A. 造纸废水处理论文开题报告
在我们平凡的日常里,越来越多人会去使用报告,通常情况下,报告的内容含量大、篇幅较长。你知道怎样写报告才能写的好吗?下面是我为大家收集的造纸废水处理论文开题报告,仅供参考,大家一起来看看吧。
一、课题背景和意义
造纸工业是能耗高、物耗高,对环境污染严重的行业之一。造纸工业的污染问题十分严重,受到了人们普遍的关注。在世界范围内,造纸工业废水都是重要的污染源,例如日本、美国分别将造纸工业废水列为六大公害和五大公害之一。
在我国,造纸工业废水污染已成为造纸生产及相关行业能否生存和发展的关键因素。据环保统计公报数字表明,县及县以上制浆造纸和纸制品废水排放量占全国工业总排放量的11%,仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量,居第三位,其中达标排放量仅占造纸总排放量的14%,排放废水中COD约占全国总排放量的45%。
目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位[1]。近年经多方不懈努力,造纸工业废水污染防治已经取得了一定的成绩,虽然纸及纸板产量逐年增加,但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出,造纸工业初步实现了增产减污的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理,废水污染防治任务还相当繁重。
制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液),洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水,它们都对环境有着严重的污染。
一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源,也会造成大量的资源浪费[2]。
近年来,一些以制浆造纸为主要工艺的小型企业由于受白水困扰被迫停产或转产。随着造纸行业的发展,受原料林资源的约束,废纸作为再生纤维资源在造纸工业原料中的重要性与日俱增,我国产量名列前几位的造纸企业大部分是以废纸为原料。
废纸作为造纸原料之一,即可减轻环境污染,又可减少森林砍伐,节省原料纤维资源,缓解原料紧张局面,经济和社会效益十分显著。尽管废纸造纸废水污染物产量比化学制浆造纸减少了85%以上,但废水的COD、SS浓度仍然较高[3]。
某造纸厂主要以商品木浆为原料,生产各色特种装饰钛白印刷面纸、平衡纸系列、印花原纸系列、瓜子袋纸系列、特种长纤维纸系列、水松纸产品等各种高档特种工业印刷纸以及文化用纸,总产量为1.2万t/a,排放造纸废水约8000t/d。
目前,这些废水若未经处理就排入附近水体,将对环境造成严重污染[1~4],同时该厂生产耗水量大,如处理后进行回用,将产生巨大的经济效益废液排入江河中不仅严重污染水源,也会造成大量的资源浪费。所以对造纸废水的处理在我国也是非常重要的,其中造纸白水对环境造成的`影响,是本论文论述的主要观点。
二、国内外研究现状
2.1、造纸工艺
目前国内废纸造纸主要流程为碎浆、磨浆、筛选、打浆、造纸、烘干、卷取等[4]。简要流程如下:
图1造纸工艺流程
2.2、处理工艺
目前国内外针对白水所采用的处理工艺主要有以下几种:
2.2.1、气浮法
气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物,它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合,进行气浮操作过程。完成分离后,清水入清水池供纸机回用,短纤维进入浆池供造纸机回用。气浮法在我国造纸企业中有较广的应用。
2.2.2、絮凝法
絮凝法在造纸白水处理中也有应用,即利用适当的絮凝剂处理废水,可以使其中的细小纤维和其他细小固体颗粒悬浮物沉淀下来。在造纸白水的处理过程中,造纸白水先经微孔过滤处理回收纤维,降低白水中的悬浮物含量,再加入混凝剂和助凝剂,使白水中的细小纤维、填料、胶体性物质及部分溶解性有机物聚沉,处理后的澄清水可完全回用于生产或排放。
化学絮凝处理造纸白水具有投资少、工期短、处理系统运行管理简单、操作灵活、处理效果好等特点。能有效去除再生造纸废水中的SS、色度以及有机物等,得到的泥浆经过适当处理后还能用作生产箱纸板的纸浆,处理的上清液可以作为工业水循环使用,因此,其经济效益和环境效益相当显著。
2.2.3、过滤法
应用于白水处理的过滤法常见的有两种:真空过滤法和微滤法。
真空过滤法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点,处理后的白水可直接用于造纸过程。近年来国内的一些大型造纸企业大力推广真空过滤机用于白水处理,使得白水的处理与循环回用的程度大大提高。
微滤法采用的`过滤介质为不锈钢丝 网或化纤 网,其过滤孔径的大小可根据用户的废水种类、浓度等的不同而随意选择,最小孔径当量可小于20um。其优点更在于工艺简单、占地少、投资省;过滤能力大、效率高、运行费用低、操作极其简便。
2.2.4、膜分离法
膜分离技术处理造纸白水,可以较彻底去除造纸白水中的金属离子和溶解性无机盐物质,是实现造纸零排放目标的有效措施之一。然而,膜分离法处理水量能力不大、费用较高,在用于造纸白水处理方面还处于实验室的研究阶段,距离实际生产还有很长的路要走[5]。
三、课题主要内容
1、设计流量:Q=1500m3/dKz=1.1
2、进出水水质,最后出水符合《辽宁省污水与废气排放标准》(DB21-60-89)二级标准
3、运用大学期间所学的专业知识,理论和毕业实习中学到的实践知识,对造纸生产工艺的最终出水进行处理设计。
4、污水处理工艺流程的确定5、主要构筑物设计计算
6、依据具体地形对污水处理厂进行平面布置。
7、高程布置。
8、并对建成的运行管理提出要求和建议。
9、在对造纸废水(白水)进行设计过程中,要知道造纸废水中是多种多样的,不能设想只用一种处理方法,就能把污染物取值殆尽,往往要采用多种方法组合的处理工艺系统,才能达到处理效果。应尽量选取较好的处理方法。
10、在对废水处理工程设计过程中,应尽量运用清洁生产的理念,降低废水中复杂成分,使得在后续废水处理中降低难度和提高效率。
四、课题研究 方案
废纸回收利用过程中,从工艺上分为抄纸段产生的废水称为白水。由于白水日排水量大,含有大量的软纤维和填料,悬浮物含量高,它所引起的污染令世人瞩目。目前,国内外处理造纸自水的方法主要有气浮法、絮凝沉淀法、过滤法、膜分离法等,综合各种方法的优缺点,我选择气浮法进行对造纸污水(白水)进行处理。
采用混凝气浮为主的工艺流程处理造纸废水,处理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分别达到90%、74%和80%以上,出水达到设计要求,可以直接回用于生产工艺中,并可回收纸浆。实现了生产用水的闭路循环运行,达到了废水零排放。此工艺避免了生化处理占地面积大、投资和运行费用高等缺点,并且处理费用低,运行稳定,维护简单,具有显著的环境效益。气浮法在我国处理造纸污水(白水)普遍使用,气浮法不仅经济效应低,并且处理效果非常好,占地面小,运行操作简单[6]。
结合造纸废水目水质的特点,实验拟采用采用混凝气浮+水解酸化+接触氧化的处理工艺。
五、日程安排
1、资料收集、 方案对比20xx.3.xx~20xx.3.23一周。
2、撰写开题报告、开题答辩、英文翻译20xx.3.24~20xx.3.30一周。
3、主体构筑物设计计算20xx.3.31~20xx.4.6一周。
4、附属构筑物及高程设计计算20xx.4.7~20xx.4.13一周。
5、流程图、总平面图绘制20xx.4.14~20xx.4.20一周。
6、高程图绘制20xx.4.21~20xx.4.27一周。
7、构筑物图绘制20xx.4.28~201.5.4一周。
8、构筑物图绘制20xx.5.5~20xx.5.11一周。
9、构筑物图绘制20xx.5.12~20xx.5.18一周。
10、设计说明书编制20xx.5.19~20xx.5.25一周。
11、修改设计说明书20xx.5.26~20xx.6.1一周。
12、修改图纸20xx.6.2~20xx.6.8一周。
13、毕业设计答辩20xx.6.9~20xx.6.15一周。
六、 参考文献
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[2]胡雪莲,叶新强,庞艳.生化法处理废纸再生造纸废水.环境工程.20xx.6,22(3):43~44.[3]丘旭平.非脱墨废纸造纸废水处理工艺研究及实例.造纸科学与技术.20xx,26(3):60~62.
[4]董海山.废纸造纸废水处理技术研究与治理实例. 中国造纸.20xx,25(5):34~36.[5]万金泉,王艳,张燕聪等.废纸造纸废水特点及其处理技术.造纸科学与技术.20xx,24(5):58~60.
[6]景锋,王耀新,宋文菊.聚合氯化铝和PAM处理造纸废水中白水的机理和效果.黑龙江环境通报.20xx,26(2):30~31.
B. 水污染问题开题报告
水污染问题开题报告
水污染问题已经波及到全世界了,下面是我整理的水污染开题报告,欢迎大家认真阅读。
一、选题的目的及研究意义
伴随着经济发展、人口增加、城镇化进程的步伐加快,我国取得了举世瞩目的骄人成绩,然而随之而来的是各种污染现象、污染事故的发生,大气、水体、噪声等污染严重影响着人们的生活,制约着社会的进步。在各类污染中,水污染和人们的关系最为密切,我们的水资源严重短缺并遭受着各类污染的侵袭,降低了水体的使用功能,严重破坏了生态环境,影响了人们的生活,社会的发展,因此,解决水污染问题成为一项十分重要的课题。近年来各种类型、各种规模的污水处理厂的建立,能够有效地减少水污染的发生,有利于进行污水的集中处理。城市的生活污水能够有序的排进处理厂处理,减少受纳河流的自净负荷。
一些工厂、公司的生产污水有路可去,减少了工厂的运行负担,使一些小工厂在新的环境要求下能够继续运行下去,有利于城市工业可持续发展。综合各方面的因素考虑,污水处理厂的建立是解决水污染问题的一种最为有效的`方法。
对城市污水进行处理,通过工艺流程的设计和各环节的处理,使污水达到排放标准,保护环境,保障人们健康生活。该市人口较多,污水处理量较大,水中含氮磷及有机物较多,因此需建设污水处理厂对该市的污水进行处理,并且所选择的工艺必须能够有效解决水中有机物的处理。据此在设计中,应提出污水处理厂的处理工艺流程以及处理过程中各构筑物的类型与数量,进行处理设备及构筑物的工艺设计计算并绘制污水处理厂平面图、高程图及主要构筑物单体平、剖图。
二、国内外相关领域的研究现状、发展趋势等
1 活性污泥法
国内外城市污水处理厂目前普遍采用的工艺有:SBR间歇式活性污泥法、循环式活性污泥法(CAST或CASS)、AB法、A/O生物脱氮活性污泥法、A2/O生物脱氮除磷工艺、氧化沟法(循环混合式活性污泥法)等工艺。
⑴ SBR法(Sequencing Batch Reactor)
序批式反应池(SBR)属于“注水—反应—排水”类型的反应器,其操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成,所有处理过程都是在同一个设有曝气或者搅拌装置的反应器内依次进行,混合液始终留在池中,从而不需另设沉淀池。曝气池兼具沉淀的作用,厌氧、好氧也在同一池进行。通过调节每个工序的时间,可达到除磷脱氮的效果。其工艺系统组成简单;耐冲击负荷;反应推动力大,运行操作灵活;可通过计算机自动控制,易于维护管理。
⑵ 循环活性污泥工艺(cyclic activated sludge technology)
CAST工艺是SBR工艺的一种变形,池体内用隔墙隔出生物选择区、兼性区和主反应区三个区域,整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池内周期循环运行,省去了常规污泥处理工艺中的二沉池和污泥回流系统。其建设费用、运转费用低;有机物去除率高;污泥产量低、性质稳定;运行管理简单,不易发生污泥膨胀。
⑶ AB法(Adsorption—Biooxidation Process)
吸附—生物降解工艺,简称AB法,整个污水处理系统共分为预处理段、A段、B段三段,在预处理段只设格栅、沉砂等处理设备,A段由吸附池和中间沉淀池组成,B级由曝气池和二沉池组成,A、B级各自拥有独立的污泥回流系统。该工艺处理效果稳定,具有抗冲击负荷能力。
⑷ A2/O法
A2/O法同步除磷脱氮机制由两部分组成:一是除磷, 污水中的磷在厌氧状态下释放出聚磷菌,在好氧状况下又将其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮,缺氧段由于兼性脱氮菌的作用,利用水中BOD 作为氢供给体将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的目的。其总的水力停留时间少于其他同类工艺;在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖,无污泥膨胀之虑,SVI值一般均小于100;污泥中含磷浓度高,具有很高的肥效;运行中勿需投药,运行费用低。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化,以去除磷、BOD5和COD为主,则可用A/O 工艺。
⑸ 氧化沟法
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式,一般采用圆形或椭圆形廊道,池体狭长,深度较浅,在沟槽中设有机械曝气和推进装置,池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。多数情况下,氧化沟系统需设二沉池。在流态上介于完全混合和推流之间,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以将其区分为富氧区、缺氧区,有以进行硝化和反硝化,取得脱氮的效果;可考虑不设置初沉池,原污水经过格栅和沉砂池预处理,已经有效防止污水中无机沉渣沉积,有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度;BOD负荷低,因此对水温、水质、水量的变动有较强的适应性,污泥产率低,具有较大的脱氮潜力,运行费用较低。
2 生物膜法
生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式。通过微生物附着生长在滤料或填料表面上,形成生物膜,污水与生物膜接触后,污染物被微生物吸附转化,污水得到净化。目前所采用的生物膜法多数是好氧工艺,其对水质、水量变化的适应性强,处理效果好,同其他方法组合应用可实现更高效率的处理效果。
3 UNITANK法
UNITANK工艺是一种三沟式氧化沟的变形,它是由三个矩形组成的,其中两侧的矩形池即可做曝气池,又可做沉淀池,中间一个矩形池只做曝气池。污水可以进入三个池中的任意一个,采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧的交替状态下,实现有机物及氮磷的去除。但它的容积利用率低,设备闲置率高,除磷功能差,并且不适用于大型的城市污水处理厂。
4 生物处理法新进展
无论是好氧处理技术还是厌氧处理技术,生物法都可以利用微生物的新陈代谢,以污染物质为营养,实现对污染物质的降解。它的二次污染小,对生活污水的处理有着自己独特的优势。随着工艺生产技术的发展,污水中成分更加复杂,有机物质更难降解,这就必然要求进行处理工艺的改革。
⑴ 活性污泥法的新发展
通过长期的研究实践,活性污泥法已成为一种比较完善的工艺,目前对活性污泥法的改进主要是在曝气方式上的改进,或是朝多功能方向发展,将活性污泥法与其他工艺相结合,提高处理效果。用常规手段很难再生物学上有较大的发展,目前对活性污泥法的重点研究方向主要是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
⑵ 生物膜处理法的新进展
目前在普通生物膜法的基础上,出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。近几年来,又出现了一些新型的生物膜法处理技术,如生物流化床,活性生物滤池,另外还有空气驱动的生物转盘、生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。由于生物膜法的生态系统中可以生长藻类、后生动物等,甚至可以生长硝化菌及反硝化菌等,因此可以用来脱氮等。
⑶ 厌氧生物处理法的新发展
厌氧生物处理法是利用厌氧微生物在无氧的条件下对有机物进行降解的技术。由于处理效率低、处理速度慢,且厌氧菌对环境要求严格不易控制等缺点,厌氧生物处理法一直处于污泥处理阶段。近年来,由于能源危机及严重的环境污染,厌氧生物处理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视,一大批新的厌氧生物处理技术相继诞生,如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧流化床法,以及上流式厌氧污泥反应器(UASB)等,厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水,能够脱氮除磷,运行维护简单费用低的方向发展。
三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法(技术路线)或设计(实验)方案进行说明
(一)、原始资料
(1)污水水质
CODmg/L BOD5 mg/L SS mg/L 总磷 mg/L pH 色度
处理前 420 220 200 8 6~9 ≤ 30倍
处理后≤ 60≤ 20≤20≤1.56~9≤30倍
(2) 基本资料
某城镇现有常住人口90000人。该镇规划期为十年(2005-2020),规划期末人口为120000人,生活污水排放定额为250升/人·天,污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准。 预计规划期末镇区工业污水总量为20000吨/日,同时,要求所有工业废水排放均按照《污水排入城市下水道水质标准》(CJ18-86)执行。现规划建设一城市污水处理厂,设计规模为50000吨/日,污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准。
气象及水文资料风向:多年主导风向为东南风。水文:降水量多年平均为每年728mm;蒸发量多年平均为每年1200mm;地下水位,地面下6~7m。年平均水温:20℃。厂区地形污水厂选址区域海拔标高在19~21m左右,平均地面标高为20m。平均地面坡度为0.3%~0.5% ,地势为西北高,东南低。
(二)本课题研究方案
本项目污水处理的特点:(1)污水以有机污染物为主,BOD/COD=0.52>0.3,可生化性较好,重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标;(2)污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值都比较低,属普通城市污水;(3)进水中总磷含量高于污水综合排放标准一级标准,需添加除磷工艺。针对以上特点,以及出水要求,现有城镇污水处理技术的特点,以采用生化处理最为经济。由于总磷超标,处理工艺尚用除磷。根据处理规模(5万吨/天),进出水质﹑出水质要求,污水处理厂既要求有效地去除BOD5,又要求对污水中的COD﹑磷进行适当处理。本课题可供选择的工艺:如A2/O 工艺,A/O 工艺,SBR 及其改良工艺,氧化沟工艺,以及水解好氧工艺,生物滤池工艺等。
四、有关参考文献资料
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2.张自杰主编。废水处理理论与设计。北京:中国建筑工业出版社,2003
3.李圭白 张杰主编。水质工程学。北京:中国建筑工业出版社,2005
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6.南国英 张志刚主编。给水排水工程专业工艺设计。北京:化学工业出版社,2004
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11. 程杰瑢,周琪,蒋文举主编。环境工程设计手册。北京:高等教育出版社,2007
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13张波.生物脱氮除磷工艺系统的几个重要问题[J].青岛建筑工程学院学报,1998,21(1):16~19
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15.崔玉川等.城市污水厂处理设施设计计算。北京:化学工业出版社,2003
;C. 选择污水处理设备有哪些原则
为了使建成后的污水处理系统能高效、稳定运行,应依据下列原则进行污水处理措施回的比较答和选择:
1)技术成熟,处理效果稳定,保证出水水质达到规定的排放要求。
2)以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。
3)运行管理方便,运转灵活,并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数,最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。
4)选定工艺的技术及设备先进、可靠。
D. 高中研究性学习 城市污水处理
选题背景
城市污水处理是指为改变污水性质,使其对环境水域不产生危害而采取的措施。城市污水处理工艺的确定,是根据城市水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发展状态、城市经济状况和城市管理运行要求等诸方面的因素综合确定的。工艺确定前一般都要经过周密的调查研究和经济技术比较。处理后的污水,无论用于工业、农业或是回灌补充地下水,都必须符合国家颁发的有关水质标准。 城市污水处理技术就是利用各种设施设备和工艺技术,将污水所含的污染物质从水中分离去除,使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质,水则得到净化,并使资源得到充分利用。 项目条件
城市污水处理是近几年来较热的课题
E. 污水处理工艺选择时应考虑哪些基本因素
污水处理工艺流程选择,一般应考虑以下因素。
1、废水水质
生活污水水质通常比较稳定,一般的处理方法包括酸化、好氧生物处理、消毒等。而工业废水应根据具体的水质情况进行工艺流程的合理选择。特别需要指出的是,对于采用好氧生物处理工艺处理废水来说,要注意废水的可生化性,通常要求COD/BOD5 >0. 3,如不能满足要求,可考虑进行厌氧生物水解酸化,以提高废水的可生化性,或是考虑采用非生物处理的物理或化学方法等
2、污水处理程度
这是污水处理工艺流程选择的主要依据。污水处理程度原则上取决于污水的水质特征、处理后水的去向和污水所流人水体的自净能力。但是目前,污水处理程度的确定主要依从国家的有关法律制度及技术政策的要求。通常环境管理部门是根据《污水综合排放标准》及相关的行业排放标准来控制污水的排放浓度,一些经济发展水平较高的地区还规定了更为严格的地方排放标准。因此,无论是何种需要处理的污水,也无论是采取何种处理工艺及处理程度,都应以处理系统的出水能够达标为依据和前提。按照法律、法规、政策的要求预防和治理水体环境污染。
3、建设及运行费用
考虑建设与运行费用时,应以处理水达到水质标准为前提条件。在此前提下,工程建设及运行费用低的工艺流程应得到重视。此外,减少占地面积也是降低建设费用的重要措施
4、工程施工难易程度
工程施工的难易程度也是选择工艺流程的影响因素之一。如地下水位高,地质条件差的地方,就不适宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。
5、当地的自然和社会条件
当地的地形、气候等自然条件也对废水处理流程的选择具有一定影响。如当地气候寒冷,则应采用在低温季节也能够正常运行,并保证水质达标的工艺。当地的社会条件如原材料、水资源与电力供应等也是流程选择应当考虑的因素之一。
6、污水的水量
除水质外,污水的水量也是影响因素之一。对于水量、水质变化大的污水,应首先考虑采用抗冲击负荷能力强的工艺,或考虑设立调节池等缓冲设施以尽量减少不利影响。
7、处理过程中是否产生新的矛盾
污水处理过程中应注意是否会造成二次污染问题。例如制药厂废水中含有大量有机物质(如苯、甲苯、澳素等),在曝气过程中会有废气排放,对周围大气环境造成影响;化肥厂生产废水在采用沉淀、冷却处理后循环利用,在冷却塔尾气中会含有氰化物,对大气造成污染;农药厂乐果废水处理中,以碱化法降解乐果,如采用石灰做碱化剂,产生的污泥会造成二次污染;印染或染料厂废水处理时,污泥的处置成为重点考虑的问题。
总之,污水处理流程的选择应综合考虑各项因素,进行多方案的技术经济比较才能得出结论。
F. 求教 污水处理中,污泥负荷选取的依据(最好是计算依据)
排水设计规范中有相关的依据,一般取0.1-0.2kgBOD/kgVSS.d
低负荷的取0.05-0.1
G. 针对城市污水处理技术研究
作为城市综合管理的关键环节,污水处理对于城市正常运行及环境保护具有重要作用。本文首先介绍了城市污水处理尺宴的常用工艺,陵仿银然后探讨了城市污水处理的节能降耗策略,以期为相关技术与研究人员提供参考。
同国内城市经济、工业产业相比,城市基础设施的发展与建设速度相对较为缓慢,此种状况导致了我国城市基础设施长时间处于超负荷承载状态,而环境保护作为城市基础设施的重要部分,其发展状况更加不容乐观。当前城市污水处理采用的工艺类型较多,但各类工艺都具有不同的优势与劣势,而部分城市项目在未调查当地水质情况下便随意选择工艺,这在一定程度上影响了污水处理质量。因此,加强有关城市污水处理技术大灶的探讨,对于改善城市基础设施建设整体水平具有重要的现实意义。
一、城市污水处理常用技术工艺
城市污水是居民城市生活中产生的污水,其包含较多的细菌、有机物、病毒及寄生虫卵等,含有较高量的硫、磷、氮等分子。依据清除对象及工作原理,当前采用的污水处理工艺主要有化学法、物理法与生物法等。
1、氧化沟工艺
氧化沟污水处理通常采用连环循环曝气池,其是活性污泥法的一类延伸技术,是延时、低载荷曝气活性污泥法。因曝气池主要选用封闭的沟渠型,所以与原有的活性污泥法相比其在水力流态上具有不同的特点。在完成预处理后污水后直接输送至氧化沟,在环形沟处活性污泥与污水充分混合后会通过表面曝气的形式进行循环流动,具备完全混合式与推流式两种特性。氧化沟法对有机物清除效率较高,残余污泥量较少且易脱水,整体指标优异,同时具有除磷、工艺简单快捷、处理效果可靠、泥龄长、脱氮等优点;其缺点则主要包括体积庞大、负荷较小、运行成本过高、能耗过大等,在中小型低负荷污水处理厂应用较为广泛。[1]
2、SBR法
SBR法也就是序列间歇式活性污泥法,或叫做序列间歇式反应器法。其属于一种依照间歇曝气方式工作的活性污泥处理工艺,是一种沉淀静置、变容积、好氧-缺氧-厌氧间歇产生、混合充分、交替进水、单池处理的活性污泥法。SBR法将原有的动态沉淀改为静置理想沉淀、将稳态生活反应改为非稳定生化反应、将空间分割处理模式改为时间分割处理模式,具有间歇处理与运行有序双重特点。另外SBR反应池是该技术的关键,此池主要集成了生物降解、均化、初沉、二沉等功能,且未采用污泥回流系统。
3、CCAS工艺
CCAS工艺也就是连续循环曝气系统工艺,其关键部分为CCAS反应池,可完成悬浮物与有机物降解、除磷、排氮等功能,且对污水预处理的要求较低,出水便可达标排放。完成预处理后的污水会直接传输至反应池前部的预反应池,在此部分内活性污泥微生物会吸附水中的大量可溶性BOD,随后污水会通过反应器隔墙处的孔洞按照0.03~0.05m/min的速度流入主反应区。主反应区内主要依照“曝气、闲置、沉淀、排水”的处理工序循环运行,以确保污水通过“好氧-缺氧”的周期处理清除氮和碳,并在“好氧-厌氧”的处理中去除磷。不同工序的周期及设备运行都通过提前编制的程序命令进行操作,且可利用计算机进行综合管控。
4、生物膜法
生物膜法是通过吸附生长在部分固体物表面的微生物处理有机污水的技术。生物膜是一类由大量兼性菌、厌氧菌、原生动物、好氧菌、藻类、真菌等构成的生态系统,其表面具有的固体介质即为载体或滤料。由滤料依次向外可将生物膜分成厌气层、好气层、附着水层及运动水层。此法的主要工作原理为:生物膜会对污水中包含水层的有机物进行吸附,在经过好气层的好气菌分解后再完成厌气层的厌气处理,运动水层则用于更新老化的生物膜系统,由此周期循环实现污水净化。[2]
二、城市污水处理的节能降耗策略
1、污泥处理
作为城市污水处理的主要耗能部分之一,污泥处理单元通常包含污泥稳定、污泥浓缩与污泥脱水等过程。当前应用较多的污泥浓缩方法有离心浓缩、气浮浓缩与重力浓缩。分析不同污泥浓缩工艺能耗实践数据可发现,气浮浓缩的比能耗一般在0.2~10kWh・m-1左右,重力浓缩的比能耗一般在0.02~0.14kWh・m-1左右,离心浓缩的比能耗一般在0.5~1.2kWh・m-1左右,而气浮浓缩中生物气浮比能耗则通常为0.05~0.12kWh・m-1。相比之下,重力浓缩的耗能量最小,但因其浓缩效果较差,容易导致磷的泄漏,所以将重力浓缩改为生物气浮可有效提高污泥浓缩效能。
电耗与热耗是厌氧消化耗能的主要部分,热耗常用于保持消化过程温度,而电耗则用于泵送与搅拌;而风机对消化池的曝气是好氧消化耗能的主要部分。两者间的主要差异为厌氧消化产生的沼气可有效补偿消化过程的能耗。如某污水处理厂污泥处理主要选用生化沼气的高温与中温两级消化工艺,单日产生化沼气设计量为5.4万m3,依照运行稳定性计算日均发电量可保持在7.5万kWh,全年发电量则可突破2700万kWh。另外当前大部分污水处理厂均选用离心脱水、带式压滤缩水、板框压滤脱水等机械脱水方式,依据不同机械脱水电耗数据分析可发现离心DS脱水通常保持在11~33kWh・t-1左右。
2、污水处理
污水处理中的主要耗能部分为生物处理好氧工艺中的曝气系统。对曝气系统可采取的降耗节能措施有:(1)设置自动调控设备,依据曝气池中的溶解氧浓度对供气量进行调整;(2)加强设备设计,尽量采用压力承载性能高的局部构建及管材,降低不必要的延长与局部损失;(3)将曝气装置替换为混合效率更好的潜水搅拌器等;(4)可考虑将曝气设备安置在单侧,在水流断面上构造成旋转推流,让气液充分接触,由此改善氧的高转移率;(5)选用性能稳定、工作可靠、节能效果良好的变频调速风机。[3]
3、污水提升
作为污水提升的基本工作装置,污水提升泵降耗处理将改善处理厂整体节能效果。如依据某污水处理厂提升泵具体运行能耗数据分析发现,提升泵电耗占处理厂整体能耗的16%左右;工作扬程是提升泵电耗的主要决定性因素,另外构筑物水头损失设定值过高,也会加大污水提升电耗。所以应在工程设计时进行管道淹没出流规划并调整跌水高度,减小出口处水头损失消耗,以降低污水提升高程与能耗。对于泵扬程处理,可在设计时增加总体布置密度,采用短而直的管道连接方式,选用平流式沉淀池和淹没堰,以减少泵电耗。
4、化学除磷
化学除磷是指通过添加化学药剂与污水内的磷发生反应形成沉淀来除磷的一种方法。该方法在污水处理厂中应用较为广泛,但不同的化学药剂拥有不同的除磷效果。某研究者对几类药剂除磷效果比对发现,三氯化铁具有较高的除磷率,但其会产生排放尾水色度过大问题。而选用高分子混凝剂不仅能取得较好的除磷率,且能大幅度改善药耗。
城市污水处理水平将直接关系着城市居民的健康生活与发展。因此,相关技术与研究人员应加强有关污水处理的研究,总结污水处理工艺及关键技术处理要点,以逐步提升城市整体发展质量。
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H. 城市污水处理工艺方案的内容和确定工艺方案的依据分别包括哪些内 容
城市污水处理厂的设计和建设包括处理程度和规模的确定、厂址选择、污水及污泥处理工艺选择、总平面布置、工艺流程确定、处理构筑物等方面的内容。在处理程度或允许的出水排放总量确定以后,就可以据此列出所有能够满足要求的工艺流程(方案)。选择可行的几种处理工艺方案,通过全面技术经济比较后确定处理工艺流程和设计参数。城市污水处理工艺方案的选择一般应体现以下总体要求:满足要求,因地制宜,技术可行,经济合理。也就是说,在保证处理效果、运行稳定,满足处理要求(排放水体或回用)的前提下,使基建造价和运行费用最为经济节省,运行管理简单,控制调节方便,占地和能耗最小,污泥量少。同时要求具有良好的安全、卫生、景观和其它环境条件。
1. 满足处理功能与效率要求
城市污水处理厂工艺方案应确保高效稳定的处理效果,城市污水处理设施出水应达到国家或地方规定的水污染物排放控制或再生利用的要求。对城市污水处理设施出水水质有特殊要求的,须进行深度处理。这是污水处理最重要的目标,也是污水处理厂产品的基本质量要求。而排放标准的确定主要取决于处理出水的最终处置或利用方式,如果排入水体,则取决于接纳水体的功能质量要求和水体的环境容量,如果再用,则取决于再生水用户对水质的基本要求。
2. 规模与工艺标准因地制宜
城市污水处理厂工艺方案的确定必须充分考虑当地的社会经济和资源环境条件。要实事求是的确定城市污水处理工程的规模、水质标准、技术标准、工艺流程以及管网系统布局等问题;处理规模大小对处理工艺的影响很大,城市污水处理设施建设应按照远期规划确定最终规模,以现状水量为主要依据确定近期规模。污水处理厂的实际设计规模应根据污水收集量和分期建设、水质目标确定,污水收集量取决于管网完善程度和汇水区内的生活、工业污水产生与允许纳入量,以及管网入渗或渗漏水量等因素。
在决定处理工艺方案时,要因地制宜,结合当地条件和特点,有所侧重,尤其是排放与利用的相结合,不同处理工艺的组合。例如在一个处理厂内,一部份采用强化一级处理加排海(江)工程;一部份采用二级处理后用于农田灌概;还有一部份采用深度处理后回用于工业。要根据当地财力情况,充分考虑处理工艺的分期、分级实施。比如说,可以先采用一级处理或强化一级处理,以后再建二级处理,或一部份采用一级处理,另一部份采用二级处理。污泥处理应根据污泥的出路(农用、填埋、排海等)确定是否需要进行消化处理。
3. 技术成熟可靠切实可行
根据城市污水处理技术政策,城市污水处理设施建设,应采用成熟可靠的技术。根据污水处理设施的建设规模和对污染物排放控制的特殊要求,可积极稳妥地选用污水处理新技术。因此,必须合理把握工艺先进性和成熟性(可靠性)的辨证关系。一方面,应当重视技术经济指标的先进性,同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。
城市污水处理工程不同于一般点源治理项目,它作为城市基础设施工程,具有规模大、投资高的特点,且是百年大计,应该确保百分之百的成功。工艺的选择必须注重成熟性、可靠性和适用性。因此,必须强调技术的合理,把技术风险降到最小程度,而不是简单地提倡技术先进,尤其是慎重采用所谓的"革命性"和"国际领先"技术。在最近颁布的城市污水处理的技术政策中规定"对在国内首次应用的新工艺,必须经过中试和生产性试验,提供可靠设计参数后再进行应用。"也是强调了可靠性原则。
4. 经济合理效益显著
节省工程投资与运行费用是城市污水处理厂建设与运行的重要前提。合理确定处理标准,选择简捷紧凑的处理工艺,尽可能地减少占地,力求降低地基处理和土建造价。同时,必须充分考虑节省电耗和药耗,把运行费用减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说,这一点尤为重要。较高的性能价格比经济指标同样是先进性的重要体现。
因此,城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优选确定。工艺选择的主要技术经济指标包括:处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。
来源于烟台金正环保
I. 生活污水处理的设计依据
1、GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物浓度排放标准
2、城市污水再生利用 城市杂用水水质GB/T 18920-2002