处理单元的水温,pH,DO,TSS,COD,TN,TP和NH3-N要坚决的按照标准方法来检测控制(APHA, 1998)。
野茭白(Z. aquatica))和蔺草(S. trigueter)在零六年十月和零七年五月分别被收割(砍掉植株所有水面上可见部分)。收割的植物在被蒸馏水洗过后在太阳下经过24小时的日照后投入105 ◦C下灼烧24小时。植物在干燥后的称重作为基本分析。被干燥和研磨过的植物碎末作为总氮(TKN)测量的准备,分析方法按照标准方法(APHA, 1998)。
2.2.2硝化及反硝化的测量
在湿地结构第三部分的前端沉淀物上层的五厘米处存在潜在的硝化反应。使用的试验介质中每公升包含:0.14g K2HPO4; 0.027 g KH2PO4; 0.59 g (NH4)2SO4;1.20 g NaHCO3;0.3 g CaCl2·2H2O;0.2 g MgSO4; 0.00625 g FeSO4;0.00625 g EDTA;1.06 gNaClO3;pH是7.5。氯化钠被用于抑制硝酸盐及亚硝酸盐的氧化。50mL沉淀污泥需要加入100mL试验介质25 ◦C在震荡器150 rpm转速下培养。这种经处理过的样本在被培养2,6,20和24小时后被收集。亚硝酸盐的浓度用光度计测量。由亚硝酸盐产量和培养时间数计算出的线性回归,评估出的角系数可以计算出潜在硝化反应的量。结果以在样品中的体积损耗规范化的计算出来,最后以干重(DW)及明确的每小时每克干物质产生nmol亚硝酸盐表示。
潜在亚硝化反应速率(PDR)被用乙炔抑制设备进行测量。 沉淀物样本在第三部分的后部的四个地点采集(两个分散采集,两个呈柱状采集直径3.5 cm),并且要立即用铝箔密封以防游离氧进入沉淀物样本。这四个样本分别投入四个容积为1500mL的锥形瓶中,加入添加营养元素的营养液进行培养(15 mg/L NO3-N,72 mg/L Ca,10 mg/L Mg,27 mg/L Na,39mg/L K和2.5 mg/L PO4-P)。烧瓶顶部用氮气吹洗半个小时。烧瓶被置于旋转振荡器中60 rpm转速震荡。样本在黑暗处20 ◦C培养八小时。每个小时使用注射器进行气体取样。顶部样本用气象色谱仪分析N2O的浓度(日本金岛公司气象色谱仪GC-14B),气象色谱仪带有一个电子捕获探测器操作温度340 ◦C。潜在亚硝化的反应速率以mg N2O-N/m2沉淀物每小时表示。
2.2.3 微生物数量的分析
人工湿地沉淀物中的硝化和反硝化微生物使用以下培养基用最大可能数量法计算(Carter and Gregorich, 2006)。计算硝化细菌的培养基配方如下:13.5 g Na2HPO4;0.7 g KH2PO4; 0.1g MgSO4·7H2O; 0.5 g NaHCO3; 2.5 g (NH4)2SO4;14.4mg FeCl3·6H2O; 18.4mg CaCl2·7H2O; 1 L 蒸馏水;pH=8.0。计算反硝化细菌的培养基配方如下:1.0 g KNO3; 0.1gNa2HPO4;;2.0 g Na2S2O7; 0.1g NaHCO3;;0.1 g MgCl2; 1 L 蒸馏水;pH 7.0。
用一根内径为4.7cm的玻璃管采集测量硝化和反硝化细菌的数量应远离泥水分界面(0–2 cm)及过深的深度(5–8 cm)。附着在岩石及水生植物体上的细菌剥离下来之后,然后用混合器将其溶于冷水驱散混合。经十个无菌的蒸馏水样稀释的沉淀物样本被转移到96格的包含各自培养基的微量滴定板上在28 ◦C下硝化细菌培养21 d反硝化细菌培养5 d。为了确定沉淀物的干重,10 g的沉淀物在105 ◦C下被隔夜烘干直至产生衡重样本。在人工湿地结构运行期间,硝化和反硝化细菌的数量要每两月进行一次计算。
2.2.4 统计分析
所有带有方差测验的统计分析都使用统计分析软件SPSS进行分析(Statistic Package for Social Science)。当p < 0.05时误差被认为是有效的。有效的误差用邓肯测试法进行评估。皮尔森相关分析适用于评估潜在反硝化效率和水力负荷之间有效的的线性相关,以及反硝化和水力负荷之间的关系。
3.结果
第二部分第三部分的出水中物理化学指标的变化在表1中给出,水的pH没有太大的变化。由于人工湿地结构第二部分的瀑布式溢流的被动充氧的原因,出水的溶解氧含量(DO)相对较大。在第二部分入水的溶解氧平均值为:1.28±0.52 mg/L,出水中的平均值为:2.98±0.38mg/L。已观测到的对总悬浮物TSS的脱除率为84.60±9.6%。氮的脱除率是较高值的,脱除NH3-N和TN平均值为:83.11±10.2%,82.85±8.5%。在第二部分NH3-N和TN的脱除率分别为:72%和29%。在第二部分的硝化作用将很大部分的氮转化成了NO3-N,54%的由第三部分的反硝化作用和其他作用转移脱除。磷的脱除率观测到在64.15±7.9%。在第二时间段对于第一时间段各类超标污染物的脱除效率更高,因为第一时间短的水力负荷较低。但在两种不同的水力负荷下各类污染物的脱除效率是相似的(p < 0.02)。
图2显示了的研究调查期间12个月的入水和出水中CODcr,NH3-N,TN和TP脱除效率。在研究期间的时间段一和时间段二中,调研中的十二个月NH3-N和TN被有效脱除。脱氮效率在开始10周和最后10周是最高,由于温度较高的原因。人工湿地结构在冬季也显出了对于氮、磷和有机物的较高的脱除效率。另外由于硝化和反硝化作用而导致的氮素流失的量在夏季大于(p < 0.003)在冬季。当湿地中的pH值超过极大值7.7,氨的挥发可以被忽略,这个pH值下没有足够量的氨气的生成。在两种水力负荷下(16 cm/d和 32 cm/d)的脱除效率在统计上没有显著差异。
图2.实验期间THCW进水出水中的COD,NH3-N,TN和TP含量与脱除效率
图2中同样显示在湿地运行期间磷的脱除效率在最高的水力负荷下或是在冬季没有十分显著的波动。在冬季和夏季的运行中,出水的总磷TP浓度没有显著的差异。
5.结论
该研究显示,塔式复合人工湿地结构可以有效处理许多污染物,第一部分的处理目标为总悬浮物TSS和生物需氧量,第二个塔式部分的处理目标是硝化,第三部分的目标是反硝化。使用塔式结构的瀑布式水流而带来被动充氧以及由旁路直接注入第二部分的原污水,在促进硝化和反硝化方面的显示出了很大的促进。对于总悬浮物TSS,化学需氧量COD,氨氮NH3-N,总氮TN,总磷TP的脱除效率分别为:88.57±16.3%,84.60±9.6%,83.11±10.2%,82.85±8.5%,64.15±7.9%。显然,我们设计的系统在高的水力负荷下对于初级生活污水有一个高的脱氮能力。湿地结构污泥里的硝化细菌的数量较高,但反硝化细菌数量对于其他报道来说相对偏低。潜在硝化反应和潜在反硝化反应的数目是与硝化细菌和反硝化细菌数目相一致的。在湿地结构中硝化反应和反硝化反应是脱氮运行的主要机理。湿地种植物的含氮量显示出本土植物蔺草是最适合湿地结构的植物,因为它有冬季生长和工业可以利用的特点。对于环境教育项目,塔式复合人工湿地结构也提供了一个额外的好处,即美学的观赏价值。对于湿地结构的超过两年的现场检测研究,最佳化的入水分布和结构设计将会在将来的研究中逐一进行。
太多了,发不了
7. 外文翻译一篇,污水工艺的。英译汉,1000字左右。
一·生产废水篇
One of proction wastewater
1.工业污水的治理方法
1of instrial wastewater treatment method
一种处理工业污水的方法,属于污水处理技术领域。其是将污水引往集水池,对集水池末尾一格调节pH,用一级溶气水泵提升到一级压力溶气罐,同时吸入空气和聚凝脱色剂,将在一级压力溶气罐内的一级饱和溶气水骤然释放到一级气浮池形成一级处理水;一级处理水溢入缓冲池,再在控制pH用二级溶气水泵将一级处理水提升至二级压力溶气罐内,同时吸入空气和聚凝脱色剂,将二级压力溶气罐内的二级饱和溶气水骤然释放到二级气浮池形成二级处理水并自溢至沉淀池沉淀后排放;一、二级气浮池中的浮泥入浮泥池,压滤成滤饼,滤液回引至集水池。本方法处理的工业污水的CODcr、脱色率、SS、BOD5的去除率分别为80~90%、95%、90%以上、75-80%,符合GB8978-1996一级水排放标准。沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业污水经厌氧发酵处理产生的沼气,驱动沼气发电机组发电,并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产,使综合热效率达 80 %左右,大大高于一般 30~40% 的发电效率,用户的经济效益显著是处理工业污水的好方法。
A kind of instrial sewage processing method, belonging to the technical field of sewage treatment. The sewage which leads to the sump for collecting tank, at the end of a regulator of pH, with a dissolved air pump to a pressure air dissolving tank, at the same time of inhaled air and coagulation decolourant, will be at the level of pressure dissolved air tank level within the saturated dissolved air water suddenly released into a flotation tank form a level of processing water; a water spill into the buffer pool, and then in the control of pH two gas dissolved water pump level water level to the two pressure dissolved air tank, at the same time of inhaled air and coagulation decolourant, two stage pressure dissolved air tank two level within the saturated dissolved air water suddenly released into the two stage flotation tank to form the two stage of processing water and overflow to the sedimentation tank for sedimentation after discharge; one or two level in the flotation tank floating mud into the mud pool, filter into cake, leachate to lead to water collecting tank. The method for processing instrial wastewater decolorization rate of CODcr, SS, BOD5, the removal rates were 80~ 90%,95%,90%,7580%, consistent with the GB89781996level water discharge standard. Biogas power generation is a set of environmental protection and energy saving in one of the new technology of comprehensive utilization of energy. It uses instrial wastewater by anaerobic fermentation processing to proce biogas, biogas generator drive, and can make full use of the waste heat generator for the proction of biogas, the integrated thermal efficiency of about 80%, significantly higher than the general 30 ~40% of the power generation efficiency, user's remarkable economic benefit is instrial sewage processing method.
2.农业污水的治理方法
2agricultural sewage treatment method
农业污水因为分布面广而分散,难于收集也难于治理,所以只能利用生物的作用将污染物去除,譬如将高密度的高效去污菌,直接投入污染水体,以达到净水的目的。
Agricultural wastewater because of wide distribution and dispersion, difficult to collect is difficult to control, so only use the biological role of the pollutant removal, such as high density efficient decontamination bacteria, directly into the contaminated water, in order to achieve the purpose of purifying water.
3.医疗污水的治理方法
3medical sewage treatment method
医院污水处理,通常包括一级处理和二级处理。一般地说,若处理后出水排入市政下水道,通常只进行一级处理;若处理后出水直接排入河道,则需进行一级处理和二级处理;对排放标准严的地区,为防止水体的富营养化,需进行除磷脱氮三级处理。对酸性废水、洗相废水、放射性污水等特殊的医院污水,应进行严格的收集和处理。有些地区为缓解供水紧张的矛盾,已进行医院污水的深度处理和循环利用。实际采用何种方式处理医院污水,应综合考虑污水的来源、污水的流向及当地的供水情况等多方面因素。另外,医院污水处理一个非常重要的方面,就是必须进行消毒处理,以杀灭各种病原微生物。
Hospital sewage treatment, usually including a stage and two stage treatment. Generally speaking, if the treated water is discharged to a municipal sewer, usually only primary treatment; if the treated water is discharged directly into the river, need to carry on a treatment and two stages of treatment; the emission standard is strict region, in order to prevent the eutrophication of water bodies, need for nitrogen and phosphorus removal of three stages of treatment. The acidic waste water, washing wastewater, radioactive sewage and other special hospital sewage, should be carried out in strict collection and treatment. Some areas to alleviate the conflict of water supply, has been performed in hospital sewage advanced treatment and recycling. Practical ways to treat hospital sewage, should consider the sources of sewage, sewage flows and the local water supply and other factors. In addition, the hospital sewage treatment is a very important aspect, is must be disinfected, to kill various pathogenic microorganisms.
二·生活污水篇
Two of life sewage
1.农村生活污水治理方法
1rural domestic sewage treatment method
针对农村生活污水,可以进行以下处理:
For rural domestic sewage treatment, can be the following:
生活污水→化粪池→厌氧池→人工湿地(种植根系发达、喜湿、吸收能力强的美人蕉、水葱、菖蒲等植物)经“过滤”后排放的方法进行处理,主要适用于农村分散生活污水处理,建成后运行费用基本为零,使用寿命在10年以上。
Sewage and septic tank, anaerobic pond and artificial wetland ( planting developed root system, like wet, absorption ability of Canna, Shuicong, calamus plant ) by the" filter" emission method for processing, mainly for rural decentralized sewage treatment, after the completion of operation cost is zero, the use of life in 10years or above.
2.城市生活污水治理方法
2city sewage treatment method
针对城市生活污水,可以进行以下处理:
According to the city sewage, can be the following processing:
将城市生活污水输送到城市周围的农村,利用农村广阔的土地来净化城市生活污水。将是一劳永逸与一举多得的好方法。以日供应生活用自来水100W立方的大中型城市为例:普通的污水处理设施造价1000元/立方。建设成本10亿,年运营成本100W立方/天×365×0.5元/立方=1.8亿.采用土壤净化法建设成本1000元/立方,年运营成本100W立方/天×365×0.1元/立方=0.4亿. 同时年节约农用水资源3.6亿立方,节约化肥约1万吨/年,减少农药用量5吨/年,综合效益可观。
The city sewage transported to the city around the country, the use of rural broad land to purification of city sewage. Will be to put things right once and for all and too good method. In order to supply living water cubic 100W is large and medium-sized city for example: common sewage treatment facility cost 1000 yuan / cubic. 1000000000years of construction cost, operation cost of 100W cubic meters / day x 365x 0.5yuan / cubic = 180000000. Using soil decontamination method construction cost of1000 yuan / cubic meters, annual operation cost of 100W cubic meters / day x 365x 0.1yuan / cubic = 40000000. While saving agricultural water resource of 360000000 cubic meters, saving about 10000tons of chemical fertilizer, rece pesticide consumption5 tons / year, integrated benefit is considerable.