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0引言
徐州皮革工業集聚區位于徐州市睢寧縣,睢寧縣是徐州市經濟欠發達的縣,制革是睢寧縣的傳統支柱產業和重點發展企業,全縣擁有南海皮廠、興寧皮業等制革、皮革制品加工企業10余家,從業人員達4000多人,有蘇北皮革之鄉美稱。制革工業排放的廢水特點是有機污染濃度高,懸浮物質多,水量大,廢水成份復雜,其中含有有毒物質硫與鉻[1-3],如不認真處理,排放后將對環境造成嚴重污染。
1制革行業的污染特點及其治理對策
制革業屬于耗水量大、成分復雜、污染物濃度高的重污染行業。生產過程中排放的廢水主要來源于制革過程中洗皮、脫脂、脫灰、軟化、浸酸、鞣制和染色等工序。廢水中含有大量的蛋白質、脂肪、無機鹽類、懸浮物、硫化物,鉻及植物鞣劑等有毒有害物質[4]。另外,制革工業污水全天排放水量的時間很不均勻。制革工業綜合廢水的水質特性為:COD質量濃度為3000~4000mg/L,BOD5質量濃度為1000~2000mg/L,SS質量濃度為2000~4000mg/L,pH值為8~11。另外制革廢水的排放,還因為原料皮(牛皮、羊皮、豬皮)的不同,加工工藝的不同,成品皮革的不同(鞋面革、服裝革、沙發革、箱包革等等),廢水水質相差特別大,這些都是制革廢水比較難治理的原因[5]。這些高濃度的污染物將會對環境帶來嚴重的危害,造成當地農田作物減產,污染飲用水源,危害著周邊居民身心健康[6]。
多數企業對生產工序中重點污染源廢水(如鉻鞣廢水等)進行單獨收集處理后再與其他工序排放的廢水混合進一步處理,制革綜合廢水處理工藝可分為一級處理和二級處理,如有必要還可進行三級處理。一級處理主要由各種格柵、格網、沉砂池、調節池和沉淀池等組成。還可采用化學混凝、氣浮等技術操作強化處理效果。二級處理單元是制革廢水處理流程中最重要的操作單元,根據有無生物系統,可將目前國內制革綜合廢水處理工藝分為全物化處理和生物處理2大類。預處理高濃度含鉻污水單獨收集,加堿沉淀回收;高濃度含硫污水單獨收集,催化氧化脫硫處理。綜合治理其它制革污水(包括預處理后污水)通過綜合管道輸送至污水處理廠進行生物-化學二級處理。初級處理綜合污水經細格柵、曝氣沉砂池、調節池和初沉池,均衡水質水量,去除大顆粒無機物、部分COD和BOD5。二級處理即生物處理,傳統活性污泥法,活塞流式反應器,鼓風曝氣污水中污染物在此階段最大程度降解或去除。化學處理最后污水進入化學池進行化學混凝沉淀,凝聚劑采用堿式氯化鋁,斜管沉淀,污水中SS和COD進一步得到降低。污泥處理污水處理過程中產生的初沉污泥、剩余污泥和化學污泥集中匯集,經重力濃縮、污泥調質后,進入板框壓濾機壓濾脫水,濾液重返污水處理系統,濾餅由有關部門外運集中處理[7]。
2徐州皮革工業集聚區概況
徐州皮革工業集聚區位于睢寧縣城區西部,控制性詳細規劃范圍內建設用地面積約195.55hm2,其中建設用地為193.63hm2。生皮制革總產量限制為年加工200萬張(折標準張牛皮)、藍皮制革總產量限制為年加工400萬張(折標準張牛皮),通過產業集群模式和入區企業的清潔生產水平提高,同時加大環保基礎設施建設,對企業污染物實施集中治理,污染物治理措施得以加強。徐州皮革工業集聚區內的徐州中創污水處理廠一期工程總投資8808萬元,規模2.25萬t/d,已于2010年4月建成運行。
3工藝技術流程
制革綜合廢水生物處理具有一定的特殊性,即沖擊負荷大、含鹽量高,又含有一定數量的難生物降解的有機物,以及鉻和硫化物帶來的毒性問題。由于制革廢水的含鹽水平較高,并有多種較高濃度的有毒有害物質,抑制了微生物的活性和對有機物的降解速率,因此宜選用低負荷活性污泥法,且進入生物段之前必須進行有效的預處理。為保證徐州中創污水處理廠的正常和安全運行,應嚴格控制進入污水處理廠的徐州皮革集聚區各企業廢水的排放水質,確保入駐各企業的污水預處理設施的正常運行,以保證進入徐州中創污水處理廠的污水水質滿足設計水質標準的要求。集聚區企業排放的廢水含有的第一類污染物總鉻、Cr6+,必須在車間排口達標。各入區企業廢水預處理的出水水質執行標準見表1。集聚區采取清污分流、分質處理。入區企業應按照《制革、毛皮工業污染防治技術政策》中有關廢水治理工藝要求對廢水進行分類處理,對各工序產生的含較高濃度有害成份的廢水須先進行預處理。須進行預處理的廢水包括含硫化物的廢水、脫脂廢水和含鉻廢水。對含硫化物的脫毛廢液可采取酸化法回收硫化氫或催化氧化法氧化硫化物;對脂肪含量較高的脫脂廢水可采用酸化法回收廢油脂或采用氣浮法使油水分離去除脂肪;對鞣制車間含鉻量高的廢水,采用合適的堿性材料和工藝使鉻生成氫氧化鉻沉淀,經壓濾分離回收后按危險廢物處理,避免鉻進入綜合廢水處理后產生的污泥中。
3.1制革廢水預處理
(1)含鉻廢水處理
含鉻廢水處理工藝是加堿沉淀,經壓濾成鉻餅,循環利用或單獨存放,見圖1。控制終點pH值為8.0~8.5,將鉻污泥壓濾后單獨處理。鉻回收率達99%以上,上清液中的總鉻質量濃度通常小于1mg/L。
(2)含硫廢水預處理
脫毛廢水中硫化物含量較高,且基本上以硫化鈉、硫氫化鈉的形式存在,采用空氣氧化法脫硫時,需向廢水中通入空氣,硫化物即被氧化為無毒的硫代硫酸鹽或硫酸鹽,化學方程式如下:(略)。該方法是一種成熟的去除硫化物技術,處理后污泥量小,析出的硫可回收利用,是一種最經濟和廣泛使用的方法,技術簡單。使用曝氣裝置通入過量空氣,催化劑(硫酸錳)計量后加入反應池中,質量濃度控制在30~100mg/L(硫酸錳用量為硫化鈉用量的5%左右),這樣可使含硫廢水中的硫化物質量濃度降低到40mg/L以下,經處理后的廢水中硫化物去除率可達到95%以上。與其它廢水混合后硫化物濃度水平較低,滿足集聚區污水處理系統工藝中對硫化物濃度要求。
3.2污水處理廠處理工藝
徐州皮革工業集聚區內的徐州中創污水處理廠最終確定采用優化后的物化+生化+奧貝爾氧化溝工藝,污水處理工藝流程見圖2。原污水通過進水渠進入裝有粗格柵的進水泵站,去除污水中較大的固體雜質后,由污水泵提升,經細格柵進一步去除污水中的雜質,進入沉砂池除砂。污水在初沉池停留后進入水解酸化池,在水解、酸化菌的作用下大分子物質轉化為小分子物質,難降解物質轉化為易降解的小分子物質,污水生化性得到提高。污水再進入奧貝爾氧化溝去除BOD5,COD等有機污染物和氮、磷。泥水混合物沉淀后上清液進入機械絮凝池,通過預先投加化學藥劑達到化學除磷和去除膠體、細小懸浮物的作用。氣水反沖濾池主要去除污水中濃度比較低的懸濁液中微小顆粒的一種有效方法,可以實現對污水進行深層過濾。沉淀池出水經ClO2消毒后排入受納水體白塘河。
4運行控制參數及處理效果
徐州皮革工業集聚區內的徐州中創污水處理廠主要設計參數見表2。中創污水處理廠排放的尾水達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準A標準的要求后排入白塘河,然后通過地涵越過徐沙河,向南約9.2km進入新龍河,作為農灌用水。尾水主要控制指標見表4。在正常排放條件下,徐州中創污水處理廠尾水進入白塘河后,COD和總鉻濃度能達到GB3838—2002《地表水環境質量標準》Ⅳ類水要求,對白塘河影響較小,不會降低白塘河水體功能質量。污水處理廠尾水正常排放時,無論是汛期還是非汛期,廢水污染物經過稀釋和長距離的衰減,對新龍河水質基本不產生影響。徐州皮革工業集聚區所在區域地下水屬淺水,地表水和地下水聯系較好。因此要求入區企業地面須嚴格防滲,在濕處理車間、含鉻廢水處理設施、化料庫周界30m以內不得破壞地層,即禁止在這一范圍內打井及開展其它破壞地層的活動,防止污染物直接進入地下含水層。各企業內污水管線要求架空敷設,并定期對皮革集聚區地下水進行監測。采取上述措施后,皮革集聚區地下水受污染影響較小。
關鍵詞:污水處理;固廢處理;臭氣治理;技術分析
工業生產活動的開展往往在謀求經濟效益的同時,也導致廢水、廢氣等問題的出現,進而導致居民的生活環境受到一定的影響,并危害其生命健康。基于此,有關單位需要科學采取措施進行上述問題的解決,降低廢水、廢氣的臭氣對社會生活、環境的影響。
1臭氣產生的原因
目前,我國的企業在工業生產的過程中,為了謀求更高的經濟效益,往往忽視了對于工業生產生態性問題的關注,故而導致生產環節產生一定量的臭氣。關于臭氣產生的原因,筆者進行了總結,具體內容如下。
1.1污水運輸距離長
目前,我國的工業企業在進行污水處理過程中,往往遭遇到運輸距離長的狀況。在這樣的背景下,污水中含有的硫化氫等物質會出現大面積的散發狀況,進而導致污水臭氣問題嚴重。此外,污水在處理過程中出現的水流翻動、曝氣環節都會導致臭氣的揮發。
1.2曝氣時間不足
現階段,我國的工廠在污水處理的過程中往往借助好氧處理的方式進行作業,進而導致惡臭氣體的散發比例進一步降低。在這樣的狀況下,若相關單位在污水臭氣處理的過程中出現曝氣時間不足、厭氧等情況時,其往往導致污水中所散發的惡臭氣體量進一步增強。
1.3污泥處于缺氧狀態
污水處理工作在開展時,往往需要進行的污泥濃縮、脫水處理。但事實上,相關工作在開展時往往會導致污泥長期處于缺氧的環境,進而導致污泥在厭氧細菌的影響下產生大量的臭氣,進而導致臭氣污染問題進一步嚴重。
2治理技術
2.1生物過濾除臭處理
一般而言,工業廢氣中含有一定量的甲基硫有機氣體,其在產生的過程中往往會出現不同程度的化學反應,進而導致臭氣問題的出現。為了實現對于這一問題的解決,工作員可以借助生物過濾技術進行作業。該技術系統由兩大部分組成,分別是:過濾系統、石子,而系統的整體結構為床形。該系統在運行的過程中主要借助微生物與填料之間的相互作用,促進微生物在適宜的過濾系統中衍生,從而實現了對于填料中臭氣的進一步降解,促進除臭氣目的實現。總而言之,該方法在推行的過程中普遍具有運行效果好、技術成本低的特點。但在運行的過程中為了保障臭氣去除質量的提升,工作人員需要對該技術運行的溫度、濕度等,因素進行管控。
2.2活性炭吸附處理
該技術在推行的過程中,主要借助活性炭的吸附作用,將污水、固體中的有毒氣體吸附,從而實現了對于臭氣的優化處理。事實上,活性炭表面具有大量的微孔、空隙,故而其吸附性較強,能夠實現臭氣的優化處理。一般而言,由于活性炭多為超溫處理過的果殼、木屑,故而其造價較低,有利于降低臭氣處理的成本。不僅如此,該技術在推行運用的過程中還具有結構簡單、使用便捷,但這一方法也存在一定的局限性,即其無法在臭氣濃度較高的環境下運用。近年來,隨著科學技術的發展,我國的活性炭產品獲得了長足的發展,而活性炭纖維產品種類的功能性也進一步提升,并實現了對于有毒氣體、臭氣的優化解決,并促進了吸附容量的提升,帶動臭氣處理效率的進一步提升。
2.3高能離子脫臭處理
該技術在運行的過程中往往能夠對硫化合物、顆粒物等有害毒氣進行科學化的處理。目前,科研人員以該技術為核心,實現了低于BENTAX離子空氣凈器的研發。該設備在運行時往往能夠借助離子發生裝置,實現高能正負離子的發送工作,并確保其與觸有機揮發性氣體的接觸,從而實現了與該類氣體進行化學反應,實現對氨、硫化氫的分解,從而降低了氣體中的異味與靜電作用。該方法在廣泛的推行過程中普遍具有三個方面的特點:一是其使用方法較為簡便,促進了污染物處理、臭氣消除工作效率的提升;二是其使用安全性較高,由于該技術在推行的過程中,氧離子發生裝置與污染空氣之間屬于間接接觸,故而降低了一定的安全風險;三是該技術的推廣運用,能夠確保污染空氣與高能氧離子空氣的均勻融合,促進其化學反應穩定性的增強,從而有助于臭氣處理效率的進一步提升,帶動各項效益的取得。
2.4植物液除臭處理
該技術在運行的過程中,主要以天然植物汁液為材料進行臭氣的科學處理。一般情況下,為了保障臭氣處理效率的進一步提升,技術人員在實際的操作過程中需要對原材料進行稀釋、霧化處理。在相關的處理過程中,技術人員需要借助相關的設備將臭氣處理材料的細霧粒徑控制在10~40μm之間,隨后在進行臭氣消除。一般而言,該技術往往通過催化、氧化等方法進行臭氣的消除工作,并借助加成、取代等作用手段,實現了對于處理物質的轉換,從而規避了二次污染問題的出現,并由此實現了臭氣處理安全性、穩定性的提升。這一方法在運行的過程中往往能夠降低技術設備的占地面積,降低了臭氣處理的成本。此外,技術設備在運行的過程中還具有能耗低、功率小的特點,故而其使用效率較高,且不會對其他運行設備造成較大的影響。不僅如此,該技術在運行的過程中還具備排布管路較為靈活,故而能夠實現大面積的推廣運用,且具有較高的自動化水平。
3結語
在污水處理和固廢處理行業中,如果能夠妥善運用臭氣治理技術,就能夠很好的解決臭氣問題,最大程度上避免臭氣對環境和人民生活帶來的污染和危害。本文主要分析了污水、固廢處理過程中產生臭氣的原因,并就常用的臭氣處理技術進行論述。筆者認為,有關單位在進行工業生產的過程中,需要依據時展的趨勢加強對治理臭氣方式的研究和開發,使臭氣問題能夠得到更好的解決。
參考文獻:
[1]謝容珍.污水處理與固廢處理行業臭氣治理技術研究[J].資源節約與環保,2015,(11):141.
關鍵詞:臭氣;治理技術;生物除臭;高能離子脫臭
中圖分類號:U664.9+2文獻標識碼:A文章編號:
1 臭氣的產生原理
污水與固廢在氧氣足夠時,本體中有機成分如蛋白質等成分會在好氧細菌的作用下產生刺激性的氨氣,在氧氣出現不足時, 厭氧細菌會分解其中的有機物,產生硫化氫、二氧化硫、硫醇類等和含氮的化合物如胺類、酰胺類等不徹底的氧化產物。產生過程如圖1
圖1臭氣產生原理
2 臭氣治理技術及其應用
臭氣治理技術在國外已經有幾十年的運營經驗,隨著我國城鎮化速度的加快與對環保意識的重視,我國城市的臭氣治理技術不斷發展應用。我國主要臭氣治理技術有活性炭吸附法、生物除臭法、高能離子脫臭技術、植物液除臭技術熱氧化法、固廢生物過濾除臭技術等。
2.1 活性炭吸附法
活性炭是植物源含炭原料,如木屑、無煙煤、褐煤、果殼等經過高溫炭化和活化處理的一種炭,其表面布滿有細小孔隙,其物理吸附與化學吸附功能很強,1克活性炭的表面積可達500-1500平方米,表面空隙與微孔能夠吸附毒物。同時,活性炭還含有氫和氧元素,氫和氧與碳以化學鍵結合在活性炭表面上,形成各種表面氧化物復合體,使活性炭與吸附分子發生化學作用,顯示出活性炭在吸附過程中的選擇吸附特性。該方法的優點是方法、結構簡單,缺點是只適用低濃度的臭氣,適合小氣量臭氣的處理。通常不用作第一級主要除臭裝置,而是用作后續的精處理裝置。近些年來,材料技術發展迅速,出現了活性炭纖維產品與催化型的活性炭產品,這些類型的產品在吸附毒物或者毒氣的同時,有大量的化學反應,增強額吸附容量。
活性炭對水的預處理要求較高,同時活性炭造價成本昂貴,我國利用活性炭處理廢水處理,主要是除廢水中的微量污染物,譬如處理含鉻廢水、處理含氰廢水、處理含汞廢水、處理含酚廢水以及處理含甲醇廢水等。
2.2 生物除臭法
生物除臭法就是在適宜條件下,通過長滿微生物的固體載體(填料)吸收氣味物質,然后對其氧化分解,完成廢氣除臭。生物除臭上世紀中期開發的一種除臭技術,近些年來迅速發展成為當前重要除臭技術之一。生物除臭過程主要分為三步:一是氣液擴散階段,就是臭氣中的化學物質首先通過填料氣/液界面由氣相轉移到液相;二是液固擴散階段:廢氣中的異味化學物由液相擴散到生物填料的生物膜;三是生物氧化階段:生物填料表面形成的生物膜中的微生物把異味氣體分子氧化,同時生物膜會引起氮或磷等營養物質及氧氣的擴散和吸收。生物除臭法的優點是應用范圍廣、去除率高,運行管理方便、維修少, 無需使用有害的化學藥品、處理后無二次污染,并且運作成本低、使用壽命長。
當前我國采用生物法處理臭氣措施主要有以下幾種:一是土壤法除臭技術。就是利用土壤中的有機質及礦物質將臭氣吸附、濃縮到土壤中,然后利用土壤中的微生物將其降解的方法;二是改良式土壤除臭技術。就是在保留土壤法的優勢基礎傻瓜,吸收了生物滴濾法的工程經驗,對原有風阻大,透氣性差,設備功率高等缺點加以改進;三是生物濾池除臭技術。就是將人工篩選的特種微生物菌群固定于生物載體上,培養在污染氣體中獲得營養源的那些微生物菌群,在載體表面形成生物膜,將相應的微生物菌群捕獲并消化掉,從而使有毒有害污染物得到去除;四是生物滴濾床除臭技術。就是利用附著在反應器內填料上的微生物,在新陳代謝過程中將廢氣中的污染物降解為簡單的無機物和微生物細胞質;五十生物法復合除臭技術。就是將生物濾池工藝和生物滴濾床工藝進行有機結合,通過多級生物處理來對不同的致臭物質分別進行處理。
2.3高能離子脫臭技術
高能離子脫臭技術就是高能離子凈化系統技術,起源于瑞典,能對清除空氣中的細菌、可吸入顆粒物以及硫化合物等有害物質十分有效。高能離子脫臭技術的主要設備是BENTAX離子空氣凈器,裝置在室內的離子發生裝置通過發射高能正、負離子,與室內空氣當中的有機揮發性氣體分子(VOC)接觸后,打開其化學鍵,將其分解成二氧化碳與水,同樣也能分解對硫化氫與氨,離子發生裝置發射的離子通過碰撞空氣中塵埃粒子以及固體顆粒,使顆粒荷電產生聚合作用,自身重量大的顆粒因為重力作用而沉降,并且離子發生裝置發射離子還能夠與室內靜電、異味等發生作用,從而凈化了空氣。此外,離子發生裝置發射離子還能破壞空氣中細菌生存的環境,降低室內細菌濃度。高能離子脫臭技術優點是一是維護簡捷,不但能夠處理污染物,還具有微生物滅活作用,二是污染空氣和氧離子發生裝置不直接接觸,預防了污染空氣中的易燃、易爆成分接觸到高壓電離部件可能產生的電火花而起火甚至爆炸的危險性;三是廢氣與離子空氣混合反應區專門的特殊設計,使高能量氧離子空氣能夠均勻的與污染空氣反應,效果穩定良好。
高能離子脫臭技術是近些年來空氣凈化新技術,在我國尚無大的發展,歐洲諸國的醫院、辦公樓、公眾大廳等運用高能離子凈化系統比較普遍。
植物液除臭技術
植物液除臭技術就是從天然植物中提取汁液,制成工作液,植物液經過自動比例稀釋器稀釋后,經過專用設備霧化成10~40微米粒徑的細霧后與臭氣物質接觸,通過吸收和吸附作用與臭氣分子充分接觸與增加臭氣分子在植物液除臭劑的溶解度后,與臭氣分子發生親核加成、催化氧化、化合等一系列反應,生成無毒、無害的有機鹽,從而達消除臭氣。植物液除臭技術反應的方式有分解、聚合、酸堿、中和、取代、置換和加成等手段,經除臭的最終產物不會形成二次污染,對人體無害。植物液除臭技術的優點一是功率小,能耗低,成套設備占地小;二是管路直徑小,管路排布靈活,不影響現場其他設施的操作;三是可應用于敞開式或封閉、半封閉等各種區域;四是自動化程度高,全自動操作,無需專人值守。多年來經過大量的實驗證明,成份的天然性使天然植物液除臭劑的無毒、無害、無污染、可被生物完全降解,適用于低濃度的惡臭污染源。
上世紀70年代,,國外就已經開始大力研究從純天然植物中提取汁液消除惡臭技術,經過多年的發展,已經能夠從多種可食用的天然植物中提取到了不同類型的植物液,能夠消除不同類型的臭氣。我國植物提取液除臭劑起步較晚,在污水廠的除臭應用方面與發達國家相比有一定的差距,隨著我國經濟的發展,居民對環境質量的要求日趨提高以及環保法規的日益增強,植物提取液除臭劑在污水廠惡臭氣體控制中的應用正快速發展。
2.5 固廢生物過濾除臭技術
固體廢棄物產生臭氣的主要成分是二氧化硫和氨氣以及甲硫醇、甲胺、甲基硫等少量的有機氣體,對固廢所產生的臭氣治理可用生物過濾除臭技術。生物過濾系統采用床形結構的填料床, 床內的填料的下層是由石子組成的擴散層,目的是使氣體均勻分布和防止上層的填料堵塞風管上的微孔,床內的上層是生物過濾系統的吸附層,填料通常為特種土壤或者二次堆肥,填料的作用是為微生物提供微量元素和部分營養物質。如圖2生物過濾法裝置示意圖所示, 臭氣經填料后被填料吸附同時被其中的微生物降解,所取填料通氣性好,同時通過濕度、pH 值調節裝置的調節,使生物過濾系統具備適度的通水與持水性, 衍生豐富的微生物能夠能較好的去除二氧化硫、氨氣、甲基硫等臭氣 。
圖2生物過濾法裝置示意圖
固廢的生物過濾法除臭技術投入費用相對較低,除臭效果明顯, 但在生物過過程中受到溫度、濕度、生物活性以及緩沖能力的限制較多,同時缺乏所能預測的系統操作方面的數據。
3 除臭技術應用比較
活性炭吸附法是污水處理和固廢處理行業臭氣治理最早的除臭技術,有機臭氣處理效率相對較高,缺點是活性炭更換頻率快,操作繁瑣,同時壓損大,對無機成分吸附容量低。因此這除臭種方式等特在污水處理和固廢處理行業中應用逐漸減少。生物除臭法對濕度、溫度、
pH、填料孔隙率、停留時間等指標控制要求較嚴,在工況連續正常運轉時,成本較低,適合于臭味源比較穩定、臭氣氣量比較大大型污水處理廠,缺點是停機后系統重新啟動需要較長的馴化期;占用地基大。高能離子脫臭技術一般用于低濃度的臭氣處理,對于乙酸、醛等有機臭氣成分的去除性強,但對二氧化硫和氨氣的去除率不高,同時,其離子發生器的關鍵元件離子管使用一段時間后離子強度會下降,同時濕度較大的環境處理效率低,植物液除臭技術是在總結酸堿洗滌法的基礎上發展的新技術,工藝靈活,運便于行管理,同時不產生毒副產物與二次污染,安全性高,適合于占地小除臭場所,但植物液是一次性使用的原材料,成本較高,固廢的生物過濾法除臭技術雖然效果明顯,但系統操作方面的數據難以把握,有待進一步研究并在實踐中逐步完善。
4 結束語
總之,我國城市化進程不斷加快,公眾環保意識不斷斷提高,需要進行越來越多的場合需要進行臭氣治理的場所越來越多,選擇除臭技術應用,不但需要專業人員對整個項目的惡臭的來源,特性和現場的具體情況做全面,科學的調查,研究和分析,而且要綜合考慮投資、運行費用、占地、操作便利性等一系列因素,才能做出科學合理的決策。
參考文獻:
[1]尹軍,王曉玲等 城市污水處理廠除臭技術 環境污染治理技術與設備 2006.7(8):90-94
[2]許景文 惡臭生物處理的研究 上海環境科學 1993.12(1):33-37
造紙污水水量大,濃度高,可生化性差。傳統采用的生化法處理這類造紙污水,投資大、運行費高,去除率低。近年的治理情況表明,較為經濟實用的是物化法,在一些國家,已把處理技術的重點轉到物化凝聚法的研究和開發。EWP高效污水凈化器是只有一級物化處理工藝的設備系統,對利用廢紙再生槳料造紙的污水進行治理,達到以污染物去除率COD在90%以上;BOD在70%能上能下;SS在95%以上,經處理污水還可回用到生產上。
1、試驗研究
1.1設備原理
造紙污水經絮凝反應后能分離出大量的污泥,這些含有纖維的絮狀泥有類似活性碳的很好的吸附能力,以往的沉淀或氣浮工藝,只把這些固形物分離,沒有再充分發揮這些污泥泥的只附過濾作用。則EWP高效污水凈化器就是利用這些絮凝反應后生成的絮凝沉淀物在凈化器內形成一個穩定的、可連續自動更新的只附過港督流化床,令污染物起到活性碳的作用,使進入的污水除了得到平常混凝反應之后的固液分離效果外,還讓污水得到過濾和吸附的凈化處理,即可達到比普通的氣浮或沉淀的物化處理工藝提高10-20%的去除率。由于EWP高效污水凈化器沒有用任何的濾料或填料作為濾床,不會堵塞,所以免除了砂濾池或其他過濾裝置必需的反沖洗的麻煩和額外的動力消耗,更解決了處理裝置偶然停用后濾料干涸板結造成的堵塞問題。EWP高效污水凈化器是集污水絮凝反應、沉淀、吸附、過濾、污泥濃縮等功能于一體的設備。
1.2試驗效果
在試驗的五個月中,分六個階段進行測試。
2、工程應用
2.1處理規模珠江紙廠治理工程中,采用兩臺處理量100m3/h(高13m)和兩臺50m3/h(高11m),共4臺凈化器,分別處理黃板紙和白紙的制槳、抄紙廢水。人民紙廠采用六臺處理量100(高15)的凈化器,處理黃板紙和灰板紙的制槳、抄紙廢水。配有污泥濃縮槽和加藥系統2套、調節池刮泥機、污泥脫水機等設備。兩個工程處理量分別為7200和15000,總投資分別為590萬元和980萬元,占地1600和2800.廣州頭號城紙箱廠應用EWP高效污水凈化器,污水處理后回用到造紙生產中,使得該廠達到1噸水造1噸紙的先進水平。
2.2工藝流程
比試驗流程增加了調節池刮泥李、泵后加藥系統、污泥脫水機等設備。
關鍵詞:植物修復技術;污水處理;應用
1 植物修復技術的概述
1.1 植物修復技術的概念
簡單來說,植物修復技術即是相關技術人員在對某些植物特性進行了解的基礎上,通過這些植物特性對水體中存在的污染物進行合理吸收和分解,從而達到治理污水的效果。和物理法、化學法相比,植物修復技術具有操作簡單、投資少和不易造成二次污染的特點,主要適用于處理大面積低濃度的污染物。
1.2 植物修復技術的主要類型
植物修復一般包括萃取、固定、過濾、揮發等過程中,針對不同類型的植物和污染物有不同的修復類型。(1)植物萃取:通過超積累植物可將污染土壤中的金屬去除干凈,并將其集中于植物方便收割的部位;(2)植物固定。利用植物降低或避免環境中金屬發生移動,有利于減少污染物的生物有效性;(3)根際過濾。利用植物根系具有的吸附作用,來吸收水體中的污染物,并將其去除干凈;(4)植物蒸發。利用植物某些金屬或類金屬的化學成分來進行揮發的過程。
2 植物修復技術在污水處理中的應用
2.1 植物提取
植物提取主要是通過植物根系來吸收污染物,并在植物體內實現根部到地上部分的有效轉移,主要用于污水中無機物和重金屬等污染物的修復,該技術的主要應用優勢在于經濟投入成本低。該技術主要利用一些對重金屬具有較強富集能力的特殊植物,由于這類特殊植物中具有高生物學產量、高經濟價值等優勢,可有效去除污水中的污染物,而植物提取可在原位進行修復,但只能處理含有中低濃度重金屬及其它污染物的污水。相關試驗表明,浮萍在低濃度Pb、Zn污染的環境中,在保持自身正常生長的同時且具有較高的去污效果,在15d的周期內,Pb、Zn的去除率分別為80%、55%。
2.2 植物揮發
植物揮發主要是利用植物特有的生理活動,通過植物吸收來促使重金屬轉變為可揮發的形態,使其從土壤和植物表面揮發出,以此來達到凈化大氣污染的目的。該技術主要適用于揮發性較強的污染物,且要求植物揮發被轉化后的物質毒性要小于轉化前的污染物質,有利于減少環境污染,在這種情況下,該技術的應用范圍受到一定限制,且將污染物轉移到大氣或異地土壤中會對人們健康和生物生長產生負面影響。
2.3 植物轉化
植物轉化主要是通過植物體內的新陳代謝作用將吸收的污染物進行分析,該技術主要適用于重金屬、苯系物等疏水性適中的污染物中,而對于疏水性較強的污染物,由于其會緊密結合在根系表面和土壤中,無法實現運移,因此,對于該類污染物,可使其和植物揮發技術相結合,從而達到治理污染的目的。相關試驗表明,利用浮萍進行植物修復,在7d時間內核污染水中的鈾物質已呈現大量減少的趨勢。植物除了自身可吸收和凈化放射物,還具有固定放射物的作用,避免放射物進入地下水或食物鏈,從而降低放射物的污染范圍。
2.4 人工濕地
人工濕地主要是將石、砂、土壤和煤渣等一種或幾種介質按照一定比例構成基質,并在基質中有針對性的植入植物,通過植物降解吸收、基質吸附固定和微生物等共同作用下,進行污水治理的復合生態系統,隨著人工濕地技術的不斷發展和完善,該技術被廣泛應用于污水治理中。人工濕地技術處理污水的投入資本較小,但其出水水質較好,通常人工濕地類型、濕地基質、濕地植物、氣候條件和污水的污染程度不同,污染物的去除率也會存在一定差異。一般情況下,氣候對濕地處理效果的影響較大,在冬季氣候寒冷、氣溫較低的地區,種植美人蕉、菖蒲等植物的濕地由于植物無法正常生長而難以發揮其正常功能,且在冬季氣溫較低的環境下,地表水會結冰,抑制水體流動,在植物逐漸衰敗的過程中,可通過人工方法將其從濕地中移出來,避免枯萎的植物殘留在濕地中,造成二次污染或導致基質發生堵塞。
2.5 人工浮床
該技術主要是以浮床作為基本載體,將高等水生植物或改良的陸生植物種植到污染水體中,通過植物根部的吸收及吸附作用,消除水體中的磷、有機物質或重金屬,從而達到良好的凈化水質效果。人工浮床在污水治理中的有效應用,可獲得顯著的環境效益和經濟效益,此外浮床還可以作為一種觀賞景觀,對污染水體起到一定的凈化作用。但在夏季氣溫較高時,由于植物在夜間的呼吸作用,植物覆蓋面積較大的池塘會出現一定的缺氧現象,因此應適當提高浮床的覆蓋率,并根據實際情況對其作出調整。
2.6 植物塘
植物塘是一種相對復雜的污水生態處理系統,該系統中主要以水生植物為主,微生物、浮游動物和底棲生物通過相互依存,可在廢水處理中起到良好的凈化效果。通過植物塘來凈化工業或生活污水,有利于降低能耗,提高水體中污染物的降解效率,和物理方法、化學方法相比,在污水治理過程中不會產生有毒有害的副產物,經過植物塘的處理,污水中的絕大部分有機物都可轉化為植物或微生物的生物量,并通過收獲植物將其徹底從水體中去除干凈。
3 植物修復技術的展望
植物修復技術在污水治理中和植被修復中具有重要作用,具有廣闊的應用前景,未來的植物修復技術可重點對以下方面進行研究:(1)加大對植物修復機理的研究力度,特別是對植物根系微生物共存體系的研究;(2)尋找生物量大、適應性強和具有累積效應的植物,使其能在水淹和干旱這兩種環境中存活;(3)積極引進新技術和新工藝對植物修復過程進行優化,將園藝學、土壤學和植物生理學等結合起來;(4)加強多種修復技術聯合應用研究,植物修陀和物理修復、化學修復、微生物修復等其它修復技術結合起來;(5)尋找合適的植物處理技術,用木本植物代替草本植物或使用經濟性作物,在治理污水的同時,還能取得良好的經濟效益,或者是利用植物體制造肥料、飼料,并將其用于產生能源,避免植物隨季節變化而發生凋謝或死亡,成為新的污染源;(6)實現生態效益和經濟效益的共同發展。一方面,針對以營養物質為主要污染物的水體,可建立兼顧經濟效益為主的污水治理體系,實心營養元素生物轉化和生物的經濟化;另一方面,針對以有害物質為主的污染水體,應建立生態效益為主的治理體系,將水體中的污染物質清除干凈,對富集生物進行無害化處理;(7)避免生物入侵。我國由于引進外來生物物種進行水體及土壤方面的污染治理,導致一系列生物入侵問題出現。因此,在對物種進行選擇時,應首先選擇本土物種,對所引進的外來物種進行全面研究和分析,并將其在應用中對本土生物所造成的影響進行有效控制。同時,應慎重使用現代生物技術培育的轉基因植物,若控制不到位的話,轉基因植物在進入自然或人工水體后,極有可能會成為入侵物種,從而對生態系統造成嚴重破壞;⑧地域適應性。植物生長會受到溫度、光照、營養元素等影響,因此,在建立污水植物修復體系時,應對植物修復體系中植物的氣候適應性、營養元素的耐受性等因素進行綜合考慮。
4 結語
綜上所述,植物作為大自然的重要組成部分,對保護環境具有重要作用,可有效去除環境中的污染物。植物修復技術對于水環境污染具有重要作用,是一種綠色修復技術,利用自身特有的功能可幫助人類清除污水中的有毒有害物質、凈化水質,從而為人類生存提供優質的生活水源。
參考文獻
關鍵詞:水環境水污染水資源污水處理
一、我國水資源現狀
進入二十一世紀以來,隨著我國經濟、工業化、城市化的高速發展,必然導致了用水量的急劇增加,當然,污水排放量的增大也是這一現象的衍生產物,這對我國水資源長期健康的發展構成了極大的威脅。
我國水資源的總儲量為2.8萬億立方米,居世界第六位,而人均水資源擁有量僅為世界人均擁有量的1/4,并且年內、年際降水量極不平衡,但更加嚴重的問題是我國的污水處理設施落后,污水處理率低,這也是造成我國水環境污染的主要原因之一。
二、防治水資源污染的措施
隨著社會經濟、文明的發展,我國政府對目前水資源的基本狀況及污染情況有了明確的認識,并已采取了一些積極的措施。為了有效的保護水資源、改善水環境,積極學習和借鑒國外的成功經驗,結合我國的實際情況,應地制宜的采取多種措施對水污染的防治和水資源保護采取綜合治理措施。
1、推廣應用清潔生產工藝和清潔產品。這種方法能將污染消除在生產過程中,從這種工藝所采用的原材料、中間產品直到最終產品都不會對環境造成重污染,尤其適用于含有磷、有機氯等高毒性、難降解、高殘留的農藥化肥等,用高效、低毒、低殘留的產品代替,這樣就能消除有毒有害的物質對水環境的污染和由于水生態系統的富集化而對人類產生危害。
2、采用多途徑綜合治理水資源的污染。經過大量實踐經驗證明,采用任何一種單一的方法要完全解決污水處理和水環境污染問題往往難以達到較為理想的效果,當應時應地采取不同的方法,通過多途徑運用綜合手段治理時治理效果有明顯的改善。
(1)大城市宜采用活性污泥處理設施。活性污泥法技術因具有開發、基建投資少、耗能低、運行費低得特點,而被廣泛應用,其具體的污水處理流程如下:
①取消初沉池。鑒于我國污水處理廠對低濃度污水的處理能力還處于較落后的狀態,在參照學習了國外一些技術先進的污水處理廠后,發現在取消了初沉池后,對于有效去除氮、磷和改善活性污泥沉淀性能有明顯的效果,并且還能提高出水水質,簡化了處理流程,節省了投資和運行管理費。
②采用節能工藝的曝氣池。在采用生物除磷工藝和厭氧-缺氧-好氧法時,不僅能降低能耗,還能起到去除氮、磷等和改善活性污泥沉淀效果,經研究表明,當生物耗氧量低于100mg/L時,可以采用取消化學沉淀工藝、水力停留時間較短時的接觸氧化處理工藝、AB法中得高負荷處理工藝、在水力停留時間較短時的淹沒式生物膜法工藝(包括固定式載體生物膜和懸浮載體生物膜)等方法后,其去除生化耗氧量和化學需氧量的效率大大提高,對水污染治理起到了強有力的作用。
③取消氯化消毒。經過以及沉淀后,二級出水中,仍舊含有大量的懸浮物等雜質,采用氯化消毒后不僅不能殺滅病原菌、病毒、和病原原生動物,還會形成大量的有機氯化物,造成水體污染,因此國外的一些污水處理廠,用凈化塘、紫外線滅菌技術等代替氯化消毒。這樣不但避免了有機氯化物,而且還能將細菌去除率提高到99.99%~99.9999%。
④采用新技術新工藝。近年來,在廣泛應運的新技術中,值得一提的是膜生物反應器。膜生物反應器是一種三級處理設施,通過采用微濾膜和超濾膜來阻留水體中的雜質。通過膜生物反應器后的出水與常規三級處理的出水相比,水質有明顯的改善,,如在生物反應器后接納濾或反滲透后,其出水水質能達到補給地下水的要求。如在缺水嚴重的城市采用此技術,能將污水或回收水處理后,能用于工業冷卻、生活雜用、景觀用水等用途,甚至通過進一步凈化和消毒后,達到飲用水的要求。
⑤污泥處理技術。我國現運行的部分污水處理廠的污泥消化池運行狀態不理想,或者生物氣和甲烷產量少,不能滿足消化池的正常運行,針對這一情況,國內外已研究出將污泥進行處理與處置的新途徑和新方法。例如將污泥轉化為燃料、建筑材料,污泥回收后用來生產燃氣和甲醇,采用沼氣處理工藝實現污泥的減量和生物氣的增產等。
(2)中小城市宜采用實用處理技術。中小城市由于資金、技術等原因的限制,宜采用投資抵、效益好、簡單易行的方法,筆者認為適宜推廣的方法有新型塘系統、人工濕地、土地處理與利用系統、與生態農業相結合等。
①新型塘系統。普通塘系統一般由兼性塘、曝氣塘、好氧塘和厭氣塘等以不同的組合形成,但其因自身的缺陷和局限性制約了發展和推廣應用,但近些年來,開發研究出的高級兼性塘、高負荷澡塘、藻沉淀塘和熟化塘等組成的新型塘系統,具有投資少、耗能低、運行管理費低、提高水回收利用率等優點,另外一些新型塘系統,通過與曝氣系統的優化組合設計,能使污泥的排放量接近零。
②人工濕地。這種方法使用與小城鎮、村鎮的污水處理。人工濕地通過認為的修筑濕地、筑圍堤,采用適宜的形狀和尺寸,及進水、出水、和布水系統后,在其種植沼生植物后,能有效的去除生化耗氧量、化學耗氧量、重金屬、磷、氮等污染物。這種方法因運行簡單、處理效果好被迅速推廣。
③污水處理與利用。我國的中小城鎮和農村,可以充分利用生態系統對污水進行無害化和資源化的處理,以達到水資源的良性循環和可持續發展。
污水處理與利用生態系統相結合的處理方法是通過在污水中種植水生作物,進行水產和養殖,形成一個人工生態系統。在這一系統中,加之太陽能的作用,通過生態系統中的食物鏈完成水中物質的遷移、轉化和能量的傳遞,最終結果不僅凈化了水環境,而且還發展了養殖業,實現環境治理和經濟發展的雙贏。
參考文獻:
1、王寶貞,王琳. 水污染治理工程技術新近展. 污水回收與再用,第五章. 哈爾濱建 筑大學研究生教材,1999
[關鍵詞]生活污水;技術
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)20-0369-01
一、概述
由于社會經濟的發展,人類對潔凈水的需求量不斷增加,合理利用現有水源,保護現有水源不受污染,治理生活和工業廢水以及污水回用,不僅是我國城鄉面臨的當務之急,而且是當今世界性問題。由于我國城市化進程的快速發展,城鎮人口急劇增加,加上我國過去過多地把環境污染防治的重點放在工業污水污染防治上,城市生活污水的污染防治相對滯后。隨著城市污水排放量增加,環境基礎設施建設又跟不上城市化發展速度,致使城市生活污水成為水污染的一個重要來源。因此,如何處理城市生活污水是一個值得關注的大問題。
二、目前污水處理的干擾和構成因素
1. 城市污水管網絡的設計
城市地下水地質條件的復雜,導致在城市污水處理的過程中,要充分的考慮特殊地形的影響,也就是說如果由于地下水流向的影響,導致一些地區的管道設計形式會受到限制和制約,所以在設計的過程中,有關部門應該充分的考慮這些因素,選擇最合理的設計方案做好污水的排放。
2. 垃圾滲濾液的危害
在城市的污水處理的過程中,污水本身以及其他的城市垃圾產生的各種濃度較高的廢水,也容易給污水處理的質量造成影響,也就是說在對垃圾和污水進行統一的集中管理的過程中,有關部門應該重視對污水和垃圾的分離。尤其是我國的一些中小城市,在垃圾處理的過程中,污水和垃圾的處理區域比較集中,這種情況下,有關部門必須要加強對污水的有效管理。
3.污泥的的臭氣污染嚴重
污水經過各種不同工藝處理后,出水達到了國家規定的排放標準,但是在污水處理過程中產生的污泥卻未能得到妥善的處置,還會給環境造成二次污染;另外,污水廠的臭氣也是一個棘手的問題,嚴重的臭氣,既影響操作運行人員的身體健康,也給周圍居民生活環境帶來污染。
三、城市生活污水處理方法
1. 膜分離技術的應用分析
鑒于膜分離技術在污水處理中通過固液分離機制去除污染物和細菌方法有獨到的優勢。人們對膜分離技術應用于給水和污水處理方面進行了多途徑的開發和應用。膜分離技術(如微濾、超濾)在城市生活污水處理應用方面也有了較大進展,已經部分商業化用作回用水。
中空纖維膜微濾系統,小規模處理生活污水,由于微生物降解了60%的TOC(總有機碳)。其中的懸浮顆粒和固體主要通過膜吸附作用從水中得以清除,結果使出水水質中COD、BOD、TOC、SS(懸浮物)和濁度分別低于30mg/L、10mg/L、10mg/L、2mg/L和1NTU,滿足回用水標準。絮凝-吸附-微濾系統處理生活污水,出水可回用,出水水質中濁度和COD分別為從18NTU、77mg,L降到0.5NUT、13ml。
膜污染是膜分離技術在污水處理應用中的一個難題。膜污染是指處理物料中的微粒、膠體、溶質大分子由于物理化學相互作用或機械作用而在膜表面或孔內吸附、沉積,造成膜孔經變小或堵塞,使膜產生透過流量和分離特性發生不可逆變化,導致處理水的質量和數量下降。膜污染防治技術目前主要有:
對濾液進行前處理。各種混凝土技術對濾液進行前處理能有效去除有顆粒物。強化一級處理工藝與膜技術聯合作用能有效降低膜污染。
改善操作環境,有關研究證實雙向攪動、物理沖洗、改變曝氣等方式能有效降低膜污染。
定期對膜組件進行清洗。盡管如此,膜污染還是隨使用時間的延長而增加。直到現在,膜污染仍是制約膜技術在處理城鎮生活污水應用中的最重要因素。防治膜污染而采取的種種措施使膜法水處理耗能相對較高。故與其他水處理方法結合應用的新型、低能耗合成膜法水處理工藝成為水處理領域研究的熱點之一。
膜生物反應器就是由膜分離技術與生物反應器結合的生物化學反應處理系統。就膜生物反應器處理生活污水,從能耗角度(特別是曝氣和循環泵的費用上)研究了一體式和分體式兩類反應器,結果表明:在處理特殊廢水(如N濃度高廢水)和廢水回用情況下膜反應器是非常有效的,但分體式的耗能要高于一體式,而后者的膜建設和維護費用則較高。加壓浸沒式膜生物反應器是膜生物反應器研制過程中的又一進展。通過抬高進水水位,利用膜組件外部水的壓力形成壓力差,并串聯一個厭氧硝化池除N,可使其能耗大大降低。該反應器在處理城市生活污水時的連續運行結果證實:
膜在連續運行400d期間,經過清洗,處理效果穩定;BOD、T0C、SS、TN和TP的平均去除率分別為99%、93%、100%、79%和74%;短期抗沖擊能力顯著;平均耗能低,為2.4kWh/m。
應用膜生物反應器和中空纖維膜分離組件,該裝置在小規模污水處理運行中,無污泥排放、有機物高度穩定化,通過控制曝氣速率,脫氮效率高達90%。對曝氣的方式加以改進,以增大膜得通量。在膜生物反應器中加入鋁鹽或沸石,結果表明能有效降低膜污染,同時除磷、脫氮效果明顯。總之,通過開發新型有機、無機及復合經濟型膜材料,采用經濟、有效手段防止膜污染,加強膜技術與其它水處理技術聯合應用,可大大促進分離技術在城鎮生活污水處理中的實際應用。
2.生物處理方法的應用分析
污水生物處理過程是指利用微生物的新陳代謝把污水中存在的各種溶解態或膠體狀態的有機污染物轉化為穩定的無害化物質。按照處理過程中有無氧氣的參與。污水的生物處理技術可分為好氧處理工藝和厭氧處理工藝;按照污水處理生物反應器中微生物的生長狀態,污水的生物處理技術又可分以活性污泥為代表的懸浮生長工藝和以生物膜法為代表的附著生長工藝。
厭氧處理工藝。厭氧處理工藝具有反應器體積小,規模靈活,工藝簡單,耗能低(僅為好氧工藝的10%~15%),產生的污泥量小(為好氧工藝的10%~15%),處理過程中對營養物的需求低等多種優點,是城鎮生活污水處理的首選方法之一。但是,城鎮生活污水中較低的污染物濃度。則成了傳統厭氧處理工藝在城鎮生活污水處理中廣泛應用的首要限制因素。為了解決這一技術難題,人們對傳統厭氧處理工藝進行了長期的各種改進試驗。改進后的厭氧處理技術在處理低濃度城鎮生活污水(COD
結束語
城市污水處理的效果不僅僅關系到城市所在地周邊的環境保護,更關系到下游城市人們的身體健康以及經濟發展。加快城市污水處理建設,加快城市污水處理新技術的應用,促進城市和諧發展以及可持續發展路線的實施。是目前我國城市污水處理相關部門的首要任務。
參考文獻
摘要:闡述采用生態修復技術治理污染水體的機理及其運用需應注意事項。
關鍵詞:生態修復;食藻蟲;水生植物群;水生態良性循環
中圖分類號:S718 文獻標識碼:B隨著我國經濟的快速發展,湖泊、河涌及水庫等水體的污染也日益嚴重,大量含氮、磷肥料的生產和使用,食品加工、畜產品加工等造成的工業廢水和大量城市生活廢水,使水中富含氮、磷等植物營養物質。有了充足的養料保證,藻類,特別是藍藻(主要是銅綠微囊藻)泛濫成災,嚴重污染水質。藍藻細胞外面被一層厚厚的多糖類物質所包圍,這些藻膠和多糖類物質幾乎不能被任何高等動物的消化酶所分解,國內外許多工程案例都嘗試采用高等動物包括魚類治理藍藻污染,均未獲得理想的結果,藍藻幾乎成了食物鏈和生物鏈的盲端。由于藍藻的爆發,會造成湖內缺氧,沉水植物不能進行光合作用,導致沉水植物滅種,各種水生物缺氧而無法存活,整個水生態系統失衡,藻類成為水體中的主導物種,最終導致水體變綠變黑。
本文介紹完全采用生態修復技術治理污染的水體
一、采用生態修復技術治理污染的水體機理:
1 采用食藻蟲處理控制藻類
食藻蟲是一種經長期改良馴化的可控制藻類污染的低等甲殼浮游物。
食藻蟲能夠大量攝取藍綠藻、腐屑、懸浮物與有害菌類,同時,其本身又是魚蝦蟹貝等水生物所喜愛的食物。這樣,處于食物鏈盲端的藍綠藻轉化成為水產品的途徑被有效地打通了,從而使水體的藻類污染得以根治。藍藻適宜生長在弱堿性的水環境中,經馴化的食藻蟲所產生的排泄物具備弱酸性,可有效降低水體的PH值,使藍藻的生長受到抑制。食藻蟲消除藻類后,水體透明度大大提高,有益于其它水生物的生長,同時,由于食藻蟲的生物特性,可將微生物等帶動在水體中的分布和生長,為沉水植物生長創造條件。食藻蟲引導的沉水植被生態修復技術對水體凈化效果的穩定性好(見圖1)。
2 建立水生植物群,恢復物種多樣性:
在水體中種植沉水植被、挺水植物、浮葉植物群落,并通過沉水植被的光合作用把大量的溶解氧帶入底泥,使淤泥中的氧化還原電位升高,促進底棲生物及微生物的繁衍,進一步促進水體生態系統恢復多樣化。
(1)挺水植物:主要靠根系吸收部分淤泥中的營養物質,光合所需碳源來自空氣中的二氧化碳,產生氧氣直接排入大氣。
(2)浮葉植物:從根系和浮葉背面吸收水體和淤泥中營養物質,但碳源也主要來自大氣,產生具備凈化力的氧氣通過浮葉大部分進入大氣;對上層水體有 一定凈化力。
(3)沉水植物:根系和整個葉面直接吸收水體和淤泥中營養物質,所需碳源直接從水體中吸收,產生的氧氣直接對自下而上對整個水體產生巨大的凈化力。 綜上所述,恢復沉水植物――“水下森林和水下草皮”,是水域生態恢復自凈能力的最優化模式。
目前使用較多的邊坡駁岸挺水植物、浮葉植物濕地凈化法――這種方法從水域立體造景上意義重大,但從城市景觀水體凈化意義上來分析,有較大偏差。不同水生植物水質凈化作用與自身代謝(二次富營養)百分比:(敞開于屋頂的試驗,包括空氣污染),(見表1)。
在水體中種植沉水植被,如輪藻群落、篦子眼子菜群落、苦草群落、海菜花群落等,使水體產生制氧功能,水體中的有機物被氧化成無機鹽而加速結晶下沉。沉水植物根系將有效吸收底泥養分,使底泥中有機物被礦化,形成表面的礦化層覆蓋下部淤泥層,減少有機物進入水體,沉水植被替代藍綠藻進行水下光合作用,釋放出大量的溶解氧,吸收掉水中過多的氮、磷等富營化物質,能形成水域生態“水下森林”和“水下草皮”自凈功能, 也能進一步抑制藍綠藻。沉水植被恢復后,底泥氧化還原電位升高,有利于水生昆蟲和水生底棲生物的大量滋生,在沉水植被共生作用下,“水下森林”和“水下草皮”形成底泥營養物質的封存和生態鏈自凈(物質能量的逐步吸收轉化)。食藻蟲引導沉水植物進行生態修復有利于水體維持高透明度。
3 建立水生動物群,進一步恢復物種多樣性:
在水體中投放優選、養殖的水生動物:如魚、蝦、本地螺、貝等水生物,促進水體的微循環,為其它水生物的生長創造更佳條件。水體及底泥中的營養被沉水植物吸收,當植物生長過快時,可以適當收割。同時水體中的魚蝦及螺、貝等水生動物能食用部分植物及食藻蟲,當魚類等過度生長時,可以適當捕撈,從而形成水體養分向水生動植物的轉移。通過收獲有機水產品把水體水中的氮、磷等富營養物質從水體中轉移上岸,徹底降低水體水中的富營養化程度。
4 完整建立健康的水生態良性循環系統
(1)從已有的研究結果看,水生植物可以顯著提高富營養水體的水質,對氮、磷污染也有明顯的凈化作用。同時水生植物能抑制浮游植物的生長,從而降低藻類的現存量。因此,恢復以水生植物為主的水域生態系統是凈化水質的合理有效措施和保障生態系統良性循環的重要措施(2)。水體徹底消除水體富營養狀態,能使修復后的水體具備了自凈功能,一般少量污水(每日排入不超過5%修復水體總量)可以通過水體生態系統所具備的凈化功能自凈。沉水植物和水生動物成為水中的主導物種,藻類不再有生存空間,水體可以保持長期清潔(見圖2)。
二、采用生態修復技術治理污染的水體的優點
1 全生態的水質凈化技術體系,不使用任何化學藥劑凈化水質,不使用諸如殺藻制劑、殺草劑等,無任何生物的或者化學的二次污染;水質主要富營養指標在生態系統穩定后達到國家地表水三類標準,潔凈的水體大大減少蚊蠅滋生,提升環境的舒適度。
2 不需要建設水體的凈化設備用房(即不需要水域以外的占地)。
3 符合打造節能低碳社會的建設理念水質能持久保持地表水三類標準,終年不需換水,水體本身具有自凈功能。修復完畢后,日常使用中不需采用任何電力設備來維持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并產生氧氣,實現“負碳”。
4 由于水生植被能夠固化水底淤泥,吸收底泥中的養分,將底泥中富營養成分徹底轉化成水生植物纖維素,所以無需清除水底淤泥,也不需排干水體。
5 景觀優美:水底布滿水草,魚蝦嬉戲其中,恢復自然優美水景,透明度可以達到2米,水質清澈,水下景觀充滿生機。
6 效果持久:水體修復后經過合理維護,目前最早完成的項目已長達6年多,仍然保持良好狀態。
7 維護簡便:運用“食藻蟲”治理水體富營養化污染,依靠生態系統食物鏈關系,形成生態系統良性循環。生態系統建立后,景觀得以構建和保持,后期只要加以適當維護,調整物種種類和數量,維持自凈的生態,效果即可長期保持。
三、采用此技術治理污染水體的適用范圍及應注意事項
1 僅適合相對封閉的水體,一般補充水量不宜超過總體水量的5%,且水質為一級排放標準的A類。如果總水體量很大,可以適當的加大補水量。
2 水體面積的適合范圍不宜小于1000平方米,因為水體總容量太小,建立起來的水生態平衡抗沖擊能力較弱,且投資成本較高。
3 對水深的要求,水深宜為為0.8~3米之間,最小水深不得小于0.5米。對于我國的南端如三亞,水深不得小于1米,因三亞的氣溫常年較高,避免水草熱死;我國的北端如長春,水深是冰凍深度加上水草要求的生存水深度。因此各地的氣候條件也決定了水深要求也也不同。
4 由于我國地緣遼闊,南北氣溫相差大,相對應的水草習性也有不同。例如在北方的水沉草就需冬眠,當水結冰后,冰下水溫一般在2~3℃左右,冰層融化后,水草又可從冬眠狀態蘇醒;而南方的水草需選用需耐水草。因此根據不同的氣候及水質條件,應選擇不同的水草種群進行搭配,同時對投放食藻蟲的時間和數量都需根據實際情況進行設計調配。
5 整個水生態系統的生命周期,理論上可達到數十年,有待項目運行驗證,現目前已運行的水域僅為6年(北京圓明園―鳳麟洲64000 水深:0.8-2m 竣工時間:2008年)。
6 比傳統污水處理方法一次性投資高,建立一套完整水生態體系,所需費用約250元/ m2,但其后期維護費用較低。
7 應注重水生態體系的維護及保養,對于連續水域,一般10000平方米需配置一名專業的水域保管員。
廣州麓湖公園(聚芳園)
施工面積:1300完工時間:2011年5月效果保持至今(見圖3-圖5,表2)。
結語
在全球氣候變化的背景下,“低碳經濟”、“低碳技術”日益受到世界各國的關注,所以在條件許可的情況下,應積極廣泛的采用生態修復技術治理污染水體。
參考文獻
【關鍵詞】人工浮島,主動式人工浮島,治理,污染水體,水體修復
1 人工浮島概述
人工浮島又稱人工浮床、生態浮床、生態浮島,是一種由人工設計建造的漂浮在水面上供植物、動物和微生物生長、棲息、繁衍的生物生態設施[l]。通過植物根系的過濾、吸收、吸附作用和根系生態系統的物質轉化途徑,削減水體中的氮、磷、有機物等營養物質,并以收獲植物體的形式將其搬離水體,從而達到凈化水質的效果,同時又為生物(鳥類、魚類)創造了生息空間從而增加物種多樣性,又可以營造水上景觀。
人工浮島是一種具有凈化污染、修復生境、恢復生態、改善景觀等多種功能的原位生態修復技術,而且還具有施工簡單、工期短、造價低、不耗能、運行管理容易等優勢,在污染水體的綜合治理中具有良好的推廣應用前景。
2 人工浮島技術原理
人工浮島對水體的生態修復技術原理有以下幾點:
(1) 對有機污染物的去除。主要有以下3個途徑:Ⅰ.較大的不溶性有機顆粒團經植物根系截留,可部分被微生物降解;Ⅱ.污水中的可溶性有機物可被植物根系表面的生物膜吸附、吸收和代謝作用降解;Ⅲ.通過對植物收割將新的有機體從水體中去除。系統中有機物的去除主要是微生物的好氧降解作用,即浮島系統的水生植物通過莖和根向其根區輸送氧氣,從而使根區附近變為好氧環境,有利于微生物對水體中有機物的好氧分解,以達到降低水體化學需氧量(COD),生化需氧量(BOD)的目的。
(2) 對氮、磷的去除。氮的去除主要是經過系統中微生物的硝化與反硝化作用后成為氣態化合物進入大氣;也有一部分無機氮作為植物生長過程中不可缺少的物質被植物吸收攝取,并同化為自身的結構組成物質(蛋白質和核酸等)。磷也是植物必需的營養元素,磷的去除主要是植物的吸收和微生物的同化以及聚磷菌的過量攝磷作用。
(3) 對重金屬的去除。環境中的重金屬和一些有機物并非是植物生長所需要的,達到一定程度后具有毒害作用,對于此類化合物,一些植物也演化出了特定的生理機制使其脫毒,并能對重金屬進行吸收、富集,從而具有一定的去除水體重金屬污染功能。通常是通過鰲合和區室化等作用[2]來耐受并吸收富集環境中的重金屬,這種機制也存在于許多水生植物中,使許多水生植物可大量富集水中的重金屬[3]。
(4) 抑制藻類的生長。高等水生植物和藻類在營養物質和光能的利用上是競爭者,前者個體大,生命周期長,吸收貯存營養物質的能力強,因此與藻類競爭吸收水體中的氮磷物質時處于優勢地位,從而使藻類缺少營養而死亡。有些植物通過根部向水體中釋放化感物質,通過化感作用或克藻效應抑制有害水藻的生長,從而凈化水環境,可有效防止水華或者赤潮的發生。
3 主動式人工浮島技術
微生物對有機物的降解主要是好氧降解,可見系統中溶解氧含量與有機物的去除密切相關。另外,系統中氧含量也是影響氮和磷凈化效果的關鍵因素。由于系統中植物根系周圍形成了許多好氧、缺氧、厭氧小區,使得硝化和反硝化作用同時進行。硝化作用是在好氧條件下進行的,反硝化作用則在厭氧條件下進行,而且硝化作用是反硝化作用進行的前提和基礎,增加溶解氧有利于系統對氮的去除。增加植物根系附近介質中的溶解氧,可以有效地增強根系微生物的代謝作用,使嗜磷菌的呼吸代謝活動加強,對磷的降解吸收起到一定的促進作用。所以提高系統中溶解氧含量,能提高系統的凈化效能。
水生植物的根系雖然很多,但在修復較深水體時卻有些不足。水生植物根系僅能達到較淺區域,并對較淺區域進行較好的修復作用,而對深層水體中污染物的凈化效果較慢,所以生態浮床在修復較深水體時可能會出現污染物分區現象。運用水體循環技術,使淺層水體和深層水體形成環流,有利于提高水體深層污染物的凈化效果。
針對人工浮島以上的問題,提出了一個解決方案--主動式人工浮島技術,將人工浮島與水體充氧和水體循環技術相結合,人工營造一個水生植物、水生動物、微生物良好的生長環境,大大提高人工浮島的水質凈化能力,將水質凈化與水面的人工浮島有機結合。
3.1主動式人工浮島技術特點
采用人工曝氣的方式向水體充氧,加速水體復氧過程,以提高水體中溶解氧含量,增強水體中好氧微生物的活力,使水體中的污染物質得到凈化,以改善水質。另一方面直接利用曝氣制造循環流,攪動水流,加快水體傳質,提高水體液面更新速率,提供充氧效率,從而改善微生物生長環境,實現高效的原位生物降解;曝氣形成環流,有利于凈化后水體與污染水體的交換,有利于淺層水體與深層水體的交換,擴大系統有效的凈化面積。
傳統的機械曝氣方法如固定的充氧站、水下設置曝氣充氧機[4]等,能有效控制和延緩水體富營養化。但曝氣設施存在能耗高、充氧效率低、運行費用高等問題。同時,近年太陽能等綠色能源的應用快速發展,大部分自然水體表面水域開闊,陽光照射條件良好,非常適合于利用太陽能光伏發電進行能源供給。通過懸浮載體將太陽能發電系統利用于人工浮島中,直接將太陽能轉化為電能為曝氣系統供電,無需外界能源輸入,無二次污染,節能降耗,提高能源利用效率,在能源自給的同時實現水體修復的目標。
3.2主動式人工浮島的組成
主動式人工浮島由人工浮島降解系統,曝氣充氧循環系統和太陽能發電系統三大部分組成。
3.2.1 人工浮島降解系統
人工浮島降解系統由浮島單元拼接組合而成,浮島單元內部種植水生植物,浮島單元水下部分增加填料,整體環繞于曝氣充氧循環系統,通過植物和微生物的共同作用,實現水體修復目的。
3.2.2 曝氣充氧循環系統
曝氣充氧循環系統由空氣泵、曝氣盤、導流裝置等部分造成。浮島系統為曝氣充氧循環系統提供浮力。空氣泵壓縮的空氣通過導氣管進入曝氣盤,然后以微小氣泡的形式釋放到深層水體中,與其混合,增加水體溶氧量,水氣混合后的液體因密度減少而在導流筒內垂直上升到達淺層水體,同時深層水體因導流筒內的壓力減少而被不斷吸入到導流筒內,形成一個以壓力差為動力的循環流,提高供氧效率和水體凈化效果。
3.2.3 太陽能發電系統
太陽能發電系統由太陽能電池板、控制器、蓄電池、支架等部分組成,為曝氣充氧循環系統提供電力支持。浮島系統承載太陽能發電系統,電池板安裝在浮島面上。陽光充足的白天,太陽能電池板通過控制器向蓄電池供電并帶動空氣泵工作,夜間或陰雨天則蓄電池放電帶動空氣泵工作。另外還可以利用時間控制器控制曝氣充氧循環系統的運行狀態。有效維持水體溶解氧水平,促進微生物代謝,強化水體凈化能力效果。
4 結語
主動式人工浮島基于水體原位修復的概念,通過集約化組合的方式構建立體式的生物體系,使污染水體在植物、動物、微生物的協同作用下,實現水體快速修復,利用太陽能供能強化曝氣和水體循環,大大提高人工浮島的水質凈化效率。該設備能直接安置于需要治理的水體上、結構簡潔、安裝簡便、自動運行、造價低、無需外界能源供給,運行成本低、無二次污染,與水體景觀和諧共處,技術經濟優勢明顯。
參考文獻:
[1] 谷勇峰,李梅,陳淑芬,劉連江,王翠彥.城市河道生態修復技術研究進展[J].環境科學與管理,2013,38(4):25-29.
[2] 王劍虹,麻密.植物修復的生物學機制[J].植物學通報,2000,17(6):504-512.