污水处理技术的创新与应用

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超声波技术在污水处理中的应用

作者：吴锐坤;何子常

来源：《价值工程》2010年第06期

摘要:论述了超声波去除污染物的机理、超声反应的影响因素,介绍了超声波在污水处理的各方面的应用以及超声波和其它技术的联用。

Abstract: Ultrasonic mechanism to remove contaminants and ultrasonic response factors are

presented,ultrasound in all aspects of wastewater treatment applications and ultrasound and other

technologies in conjunction are introduced.

关键词:超声波;污水处理;应用

Key words: ultrasonic;sewage treatment;application

中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0064-01

1超声波降解的原理

超声波泛指频率在15kHz-10MHz的声波,它由一系列疏密相同的纵波构成,并通过液体介质向四周传播。超声波辐射污泥时会产生超声空化效应。超声空化效应是指液体中的微小泡核在超声场下液体内部产生的空穴或含有的杂质和小气泡的振动、膨胀、压缩和崩溃闭合的过程。在超声压力波的作用下,液体分子间的平均距离随分子的振动而发生变化,当处于负压段时,施加于液体的负压(抽空声压)P足够大,而使分子间距离超过该物质处于液态的临界分子距离时,液体就会发生断裂而产生空穴,形成空化核[1]。

热点产生的热量可以将水分解为氢自由基和氢氧自由基。在迅速冷却过程中氢自由基和氢氧自由基又可能重新结合为氧化氢及氢分子或者引起其它反应此外,当温度和压力超过水分子的临界温度和临界压力时水分子处于超临界状态,此时水的物理化学性质发生突变而具有良好的溶剂化性质,能和很多气体完全互溶,提高化学反应的速率[2]。在超声波产生的热点附近的高温高压、超临界水氧化、自由基氧化等为污染物的降解提供了良好的反应条件。

黑龙江科学　第７卷２０１６年１月上半月ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ　ＳＣＩＥＮＣＥ　污水处理技术的改革和创新探讨　刘夕清　（烟台和盛康洁环保科技有限公司，山东烟台２６４００３）　摘要：通过分析中国水资源的现状，探讨了中国现如今污水的分布情况，阐述了我国污水处理技术的发展历史，提出了采用基于自然　循环方式，利用计算机技术建立数学模型远程操控和采用生态组合的新技术有效处理污水等污水处理技术的改革和创新方式。　关键词：污水处理技术；改革；创新　中图分类号：Ｕ６６４　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４—８６４６（２０１６）０１—０１２２—０２　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｒｅｆｏｒｍ　ａｎｄ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＬＩＵＸｉ—ｑｉｎｇ　（Ｙａｎｔａｉ　Ｓｈｅｎｇ　Ｊｉｅ　Ｋａｎｇ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｙａｎｔａｉ　２６４００３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ｔｏ　ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎａ　ｎｏｗ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ，　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｈｉｓｔｏｒｙ，ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｂｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｅｉｒｃｕｌ￣ｉｏｎ，ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｈｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｅｗａｇｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｗａｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｒｅｆｏｒｍ；Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　１　中国水资源的现状分析　对于中国来说，水资源显得尤为重要。中国是拥有　ｌ４亿人口的大国，但是可为人们利用的水资源却不比　其他国家多，有限的水资源分布在众多的人口上，导致　人均水资源十分稀缺，人均水源量甚至排在全世界　１１０名，已经进入了世界贫水国的队列。此外，中国的　水源分布严重不均，长江以南水资源明显比长江以北　丰富，有的地方甚至相差数十倍。全国６００多个城市，　有４００多个城市常年缺水，还有１００多个城市属于严　重缺水，这不仅会影响人们的身体健康，还会直接导致　一定程度的经济损失。　２中国现如今污水的分布　我国污水的排放形势十分严峻，国家有关部门曾　经测量过，我国污水的排放量每年递增，甚至增长速度　达到了４％，每年污水的排放量都在６　７００亿ｔ。目前，　全国２００多条河流几乎都受到了不同程度的污染，全　国有限的湖泊受到的污染更多，受到严重污染的湖泊　达到２３％，如此严重的水污染如果不加以控制和改善，　对污水进行技术上的发展和创新，我国的水资源将岌　岌可危。　３我国污水处理技术的发展历史　污水处理技术要想改革和创新，就要从以前的技　术上寻找改革的突破口。我国第一座污水处理厂建于　１９２１年，原名是上海北区污水处理厂，当时它的建立　只是为了进行小规模的污水处理，不能满足越来越多　污水处理的需要，于是更多的专家致力于建设一个可　以大规模处理污水的工厂。但是直到刚刚解放时，我国　才逐渐开始改革污水处理技术，甚至是利用污水进行　庄稼灌溉或者其他一些有意义的行为。后来我国先后　建成了１０多座污水处理厂，从开始的小型处理厂逐步　发展成为有成熟污水处理技术的大规模污水处理厂，　到１９７８年改革开放开始时期，我国已经建成了３７座　污水处理厂，这些污水厂可以有效地进行全国范围的　污水处理。我国在２Ｏ世纪７　一８０年代致力于经济建　设，这不可避免地导致了污水的问题成为国家需要解　决的一个重点问题，于是国家组织了专家对污水进行　规划处理。对于我国水资源分布不均问题，专家决定南　水北调，在北方修建了当时国内最大规模的污水厂，其　坐落在天津市，填补了北方污水处理的空白。到２０世　纪８０＿一９０年代，改革开放已走上了正轨，我国专家提　出了一系列针对污水处理的办法，这些方法解决了很　多７０—８Ｏ年代待解决的问题。改革开放以后，国外针　对处理污水的先进技术也传人我国，我国结合本国国　情，有效利用外国技术，极大地提高了我国的污水处理　技术。进入２１世纪，污水处理技术更是迅猛发展，由一　线城市如北京上海等带领二、三线城市一起发展，淘汰　掉高消耗、高污染的落后生产力，通过国家宏观调控，　全国的污水处理取得了显著效果，处理的污水量也是　逐年增长，污水处理率在一些城市甚至达到了８０％以　上。　４污水处理技术的改革和创新　４．１　污水处理技术采用基于自然循环方式　收稿日期：２０１５—１１－２３　作者简介：刘夕清（１９８３一），男，山东莱州人，硕士，工程师，从事给水处理及污水处理工艺研究。　

1 低能耗污水处理技术的应用

杨根权

提 要： 文章详细介绍了工程中所应用的一体化技术、低溶氧技术、同时硝化/反硝化技术、微孔软管曝气技术、新型推流技术等低能耗污水处理技术，并从反应机理、处理效果、节能效果等方面加以分析和比较，为相关技术人员选择污水处理工艺提供了新的思路。

关键词： 低能耗；一体化；低溶氧；同时硝化/反硝化；微孔软管；推流

0 前言

运行费用高是目前大多污水处理厂普遍面临的难题，直接影响水污染治理的成效，因此污水处理工艺的节能降耗是当前亟待解决的问题，这也是我国“十一五”规划和十七大落实科学发展观的要求。

在蚌埠市第三污水处理厂（以下简称“蚌埠三污”）设计中，设计人员汇同建设单位多次进行方案比选，在认真研究并充分调研的基础上，与德国恩格拜公司（Engelbart Biologische Verfahren GmbH）合作，吸收德国生物倍增工艺（BioDopp）优点，在国内推出改良型一体化氧化沟工艺，该工艺综合应用了多项低能耗污水处理技术，可以大大减少污水处理厂的运行费用，并保证良好的出水水质，具有投资省、占地面积小、运行费用低、维护管理方便等优点。下文结合工程实例，对相关技术逐一进行介绍。

1 工程概况

蚌埠三污项目为世界银行贷款项目，项目内容包括污水处理厂1座（一期规模2.5×104m3/d），配套管网40.93Km，以及中途提升泵站1座，工程总投资10290.66万元，其中厂区投资3704.35万元。

污水处理厂尾水排放执行《城镇污水厂污染物排放标准》（GB19918-2002）一级标准的B标准，设计进、出水水质及要求处理程度见表1。

表1 污水处理厂进、出水水质及处理程度 mg/l

2 水质 COD BOD5 SS NH3—N TN TP

设计进水水质 400 200 250 30 40 4.0

设计出水水质 60 20 20 8(15) 20 1.5

污水处理中技术的创新及节能降耗

随着城市化进程的加快，人们对水资源的需求越来越大，但是水资源已经日益短缺。因此，污水处理技术的创新和节能降耗是非常重要的。本文将就污水处理中技术的创新以及节能降耗两方面进行探讨。

（一）MBR技术

MBR技术（Membrane Bioreactor）即膜生物反应器技术，是指在传统的生物反应器中加入一种可过滤的膜技术，该技术可将处理水中的悬浮物和微生物完全分离，达到水质稳定和污泥品质的提高。

MBR技术被广泛应用于污水处理、海水淡化等领域，并且相较于传统处理工艺，MBR技术具有以下优势：

1. 去除效率高：由于MBR技术采用了膜过滤技术，相较于传统处理工艺更能有效地去除COD、BOD、氮、磷、微生物等污染物。

2. 占地面积小：相比传统处理工艺的生物反应器，MBR技术的膜过滤器成套设备占地面积更小。

3. 操作维护简单：MBR技术能够抑制氨氮的生化过程，从而降低氨氮的含量，使得后续操作和维护更加简单。

（二）反渗透技术

反渗透技术是一种利用半透膜逆渗透现象进行水、离子和其它物质的分离的技术。

在污水处理领域，反渗透技术主要用于海水淡化和污水再生利用。反渗透技术的优势主要体现在以下几个方面：

1. 高效净化：反渗透技术能够有效地去除细菌、病毒、有机物、重金属等污染物，淡化后的水质稳定。

2. 工艺简单：相比传统处理工艺的离子交换、精细过滤等，反渗透技术的处理过程非常简单。

3. 节能消耗低：水处理厂采用反渗透技术进行水再生利用，不仅可以大幅降低总能耗，还可使废水处理厂运行成本大幅降低。

二. 节能降耗 污水处理厂是耗能的一个重要单位，能源问题一直是污水处理企业关注的焦点。为了降低能耗，提高经济效益，污水处理企业需要不断采用节能降耗技术。

氧帷幕技术是近年来广泛应用于城市污水处理厂的一种新型生物反应器。其优势体现在以下几个方面：