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水环境治理技术大盘点(三):点源污染治理

楼主:小谈PPP 时间:2019-01-09 17:52:47

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引  言

点源污染由于有固定的污染物排放点,较为集中易于控制,治理效率较高。根据点源污染形成原因,主要包括三类污水,即工业污水、生活污水和畜禽养殖污水,可建造污水处理厂规模化处理。本文对污水处理技术工艺做系统介绍。


技术一

活性污泥法+曝气生物滤池

活性污泥法(Batch Reactor)+曝气生物滤池(Biological Aerated Filter 简称BAF)的处理工艺是利用微生物的新陈代谢作用,分解转化污水中的污染物,达到净化水质的目的,且出水水质达到并优于国家规定的中水回用标准。

 

通过一定技术手段,将固定的微生物附着在载体(滤料)上,使微生物固着生长,同时加入活性污泥,有利于提高微生物的数量,提高系统处理能力和适应性,缩短处理时间,降低处理成本。与传统的污水处理技术相比,活性污泥法+曝气生物滤池处理技术具有处理效率高、运行稳定、保持优势菌群、反应器内生物量大、污泥产生量少及固液分离效果好等一系列优点,是一项高效低耗、运行管理方便的污水处理技术。

 

活性污泥法+曝气生物滤池工艺主要特点:

采用上向流过滤,使气、水很好均匀,防止气泡在滤料层中凝结和气堵现象,滤料层对气泡的切割作用使气泡在滤池中的停留时间延长,提高氧的利用率,且降低能耗;

 

上向流过滤持续在整个滤池高度上提供正压条件,可以更好地避免形成沟流或短流,从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成的气阱,并且保证工艺持久稳定性与有效性;

 

上向流过滤使空间过滤能被更好的运用,空气能将固体物质带入滤床深处,在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质,从而延长了反冲洗周期,减少清洗时间和清洗时用的水、气量;

 

滤料比表面积大,孔隙率高,通风阻力小,散热能力大,耐热性能好;

 

高效微生物用量少、活性高、适应性广、耐毒能力强,对高浓度、大分子、难降解有机物和NH4+-N有良好的去除效果,其降解能力和降解速度是传统污水处理工艺的10倍以上。依据滤料性能可维持生物的多样性,使好氧、厌氧菌和兼性菌同时存在,对氨氮在2000mg/L以下的高氨氮废水直接进行生化处理,氨氮的去除率可达99%以上,具有较好的脱氮除磷效果。

 

曝气生物滤池具有极好的截污能力,不需要再设置二沉池,池容积和占地面积小,可节省占地面积和基建投资;

 

曝气生物滤池池污泥量少,气味小,可避免对环境造成二次污染,有利于改善污水处理厂的环境。 


技术二

膜生物反应器生化处理工艺

膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor 简称MBR)是膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型水处理技术。在生物反应器中置入中空纤维膜(UF超滤膜),孔径范围为0.04μm,对悬浮液和有机物进行截留,同时生物反应器内维持一定浓度的微生物量,对污水净化处理。此技术可取代活性污泥法中的二沉池,有效实现固液分离。

 

1.MBR系统组成结构

进水井:进水井设置进水闸门和溢流口,在水量超过系统负荷时,超量污水通过溢流口排出,为防止直接排出造成面源污染,应结合CSO污染控制技术进行处理。

格栅:格栅用于将污水中的杂物拦截在MBR系统外,须定期清理。

调节池:用于调节超出系统负荷时的水量和水质。

MBR反应池:MBR系统的核心,反应池里包括微生物菌落、膜组件、集水系统、曝气系统和出水系统,进行有机污染物降解与泥水分离。

消毒装置:对出水进行消毒,可自动控制加药量。

计量装置:对系统进行参数控制,包括流量计、水表等,保证系统运行良好。 

电控装置:在机房内设置电控箱,控制进水泵、风机和出水泵,手动控制或自动控制。

 

2.MBR系统运行原理

超滤膜直接浸入在MBR反应池中,与生物反应混合液接触,通过过滤泵负压抽吸使滤后水通过超滤膜实现固液分离。在过滤过程中,鼓风机在膜的底部通入空气,一方面气流上升产生湍流擦洗超滤膜外表面可连续清除膜表面粘附的固体物质,防止膜污染或堵塞,另一方面气流起到曝气作用,提供生物降解所需要的氧气。生物降解需要的更多氧气量通过扩散曝气系统完成,生物反应中产生的污泥直接从MBR反应池排出。

 

3.MBR工艺主要特点

固液分离效果远好于传统的沉淀池,有效降解污水中的有机物,硝化效率高,有机物去除率在95%以上,氨氮去除率在97%以上;

系统实现PLC控制,预处理操作简单,不需要大量投入化学药剂;

回收率高,水的回收率可达99%以上;

空气擦洗超滤膜,在污水流入各种条件下系统都能可靠运行;

自动反冲机制保证较低的过膜压力,同时提高整体膜通量;

占地面积小,MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部设施,占地面积只有传统污水处理厂的10~20%,节省投资;

使用寿命长,可连续运行7万小时,断丝率小于1‰。

反应池在高容积负荷、低污泥负荷和长泥龄条件下运行,基本实现无污泥排放。

 

技术三

高级氧化法

高级氧化法(Advanced Oxidation Processes 简称AOP)是针对于化学物质污染治理的方法,以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点,在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下,使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质,最终降解为二氧化碳和水。根据产生自由基的方式和反应条件的不同,可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。

 

活性污泥法、生物膜法等污水生物处理技术需要花费较长时间培养、驯化微生物,培养周期受环境影响较大,不能立即投入使用也不能间歇性使用,而高级氧化法具有以下特点:

氧化能力强:产生氧化能力极强的羟基自由基,氧化降解水中的有机污染物

反应速率大:羟基自由基非常活泼,能与大多数有机物反应,氧化过程中的中间产物也能继续与羟基自由基发生反应,且反应速率比其他氧化剂快得多,很短时间就能达到污水处理效果。 

有效减少THMs生成

THMs是指对含有机物的水进行氯消毒时产生的三卤代甲烷类副产物,属于致癌和致畸物质。水体中难降解的有机物如腐殖酸、棕黄酸在氯化过程中吸收卤素导致THMs产生。高级氧化法可将这些有机物彻底氧化成二氧化碳和水,当水体中存在THMs时,高级氧化法也可以部分消除,并有效减少臭氧处理后溴代有机化合物的生成。

操作简单、易于控制反应过程,易于设备化管理,处理效率高。


技术四

反渗透膜+多效蒸发

反渗透膜(Reverse Osmosis membrane 简称RO膜)+多效蒸发(Multiple Effect Distillation 简称MED)技术是针对于高盐废水污染治理的方法,工业废水尤其是化工废水中含盐量特别高,可采用反渗透膜与多效蒸发组合工艺进行处理。

 

1.反渗透膜技术

反渗透膜技术是指通过施加压力于与半透膜接触的浓缩溶液产生与自然渗透现象相反的过程,施加压力超过溶液的天然渗透压时,水便流过反渗透膜(特殊的高分子材料制成的半透膜,只允许水分子及较少小分子透过),在相反一侧形成稀溶液,加压的一侧形成浓度更高的溶液,从而使水从反渗透膜中分离出来。反渗透膜技术可有效去除水体中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、有机物等杂志,无需使用化学品即可有效去除水中的盐分,系统除盐率可达98%以上,是节能环保型的主流预脱盐工艺。

 

反渗透膜技术使用的设备体积小、操作维护简单,无需加热、能耗少,对环境无污染,可全自动运行。

 

2.多效蒸发技术

多效蒸发是指多个蒸发器串联使用,前一蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后一蒸发器的加热蒸汽,使蒸汽热能得到多次利用,从而提高热能的利用率,有效去除水体中的盐分和有机物。

 

含盐废水的多效蒸发工艺流程如下:

含盐水首先进入冷凝器中预热、脱气,作为蒸馏过程的进料。

进料含盐水加入阻垢剂后进入多效蒸发器,料液经喷嘴均匀分布于蒸发器顶排管上,沿顶排管以薄膜形式向下流动,部分水吸收管内冷凝蒸汽的潜热蒸发形成二次蒸汽。 

二次蒸汽在下一效组蒸发器中冷凝成产品水,其余料液通过泵输送到下一效组蒸发器中,下一效组的操作温度比上一效组略高,料液在新的效组中重复喷淋、蒸发、冷凝,剩余料液继续通过泵往更高温效组输送,最后在温度最高的效组中,盐分、有机物以半固态形式析出。

由于下一效组的操作压力低于上一效组,二次蒸汽依次进入各效组的传热管,重复蒸发、冷凝使每效组产生基本等量的产品水。由于各效组压力不同使产品水呈阶梯状流动并被逐级闪蒸冷却,并将热量带回蒸发器,提高系统总效率。

 

反渗透膜和多效蒸发的处理成本相对来说比较高,可以对工艺技术不断进行优化,通过集约化处理,降低能耗,降低处理成本。 

结  语

垃圾也是影响水体质量的重要污染源,人为倾倒的生活垃圾等固体废弃物以及季节性落叶,造成河岸垃圾堆积、水面漂浮物等污染水体。为有效实施控源截污措施,必须对所有可能的污染源进行严格排查,定点排放治理,将潜在污染源对水体的不利影响降至最低。

*本文参考多种来源资料,在此不一一列举。

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