時間:2022-02-05 13:15:27
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇凈化技術論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
近年來,霧霾天氣在我國頻繁出現,空氣質量問題已經引起全社會的高度關注。而鋼鐵行業作為工業排放的大戶,其排放標準和排放量越來越受到嚴格限制。2012年并實施的《煉鋼工業大氣污染物排放標準》中明確規定,2015年1月1日起,新建企業和現有企業轉爐一次除塵大氣污染物排放標準限制均為50mg/Nm3,比之前的100mg/ [本文轉自DylW.Net專業提供寫作本科畢業論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]Nm3的標準嚴格了一倍。為了達到更高的排放要求,轉爐一次除塵工藝需要不斷進行改進。
目前,轉爐煉鋼的煙氣凈化回收技術主要有傳統的濕法凈化回收技術(OG法)、干法凈化回收技術(LT法),以及近年發展起來的全余熱回收布袋除塵技術。論文首先對上述三種煙氣凈化技術的工藝流程進行表述,并對其優缺點進行比較,最后指出當前形勢下轉爐一次煙氣凈化技術的發展方向。
1 濕法OG技術
OG法自60年代在日本問世以來,已為世界各國所采用。80年代初,我國寶鋼3×300t轉爐首次從日本引進OG法煙氣凈化技術。直到2005年以前,國內大部分鋼廠在消化寶鋼技術的基礎上基本上都采用了OG法煙氣凈化系統[1]。
傳統的OG濕法除塵系統主要由兩級文氏管洗滌器、重力脫水器和彎頭脫水、旋風復擋板脫水器和相應的污水處理系統構成。其缺點是循環水量大、污水處理設施復雜、排放濃度相對高。隨著排放標準的日益苛刻,傳統的兩文三脫、兩文兩彎等除塵工藝都很難達到要求,OG濕法也在不斷的進行改進,現今主流的濕法工藝主要有塔文濕法、雙塔濕法。
1.1 塔文濕法(OG法)煙氣凈化技術
圖1 塔文濕法煙氣凈化系統圖
塔文濕法即噴淋冷卻塔(或蒸發冷卻塔)+二文環縫+濕旋脫水器的形式,系統結構如圖1所示。該系統與傳統兩文三脫、兩文兩彎相比具有如下特點:1)工藝流程簡潔,取消了一文水冷夾套、溢流水封,代之為高溫非金屬補償器;2)降低阻力,噴淋塔內氣流流速3~5m/s,遠低于原一文流速30~60m/s,所以氣流流經噴淋塔內的阻力從一文的3~5kPa降低到了~0.5kPa;3)由于取消了一文水冷夾套和溢流水封,降低了系統耗水量;4)由于采用冷卻塔節減小了壓損,使得二文環縫文氏管有足夠的壓降提高除塵效率。從理論上講,環縫文氏管的壓降控制在14kPa以上,就可以將排放濃度降低到50mg/m3以下。
濕法(OG法)系統另一種塔文形式是采用干法除塵系統的蒸發冷卻塔,內設雙流介質噴槍及霧化噴嘴噴入的水呈霧狀或細顆粒狀,使煙氣的溫降主要靠水的汽化潛熱來完成,因為水的汽化潛熱是顯熱冷卻的10倍,所以塔內降溫用噴水量也僅為常規噴水量的1/10[2]。
1.2 濕法雙塔煙氣凈化技術
濕法雙塔技術的基礎是德國Lurgi新OG法和日本川崎的新OG法,這兩種新OG法在國內均有應用。系統采用一文一塔的形式,即環縫文氏管裝設在噴淋冷卻塔內部的形式,系統結構如圖2所示。
圖2 濕法雙塔煙氣凈化系統
濕法雙塔除塵形式的主要設備包括:噴淋塔+環縫裝置、脫水塔,其凈化回收的基本原理是:1)從汽化冷卻煙道出來的含塵高溫煤氣與經噴嘴噴出的細顆水在噴淋塔進行熱質交換、塵與水混合,煙氣放熱后降溫,大顆粒粉塵沉降;2)經粗凈化的煤氣再進入環縫裝置,在環縫裝置中氣體高速流過形成負壓,此時,氣體帶入的濁環水汽化蒸發,水的比表面積急劇增大,加大了與氣體中的粉塵的接觸面積,含塵煤氣得到充分洗滌凈化;3)經二次凈化后的含水煤氣進入脫水塔脫水后經由管網、煤氣風機進入煤氣柜回收,不符合回收條件時經切換閥切換至煙囪點火放散。
環縫裝設在塔內的形式有一個非常大的好處,就是噴淋塔內過剩的濁水部分流入下部的環縫,相當于間接作為環縫供水,從而比塔文分設形式進一步節水。另外,系統簡潔流暢,環縫過后的煙氣直接脫水器,省去了塔文形式的中間彎頭、上升下降管,同時省去了該部分管段的沖洗水用量、降低了阻損,進一步節約了用水和檢修工作量,降低了系統運行維護成本。
經工程實踐證實,該系統能達到并優于國家最新排放標準50mg/Nm3的要求。且因該系統簡潔,占地比原有OG系統小,而且現有OG系統的管路系統都可利原有系統,就連風機、電機幾乎都可以利用原有OG系統,且用水量遠低于原有OG除塵系統,安裝周期短,特別適合于濕法OG系統改造工程。
2 LT干法靜電除塵技術
轉爐煤氣干法靜電除塵技術由德國Lurgi和Thyssen鋼鐵廠合作開發,該技術噸鋼煤氣回收利用率高,煤氣含量低,無需廢水處理裝置,煉鋼噸鋼工序能耗僅為10kg標煤[3],經過LT法除塵后含塵氣體排放濃度約為10~20mg/Nm3[4]。轉爐LT干法除塵系統主要包括:蒸發冷卻器、靜電除塵器、煤氣切換、煤氣冷卻器、放散煙囪、除灰系統等[4]。
轉爐干法除塵系統的工藝流程為:高溫煙氣(1400~1600℃)經汽化冷卻煙道冷卻,煙氣溫度降為850~1000℃,然后通過蒸發冷卻塔,高壓水經霧化噴嘴噴出,煙氣直接冷卻到250℃左右,噴水量根據煙氣含熱量精確控制,所噴出的水完全蒸發,噴水降溫的同時對煙氣進行了調質處理,使粉塵的比電阻有利于電除塵器的捕集。蒸發冷卻塔內約40~50%的粗粉塵沉降到底部,經排灰閥排出。冷卻和調質后的煙氣進入有四個電場的圓形電除塵器進行精除塵,除塵后煙氣經風機、切換站,合格煤氣至煤氣冷卻器再冷卻后進煤氣柜,不合格煤氣至煙囪點火放散。
轉爐LT干法靜電除塵具有如下特點[6-10]:
1)凈化后煙氣含塵量低:一般≤15mg/Nm3,最低可≤10mg/Nm3;
2)風機壽命長:煙氣含塵低,磨損小,維修小;
3)節電效果顯著:因系統阻力低、循環水量很少,風機電機及水泵電機裝機容量比濕法要低;
4)污水處理費低:干法除塵系統由于煤氣冷卻器冷卻的是凈煤氣,僅有極少量的污水外排,利于環保;
5)一次投資高,干法系統設備龐大且煙氣溫度高對設備材料要求嚴格,加上電除塵器防爆要求等使得其總投資高于濕法除塵系統數倍;
6)消耗蒸汽,不節能:蒸發冷卻塔在運行中消耗數量不少的蒸汽(如120t轉爐~5t/h);
7)維護和操作技術要求高,且維修工作量大。因為電除塵器結垢、腐蝕,蒸發冷卻器結垢等原因,導致維修設備的工作量特別大,并且降低 轉爐作業率,有的廠甚至被迫采用備用整套除塵設備。
雖然LT干法靜電除塵技術的優勢明顯,但因其存在一次性投資費用高、運行節電不節能、操作技術要求高、維修工作量大而使轉爐作業率降低等問題,使得在當今實際應用的選取上與濕法系統難分伯仲。
3 干法余熱回收布袋除塵技術
轉爐一次煙氣凈化無論干法LT系統還是濕法OG系統,其共同特點在于對高溫煙氣的冷卻降溫,均通過水的蒸發吸收汽化潛熱來對煙氣進行降溫冷卻,干法除塵還因為自身系統的要求,要消耗大量的蒸汽。通過消耗水來冷卻煙氣雖然是一個高效的冷卻方法,但卻是一個非常耗能的方法。因為從汽化冷卻煙道出來的高溫煙氣本身上來講是一種高品位熱能,非但沒有設法回收其攜帶的熱能,還要消耗大量其他能源來對其進行冷卻降溫,造成能源大量浪費。例如,一般設計條件下,汽化煙道出來的煙氣溫度在800~1000℃,如果單純將煙氣溫度降低到500℃,噸鋼產生蒸汽可達20kg,可以產生巨大的收益。
根據2011年10月1日開始實施的《鋼鐵企業節能設計規范》GB50632-2011中相關規定:“鋼鐵企業設計,必須加強余熱、余壓的回收利用水平。必須采用技術先進、經濟合理、能耗低、二次能源回收利用好的先進節能工藝、技術、設備與措施,最大限度地降低能源消耗,二次能源回收利用要實現高能高用,梯級利用”,可以看出新規范對節能、能源回收有了很高的要求。因此,許多設計院及科研單位開始進行轉爐一次除塵余熱回收布袋除塵器的研發實驗。
目前轉爐煙氣余熱回收及布袋除塵的主要工藝是:轉爐一次煙氣經汽化冷卻煙道后進入余熱回收設備進行進一步能量回收,溫度降低到合適的值(一般為~100℃)之后,經布袋除塵器、風機,不合格煤氣經煙囪點火放散,合格煤氣進煤氣柜回收(當風機后合格煤氣溫度高于70℃時,再經煤氣冷卻器冷卻到70℃以下進煤氣柜回收)。
布袋除塵器通過濾袋可以很容易的將煙氣含塵濃度降到15mg/Nm3及以下,又不需要像電除塵器一樣消耗電能。由于整個系統阻力相對濕法除塵減少很多,僅比LT干法除塵略大一點,所以風機站不需要配置很高功率的電機。利用余熱回收設備還可以回收大量的轉爐顯熱生產蒸汽。轉爐一次煤氣在冷卻的過程中與水無直接接觸,僅當風機后溫度高度70℃時進行噴水冷卻,所以煤氣不含水或含稅率很低,煤氣熱值高,利于輸送和使用。
相比OG濕法和LT干法,該工藝有明顯的技術優勢:1)系統無(或很少)循環水,無污水處理設施及相關費用和占地面積;2)布袋除塵效率高,很容易穩定達到15mg/Nm3及以下;3)無干法除塵電火花起暈或放電現象;4)因為含水率非常低及含塵量很低,煤氣品質高;5)無一文、二文等高阻力除塵設備,系統阻力遠低于濕法,比LT干法略高,所以風機電機的裝機容量都相對不高,系統運行費用較低,且除塵效率高風機運行壽命長;6)轉爐煙氣余熱基本全部回收,間接降低了煉鋼成本,符合當今能源政策。
雖然布袋干法除塵系統有很多優點,也有很多相關專利技術,但目前布袋干法除塵系統僅在40t轉爐上進行了工業實驗,鮮有工程應用[11]。
4 小結
本文系統的比較了濕法OG煙氣凈化技術和LT干法煙氣靜電除塵技術的流程和技術特點。結果表明,在環保和節能 [本文轉自DylW.Net專業提供寫作本科畢業論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網]雙向要求空前嚴格的當下,干法LT、OG濕法系統都面臨巨大挑戰。而熱回收布袋除塵技術因其節能和環保的方向是符合我國及世界當前發展的大方向,具有廣泛的應用前景。
【參考文獻】
[1]郭啟超,李彥濤,葉天鴻,等.轉爐一次煙氣濕法系統升級改造新技術[J].冶金能源,2014,33(3):9-11.
[2]郭紅,程紅艷,陳林權.國內轉爐一次煙氣除塵技術及其發展方向[J].煉鋼, 2010,26(3):71-74.
[3]韓榮孝.轉爐一次除塵技術發展趨向研討[J].甘肅科技,2012,28(7):73-75.
[4]魏剛,趙增安.轉爐干法除塵工藝分析[J].現代冶金,2013,41(2): 39-41.
[5]鞏婉峰.轉爐一次除塵新OG法與LT法選擇取向探析[J].鋼鐵技術,2009,4: 46-50.
一、以往教學存在的問題
我校環境工程專業2003年開始招生,2006年首次開設大氣污染控制工程課程。由于師資力量和實驗條件有限,我們在教學內容、教學方式、教學手段等方面存在一些問題。
(一)教學內容單一
教材選用郝吉明主編的《大氣污染控制工程》(第二版),除集氣罩和管道系統的設計兩章,教學內容基本涵蓋教材全部內容,共54學時,3學分。燃燒與大氣污染、大氣污染擴散、顆粒污染物控制等內容講解清楚。但氣態污染物控制主要是敘述性內容,化工原理課程對吸收、吸附和催化等基本原理講解不深,使得這部分內容重點不突出。課程實驗由于經費和場地有限,未能開設。課程設計只是理論計算,缺少工程實例,應用性不強。
(二)教學方式陳舊
教學方式以傳統的課堂注入式為主,滿堂灌,學生只是被動地學習,未能調動起學習的積極性和主動性。課后作業也有部分學生拷貝應付,不能及時消化吸收所學新知識。部分學生考試臨時抱佛腳,搞突擊。這種陳舊的教學方式致使教學效果差,學生綜合能力得不到提高。
(三)教學手段落后
教學手段上只是用多媒體代替黑板。多媒體增加了課程信息量,但課程重點難點不突出。另外,沒有相應的教學動畫、視頻、模型、實驗儀器設備和實習基地,多媒體教學的優勢沒有得到充分體現。
二、以學生為主體的教學實踐
針對大氣污染控制工程教學中存在的一些問題,我們總結近年的教學經驗,并借鑒國內外的教學成果,以我校《2008年環境工程本科專業人才培養方案》為契機,開展以學生為主體的大氣污染控制工程實踐,體系如圖1。
(一)以學生為主體在以學生為主體的大氣污染控制工程實踐中,除了課堂教學外,所有教學環節均以學生為主體。教學環節包括課內學習、專業實驗、認識實習、畢業實習、課程設計、畢業設計、課程論文和課外自學8個部分。
1.課內學習。按照新的人才培養方案,大氣污染控制工程課內學習為48個學時,周學時為4。教材選用蔣文舉主編的國家級規劃短學時教材《大氣污染控制工程》。[5]該教材氣態污染物控制以吸收法、吸附法、催化法、生物法等為主線,注重原理。
2.專業實驗。大氣污染控制工程實驗在環境工程實驗中,包含大氣中TSP的測定、SO2的測定、室內空氣中HCHO的測定、袋式除塵、有機廢氣的凈化、汽車尾氣的凈化6個實驗。實驗準備選3~5名動手能力強的學生協助老師。實驗之前要求學生預習實驗講義,實驗后按時交實驗報告。
3.認識實習。在理論課進行到中后期,教師帶領學生到化工、煉油等企業參觀除塵、脫硫等大氣污染控制工藝設備,加深理論學習,讓學生獲得感性認識。
4.畢業實習。第七學期開學后,學生到環境監測站、化工企業和環保公司開展為期兩個月的畢業實習,跟班學氣污染防治,按時上下班,每周寫實結。實習前開動員大會,實習過程中帶隊教師進行現場指導,實習結束后學生總結并交實習手冊。
5.課程設計。畢業實習回到學校,開始兩周的課程設計,就除塵或者氣態污染物凈化進行系統設計,包括設計計算、繪圖、編寫設計說明書。
6.畢業設計。畢業設計是綜合運用所學知識,解決實際的大氣污染問題,培養學生的綜合能力。時間為一學期,從第七學期到第八學期,實行彈性時間。
7.課程論文。在理論學習的同時,教師給學生列出城市空氣質量、汽車尾氣凈化、室內空氣污染防治等課題,讓學生查文獻、寫論文、分組匯報,進行綜合訓練。
8.課外自學。教材相對固定,不能及時反映最新的大氣污染防治技術,把郝吉明主編的《大氣污染控制工程》(第三版)、[6]Nevers編著的AirPollutionControlEngineering作為學生的參考教材,[7]作為教材的有益補充。同時介紹www.epa.gov和www.zhb.gov.cn等網站,鼓勵學生查閱AtmosphericEnvi-ronment、《中國環境科學》、《環境工程》等中英文學術期刊,讓學生了解國內外有關大氣污染防治最新的政策法規和技術方法。
(二)以教師為輔
1.課堂講授。教師的主要職責是上好48學時的理論課,內容包括概論、燃燒與大氣污染、顆粒污染物的去除、氣態污染物的凈化和大氣污染擴散5個部分,通過講解讓學生掌握大氣污染的來源、遷移擴散、控制技術及設備選型設計,要求學生課前預習和課后復習,上課開始時提問已學內容和新內容。上課強調重點和難點,重在教給學生思路和方法,讓學生舉一反三和融會貫通。例如,第一節課讓學生看書的目錄,告訴學生該課程課時安排和知識體系,讓學生心中有數,學起來有的放矢;通過考試題“請簡述大氣污染控制工程課的主要內容”來檢查學生對該門課程的知識體系框架的總體把握。教學手段主要有多媒體、動畫、視頻等,以讓學生更好地理解大氣污染控制的原理。教學方式主要以注入式為主,適當融入啟發式教學、案例教學、問題教學、探究式教學,避免教學方式單一和教學形式枯燥。
[關鍵詞]大學生;母語素質;調查報告
[中圖分類號]D251 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009 — 2234(2012)03 — 0180 — 03
目前,高校中的大學生受到考試和擇業方面的壓力,普遍存在著重視英語而忽略母語的現狀。〔1〕他們認為母語說了這么多年,表達起來肯定沒問題,而實際情況又如何呢?為全面了解大學生在母語書面表達方面的真實水平,我們隨機從我校吉林大學的15個學院中抽取了300份本科生的畢業論文,所涉及的專業囊括了人文學部、社會科學部、理學部、工學部、信息科學部。我們計劃通過對以上學院本科生畢業論文的實際調查工作,來系統總結學生在書面表達方面具體存在哪些問題,分析這些問題產生的原因,進而嘗試有的放矢地提出一些建設性意見。
一、從對本科生畢業論文的調查中總結出的實際問題
“沒有調查就沒有發言權。”我們對學生論文進行了細致深入的調查研究工作,現把學生在畢業論文中普遍存在的語言表達方面的問題作以歸納總結。(說明:所舉例句中下劃橫線的內容表示存在語病部分;括號里的詞句表示應該添加或更改替換的內容)
(一)詞語使用問題。
1.生造詞現象
例如:
我勤奮,畫兒也以全新的面貌回對于(回饋)我。
二者之間存在著親密纏聯(錯綜復雜)的復雜關系。
同樣生存在市場環境下的企業,為什么有的能夠長久不衰,甚至越做越大,
越來越強;有的卻困難重重,舉腳維難(舉步維艱),曇花一現?
2.詞語單一化
例如:
其次,技術革命尤其是電信革命,使國際市場尤其(特別)是金融市場,實現
真正的全球化。
3.詞語與所在句式的結構語義不符
例如:
cis,cis--1,3,5--H3CTC作為一個飽和的輪換的含有配體的羧酸,已經被
表明(證明)具有多樣可變的分子調和性。
句中“表明”與所在的“被字句”語義不符中。“被字句”的句式語義表被動,它要求句式中的動詞是表示動作意義的及物動詞。所以,我們把它改為動作意義強的“證明”。
4.關于詞語搭配問題的歸納
1)語義角度的不搭配
例如:
經濟發達(寬裕)的東部人長假期間的遠行給我國中西部經濟的發展帶來了較大活力。
去年,每一部能夠吸引我們眼球的電影幾乎渾身上下都掛滿了CG華麗的影子。
2)語音角度的不搭配
例如:
淺色系列已經從舞臺的背后(幕后)走到臺前。
3)語法角度的不搭配
例如:
音樂劇是居于雜耍和歌劇兩端當中(中間)地帶的音樂形式。
句中雖然“中間”和“當中”都作為方位名詞,意義相似,但二者的語法功能不同。“中間”可以作為定語修飾“地帶”,而“當中”卻沒有這樣的語法功能。
(二)句子結構問題
1.結構殘缺
句中的主語、謂語、賓語、修飾語等成分的殘缺都會給表義帶來障礙。
例如:
由于原子間的電子發生了共有化以后,(?)會使原來的原子能級轉化為能帶。
相對于內部董事而言,獨立董事更能站在公平客觀的立場上(?),從而提
高公司決策的科學性。
本文通過營養物質含量的對比來實現使全國人認識納豆、接受納豆,使納豆
在中國得到普及(的目的)。
如果真要跟平面設計性質比較,那么商業攝影的特點有點(與之)相似。
2.結構冗余
句子結構本已完整,意思也清楚,但還使用了一些不必要的詞語作句子成分。
例如:
家用電器包裝裝潢設計應具備有科學的特征。
因此,建立合作安全成為東北亞各國的一致共識。
中謂語“具備”和“有”是同樣的意思,有同樣的語法作用,所以,應刪除一個。“共識”本身就表示共同一致的認識,所以,定語“一致”語義與之重復,應該刪除。
3.語序不當
例如:
他提供了被認為是一種極具前途的環境污染深度凈化技術。
脂肪氧化是僅次于微生物的導致牛肉失色、變質的主要因素。
劃線的多重定語成分,順序應該調整為“一種被認為是極具前途的環境污染深度凈化技術”。定語“導致牛肉失色、變質”是“脂肪氧化”和“微生物”比較的方面,所以它應該放在動詞前作狀語。即“脂肪氧化在導致牛肉失色、變質方面,是僅次于微生物的主要因素。
4.句式雜糅
下面,我們就以典型的PIP文件交換軟件為例來研究對PIP模式的幾種主要形式
進行分析。
例如:
美國、加拿大、日本、韓國等以大理石花紋豐富程度為評定依據標準的應用,
已使這些國家著力發展大理石花紋豐富的高檔牛肉。
句中劃線部分混雜了兩種句式:“研究PIP模式的幾種主要形式”和“對PIP模式的幾種主要形式進行分析”,就形成了句式混雜的錯誤表達。另一句中劃線部分把兩句“以大理石花紋豐富程度為評定依據標準”和“這一標準的應用”通過“標準”一詞牽連在一起。即把前一句的后半句用作另一句的開頭,硬把前后兩句雜糅在一起。
5.句式結構與語義不搭配
例如:
設計人員要(把)注意力集中在三維圖形上,而不必擔心二維圖形與三維模型不符。
論文關鍵詞:,變壓吸附,分離,技術,回收
1 前言
目前,國內生產氯乙烯(VCM)大致有兩種工藝:電石法和氧氯化法。這兩種生產工藝的氯乙烯精餾工段的精餾尾氣經冷凝器回收后的不凝氣中仍然含有8%~12%的氯乙烯單體 (VCM),該尾氣不加治理,直接排入大氣,不僅造成資源浪費,而且嚴重的污染環境。為此,國內先后開發出活性炭吸附、膜吸附、活性碳纖維吸附和變壓吸附等尾氣處理技術來回收氯乙烯氣體。
但是,變壓吸附(Pressure Swing Adsorption.簡稱PSA)是一種新型氣體吸附分離技術,它有如下優點:(1)產品純度高;(2)一般可在室溫和不高的壓力下工作,床層再生時不用加熱,節能經濟;(3)設備簡單,操作、維護簡便;(4)連續循環操作,可完全達到自動化。因此分離,當這種新技術問世后,就受到各國工業界的關注,竟相開發和研究,發展迅速,并日益成熟。
2 變壓吸附分離技術原理和工藝流程
(1)壓吸附分離技術原理[1]
變壓吸附 ( Pressure Swing Adsorption,PSA)的基本原理是利用吸附劑對吸附質在不同分壓下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力,并且在一定壓力下對被分離的氣體混合物的各組分有選擇吸附的特性,加壓吸附除去原料氣中雜質組份,減壓脫附這些雜質而使吸附劑獲得再生。因此,采用多個吸附床,循環地變動所組合的各吸附床壓力,就可以達到連續分離氣體混合物的目的。
吸附常常是在壓力環境下進行的,變壓吸附提出了加壓和減壓相結合的方法,它通常是由加壓吸附、減壓再組成的吸附一解吸系統。在等溫的情況下,利用加壓吸附和減壓解吸組合成吸附操作循環過程。吸附劑對吸附質的吸附量隨著壓力的升高而增加,并隨著壓力的降低而減少,同時在減壓(降至常壓或抽真空)過程中,放出被吸附的氣體,使吸附劑再生,外界不需要供給熱量便可進行吸附劑的再生。因此,變壓吸附既稱等溫吸附,又稱無熱再生吸附。
PVC精餾尾氣是采用變壓吸附技術(PSA)來實現氣體分離的。變壓吸附技術是以吸附劑(多孔固體物質)內表面對氣體分子的物理吸附和解析為基礎,利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分不易吸附低沸點組分的原理和減壓下吸附量減少的特征,將原料氣(尾氣)在一定壓力下通過吸附劑床層,VCM、非甲烷總烴等高沸點組分被選擇吸附,低沸點組分則因不易被吸附而通過吸附床層,達到VCM、非甲烷總烴等組分與其他組分分離論文提綱格式。然后在減壓下解吸被吸附的VCM、非甲烷總烴等組分使吸附劑獲得重生。有利于再次進行吸附、解析分離,增加經濟效益。這種高壓下吸附VCM、非甲烷總烴分離,減壓下解吸的過程為變壓吸附。
(2)變壓吸附工藝流程
PVC精餾尾氣經壓縮機加壓并經流量計計量后進入由多臺吸附塔組成的PSA系統,由入口端通入原料氣,VCM和乙炔被吸附劑吸附,每臺吸附器在不同時間依次經歷吸附(A)、均壓降(EiD)、順放(PP)、逆放(D)、抽空(V)、抽空沖洗(VP)、均壓升(EiR)、最終升壓(FR)等步驟,脫除了VCM和乙炔的氣體從出口放出,一部分返回到吸附塔內用做再生沖洗氣,另一部分作為凈化氣輸出放空。被吸附的VCM和乙炔氣體在逆放和抽空過程中被解吸出來作為產品氣,同時吸附劑獲得再生,吸附塔進入下周期的吸附循環。產品氣經過兩級穩壓后進入壓縮機加壓并穩壓輸出回收利用。精餾尾氣變壓吸附回收裝置流程示意圖見下圖。
3 不同吸附工藝介紹及特點對比
活性炭吸附、膜吸附、活性碳纖維吸附、變壓吸附等工藝介紹:
(1)活性炭吸附法是利用氯乙烯單體在活性炭上的高選擇吸附這一特性來制定的工藝。活性炭是多孔型固體,比表面積可達1000m2/g,活性炭對精餾尾氣中氯乙烯及氫氣、乙炔、氮氣等不凝性氣體的吸附能力隨其沸點升高而加大,其中氯乙烯先被吸附,乙炔次之,因此活性炭首先吸附的是氯乙烯單體。活性炭吸附氯乙烯達到飽和后,通入蒸汽解析,可回收氯乙烯單體。活性炭吸附流程簡單,2~3臺裝有活性炭的吸附器并聯并切換使用,即可保證吸收系統穩定運行。具有投資少,見效快的優點。但吸收裝置需要鹽水冷卻,活性炭再生需要蒸汽升溫、熱空氣干燥、氮氣置換等操作程序,能源消耗量大,回收成本高,所回收的單體含水量大。同時還具有操作勞動強度大,不適合高流量生產的弊病。因此,目前的實際生產中,活性炭吸附法基本上已被淘汰,僅作為輔助吸附方法使用。
(2)膜吸附技術[2]是上世紀九十年代興起的新型分離技術分離,隨著其技術的不斷進步,近幾年在石化行業已被廣泛應用。膜法回收系統主要采用“反向”選擇性高分子復合膜,在一定的滲透力推動作用下,根據不同氣體分子在膜中的溶解擴散性能差異,達到分離混合氣體中各類成份的目的。可凝性有機蒸汽(如氯乙烯等)與惰性氣體(如氫氣、氮氣等)相比,被優先吸附滲透,從而從氣體中分離出來。該方法具有氯乙烯回收率較高(90%~95%)、占地面積少、動力消耗少、回收成本低、操作簡便等特點。但存在的不足之處是操作彈性小,當尾氣中氯乙烯濃度波動大,或尾氣帶料時,會造成膜的損壞,甚至必須停車更換,在實際生產中存在膜更換頻繁而增大回收成本等問題。
(3)碳纖維是以粘膠基纖維、聚丙烯基纖維、瀝青基纖維等纖維為原料,經過高溫碳化、活化處理工藝制成的新型吸附材料。當廢氣通過碳纖維層時,其中的氯乙烯等有機物被碳纖維吸附、截留,而氮氣、氫氣等無機氣體則順利通過,使含有氯乙烯的廢氣得到到凈化。當碳纖維吸附有機物達到一定量時,用水蒸氣進行脫附再生。氯乙烯等有機物從碳纖維脫附下來,與水蒸氣一起進入間接冷凝器,水蒸氣被冷凝成液體,而氯乙烯等有機物仍為氣體被送入氣柜回收。該方法具有回收效率較高(≥95%)、吸附容量高、吸附脫附速度快、耗能低、強度高、壽命長、操作簡便等特點。
(4)變溫變壓吸附[3]氯乙烯法是在加壓情況下,把含有氯乙烯、乙炔的精餾尾氣通入裝有特殊吸附質的吸附器,其中強吸附組分(氯乙烯和乙炔)被吸附劑選擇性吸附,弱吸附組分(氮氣、氫氣等)從吸附床的另一端流出排空,達到凈化含氯乙烯、乙炔氣體的效能。當吸附劑床層吸附飽和后,采用升溫、降壓、抽真空的方法使氯乙烯、乙炔脫附回收,并使吸附劑獲得再生論文提綱格式。在實際生產中一般采用2~4個吸附床交替切換使用。變溫變壓吸附法特點有:氯乙烯回收率高(≥99.99%)、吸附后廢氣可達標排放、吸附劑使用壽命長(可達10年以上)、操作簡便、能耗較小等優點。
目前處理回收精制尾氣中氯乙烯的最好方法是變溫變壓吸附法,處理效率可達99.99%以上。四川天一科技股份有限公司(西南化工研究設計院)開發的變壓吸附工藝現已成功地在山西太原化工氯堿分公司10萬噸/年PVC項目、云南鹽化股份有限公司10萬噸/年PVC項目、浙江巨化股份有限公司12萬噸/年PVC項目等10余個項目推廣應用;成都華西化工研究所與西安西化熱電化工有限責任公司采用變溫變壓吸附原理回收精餾尾氣氯乙烯的新方法也在西化公司年產5.5萬噸PVC裝置上進行了成功的工業運行。化學工業氯堿氯產品質量監督檢驗中心對已投產的山西太原化工氯堿分公司進行的實際監測表明分離,外排廢氣達標。
原料精餾尾氣及分離后的產品氣和凈化氣的工藝指標見表1、表2、表3。
表1 精餾尾氣中各組分含量
尾氣
VCM
C2H2
O2
H2
N2
%
12
10
2
[關鍵詞] 汽車尾氣 凈化 三元催化 污染
前言
汽車雖然是21世紀最重要的交通工具,但他有許多弊端。 汽車尾氣污染是由汽車排放的廢氣造成的環境污染。可以說,汽車是一個流動的污染源。在世界各國,汽車污染早已不是新話題。20世紀40年代以來,光化學煙霧事件在美國洛杉磯、日本東京 汽車排氣管排出內燃機廢氣等城市多次發生,造成不少人員傷亡和巨大的經濟損失
進入21世紀,汽車污染日益成為全球性問題。隨著汽車數量越來越多、使用范圍越來越廣,它對世界環境的負面效應也越來越大,尤其是危害城市環境,引發呼吸系統疾病,造成地表空氣臭氧含量過高,加重城市熱島效應,使城市環境轉向惡化。有關專家統計,到21世紀初,汽車排放的尾氣占了大氣污染的30~60%。隨著機動車的增加,尾氣污染有愈演愈烈之勢,由局部性轉變成連續性和累積性,而各國城市市民則成為汽車尾氣污染的直接受害者。
1.當前世界上主流的尾氣后處理系統
由于汽油機和柴油機尾氣特征的不同,兩者的尾氣后處理技術有著很大的差別。
1.1汽油機尾氣后處理技術路線
汽油機尾氣排放特征:常規污染物為HC,CO,NOx,尾氣溫度有時超過1000℃以上,高空速(30,000-100,000h-1), 高水蒸氣(10%左右)濃度和SOx存在的極端條件下具有高活性和10萬公里耐久性要求,且要求低貴金屬。
目前國際上普遍采用的滿足歐Ⅳ及以上排放標準的汽油機尾氣凈化技術路線為密偶催化劑(CCC)+三元催化劑(TWC)。
1)密偶催化劑(CCC):
靠近發動機、解決發動機冷啟動時尾氣排放。主要功能是降低冷啟動時HC的排放量, 大部分HC是冷啟動時排出的,這時催化劑未達到起燃溫度不能進行反應和發動機啟動時處于富油工況,氧化過程因貧氧而不完全。其關鍵是催化劑的低溫活性、高溫穩定性、抑制CO的轉化和HC的高轉化率。
2)三元催化劑(TWC):
在密偶催化劑(CCC)后,一般安裝在汽車底盤下部,低貴金屬,高性能及高溫抗老化性(10-16萬Km耐久試驗)。
1.2柴油機尾氣后處理技術路線
柴油機尾氣排放特征:排放污染物為CO、HC、NOx、PM四種;排放溫度低(200-450℃),O2過量,高空速(30, 000-100, 000h-1)和SOx存在。
由于HC和CO的含量較汽油機低,故柴油機尾氣凈化的重點在于NOx和PM這兩種成分,二者是此消彼長的關系。目前滿足歐Ⅳ排放標準的柴油機尾氣凈化技術路線有如下幾種:
1)EGR(廢氣再循環系統)+DOC(柴油催化氧化器)
DOC功能為:氧化HC和CO;氧化PM中的可溶性有機物(SOF);部分氧化PM中的碳顆粒(SOOT),起燃溫度很低。該系統通過滯后噴油配合EGR技術降低NOx。
2)EGR+DOC+DPF(微粒捕集器)
DPF為一般為壁流式微粒捕集器,有SiC和堇青石兩種,SiC耐熱震性能好,價格高,制備困難,堇青石價格較低,耐熱震不如SiC。DPF能降低PM80%-95%,PM的凈化效率是四種技術路線中最高的,但需另加再生裝置,否則會使DPF堵塞。
3)EGR+DOC+POC(顆粒催化氧化器)
POC可以捕捉并氧化部分顆粒物,其結構是使廢氣通過一個多皺褶而不堵塞的通道,排氣阻力小,可降低顆粒物中可揮發的有機成分,對顆粒物的轉化效率可達到60%以上。POC與DOC配合使用,DOC為POC提供較高的再生溫度(250°C-500°C),可實現連續被動再生
4)SCR(選擇性催化還原)
該系統通過噴油提前達到機內凈化PM的目的,然后利用尿素溶液對NOx進行機外催化凈化,反應溫度在200°C以上,復合氧化物低溫SCR催化劑起燃溫度能達到150°C以下。系統使用尿素與水混合成32.5% 的溶液。這種溶液公認的工業商品名稱是AdBlue。其成分在DIN 標準No.70070 中有規定。固體或水溶液中的尿素(AdBlue)被分類為非危險品。AdBlue 是一種透明液體,有淡淡的氨水氣味。如果濺出,水分蒸發,形成結晶。
該系統結構圖如下,AdBlue 存儲在一個安裝在底盤上的尿素罐中。尿素罐向安裝在底盤上的定量給料單元(DU) 供應溶液。DU 由發動機控制模塊(ECM) 控制。DU使用來自車輛系統的壓縮空氣來產生AdBlue噴霧,通過非常精確的計量和泵送系統輸送到發動機排氣系統內的噴嘴處。噴入排氣中的AdBlue 數量由ECM 控制,在任意轉速和負載狀況下都能與發動機的NOx 輸出相匹配。當與高溫排氣接觸時,水迅速蒸發,尿素變成氨。氨與NOx 在催化器內反應,這一過程的結果就是從排氣管中排放出無害的N2 和H2O。
該系統中能夠最有效地減少汽車尾氣中的含量,降低由于NOx所引起的污染。但是SCR系統存在不少的不足之處,導致其普及率不高。
(1)SCR系統安裝復雜,設備成本較高,而且必須在汽車出廠前進行安裝;
(2)SCR系統需要消耗由尿素配成的AdBlue溶液,使得汽車使用成本大大 上升,尿素的生產消耗也會引起二級污染;
(3)SCR系統對于汽車尾氣中的CO、CH、微粒等污染物沒有效果、必須加 裝其它凈化設備;
(4)SCR系統對汽車智能要求較高,容易引起發動機無法點火。
2.三元催化轉化器轉化效率的影響因素
2.1溫度的影響
每一種催化劑都有其活性溫度的上限和下限,溫度過高可加快催化劑表面結晶長大,表面積減小,使其活性下降,嚴重者會產生裂變,使催化劑喪失活性;溫度過低,催化活性則不能發揮。發動機的排氣溫度直接影響著催化轉化器內的反應溫度。
2.2空速的影響
空速(即空間速度,SV,Space Velocity)為每小時流過催化劑的排氣體積流量(換算到標準狀態)與催化劑容積之比,其單位為h-1。空速的大小實際上表示了反應氣體在催化劑中的停留時間t(單位一般為s)。對于同樣的催化劑,在一定條件下,發動機轉速大則空速增大,停留時間短,轉化率低;相反,發動機轉速小則空速降低,停留時間長,其轉化率可提高。
2.3排放濃度的影響
排放濃度是指催化轉化器入口處污染物的濃度。對汽油機來說,CO和HC的排放濃度在低轉速、低負荷時高,在高轉速、高負荷時則較低。在某一確定的工況下,催化轉化器進口處排放濃度高時轉化效率相對較低,進口處排放濃度低時則轉化效率相對較高。
2.4空燃比的影響
當TWC工作在空燃比為理論空燃比附近時,才能同時使CO, HC氧化和NOx還原的轉化效率都較高。為了保證空燃比的精確控制,發動機一般采用由氧傳感器作為回饋組件的空燃比回饋(死循環)電控系統。
2.5燃油和油的品質
汽油中含的鉛和油及其添加劑中含的硫、鋅、磷等元素易與催化劑活性材料發生反應使其發生相變或覆蓋在催化劑活性表面造成催化轉化器中毒失效。有實驗表明:僅一箱含鉛汽油就會使一個新裝TWC完全失效。故使用中應選用無鉛汽油或含硫、鋅、磷低的油。
參考文獻
[1] 邱運仁.張啟修[期刊論文] -現代化工2001(3).
[2] 稀土基汽車尾氣催化劑的研究Ⅱ:稀土助劑對催化活性的影響 - 精細化工 - 2002, 19(12).
[3] 汽車尾氣微型凈化裝置的設計 孟令啟 2004 湖南科技大學.
[4] 游小城 湖南科技大學學報:自然科學版 2004 第3期.
[5] 申時忠,楊文毅《臭氧――催化劑法汽車尾氣凈化器及其凈化工藝》1993.4.14.
1.1生態工程
生態工程以復雜的社會——經濟——自然復合生態系統為對象,遵循應用生態系統中物種共生、物質再生循環及結構與功能協調等原則,以整體調控為手段,以人與自然的協調關系為基礎,以高效和諧為方向,為人類社會及自然環境雙受益和資源環境可持續發展設計的具有物質多層分級利用、良性循環的生產工藝體系。以期同步取得生態環境效益、經濟效益和社會效益[1]。
1.2生態工程原理
生態工程涉及生態學、生物學、工程學、環境科學、經濟和社會等領域,原理眾多。我國學者(馬世駿1986、顏京松1986、Ma&Yan1989,Yanetal1992)在系統生態學理論的基礎上,對生態工程的原理作了精辟論述和提煉。把生態工程原理總結為整體、協調、自生、再生循環等基本原理。孫鐵珩,周啟星等[2]提出污水生態工程是指運用生態學原理,采用工程學手段,把污水有控制地投配到土地上,利用土壤-植物-微生物復合系統的物理、化學等特征對污水中的水、肥資源加以回收利用,對污水中可降解污染物進行凈化的工藝技術,是污水治理與水資源利用相結合的方法。
2主要生態工程污水處理技術
2.1污水土地處理系統
污水土地處理系統是一種污水處理的生態工程技術,其原理是通過農田、林地、葦地等土壤--植物系統的生物、化學、物理等固定與降解,對污水中的污染物實現凈化并對污水及氮、磷等資源加以利用[3]。根據處理目標、處理對象的不同,將污水土地處理系統分為慢速滲濾(SR)、快速滲濾(RI)、地表漫流(OF)、濕地處理(WL)和地下滲濾(UG)五種主要工藝類型[4]。
土地處理系統造價低,處理效果佳,其工程造價及運行費用僅為傳統工藝的10%~50%。其中污水濕地生態處理系統又稱人工濕地,目前研究最為深入、應用最廣泛。通過人工濕地生態工程進行水污染控制不僅可以使污水中的水得以再生利用,還能使污水中的有機物、N、P、K等營養物得到利用。整個系統呈自然式良性循環,構成了具有自適應、自凈化能力的水陸生態系統。該系統管理簡單,穩定后幾乎不需要人的參與,物耗、能耗低,效率高。生態系統中的植物群體不需要另行施肥與灌溉,還兼有美化環境的功能,這種生態凈化方法實現了水環境可持續發展[5]。
以人工濕地處理系統為例,土地生態處理系統對污水的凈化機理如下:系統中的填料(介質)具有巨大的比表面積,易形成生物膜,污水流經顆粒表面時,其中的污染物質通過沉淀、過濾、吸附作用被截留[6]。
2.2污水生態塘處理系統
生態塘系統是以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生作物,進行水產和水禽養殖,建立人工生態系統,,通過天然的生化自凈作用,在自然條件下完成污水的生物處理[7]。有機物質在生態塘處理系統中得到降解,釋放出的營養物進入了復雜的食物鏈中,產生的水生作物、水產都可以被收獲。生態塘處理系統能夠有效地處理生活污水及一些有機工業廢水,對有機物和病原體有很好的去除效果,具有投資少、運行費用低、運行管理簡單的優點。但該系統占地面積大、易出現短流、溫度較高時易散發臭氣和孳生蚊蟲、對氮磷的去除效果不穩定。近年來,我國生態塘污水處理工藝研究側重在兩個方面[8]:篩選、培育高效水生凈化植物;組合曝氣、水生植物、水產養殖多個生物處理單元的綜合功能,營建生化一體化水生動植物復合生態體系,是污水處理與資源利用的完美結合,構建了一個完整的生態系統和良好的內部良性循環系統。
2.3蚯蚓微生物濾池系統
蚯蚓生態濾池是濾床中建立的人工生態系統,由濾床填料、蚯蚓及布水系統等組成。系統利用蚯蚓和微生物的協同作用對污水中含有的各種形態污染物質進行處理和轉化。蚯蚓可對污水和污泥進行吸收和分解,清掃濾床,防止堵塞[9]。蚯蚓糞便可以濾除污染物,提高處理效率。蚯蚓的存在可作為家禽飼料。污水中的生物膜污泥微生物通過食物鏈最終被有效地轉化為蚯蚓的增長及其排泄物,而蚯蚓的機體及其排泄物又可成為他微生物的分解利用對象,從而進行新一輪的生態循環。
3生態污水新型處理技術
如利用土壤毛細管浸潤擴散原理,研制成功的地下毛細滲濾系統(theundergroundcapillaryseepagesystem,UCSS)[11]。地下毛細滲濾系統(UCSS)的中心部分是地下毛細滲濾槽,它通過土壤過濾和微生物降解來去除污水中的污染物。在一定程度上解決了常規土地凈化污水處理系統占地面積和運行費用問題,還可回收污水和營養物質(包括氮、磷和鉀)用于植物生長。
活機器(livingmachine)系統是加拿大出生的海洋生物學家約翰·托德(JohnTodd)發明的,是利用太陽能以及利用由多種多樣直接或間接從太陽獲得能量的生物組成生態系統,將水產養殖與人工濕地結合起來并封閉在溫室里,以創造一個高效的污水處理過程[12],包含了沉淀、過濾、凈化、吸收、揮發、硝化和反硝化、厭氧和好氧分解過程,在獲得高標準水質的同時避免了自然處理系統占地大、滯留期長、寒冷氣候處理效果欠佳等弊端。
結語
污水生態處理技術基本上不涉及化學能的投入和化學品的消耗。根據國情,我國的污水治理必須走生態處理技術的道路[13]。
論文關鍵詞:農村生活污水;污水治理;滲濾凈化系統;厭氧生物處理系統
論文摘要:目前,我國每年的廢(污)水排放總量很大,其中大部分未經處理就直接排入江河湖泊,部分湖泊受到了不同程度的污染,有近60%的城市沒有污水處理廠,農村地區的生活污水基本上未經過處理就直接排放,農村生活污水治理已經影響到現代新農村的建設。因此,農村環境污染越來越受到人們的關注。文章針對農村生活污水的實際情況,介紹了農村生活污水處理的一些技術與措施,期望能為我國農村污水治理分析的研究提供有益的借鑒作用。
據有關資料顯示,我國每年的廢(污)水排放總量已經達到了620億噸,其中大部分未經處理就直接排入江河湖泊,有近四分之一的湖泊受到了不同程度的污染,有近60%的城市沒有污水處理廠,農村地區的生活污水基本上未經過處理就直接排放,農村生活污水治理已經影響到現代新農村的建設。我國是農業大國、人口大國,水資源嚴重短缺,水資源占有量僅2200立方米,為世界人均占有量的1/4,并被列為13個貧水國家之一。到2030年我國人均水資源占有量將從現在的2200立方米降到1700至1800立方米,需水量接近水資源可開發利用量,缺水問題將更加突出。目前,我縣在開展社會主義新農村建設中,污水治理任重而道遠。
一、農村水環境污染現狀和特點
(一)農村水環境污染現狀
農村水環境是指分布在廣大農村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體的總稱。我國總計有鄉鎮45412個,村民委員會739980個,鄉村戶數23692.7萬戶,鄉村人口達91960萬人。農村人口分散,人口數量多,沒有任何生活污水的收集和處理設施,這使農村生活污染源成為影響水環境的重要因素。據測算,全國農村每年產生生活污水80多億噸,嚴重污染了農村地區居住環境,農村大部分地區河、湖等水體普遍受到污染,飲用水水質安全受到嚴重威脅,直接危害農民的身體健康,嚴重影響農村地區的環境衛生,極易導致一些流行性疾病的發生與傳播。據估算,農村環境問題每年造成的經濟損失已超過千億元,我國農村環境與生態狀況令人擔憂。
改革開放的三十多年來,我國農業生產能力獲得了較大幅度的提高。畜禽散養戶的不斷增多,大量畜禽糞便沒有處理就直接排放,糞便污染逐年加重。有資料顯示,養殖一頭豬所產生的廢水是一個人的7倍,而養殖一頭牛則是22倍。這些有機物未經處理,滲入地下或進入地表水,使水環境中硝態氮、硬度和細菌總數超標,嚴重威脅著居民飲用水的安全。
(二)農村污水特點
農村生活污水的特點:廚房炊事用水、沐浴、洗滌用水和沖洗廁所用水,這些用水分散,農村沒有任何收集的設施,隨著雨水的沖刷,隨著地表流入河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫等地表水體、土壤水和地下水體,其中有機物含量大是其主要的特點。
1.水質特點。(1)農村村鎮人口較少,分布廣泛且分散,大部分沒有污水排放管網;(2)農村生活污水濃度低,變化大;(3)大部分農村生活污水的性質相差不大,水中基本上不含有重金屬和有毒有害物質(但隨著人們生活水平的提高,部分生活污水中可能含有重金屬和有毒有害物質),含一定量的氮、磷,水質波動大,可生化性強;(4)不同時段的水質不同;(5)廁所排放的污水水質較差,但可進入化糞池用作肥料。
2.水量特征。(1)一般農村的生活污水量都比較小,除小城鎮外,農村人口居住分散,水量相對較少,相應地產生的生活污水量也較小;(2)變化系數大,居民生活規律相近,導致農村生活污水排放量早晚比白天大,夜間排水量小,甚至可能斷流,水量變化明顯,即無水排放呈不連續狀態,具有變化幅度大的特點;(3)在上午、中午、下午都有一個高峰時段。
3.排放體制特征。農村生活污水一般呈粗放型排放。很多農村尚無完善的污水排放系統,污水沿道路邊溝或路面排放至就近的水體。少部分地區具有完善的污水排放系統。
農村生活污水中有機物含量高,N、P含量增多。人們無意識的排放和雨水的沖刷,使大量的有機質和N、P等物質流入湖泊等水體,如果不加以處理利用,常常會引起富營養化,給人們的身體健康帶來不利影響。
二、農村生活污水處理技術的選擇
(一)污水處理技術路線
農村污水處理技術的選擇要量力而行,充分考慮到農村地區財力狀況薄弱、農民實際承受能力較低這一普遍情況,處理工藝的選擇不能盲目攀比,不能一味地選擇時髦先進、處理效果好、自動化控制水平很高的處理工藝,而著重應該考慮選用既成熟可靠,又適合農村特點和實際的污水處理適用技術。建議污水處理技術的選擇優先達到兩個目標:一是達標排放或回用;二是注重經濟適用,運行成本低,管理維護簡單。
目前國內外應用農村生活污水治理的處理技術比較多,名稱也多種多樣,但從工藝原理上通常可歸為兩類:第一類是自然處理系統。利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解的原理,又稱為生態處理系統,常用的有:人工濕地處理系統、地下土壤滲濾凈化系統等;第二類是生物處理系統,又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是通過動力給污水充氧,培養微生物菌種,利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機物、氮和磷,常用的有:普通活性污泥法、AO法、生物轉盤和SBR法等。厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程,在無需提供氧氣的情況下把有機污染物轉化為無機物和少量的細胞物質,常用的有:厭氧接觸法、厭氧濾池、UASB升流式厭氧污泥床等。
(二)人工濕地處理系統
有條件的村莊,應充分利用現有的農田灌排渠道與附近的荒地、廢塘、洼地和沼澤地等,建設人工濕地處理系統。
污水濕地處理系統分自然和人工濕地處理系統,自然濕地就是自然的沼澤地,人工濕地污水處理技術是一種基于自然生態原理,使污水處理達到工程化、實用化的新技術。將污水有控制地投配到土壤經常處于飽和狀態、生長有象蘆葦、香蒲等沼澤生植物的土地上,利用植物根系的吸收和微生物的作用,并經過多層過濾,來達到降解污染、凈化水質的目的,它是一種充分利用地下人工介質中棲息的植物、微生物、植物根系,以及介質所具有的物理、化學特性,將污水凈化的天然與人工處理相結合的復合工藝。
濕地處理系統工藝設備簡單、運轉維護管理方便、能耗低、工程基建低、運行費用低、對進水負荷的適應性強,能耐受沖擊負荷,凈化出水水質良好、穩定。缺點占地面積大,易受氣候影響,表面徑流的臭味比較大。
(三)地下土壤滲濾凈化系統
分散的幾戶或十幾戶人家適合采用地下土壤滲濾凈化系統。
地下土壤滲濾凈化系統是一種基于自然生態原理,予以工程化、實用化而創造出的一種新型小規模污水凈化工藝技術,是將污水有控制地投配到經一定構造、距地面約50cm深和具有良好擴散性能的土層中。投配污水緩慢通過布水管周圍的碎石和砂層,在土壤毛管作用下向附近土層中擴散。表層土壤中有大量微生物,作物根區處于好氧狀態,污水中的污染物質被過濾、吸附、降解。所以地下滲濾的處理過程非常類似于污水慢速滲濾處理過程。由于負荷低,停留時間長,水質凈化效果非常好,而且穩定。地下土壤滲濾凈化系統建設容易、維護管理簡單,基建投資少,運行費用低。整個處理裝置放在地下,不損害景觀,不產生臭氣。
(四)好氧生物處理系統
好氧生物處理系統是新農村污水處理中最常用的一種處理技術。好氧生物處理工藝眾多,各有優缺點,選擇時要根據實際情況仔細論證和比選,注重經濟適用。
生物處理法就是通過風機等設備給污水輸氧,培養生物菌種和微生物,通過菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的二氧化碳、水等物質,少部分合成為細胞物質,促使微生物增長,并以剩余污泥的形式排出,使污水得以凈化排放。如SBR法,集曝氣、沉淀、排水功能于一體,不斷地轉換,省去了傳統的污泥回流設備,大大降低了建設費用;A20法具有脫氮、除磷功能,還有如生物轉盤處理工藝、膜生物反應器處理工藝等。生物處理法和自然處理系統比較,占地面積小,抗氣候等外界影響的能力強,建設的地點選擇范圍大,處理穩定,處理效率高。但基建投資、運行成本要高于自然處理系統。
(五)厭氧生物處理系統
我國從上個世紀80年代開始開展生活污水厭氧生物法的開發和研制工作,許多形式各異的無動力或微動力的低能耗型一體化污水處理裝置得到應用。如無動力地埋式生活污水處理裝置采用無動力厭氧生物膜技術,工藝流程簡單,不耗能,全部埋于地下,也無需專人管理。與好氧生物處理相比,無動力地埋式生活污水處理裝置技術設備的基建投資略高于好氧處理,無日常運行費用的支出。
厭氧生物法目前技術上還存在一些問題,主要表現在生物處理效率較低,尤其表現為氮磷去除率很低,在一定程度上限制了其應用。
實踐證明,以上方法都能很好的解決農村生活污水治理的問題,但在運用中要考慮到建設與運行成本等費用,要根據實際情況加以選擇。
參考文獻
[1]何剛,等.新農村污水治理工作的探討[J].北京水務,2007,(6).
[2]寧桂興,高良敏.淺議農村生活污水處理模式[J].礦業科學技術,2007,(2).
關鍵詞:生態校園人工濕地系統雨水生物浮床植物配置
中圖分類號:S156文獻標識碼: A 文章編號:
1.前言
世紀之交,我國大學的數量和質量相對于經濟的發展和社會的需求有相當的差距,促使了我國大學校園建設以前所未有的速度與規模蓬勃發展。然而,在新落成的大量校園面前,我們感到了一些隱憂:某些校園高速而大規模建設,卻忽視了保留校園用地的優越自然環境,只是簡單地反映用地的坡向、水體等形式元素,而不是保護用地生態系統的功能內涵;校園景觀中美輪美奐的人工元素占據絕對優勢,校園環境卻顯得冷漠并將師生隔絕于自然界之外或者簡單地把校園當作公園,把校園當作城市小區,校園環境的文化內涵得不到恰當的體現等等。這些隱憂引起了我們對校園規劃的反思,校園的建設是否要以環境的衰退與生態平衡的破壞為代價?優美的自然環境與現代化的大學校園能否兼得?如何才能通過規劃設計使環境的目標與功能的目標同時達到并且互相促進?水作為校園建設不可或缺的資源,如何提高水資源的利用率,實現水資源的循環利用,是生態校園規劃建設中應考慮的問題。
2.校園人工濕地系統
2.1建筑大學人工濕地系統
人工濕地系統是指在人工模擬天然濕地的條件下,利用基質、水生(濕地)植物和微生物的相互關聯,以及物理、化學和生物的三重協同作用來凈化污水的生態系統。人工濕地是一個綜合的生態系統,它應用生態系統中物種共生、物質循環再生原理,結構與功能協調原則,在促進廢水中污染物質良性循環的前提下,充分發揮資源的生產潛力,防止環境的再污染,獲得污水處理與資源化的最佳效益。人工濕地處理系統具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資省、運行費用低等特點,非常適合校園的污水處理。其優點將成為生態型校園污水處理的另一種選擇。
人工濕地處理系統的核心是土壤-微生物-植物系統,該系統具有生命的基本特征,好比一個“過濾器”,其本身就是可再生的資源,它是一個充分利用土壤-微生物-植物系統中的自然條件凈化污水的生態系統,具有高效、安全、可調控的特征。
2.2建大校園濕地系統改造建議
下圖為校園人工濕地系統流程圖,主要工藝過程由提升設備(包括提升裝置、格柵、集水池)、人工濕地以及連接各工序的管渠等部分組成。
人工濕地系統流程圖
校園雨水由雨水管網收集后,首先通過10mm的格柵去除樹葉等大的漂浮物,然后進入地埋式沉砂池,以去除絕大部分的砂粒和懸浮固體。蓄水池的出水由泵和自流出水管根據池內水位控制。降雨期間蓄水池充滿時,水經自流出水管溢流至景觀湖體,旱季或雨天的蓄水水位達不到自流出水管水位時,蓄水池中的水先通過泵打入景觀湖體,再從景觀湖體自流進入人工濕地。該人工濕地系統的各單體構筑物具有不同的進水特征,格柵和沉砂池接納校園雨水管網匯集的全部徑流;蓄水池同時擔負調蓄、凈化(沉淀)和溢流等三重功能;人工濕地在暴雨時處理經蓄水池凈化后的雨水(雨小時調蓄池未充滿)或承受自流雨水的沖擊負荷,雨后則處理經蓄水池凈化后的蓄存雨水和景觀湖體的循環水量。
1)人工濕地設計
校園濕地利用人工濕地技術去除雨水中的污染物,再回用于湖泊等景觀水體,與傳統注入清潔水置換湖水相比,能夠節省大量寶貴的水資源。而凈化后的雨水排入景觀水體,減少了景觀水體的環境污染程度,因減少污染而產生的經濟效益也是很大的。人工濕地運行費用低廉,直接、間接經濟效益顯著。通過凈化雨水補給校園用水與人工濕地改善湖水,也使城市湖泊生態環境得到改善,為人們提供了環境良好的休閑娛樂場所,其社會效益顯著。
(1)生物浮床
人工生物浮床又稱為生態浮床、生物浮島等。它是一種以水生植物為主體。運用無土栽培技術原理,以高分子材料、無機非金屬材料等為載體和基質,以凈化水質為主要目的的生態技術。它主要通過植物根部的吸收、吸附作用和物種競爭相克機理,削減富營養化水體中的氮、磷及有機物質,從而起到凈化水質的作用。生物浮床在凈化水質的效果基礎上還可以營造水上景觀。因此,可選擇在景觀湖種植若干段生物浮床,可以對景觀水體水質起到一定的凈化和保持效果。
1)生物浮床植物配置
(1)植物品種選擇原則:①適宜東北水系水質條件的水生或陸生植物品種;②根系發達、根莖分蘗繁殖能力強,即個體分株快;③植物生長快、生長量大;④植株優美,具有一定的觀賞性。
(2)植物品種:結合沈陽市水系水質現狀,通過品種、生長習性、氣候變化、水質現狀等調研分析,選擇的植物品種有蘆葦、蒿草。
2)人工生物浮床的構建
浮床設計原則:①材質比重小,綠色環保,防腐蝕,耐老化,可反復多次使用;②浮床床體具有較好的強度,能抵抗較大風浪沖擊;③采用柔性連接,使浮床整體能隨水體上下浮動;④浮床植物栽種孔穴,應滿足植物生長期種植密度要求。
(2)岸邊植物布置
對景觀湖沿岸進行立體綠化,可以達到凈化、改善水質,改善空氣環境,改善河岸的自然狀態,保持水土和降低洪澇災害,增加綠地面積,豐富城市景觀的目的。
1)植物選擇的原則:
植物種類的不同主要在于不同的生長速率及向根部輸送氧氣的能力以及植物根際微生物的特性進而影響到污染物去除的能力。濕地植物還影響水的運動,植物密度與生活型都會影響到植物減緩水流的速度,從而帶來懸浮顆粒吸附與沉降的差異。不同種類的植物其根系表面積和通氣組織也有所不同,根系表面積影響微生物的附著,通氣組織影響氧的釋放,從而影響人工濕地的凈化效果。
2)水生植物的布置
為了避免沿岸死水區發生富營養化,大部分岸邊線設計使用以挺水植物為主導的水生植物群落來保持水質,并同時兼有景觀效果、改善環境,保持水土的作
用。可供選擇的植物:
3)湖岸防護綠地的布置
選擇一些耐水濕的樹種,其密集的根系能夠給河岸一定的保護作用及顯著的加固作用,以提高平均水位上下河岸的穩定性。堤岸的綠化種植方法有護岸造林、結合休閑觀賞形式等,具體的綠化形式視綠帶功能、寬度等而定。一般來說,中小湖體喬灌木的種植可規整些,株、行距可密些;硬體的駁岸護岸則應多考慮運用垂直綠化,以增加綠視效果。
3.結論
通過對校園景觀水系的研究,對于解決寒冷地區人工生態濕地系統在校園應用,提出來相應的解決辦法,采取合理的水生植物種植規劃和水體浮島的設計,將使校園的人工濕地系統有進一步改善的作用,對于進化水體和合理配置校園水資源也有一定的效益作用。
4.參考文獻
1. 王品才,某生態校園雨水調蓄與資源化利用研究,天津大學研究生論文;
2. 楊強,西安建筑科技大學草堂校區生態校園模式研究,西安建筑科技大學研究生論文;
3. 張磊、劉建民,國外生態校園的研究方向與建設實踐,山東建筑大學學報;
一、科技情況考察報告
科技情況考察報告其內容深度是介于科技論文和科普作品之間的。比起科普作品,它常常使用專業詞匯和術語來介紹抽象、深奧的科學知識和復雜的生產技術;比之于科學論文,則不像科學論文那樣注重論證說理。科技情況考察報告是運用通俗易懂、明白入理的文字直述其所見到的科學技術事實,為科技工作者傳達科技方面的最新發展動態,進而為科研提供情報線索。
隨著科學研究的逐步深入,科技寫作的研究也碩果累累。在體裁上,科技情況考察報告由過去的類別單一發展為現時的多種類別并存,其中有:某一國家科技情況的考察報告;某一國家某一學科的考察報告;幾個國家某一相同學科的科技情況考察報告。體裁形式的多樣化,增強了科技情況考察報告的表現力度,為科技情況考察報告的寫作創造了更為廣闊的天地。
科技情況考察報告的格式為前言、概述、考察細目三個部分。
“前言”部分,主要是簡單地介紹本考察團的名稱、組成,考察過程中所訪問的國別、城市、機構、參觀的具體單位等。
“概述”,也有單獨寫,或者和前言放在一起寫的。這部分主要是交待考察的總體情況。寫這部分內容時,不但要寫得通俗易懂,而且要清楚地寫出考察的內容和收獲。
“考察細目”是考察報告的主體,主要內容都在這部分。寫法上,可把考察內容分成若干條,然后逐條詳細介紹考察所獲得的專業內容。可以使用科技術語,語句力求簡明扼要。
科技考察報告
例文:
《日本半導體器件技術概況考察報告》的提綱是:
(1)題目
(2)考察團名稱
(3)前言
(4)綜述(介紹日本半導體的發展現狀、動向以及特點)
(5)日本集成電路發展概況和工藝
(6)日本集成電路的制版工藝
(7)日本集成電路生產的凈化技術
(8)日本集成電路的生產設備
(9)日本集成電路的外殼封裝
(10)日本微波半導體器件的發展概況。
二、科技會議考察報告
科技會議考察報告是為完整地反映各種科技會議所取得的成果而寫成的綜合材料。在這里,科技會議是其考察的基礎,會議上宣讀的各種文獻則是它要深入考察的所在,因為會議的主題內容都反映在會議文獻中。
科技會議考察報告的寫作一般從兩個方面著手。
第一部分“概況”,要寫明會議名稱、主辦機構,會議的時間、地點、參加人員,會議的主要議題、開會的方式等等。
第二部分“收獲”,這是考察報告的主體部分。包括三方面內容::
一是本次會議上本學科在研究方面的新動向,出現的新成果、新技術和新方法,那個分支領域將成為學科發展的主流。
二是介紹會議的主要論文,要具體到圖表、數據、方法、論證、結論等。在方法上要注意選擇會議中最主要的論文,摘取其精華進行介紹,不能流水帳式地進行介紹,也不能照錄全文。
三是結合國內具體情況,介紹國外在本學科上的科學管理、學科方向選擇、技術設備、數據處理等方面的先進經驗,以便國內借鑒、汲取、運用。
三、學科研究考察報告
學科研究考察報告,是科技研究人員為了某一科研目的,通過實地考察,得到研究成果而寫成的報告。
學科研究考察報告的范圍很廣。搞地質的科研人員可以對某一地區的地層地質發育情況進行考察,也可以對某一雪山的冰川進行考察;學生物的科研人員可以對某一稀有動物進行考察,也可以對某一經濟作物的生長習性、經濟價值進行考察。只要他們對實地考察得來的材料進行整理、分析,得出科學的結論,用文字表達出來,就可以成為學科研究考察報告。
學科研究考察報告的結構方式靈活多樣,有直貫到底的,有分成幾部分的,還有采用日記體裁寫的。例如,我國古代地理學家徐弘祖的《徐霞客游記》,采用的是日記體裁;物候學家竺可楨的《雷瓊地區考察報告》在結構方式上是“小標題式”;地理學家徐蓉的《天目山冰桌的發現及其古氣候意義》在結構方式是分成幾部分敘述和論述。
考察報告格式·民辦教育考察報告·服裝企業考察報告·赴外地學習考察報告
學科研究考察報告的格式是:
(1)題目;
(2)作者及單位;
(3)摘要;
(4)引言;
(5)考察方法;
論文關鍵詞:蒸汽發生器排污系統,AP1000,二代加
蒸汽發生器排污系統設置目的是通過對蒸汽發生器連續的排污,凈化蒸汽發生器二次側的水質,使其保持在電站正常運行的要求范圍內;排污水通過該系統進行冷卻、降壓、凈化后回到二次回路循環。AP1000蒸汽發生器系統主要流程如圖1所示,M310二代加機組蒸汽發生器系統主要流程如圖2所示。
2 蒸汽發生器排污系統主要設備設置方案改進
2.1 換熱器設置改進
相對二代加百萬千萬核電機組,A1P000機組的兩臺蒸汽發生器均設置了獨立的排污管線,每列排污管線對應1臺再生熱交換器,而在M310機組中3臺蒸汽發生器的排污管線是共用1臺再生熱交換器,同時備用了1臺非再生熱交換器,在AP1000機組中,非再生熱交換器已取消。
2.2 除鹽裝置設計改進
二代加機組一直采用了傳統的離子樹脂床來凈化排污水,這種處理方法雖然能夠有效凈化排污水,但缺點是需要經常更換樹脂,且產生的樹脂廢物較多,無形中需要增加核電站中固體廢物處理的能力,且運行過程中需要除鹽水清洗,這也增加了廢水的產生。在AP1000機組中,這方面采用了更為先進的去離子技術——電去離子(EDI)法,它是繼離子交換樹脂、反滲透、電滲析之后日益獲得廣泛應用的新型水處理技術,雖然在國內的部分火電廠已經得到了應用,但是在核電站中采用此技術,AP1000是首次。EDI技術保留了傳統的樹脂床優點,不僅可以連續凈化水,而且可以自動連續再生,不需要酸堿及再生用水,使得系統的操作強度降低,更環保;更重要的是這種設備相對于離子交換床而言占地面積更小,對管道和設備布置而言,具有很大的優越性。
2.3 排放裝置設計改進
排污水經過凈化處理后,在排污水沒有放射性情況下,需要返回到凝汽器補給水室內,由于凝汽器處于真空狀態,排污水直接排向凝汽器會產生氣化或者閃蒸,在這種情況下連續運行會出導致嚴重的腐蝕損壞,因此排污水不能直接排向凝汽器。在二代加機組中,采用了倒U水封設計方法,根據現場運行反饋,這種設計在電廠初始運行階段容易在倒U型水封的下降階段產生水錘、振動和噪音;在AP1000核電站中,采用了背壓調節閥的設計方案,確保BDS到凝汽器的排放管線背壓不會產生氣化或者閃蒸,并通過在主控室實時監測排放管線上壓力調節閥提供的控制信號,確保萬無一失。
3 系統關鍵點位控制方法的改進
3.1 排污水水質監測方法改進
由于燃料包殼的破損及一回路向二回路的泄露,蒸汽發生器二次側的水會產生放射性,放射性的強度取決于燃料的破損率及一回路向二回路的泄漏率,根據排污水放射性監測結果決定排污水是否需要排向放射性廢液系統,在排污水的放射性達到一定值時必須隔離排污。因此取樣監測系統的設置非常重要。經濟學論文二代加機組中,核取樣系統對排污水取樣并對處理管路進行監督,在蒸汽發生器出口、陽床及混床除鹽器出口、排放管線上均設有取樣口,可以監測排污水的化學及放射性指標,在發現有放射性時,將信號傳給到主控室,操作員再根據狀況進行排污系統的相應操作;三代AP1000機組中,二回路取樣系統位于SGS安全殼隔離閥和熱交換器的下游,A/B排污系列隔離閥上游,以保證獨立監測每臺蒸汽發生器二回路水的化學性能,同時在排污水公用排放母管、EDI凈化水及濃水排放管上均設有的輻射測量儀表監測裝置,一旦檢測到由蒸汽發生器一次側向二次側的泄漏引起的放射性,排污水會自動排放至液體放射性廢物系統進行處理和排放,同時隔離EDI裝置,更為嚴重的情況下可以隔離排污系統。避免放射性在過濾器及EDI內積累。相對二代加機組,由放射性污染引起排污系統的動作裝置更加先進,可以及時避免由一回路向二回路的泄露引起的污染。
3.2 超壓保護裝置
二代加機組中,排污系統只在減壓站下游設置了一個超壓保護裝置。而AP1000的排污系統中,超壓保護分為低壓保護和高壓保護,低壓保護裝置位于EDI裝置下游的公用排污集管上,用于防止流量調節閥下游的低壓部分超壓;同時在與啟動給水系統相連的管線上也設置了一個安全閥,防止下游的止回閥泄露引起低壓排污管線超壓;高壓部分的超壓保護裝置位于熱交換器出口的排污管線上,用于保護流量調節閥上有的排污管線,除此之外,在EDI裝置上也設置有多臺安全閥用于防止EDI電解除鹽裝置及過上游過濾器超壓。
4 系統接口變化
在二代加及三代核電中,由于蒸汽發生器排污系統的功能都是一樣的,因此,兩者上下游的主要接口系統沒有變化。其中,一個大的變化是由于取消了非再生熱交換器的做為備用,AP1000核電蒸汽發生器排污系統省去了與設備冷卻水系統的接口;其次,由于使用電除鹽裝置,省去了與三廢系統及服務于樹脂除鹽器的的系統接口,如處理廢樹脂的固體廢物處理系統,沖洗樹脂的核島除鹽水系統等;最后,由于與凝汽器的接口處不再使用水封保護凝汽器的真空,因此與常規島除鹽水分配系統及常規島廢液收集系統的接口也相應取消。這些輔助的服務系統在AP1000蒸汽發生器排污系統中的取消之后大大減少了廠房的布置工作量,可以優化廠房的布置設計。
5 結束語
引灤入津工程是一個包括跨流域引水、輸水、蓄水、凈水和配水等綜合性水資源開發利用的城市供水系統。因此,黎河產水量的多少和水質的優劣關系到黎河下游水庫的水量調度和水質安全,直接影響天津市的城市供水質量。本論文通過水環境容量計算方法,量化水環境承載力,分析評價黎河水環境,對黎河的自凈能力進行分析,并且由黎河自凈能力大小提出防治措施及管理方案。其成果不僅對黎河安全,優質輸水具有非常重要的意義,而且對輸水河道的管理提供理論依據和技術支撐。
2、黎河基本概況
黎河發源于河北省遷西縣燕山山脈丘陵區,自東北向西南流經河北省遵化市建明、黃臺口,經遵化市城南、東灘村、前毛莊、王各莊至天津市薊縣西龍虎峪附近與沙河匯流后入于橋水庫,沿程接納了15條支流,流域面積560km2,河道全長76km,其中利用輸水段長57.6km。其特點是河底坡降變化大,河床深淺變化大,河寬變化大,河床底質變化大,河道彎曲弧度變化大。根據地形、河道特性及地質條件,將黎河輸水段劃分為上、中、下三部分。黎河輸水段設計流量為60m3/s,校核流量為75m3/s。根據1960~2001年前毛莊水文站42年水文統計資料,黎河洪水洪峰流量大多在100~585m3/s之間,多年平均307m3/s,最大實測洪峰流量為1360 m3/s。黎河流域的地下水主要為降水,該地區地下水水質良好,其化學類型為重碳酸鈣鎂,水礦化度小于0.2g/L。根據遵化市氣象站資料,黎河地處暖溫帶半濕潤大陸性季風型氣候區,春季干旱多風,夏季炎熱多雨,秋季晴朗涼爽,冬季干燥寒冷。年平均氣溫10.9℃。
黎河輸水段上游河道由炸糕店至后黎河店全長12.64km,河道為寬淺型,河床由砂卵石組成;中游河道由后黎河店至黎河莊全長10.39km,河道為寬淺型,河床由砂礫石組成,逐漸由粗變細;下游由黎河莊至果河橋下全長34.57km,河床以粗中砂為主,局部有細礫、細砂,河型為深彎曲型。
近年來,由于上游鐵礦廠的尾水排入,部分河床和河灘沉積了厚度不等的呈粉砂狀的礦砂。
黎河水體污染物主要來自工礦企業點源和農業面源等污染。
工礦企業點源污染主要來自遵化港陸鋼鐵有限公司、唐山建龍焦耐廠以及黎河沿線分布的鐵選廠等支流排污口。工業點源污染物排放量大,對水體污染較嚴重。遵化港陸鋼鐵有限公司經支流排入黎河水體中的總氮7t/a,,總磷2.1t/a,化學需氧量31t/a,氨氮7t/a,鐵14t/a。唐山建龍焦耐廠主要污染物為高錳酸鹽指數、硝酸鹽氮、氨氮、總氮、總磷和總錳。
農業面源污染的來源廣泛,包括農田化肥的流失、農村村莊生活面源、禽畜養殖。面源污染具有污染源分散、排放不穩定、污染過程緩慢等特點,是影響黎河水質的重要原因。
3、底泥污染物的監測
為研究黎河河道底泥中污染物的累積程度、通過分析2008年8月和10月分別在黎河上、中、下游分層次取的底泥樣品,分析底泥污染物的累積水平。
3.1 取樣點布設
2008年8月3日和10月24日在黎河輸水前分別在黎河的上、中、下游選取炸糕店、東灘橋、夏家峪三個采樣點,在河灣泥沙沉積處取表層(0~5cm)、中層(5~20cm)、底層(約20~40cm)的底泥樣品,部分新鮮土樣密封后在實驗室測定銨態氮和硝態氮,其余土樣室內風干、過篩,分析各層中污染物的含量。
3.2 監測項目
監測項目:pH值、全氮、全磷、有機質、氨氮、硝態氮、Fe、Mn、Hg、As、Pb、Cr、Cd等13項。根據《農田土壤環境質量監測技術規范》中規定的方法監測分析。
3.3 底泥營養物質的監測結果
底泥取樣主要在沉積的粘性土和亞沙土河床段,避開了細沙和粗沙的河床。由于黎河在8月至10月之間曾有一次小規模的輸水,造成兩次監測結果有很大差別,從上游至下游底泥污染物在0-40cm處的沉積規律也很不明顯。
根據實測污染物檢測值可知,輸水前后除pH變化較小外,其他后各種污染物濃度發生了較大變化,并且其濃度在垂直方向上的分布均有一定變化。輸水后,硝氮的濃度在上、中、下游均減少。
黎河在不輸水的時候,河道流量小,由于流域范圍內的生活污水、農田排水、選礦廠尾水隨支流不斷的排放,河道中積累了大量污染物,造成非輸水期引水河道有機質、全磷、全氮、硝氮等濃度異常高。黎河輸水后河道橫斷面污染物濃度發生了一定的變化,上游段全磷、全氮、硝氮的濃度都有因輸水有很大幅度的減少,而硝氮最為明顯。上游段,輸水前硝氮的濃度在5-20cm處濃度最大,其濃度約是0-5cm的3倍或是20-40cm處的2倍,輸水后,垂直方向上濃度相差不大。只有氨氮在輸水后濃度有較大的增加,由于泥底沉積物的氨氮含量在輸水過程中不斷釋放,且氨氮主要來自化肥的施用和農村分散生活用水,所以濃度不斷上升。
中游因輸水導致,有機質由原先0-5cm濃度較高的情況變為垂直方向上基本平衡,隨深度的加大略微加大。輸水后導致,硝氮的濃度和中游磷在20-40cm的濃度有較大的減少。下游段,有機質濃度因小規模輸水后變化幅度較小,相比輸水前,有機質、全氮和氨氮在5-20cm處濃度增加,其余污染物均有小幅度的下降。
因輸水的關系,導致大多數污染物被水流帶走和河流自凈,使有機質、全磷、全氮、硝氮有較大幅度的降低,尤其是硝氮和全磷較為突出。而因輸水使氨氮濃度有較大的增漲,并且高濃度區由中游斷面上移到上游斷面。
3.4 底泥金屬元素的監測結果
黎河的主要水環境功能是為于橋水庫輸水,底泥質量按《土壤環境質量標準》(GB 15618-1995)中的一級標準進行評價,即按集中式生活飲用水源地的土壤類型進行環境質量評價。2008年10月對炸糕店、東灘橋、夏家峪三個取樣點底泥中的金屬含量(鐵、錳、砷、汞、鉛、鉻和鎘)進行監測。《土壤環境質量標準》中沒有規定鐵和錳的標準值,錳的含量參考北京地區土壤元素背景值,其范圍在218-672mg/kg,平均值為419mg/kg。
5、自凈能力
底泥污染物釋放的浸泡實驗證實黎河河床對鐵的吸附沉降能力非常強,因此,雖然黎河干流和支流兩岸有大量選礦廠,將富含鐵、錳的尾水排入河道,但鐵錳很易被懸浮物吸附,在底泥中沉積,這種沉積造成黎河底泥鐵錳含量很高。水體自凈系統會隨著環境條件的變化而變化。在較強擾動的條件下,表層底泥中的鐵(如輸水初期)可能釋放出來,但很快又發生沉降,因此,盡管黎河底泥中的鐵含量高達4%,在水體中鐵卻很少出現超標現象。
底泥浸泡實驗表明,黎河對有機質、總磷和總氮也有較好的凈化能力,包括吸附沉降、曝氣分解等。黎河卵石加沙質河床、大比降河段、多道跌水壩的設置以及高含量懸浮物使其對污染物有很好的分解和沉降能力。但對不同污染物的主要凈化機制可能不同,如對有機質和總氮主要是曝氣降解(有機質在底泥中的含量低,浸泡實驗發現總氮容易從底泥中釋放出來,表明這兩種污染物在黎河中不易沉降),對總磷可能以沉降為主。分析2008年10月非輸水期黎河主要支流和干流多個斷面的水質監測結果,表明在支流污染物不斷排入的狀況下,干流污染物的濃度呈波浪狀變動,雖然在上游和中游污染物大量排放的條件下,中游的東灘橋斷面污染物濃度會上升,但與支流匯入的高濃度污染物相比,干流對有機質、總氮和總磷的凈化效果還是非常顯著的,反映了黎河從上游至下游沿程TN、TP的這種排污-凈化-排污-凈化的波浪狀變化趨勢。
7、水環境污染防治對策
7.1 加強水源地保護
建立健全水質監測和監督體制,提高水質透明度,加快飲用水源監控系統的建設,合理布置設置站點,加強水域水漬的監測、監督、預測及評價工作,為保證水源地安全提高可靠的技術支撐。
7.2 依法治水, 強化水資源管理。
水資源屬國土資源, 應結合國土整治統盤考慮, 在開發水資源同時, 應會同有關部門做好水環境質量的評價。建立并且健全水資源的管理機構, 加強對水資源的統一管理和規劃。
7.3 制訂水污染防治規劃, 建立河流污染預警機制。
要根據流域或區域內的經濟發展、工業布局、人口增長、環境容量、水體功能及治理情況等因素, 制訂水污染防治規劃。同時應逐步建立河流污染自動監測系統,及時發現水污染問題,并建立河流污染應急預案。同時要盡快推行排污許可證制度,實行排污權交易,以經濟約束污染排放。
7.4 加強工礦企業點源污染控制
對于工業排污的污染情況,要求工礦、企業改進生產工藝,以減少生產原料及最終產品流失量,同時加強排污處理,加強水的循環利用,減少污水排放量。或者是讓點污染源排放的污水直接納入遵化市的生活污水處理廠。
7.5 加強農業面源污染控制
(1)要推廣科學合理的施肥方法,如適量施肥,土中施肥,避免重復多次使用同種肥料、推廣綠地種植和秸稈還田等。另外,在農田和水體之間建立合理的草地或林地過慮,也可以大大降低水體中氨的含量。
(2)采取措施控制養殖業的污染。應遵循生態規律,利用畜禽糞便生產有機肥料和沼氣。推廣畜禽養殖業糞便綜合利用和處理技術,鼓勵建設養殖業和種植業緊密結合的生態工程。
7.6 為保證水質所采取的工程措施
為避免向引灤水體釋放有害物質,減少人類活動造成的污染,提高管理效率,美化河道環境景觀,規劃對點污染源和面污染源采取一些工程措施即治污截污工程、綠化林帶工程及封閉管理工程等。
7.7 建設黎河下游濕地生態系統
于橋水庫70%以上的污染負荷來自于上游河北省,針對污染源廣且分散的特點,結合水庫的實際條件,擬采用投資少且凈化效果好的生物工程措施。結合黎河下游的實際條件,擬對黎河、沙河的來水進行凈化處理。規劃在黎河下游即水庫上游庫區22m高程以下的直接淹沒區和圍堤南、北魚塘,建設濕地處理系統,充分發揮植物的攔截、吸收、吸附作用,結合物理沉降、化學反應等機制,攔截水庫主要入水口(占水庫入庫水量的85%以上)汛期降雨、引灤輸水等水體中的營養物質及污染負荷,降低水體中氮磷含量,達到抑制庫區藻類過量繁殖而改善水庫水質的目的。對于黎河在汛期來水和非汛期輸水時,都應將頭水導入前置生物凈化池,凈化水質達標后方可進入于橋水庫。
7.8 加強環保宣傳,提高公眾參與度
解決水質污染問題需要政策、技術和工程的多方面綜合防治,而更重要的是全社會公眾的深刻認識和實事求是的科學對策。有關部門要采取各種有效形式,開展廣泛、深入、持久的環境保護宣傳教育,要使廣大群眾樹立正確的水觀念,使廣大群眾懂得保護水資源、保護水環境[15]。促使人們自覺轉變落后的用水觀念和用水習慣,要加強輿論監督,對浪費水、破壞水質的行為公開曝光。把節水和環境保護變成公眾的自覺行動。
8、結論
本文通過對黎河的主要污染物變化情況進行分析,同時分析輸水期與非輸水期各種污染物濃度變化的不同。金屬汞和鉻的含量均在炸糕店處超標,金屬鐵、錳在炸糕店、東灘、夏家峪3個斷面均嚴重超標。通過底泥的浸泡實驗,得出黎河河床對鐵的吸附沉降能力非常強;而總氮在輸水過程中不斷釋放,是造成水污染的主要因素之一;總磷濃度很少超標;CODMn濃度在黎河干流河段變動幅度大。從上游到下游,由于凈化、吸附作用,有機質濃度顯著降低。底泥的擾動實驗表明,隨著不斷擾動-靜置的交替,總氮濃度有所少量增加,總磷的變化以吸附沉降為主;CODMn變化趨勢與浸泡靜置實驗相似;鐵被吸附沉降的性能強。通過計算水環境容量,分析COD和氨氮的水環境容量的大小,得出:黎河在輸水期水環境容量能滿足要求;在非輸水期,雖然黎河對污染物有一定的凈化能力,但由于其納污量遠遠高于水體的水環境容量,造成污染。從而根據分析結果提出一些政策性,工程性,技術性的措施來防治黎河水污染。■
參考文 獻
[1] 賀瑞敏.區域水環境承載力理論及評價方法研究.博士學位論文.江蘇:河海大學,2007.
論文關鍵詞:農村污水,就地處理,地下滲濾
在我國廣大的郊區和農村,還有很多居住區比如自然村落、部隊營房存在生活污水未經處理直接排放的現象。采用運行費用低、維護管理簡單的技術就地處理此類污水,是被廣泛認可的一種做法[1]。地下滲濾處理系統由于構造簡單、建設費用省、運行管理容易,是一種常用的就地處理技術。它將污水有控制地投配到具有一定構造、距地表有一定深度和具有良好擴散性能的土層中,使污水在其中經過過濾、吸附、生物降解和化學反應等過程并得到凈化[2][3]。
近年來,地下滲濾處理技術在太湖流域的應用呈增加趨勢。地下土壤、草炭滲濾系統處理效果好,常見水力負荷為2-4[4]。太湖流域經濟發達,土地資源緊張。低負荷意味著占地大。為節省土地,常常采用粗砂替代土壤或者草炭作為滲濾介質,利用粗砂更好的通氣性和透水性,提高水力負荷減小工程占地。此外,太湖流域地下水埋深淺,有時地面以下不到1m即可見水,可以構造地下滲濾系統的空間有限,常常采用淺層粗砂滲濾系統。
一些文獻報道的地下滲濾系統的處理效果,是在污水連續連續流入,依靠重力自由排出的試驗條件下得到的。這與實際的現場條件有所出入。在處理小型居住點污水的工程實踐中,地下滲濾系統常遇到兩個情況:(1)非受控地間歇進水。地下滲濾系統直接承接化糞池出水,化糞池污水靠重力進入滲濾系統。由于化糞池本身沒有水量調節功能,其排水由用戶習慣決定是不連續的,因此滲濾系統的進水也是不連續的。(2)動力間歇排水。滲濾系統的集水管在地面以下80~100cm深處,當平原且受潮汐影響地區不具備重力排水條件時,需要設置泵井動力排水。由于這一類地下滲濾系統的處理水量小,泵井排水只能間歇進行。換言之,污水在滲濾系統中蓄存,當排水泵開啟時快速排出。
本文通過建立模擬試驗裝置,在12.5的水力負荷下,模擬不同的進水和排水方式,研究其對地下350mm厚粗砂滲濾系統(以下簡稱粗砂滲濾系統)凈化生活污水效果的影響。
1材料與方法
1.1試驗柱
采用某污水處理廠沉砂池出水為試驗用水。由蠕動計量泵按預先設定的連續或間歇進水流量將污水提升到試驗柱中。
采用4根內徑為200mm的有機玻璃管,自下而上分別裝填50mm粗砂(墊層)、100mm高爐渣(集水層)、350mm粗砂(滲濾層)、300mm階梯環填料(布水層)、200mm土壤(覆蓋層)。考慮到小型居住點化糞池排水具有周期強、瞬時負荷高的特點,在粗砂滲濾層上增加階梯環填料布水層,它提供緩沖調蓄功能。階梯環充填密度105kg/m,直徑φ16mm,堆積孔隙率88.4%。粗砂連續性尚好,d=0.2mm,d=0.5mm。穿孔布水管通入到布水層中,集水層內設集水管收集處理出水。
1.2運行方式
1.2.1設計水力負荷
參考標準圖集03SS703-1,設計日水力負荷為0.125(12.5)。
1.2.1進水方式
在日水力負荷相同的前提下,采用連續和間歇兩種進水方式,見表1。
表1進水操作參數
進水方式
進水量
/
設計負荷/
進水負荷
/
流量/0
連續
3.9
12.5
87
2.7
間歇