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1.模型建立。用國家時間序列數據代替截面數據和版面數據,更好地判別工業廢水污染真實EKC的存在,也更具實際意義。為了論證上海廢水排放與經濟發展之間是否存在環境庫茲涅茨特征,采用人均GDP衡量經濟的發展水平,建立計量經濟模型進行驗證。描述庫茲涅茨模型通常有線性函數、二次多項式、三次多項式、對數函數和指數函數等。常用的3種模型假設為二次函數、三次函數以及對數函數關系計量模型分別為。為了避免偽回歸問題的產生,在對變量回歸之前采用DF檢驗對變量先進行了單位根檢驗,結果顯示變量在差分之前對應的DF檢驗統計值的絕對值小于5%的臨界值,在對變量取一階差分之后變量對應的DF檢驗統計值的絕對值大于5%的臨界值,表明一階差分后這個序列不含顯著的白噪聲。依據上海1991—2012年工業廢水排放和人均GDP的數據,分別進行曲線回歸模擬。由回歸結果知,前兩種模型的回歸擬合度R2為0.9745,而對數函數模型的擬合度R2達到0.9782,三種結果的擬合結果差異較小,其中對數函數的擬合結果最優。同時,F檢驗值顯示這些指標的回歸方程總體上也是顯著的。由上分析,選擇對數函數對本研究是最優的,因此本文采用對數函數關系對上海經濟增長與工業廢水排放的動態關系進行分析。
2.結果分析。依據上海市1991—2012年工業廢水排放和人均收入GDP數據進行回歸分析,得結果(如圖2所示),x1、x2、x3分別表示lnx.(lnx)2.(lnx)3;則lny=0.228(lnx)3-7.021(lnx)2+71.297(lnx)-236.419。b1>0,b2<0且b3>0,滿足廢水排放程度曲線呈“N”型曲線的條件。N型曲線存在兩部分的上升趨勢,一個下降拐點和一個上升拐點。2010年,上海市工業廢水排放量處于“N”型的下降部分并接近于上升拐點位置。在1991—2010年間,廢水排放量表現為高位回落,但在2010—2012年又出現低位反彈的波動特征。說明工業化進程中,盡管存在某些調控機制,使得污染出現階段性的下降,但整體上工業化依然加重了環境污染。依據理論,上海的經濟越發達,其帶來的廢水排放水平將會持續上升,上海工業廢水排放量與經濟發展呈現明顯的不協調趨勢,將會加重上海市水資源問題,影響未來的經濟發展與人民生活水平的提高。據上海“十二五”經濟發展規劃,按照模型模擬結果,2015年上海工業廢水排放量將會上升。也就是說,上海城市化和工業化的加快發展將會帶來水污染的迅速增加。減少環境污染,發展戰略性新興產業,實現由第二產業向第三產業的轉型也成為了上海市“十二五”的重大目標之一。
二、結論及政策建議
1991—2001年上海市工業化進程緩慢,2001年到2012年上海市工業產業快速發展,在2001年廢水排放量有所上升,而后在監管和調控下又回復下降趨勢。總體上,上海市的工業廢水排放量在波動中呈下降趨勢,上海市的廢水處理能力也在逐漸增強。根據上海市的經濟發展情況,對1991—2012年上海市工業廢水排放增長和經濟增長之間的關系進行模擬,結果顯示1991—2012年兩者為“N”型曲線關系。目前上海市人均GDP靠近轉折點水平,因此,如果積極強化污染調控機制,工業廢水排放水平將有望降低。對影響上海市EKC模型特征的因素進行有效分析,分析了上海市經濟行業結構,工業發展仍然是上海建設的一大重要目標。在上海發展的過程中,要加強戰略性產業的建設,著力提高產業自主創新能力和國際競爭力,提升自主品牌價值,積極推動產業向綠色低碳、清潔安全方向發展。促進電子信息制造業轉型升級,優化鋼鐵、石化產業,提升都市產業能級,鼓勵企業在設計、市場營銷等環節融入科技、創意、時尚和環保元素,大力發展高附加值、個性化、節能環保型產品。
污水處理站的設計水量為450m3/d。根據廢水的水質及企業的要求,采取將生活污水和其余工業廢水分開處理的思路,其中生活污水處理至企業標準后部分用于企業回用,而工業廢水經處理達標后排放。工業廢水經處理后執行GB8978—2002《污水綜合排放標準》中的一級標準。而生活污水處理標準執行企業制定的中水回用水質標準。
2工藝選擇與設計
2.1工藝選擇
工業廢水的處理主要考慮COD及氟離子等指標。而生活污水的處理主要考慮COD、氨氮等指標,而中水回用則主要針對COD,氯離子等指標有要求。廢水除氟的技術主要有化學沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、電凝聚法和反滲透法等。而對于高濃度氟離子廢水多采用多級反應沉淀法進行處理,該方法會使廢水的鹽分和鈣離子濃度升高。因此本項目的工業廢水在去除氟離子之后,若再經過深度處理進行回用,則處理成本會很高。而生活廢水主要通過生化作用進行降解,原水中氯離子濃度低,經深度處理后能夠達到水質要求。因此采取兩股廢水分開處理的工藝流程,工業廢水經處理后直接排放,而生活廢水經處理后部分用于企業中水回用。
2.2工藝流程及說明
煤氣化廢水經過氧化預處理后與制冷劑廢水、氟化工廢水進入調節池進行均質調節(見圖1)。調節池1內的廢水泵入三級反應池加入藥劑進行三級反應除氟,其中一、二級反應池加入鹽酸、電石渣進行反應沉淀,第三級反應池加入氯化鈣、PAC及PAM進行混凝反應。三級反應池的出水流入沉淀池進行泥水分離,沉淀池的出水采用fenton氧化后通過沉淀、過濾后達標排放。生活污水經過隔油沉淀預處理后流入A/O池進行生化處理,生化出水采用fenton氧化-沉淀-過濾的工藝進行深度處理。深度處理的出水部分用于企業生產回用,部分直接排放。
2.3主要構筑物
2.3.1調節池
1座,地下式鋼筋混凝土結構,池內壁防腐。池內分為生活污水調節池和工業廢水調節池,有效容積分別為:50m3和130m3,水力停留時間分別為:15h和8h。池內分別設置潛水攪拌機和穿孔曝氣管進行攪拌。
2.3.2一、二、三級反應池及污泥池
一、二、三級反應池采用企業的化工反應器改造而成,共5只,單只有效容積為6m3,反應時間共計2h,池內分別設置攪拌機和藥劑管。不同池內分別加入鹽酸、電石渣、氯化鈣、PAC及PAM等藥劑進行反應沉淀除氟。所有反應池均放置在污泥池頂部,下部設有排空管,定期將池內的沉渣排入污泥池內。污泥池的有效容積100m3,并配套100m2廂式壓濾機進行污泥脫水。
2.3.3工業廢水沉淀池
第三級反應池的出水流入沉淀池通過沉淀去除廢水中氟離子。沉淀池為1座,為半地上式鋼筋混凝土結構。設計尺寸?7.0m×3.5m,表面負荷為0.52m3/(m2•h)。池內設置中心傳動刮泥機,并配套排泥泵。
2.3.4工業廢水組合池
該組合池內主要包括fenton氧化池,混凝沉淀池,中間水池及清水池組成。各個單元的水力停留時間分別為:3,0.7,1,7h。廢水在氧化池內與酸、雙氧水及硫酸亞鐵進行氧化反應。氧化池出水流入混凝池,與液堿及PAM進行混凝反應。反應池出水流入后續沉淀池進行泥水分離。沉淀池出水流入中間水池,通過水泵流入機械過濾器進行過濾。過濾出水流入清水池后排放。
2.3.5工業廢水沉淀池
2對fenton氧化-混凝反應池的出水進行沉淀以降解廢水中的COD及SS。沉淀池為1座,為半地上式鋼筋混凝土結構。設計尺寸?7.0m×3.5m,表面負荷為0.52m3/(m2•h)。池內設置中心傳動刮泥機,并配套排泥泵。
2.3.6機械過濾器
1處理能力為20m3/h,對廢水進行過濾,以確保廢水的氟離子及SS等指標達標。
2.3.7生活污水組合池
1座,池體為半地上式鋼筋混凝土結構。組合池內包括隔油沉淀池、A/O-二沉池、氧化-混凝-沉淀池、中間水池及清水池。其中隔油沉淀池的表面負荷為0.33m3/(m2•h),池內設置斜管及油水分離機,沉淀池底部的污泥定期排入污泥池,上部的浮油通過油水分離機分離后收集到廢油桶內。A/O生化池的停留時間為37.5h,其中A池設置潛水攪拌機進行水力攪拌,O池內設置微孔曝氣盤進行好氧曝氣。O池出水流入二沉池進行泥水分離。A/O池內部設置混合液回流進行反硝化脫氮,二沉池內的部分污泥回流到A/O池。二沉池出水在氧化池-混凝池內與fenton試劑及混凝藥劑進行氧化-混凝反應以去除COD,氧化反應及混凝反應的時間分別為:5.5h和1h。反應池出水在沉淀池進行泥水分離,出水流入中間水池,通過泵提升至機械過濾器、活性炭過濾器,經過濾后流入清水池。池內清水部分用于回用,部分排放。
2.3.8煤氣化廢水氧化池
由于該股廢水水量小,因此采用間歇氧化的方式進行處理。反應池采用碳鋼襯塑的設備,有效容積為6m3。在曝氣攪拌下,廢水分別與NaClO,PAC,PAM進行氧化-混凝反應。反應池出水流入工業廢水調節池。
3運行效果
該工程于2012年5月完成施工、調試。目前系統運行正常,出水水質穩定并達到相應設計要求。
4效益分析
論文關鍵詞:醫藥廢水,氨氮
醫藥生產廢水屬于高濃度廢水,具有COD含量高、PH值低、含鹽量大、氨氮含量高等特點,單項處理工藝出水很難達標排放。預處理UASBSBR聯合處理工藝根據廢水水質特點,逐步解決水質問題。筆者通過對河南某醫藥工廠生產廢水處理站啟動、調試的介紹,進一步探討醫藥廢水處理工程在設計、調試及運行管理方面需要注意的問題。
1.廢水水質及排放標準
該醫藥廠廢水主要由生產廢水、設備清洗水、車間沖地水、實驗室排水、鍋爐污水和生活污水組成,總處理水量為45m/d。通過對縣城內各監測表明,該廢水含有少量沉淀物,當車間車間進行設備清理或沖洗地面時,水質變化大。處理系統執行《化學合成類制藥工業廢水排放標準》(GB219042008)中表2要求標準,出水直接排入水體。具體廢水水質和排放標準入表1所示。
表1廢水水質及排放標準
污染源
水量
m /d
COD
mg/l
pH
SS
mg/l
氨氮
mg/l
高濃度工藝廢水
15
23800
2-4
-
340(平均)
生活污水
30
300
6-9
200
30
排放標準
-
120
6-9
論文關鍵詞:印染廢水,水解酸化,接觸氧化
印染工藝廢水具有有機物成分復雜、濃度大、難降解物質多、色度高、毒性大和水質變化大等特點,屬于難降解廢水。單獨采用傳統生化處理工藝,處理效果較差,難以達到排放要求。
河南某紡織印染有限公司年產色織茶巾(50×70cm)250萬打,色織桌布(180×200cm)90萬打,色織小提花床單(200×230cm)150萬打,該廠生產過程中每天產生大量廢水,為減少印染廢水對環境的污染,對其生產廢水進行處理,出水達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4278-92)中Ⅱ級排放標準。
1工程基本情況簡介
該廠以純棉棉紗、環保型活性染料、活性淀粉等作原材料,經退漿、煮練、漂白然后進行印花、染色,整理成品。排放的廢水主要退漿、煮練、漂白、整理等廢水,主要含有染料、退漿劑、聚乙烯醇、變性淀粉以及纖維共生物等,廢水呈“三高”(濃度高、色度高、污染高)和“三多”(種類多、成分多、變化多)的特征,具有毒性,可生化性差,堿性強,且間歇排放,水質水量波動大等特點。其中CODcr最高可達1200mg/L,BOD最高可達350~
400mg/L,色度400倍。本處理設計規模1000m/d,原水水質見表1
表1設計進、出水水質
Tab1.Designwaterqualityofinfluentandeffluent
序號
污染物
平均含量
排放標準
1
CODcr/mg/L
1200
180
2
BOD /mg/L
400
40
3
SS/mg/L
300
100
4
色度(倍)
400
80
5
pH
論文關鍵詞:外商直接投資,環境庫茲涅茨假說,污染天堂假說
一、引言
隨著經濟發展,全球環境的承載壓力越來越大。經濟學家也密切關注環境質量變化。Grossman和Krueger(1991)提出Envieonment Kuznets Curve(EKC)假說,即環境質量隨著經濟的增長呈現出先增大后縮小的關系,即呈倒U型曲線關系,[1]。
環境竟次理論是指不同國家或地區間對待環境政策強度和實施環境標準的行為類似于“公共地悲劇”的發生過程,每個國家都擔心他國采取比本國更低的環境標準而使本國的工業失去競爭優勢。因而,國家之間會竟相采取比他國更低的環境標準和次優的環境政策項目管理論文,結果是每個國家都會采取比沒有國際經濟競爭時更低的環境標準,從而加劇全球環境惡化。
“污染天堂假說”認為在一國單方提高環境標準的情況下,國內企業和環境標準低的外國企業相比失去其競爭優勢,從而使高環境標準國家的企業將生產轉向低環境標準國家。若在實行不同環境政策強度和環境標準的國家間存在自由貿易,實行低環境政策強度和低環境標準的國家,因外部性內部化的差異而使該國企業所承受的環境成本相對要低。在該國進行生產時,其產品價格就會比在母國生產出同樣產品的價格相應要低。因此,該國在投資和生產方面具有更大的優勢。這種由成本差異所產生的“拉力”會吸引國外的企業到該國安家落戶。
Eskeland 和 Harrison (2003)認為污染密集型的外資企業運用的生產和污染消除技術通常比東道國本地的企業更先進和更有利于改善環境。如果這些企業能夠替代部分東道國同行業低效生產的企業, 則東道國的整個污染狀況將有可能好轉[2]。郭紅燕和韓立巖實證研究發現中國的FDI存量與環境管制變量呈正相關,表明中國寬松的環境管制是吸引外商直接投資的一個重要因素,顯現出 “污染避難所”效應 [3]。
二、變量選取及模型構建
(一)東部和中部的FDI區域分布
改革開放以來,中國吸收外商直接投資數量增長迅速。1979-1984年總計41.04億美元,而后從1985年的19.56億美元快速增長到2008年923.95億美元,1979-2008年累計達8526.13億美元。2007年東部和中部地區利用FDI所占比重分別為78.27%、15.30%。[4] 2008年中國引進的外商直接投資為923.95億美元, FDI主要集中于東部地區,主要集中于東部地區項目管理論文,東部地區主要集中于江蘇、廣東、山東、浙江、上海、福建和遼寧,2008年廣東、江蘇、浙江、上海的FDI的總額為543.7104億美元。東部地區引進的外商直接投資中,江蘇為251.2億美元、廣東為191.27億美元、遼寧為120.2億美元,上海、浙江、福建分別為100.84億美元、100.729億美元、100.256億美元(見圖1-圖3),江蘇和廣東占2008年中國外商直接投資的47.93%。中部地區主要集中于湖南、江西和湖北。但2007年以來,安徽和河南的外商直接投資增長迅速。2008年中部引進的外商直接投資中,河南為40.327億美元、湖南為40.052億美元、江西為36.037億美元、安徽為34.9億美元、湖北為32.45億美元,中部五省占中國2008年外商直接投資的19.89%。
圖1中國東部和中部2003~2008年FDI區域分布(億美元)
圖2中國東部十一省(市)2003~2008年FDI區域分布(億美元)
圖3中國中部八省2003~2008年FDI區域分布(億美元)
(二)變量選取
考慮統計口徑一致和數據的連續性,選取工業廢氣排放總量(億標立方米)、工業廢水排放總量(萬噸)、工業固體廢物產生量(萬噸)、工業固體廢物排放量(萬噸)、工業煙塵排放量(萬噸)、工業粉塵排放量(萬噸)和工業二氧化硫排放量(萬噸)為環境污染指標;人均地區生產總值(元)作為經濟增長指標,此外,考慮國際貿易因素中污染的可輸出性,用FDI作為污染的輸出指標(萬美元)。SO2、FS、FQ、GYYC、GYFC、GTCS、GTPF分別表示工業二氧化硫排放量、工業廢水排放量、工業廢氣排放量、工業煙塵排放量、工業粉塵排放量、工業固體廢物產生量、工業固體廢物排放量,Y表示人均地區生產總值(元),FDI表示外商直接投資(萬美元)。環境污染指標數據根據1986至2009年中國統計年鑒相關數據整理項目管理論文,地區人均生產總值和外商直接投資數據根據1986至2009年省(市)統計年鑒相關數據整理。LNSO2、LNFS、LNFQ、LNGYYC、LNGYFC、LNGTCS、LNGTPF分別表示污染指標的自然對數,LNY、LNFDI分別表示人均地區生產總值和外商直接投資的自然對數。本文中東部十一個省(市)為廣東、上海、浙江、江蘇、北京、遼寧、海南、山東、福建、河北、天津;中部八省為湖南、湖北、安徽、山西、江西、黑龍江、吉林、河南。通過東部和中部的數據研究中國東部和中部省(市)FDI的對環境影響的差異。
(三)模型設定形式
由于面板數據模型同時具有截面、時序的兩維特性,模型中參數在不同截面、時序樣本點上是否相同,直接決定模型參數估計的有效性。根據截距向量和系數向量中各分量限制要求的不同,面板數據模型可分為無個體影響的不變系數模型、變截距模型和變系數模型三種形式。在面板數據模型估計之前,需要檢驗樣本數據適合上述哪種形式,避免模型設定的偏差,提高參數估計的有效性。設有因變量與1×k維解釋變量向量,滿足線性關系:
,=1,2,…,N,=1項目管理論文,2,…,T
其中N表示個體截面成員的個數,T表示每個截面成員的觀察時期總數,參數表示模型的常數項,表示對應于解釋變量的k×1維系數向量,k表示解釋變量個數。隨機誤差項相互獨立,且滿足零均值、同方差假設。采用F-test檢驗如下兩個假設:
H1:個體變量系數相等;H2:截距項和個體變量系數都相等。
如果H2被接受,則屬于個體影響的不變系數混合估計;如果H2被拒絕,則檢驗假設H1,如果H1被接受,則屬于變截距,否則屬于變系數。變系數、變截距和混合估計的殘差平方和分別為S1、S2、S3,面板個體數量為N,面板時間跨度為T,根據Wald定理在H2假設條件下構建統計量F2項目管理論文,在H1假設條件下構建統計量F1,其中:
~F[(N-1)(K+1),N(T-K-1)]
~ F[(N-1)K,N(T-K-1)]
若計算得到的統計量F2的值不小于給定置信度下的相應臨界值,則拒絕假設H2,繼續檢驗假設H1。反之,則認為樣本數據符合無個體影響的不變系數模型。若計算得到的統計量F1的值不小于給定置信度下的相應臨界值,則拒絕假設H1,用變系數模型擬合,反之,則用變截距模型擬合。
三、東部和中部模型回歸結果分析
利用東部十一省(市)和中部八省的相關數據,借助Eviews6.0,采用固定效應模型對七個環境污染指標分別進行回歸。采用Pooled EGLS(Cross-section weights) 消除異方差,采用廣義差分法消除自相關,回歸后的殘差是平穩序列。回歸結果見表1-表8
(一)東部和中部地區FDI對工業廢水、工業廢氣影響差異分析
表1 東部地區 LNFS、LNFQ模型參數估計結果
LnFS
LnFQ
變量
參數
固定效應
參數
固定效應
α
24.7998(1.8722***)
49.3840(4.0923*)
-3.6806(-1.4613***)
-13.1905(-3.2263*)
0.4188(1.4567***)
1.3574 (2.9634*)
-0.0158(-1.4541***)
-0.0440 (-2.5825*)
AR(1)
0.9958(42.3684*)
0.8089 (24.7612*)
海南--LNFDI
0.1027(1.2365)
-8.0449
0.1302 (0.9513)
-3.7321
河北--LNFDI
-0.0088(-0.1280)
3.8736
0.0835 (1.1098)
0.0014
上海--LNFDI
0.0259(1.0531)
-15.5458
-0.1318(-0.9580)
1.1533
浙江--LNFDI
-0.0384(-0.5847)
10.5687
0.0745 (1.3692)
-0.4913
遼寧--LNFDI
-0.0835(-1.6476***)
-5.4319
0.0426(0.3272)
0.1718
廣東--LNFDI
-0.0392(-0.3555)
6.3472
-0.0459 (-0.3756)
0.9825
北京--LNFDI
0.0135(0.3381)
-21.1233
-0.0295(-0.4951)
-0.8745
天津--LNFDI
-0.0078(-0.1072)
-5.6961
-0.0204(-0.1636)
-1.0105
江蘇--LNFDI
-0.0415(-0.7790)
7.6127
-0.1504(-2.2292**)
2.7120
福建--LNFDI
-0.0955(-0.7093)
12.4942
-0.0186 (-0.2712)
-0.2444
山東--LNFDI
-0.0727(-2.1787*)
11.0165
0.0366 (0.7316)
0.3737
R2
0.9996
0.9985
F
21721.19
5607.094
D-W
關鍵詞:膜生物反應器;污水處理;膜技術
中圖分類號:X703文獻標識碼: A
前言
膜生物反應器(MBR)是膜技術和生物處理技術有機結合產生的廢水處理新工藝,與傳統廢水生物處理工藝相比,其具有設備占地面積小、出水水質好、出水可直接會回用、活性污泥濃度高和便于自動控制等優點。該技術已經在污水回用和難降解有機廢水處理領域嶄露頭角,并在實際工程中得到了成功應用。
1MBR的結構和特點
1.1MBR的結構
按照膜組件和生物反應器的相對位置,膜生物反應器可以分為一體式膜生物反應器和
分置式膜生物反應器兩種類型。
1.1.1一體式MBR
一體式MBR直接將膜組件置于生物反應器內,通過真空泵或其他類型的泵抽吸,得到過濾液。一體式MBR利用曝氣時氣液向上的剪切力來實現膜面的錯流效果。為保持TSS在生物反應器內,并清掃膜的外面,將壓縮空氣導入膜組件底部的配氣集管,當氣泡上升到表面,即產生對膜表面的清掃作用,空氣還供給氧以保持好氧條件[1]。一體式MBR的主要特點是體積較小、工作壓力小、運行能耗低。但這種系統目前一般只能用于好氧處理。
圖1 一體式膜生物反應器[1]
1.1.2分置式MBR
分置式MBR是由相對比較獨立的生物反應器同膜組件通過輸送泵及相應管線相連而組成的。在分置式MBR中,生物反應器的混合液由增壓泵送入膜組件,在壓力作用下一部分水透過膜面成為系統處理出水,活性污泥、大分子物質等被膜截留,并回流到生物反應器內。膜是系統地反沖以去除固體,并用化學法清洗來控制壓力的升高。分置式MBR的特點是運行穩定可靠、操作管理相對一體式MBR容易,同一體式MBR相比較,其動力消耗較高。
圖2 分置式膜生物反應器[1]
1.2MBR的特點
MBR具有許多其他污水處理方法無法比擬的優勢,主要可以歸納為下面幾點[1,2]:
①能夠高效地進行固液分離,分離效果遠好于傳統的沉淀池,出水水質良好,濁度、菌值、TSS及BOD均低,可直接回用。②膜的高效截留作用,使微生物完全截留在反應器內,實現了反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,使運行控制更加靈活穩定。③容積負荷率較高,從而使反應器的水力停留時間較短。④SRT較長,從而使污泥產量較少。⑤在低DO濃度下操作,有可能在長SRT的設計中發生同時硝化和反硝化。⑥占地面積小,工藝設備集中。
膜生物反應器的缺點主要有造價較高、膜壽命有限、膜定期更換費用高、膜清洗困難及能耗高,這些問題有待于研究解決。
2MBR的應用
膜生物反應器技術已被應用到許多領域,主要包括生活污水以及工業廢水的處理。
2.1MBR在生活污水及其回用處理中的應用
膜分離活性污泥法的研究始于20世紀60年代的美國。1966年美國的Dorr-Olive公司首先在美國化學會議上發表了該項研究結果。利用MBR處理生活污水,最大的的污水廠位于密歇根州的特拉弗斯城,日處理量為850萬加侖,該廠擴建工程2002年開始,受空間限制,為了達到較好的水處理效果,MBR成為最完美的選擇。MBR技術的應用使得污水處理量提高了近40%,MBR處理單元于2004年夏季投入應用,出水磷濃度低于0.2mg/L。
2.2MBR處理工業廢水的應用
20世紀90年代早期,美國通用汽車公司在位于俄亥俄州曼斯菲爾德的通用汽車制造廠建立了第一個MBR工業廢水處理廠。Scott和Smithras在1996年研究了用MBR處理冰淇淋制造廠的工業廢水。Murray 等人在2005年將MBR應用于飲料加工廠廢水的處理。此外,MBR在處理含油廢水、含酚化合物廢水以及含重金屬廢水等方面也有了大量的研究和應用[3]。
GE-Zenon公司和Kubota在將MBR應用于工業廢水處理領域做了大量的研究。由于外置式MBR的結構優點,為了降低成本,他們現在致力于研究非常規外置式MBR。
3MBR存在的問題及其改進措施
優化膜組件結構。膜組件的設計影響MBR的運行,對膜絲的裝填密度、裝填方式、裝填長度進行優化設計,可降低MBR的運行成本[4]。
優化MBR的操作參數和條件。MBR內過高的曝氣強度[5]不僅會惡化污泥混合液的可濾性,導致過濾過程中膜孔阻塞阻力和泥餅層阻力的增加,還會導致污泥混合液縮短了堵塞膜孔的時間,減小了膜的初始通量,過度曝氣還會浪費能源、增加運行費用。因此,合理地選擇曝氣裝置,調節曝氣強度、曝氣間隔等是有效的措施。
防治膜污染。膜在運行一段時間后,不可逆的吸附、堵塞和由于濃差極化及其導致的凝膠層的形成共同造成了運行過程中膜通量的衰減,膜因此受到污染。膜污染問題影響膜的穩定運行,且決定了膜的更換頻率,是影響MBR工藝經濟性的間接原因。膜污染的防治主要從以下幾個方面著手:①通過研究膜性質(膜材質、膜孔徑大小、孔隙率及粗糙度等)對膜污染的影響規律,從而進行相應的膜污染防治措施。②活性污泥混合液是造成膜污染的主要物質來源,因此可以通過改變污泥混合物特性對膜污染進行防治。③通過優化膜分離操作的水力條件防治膜污染。④膜的清洗。膜清洗主要包括物理清洗和化學清洗,此外還有超聲波清洗、電場過濾和脈沖清洗等[6]。
4結束語
MBR逐漸成為污水處理領域一個重要的技術,但高昂的膜制造成本及膜污染問題限制
了MBR的大規模的應用。在水資源日益短缺的今天,相信隨著膜技術的發展,膜制造成本的降低,膜質量的提高以及對膜污染控制防治的進一步研究,膜生物反應器工藝將不斷發展,MBR將會得到廣泛地應用。
參考文獻
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伴隨著經濟發展,我國地表水污染日趨嚴重,在東北地區,水污染問題成為制約經濟發展的重要因素。目前,已經受到政府,國內外專家學者的普遍關注。切實有效地創建東北地區水污染防護機制具有重要意義。
2東北水資源現狀與特點
東北三省土地肥沃,植被豐富,水資源的分布以松花江為主,伴有少量的湖泊與濕地。東北降雨一般集中在每年的
六、
七、
八、九月份,降雨量曲線呈鐘形分布(統計上稱為正態分布),七月中旬到八月末是汛期。黑龍江的大、小興安嶺地區以及吉林的長白山脈冬季白雪皚皚,每年春季,冰雪逐漸融化,匯成江河。由于沒有相應規模的蓄水設施,只能通過疏通使洪水及冰凌安全通過。近些年來,東北地區水資源問題日漸嚴重,它不僅表現為水總量的短缺匱乏,而且還表現為嚴重的水污染造成的水質惡化、功能降低,甚至喪失利用價值。水資源問題日益引起了國內外專家學者的關注。
3水污染的成因分析
3.1工業廢水
東北是老工業基地,工業廢水的水量和水質污染程度超過生活污水。很多中小企業為了追求利潤,對工業污水不加處理就排放到江河里面。工業廢水成分極其復雜、不易凈化、毒性大、處理難,已經成為水污染防護的一個重大難題。振興東北老工業基地的政策以及城市化步伐,使東北三省的工業廢水量呈現出巨增趨勢。
3.2農村污水
農村污水是水資源污染源之一,它的分布廣、收集難、治理難。其中,主要包括農業牲畜糞便、污水、污物、農藥、化肥等有害物質。農村污水有2個特點:
一是有機質、植物營養素及病原微生物含量高。
二是因為使用農藥、化肥時,大約會有百分之八十至九十進入水體,所以,化肥、農藥含量高。
有些農民為了減少勞動強度、增產增收,而大量施用化肥、農藥,造成水污染。另外,隨著農村經濟的發展,民營企業如小工廠、礦山等發展很快,生產經營過程中所產生的污水、垃圾不經任何處理直接排放到河水里,也加重了水資源污染的程度。
4對策機制研究
4.1水污染防護的指導思想
水污染是制約東北經濟可持續發展的重大問題之一。
根據東北地區水資源的分布特點,我們的對策是以治理松花江水為主線,同時,推動東北三省其它支流、湖泊、濕地的水污染防護和治理。松花江及其它水系的污水主要來源于工農業不達標污水的排放。小企業、小業主受利益驅動,不能自覺地執行相關法律法規,導致水資源污染。為了有效地治理水污染,政府要通過嚴格立法執法和鼓勵引導方式進行綜合治理。
從經濟學上看,政府要與業主、企業主等(以下簡稱業主)建立一個“有效的協議”來實行水資源污染的防護和治理。
博弈論認為,一個協議必須構成納什均衡,才是有效的。根據這一理論和思想,政府與業主必建立“有效的協議”。這一博弈的特點是政府先出戰略(一系列的法律、制度及懲罰等,以下簡稱水法),業主后出戰略(守法,或違法)。
通俗地講,所謂納什均衡就是博弈雙方的最優戰略組合(n=2的情形)。
現在我們給出納什均衡的正式定義。
定義:有n個參與人的戰略式表述博弈。
G={S1,S2,…Sn;u1,u2…un},戰略組合S*=(s1*,s2*,…si*,…sn*)是一個納什均衡,如果對于每一個i,s2*是給定其他參與人選擇S-i*=(s1*,s*i-1,…s*i+1,…sn*)的情況下第i個參與人的最優戰略,即:ui(si*,s*-i)≥ui(si,s*-i),?坌si∈Si,?坌i,其中si為第i個參與人的戰略,si*為第i個參與人的最優戰略,ui為第i個參與人的收益(也稱支付)i=1,2,…n。
根據納什均衡理論和思想,政府所出臺的一系列法律、法規等(綜合地記為si*),如果業主遵守(記為s2*),那么業主的收益u2(si*,s2*)將取最大值,如果業主不遵守(記為s2*),那么業主的收益u2(si*,s2*)就嚴格小于u2(si*,s2*)。只要u2(si*,s2*)與u2(si*,s2*)之差很大,則業主就會主動自覺地選擇戰略而不會選擇戰略s2*。
通過分析,如果政府與業主的協議構成了納什均衡,那么,業主就會主動積極地去執行協議,反之,業主不會自覺遵守協議的。這就告訴我們,在水污染防護和治理中,國家要嚴格立法執法,使得違法者將付出沉重的代價,而遵守者將獲得較高的效益。從而,使政府制定的水污染防護法與業主的守法構成納什均衡。
4.2具體措施
4.2.1嚴格立法執法
科學嚴密地制定保護水資源法律,并且嚴格執法,依法對那些污水排放不達標的各種廠礦單位勒令停業整頓。
4.2.2使用管道
根據東北的地理環境與自然狀態,使用管道,實行專線管理是水污染防護的有利措施之一。可以按行政區負責管道的施工安裝,也可以嘗試運用市場機制手段實行誰開發誰受益的方式。
4.2.3大力推廣中水回用
所謂“中水”是指水質介于城市給水與排水中間的可被利用的水,它主要是指城市污水經過處理后達到一定的水質標準,并在一定的范圍內使用的非飲用水。東北地區的4大城市沈陽、長春、哈爾濱及大連可以大力發展污水處理廠,大力推廣中水使用。每個城市應選擇適宜的地區建設中水處理站,經過處理后水質達到中水標準的水可用于城市內的工廠、車間、建筑、機關、學校、車站以及下游的農田灌溉等,中水的推廣回用將會有力地縮減城市自來水的需求量,而且還會大幅度地減少城市污水的排放量,因此,積極開展城市中水回用是東北地區水污染防護的必要補充,也是東北地區水資源的開發與污染防護及管理的重要組成部分。
5結語
東北地區水資源的治理與防護任重而道遠,需要所有參與者共同努力,協調配合,才能逐漸有所成效。政府嚴格地立法執法,業主及其它參與者嚴格地遵紀守法,再配合以科學合理的水資源使用策略,相信不遠的將來,水資源污染問題會得到明顯緩解,從而實現東北地區的和諧發展。
城市排水體制一般分為合流制和分流制兩種類型:
(一)合流制排水系統
合流制排水系統是將城市生活污水、工業廢水和雨水徑流匯集人在一個管渠內予以輸送、處理和排放。按照其產生的次序及對污水處理的程度不同,合流制排水系統可分為直排式合流制、截流式合流制和全處理式合流制。
城市污水與雨水徑流不經任何處理直接排入附近水體的合流制稱為直排式合流制排水系統。國內外老城區的合流制排水系統均屬于此類。
隨著工業化的不斷發展,污水對環境造成的污染越來越嚴重,必須對污水進行適當的處理才能夠減輕城市污水和雨水徑流對水環境造成的污染,為此產生了截流式合流制。截流式合流制是在直排式合流制的基礎上,修建沿河截流干管,并在適當的位置設置溢流井,在截流主干管(渠)的末端修建污水處理廠。該系統可以保證晴天的污水全部進入污水處理廠,雨季時,通過截流設施,截流式合流制排水系統可以匯集部分雨水(尤其是污染重的初期雨水徑流)至污水處理廠。但另一方面雨量過大,混合污水量超過了截流管的設計流量,超出部分將溢流到城市河道,不可避免會對水體造成局部和短期污染。并且,進入處理廠的污水,由于混有大量雨水,使原水水質、水量波動較大,勢必對污水廠各處理單元產生沖擊,這就對污水廠處理工藝提出了更高的要求。
在雨量較小且對水體水質要求較高的地區,可以采用完全合流制。將生活污水、工業廢水和降水徑流全部送到污水處理廠處理后排放。這種方式對環境水質的污染最小,但對污水處理廠處理能力的要求高,并且需要大量的投資和運行費用。
(二)分流制排水系統
當生活污水、工業廢水和雨水用兩個或兩個以上排水管渠排除時,稱為分流制排水系統。
其中排除生活污水、工業廢水的系統稱為污水排水系統;排除雨水的系統稱為雨水排水系統。根據排除雨水方式的不同,又分為完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。
完全分流制排水系統分設污水和雨水兩個管渠系統,前者匯集生活污水、工業廢水,送至處理廠,經處理后排放或加以利用。后者通過各種排水設施匯集城市內的雨水和部分工業廢水(較潔凈),就近排入水體。但初期雨水未經處理直接排放到水體后,將對水體造成污染。
近年來,對雨水徑流的水質調查發現,雨水徑流特別是初降雨水徑流對水體的污染相當嚴重,因此提出對雨水徑流也要嚴格控制的截流式分流制排水系統。截流式分流制既有污水排水系統,又有雨水排水系統,與完全分流制的不同之處是它具有把初期雨水引入污水管道的特殊設施,稱雨水截流井。小雨時,雨水經初期雨水截流干管與污水一起進入污水處理廠處理;大雨時,雨水跳躍截流干管經雨水管排入水體。截流式分流制的關鍵是初期雨水截流井,它要保證初期雨水能進入截流管,而中期以后的雨水能直接排入水體,同時截流井中的污水不能溢出泄入水體。截流式分流制可以較好地保護水體不受污染。由于僅接納污水和初期雨水,截流管的斷面小于截流式合流制,進人截流管內的流量和水質相對穩定,亦減少污水泵站和污水處理廠的運行管理費用。
不完全分流制只建污水排水系統,未建雨水排水系統,雨水沿著地面、道路邊溝和明渠泄入水體。或者在原有渠道排水能力不足之處修建部分雨水管道,待城市進一步發展或有資金時再修建雨水排水系統。該排水體制投資省,主要用于有合適的地形、有比較健全的明渠水系的地方,以便順利排泄雨水。目前還有很多城市在使用,不過因為沒有完整的雨水管道,在雨季容易造成徑流污染和洪、澇災害,所以最終還得改造為完全分流制。對于常年少雨、氣候干燥的城市可采用這種體制,而對于地勢平坦,多雨易造成積水地區,不宜采用不完全分流制。
分流制的優點是它可以分期建設和實施,一般在城市建設初期建造城市污水下水道,在城市建設達到一定規模后再建造雨水道,收集、處理和排放降水尤其是暴雨徑流水。
在一個城市中,有時采用的是復合制排水系統,即既有分流制也有合流制的排水系統。復合制排水系統一般是在由合流制的城市需要擴建排水系統時出現的。在大城市中,因各區域的自然條件以及修建情況可能相差較大,因地制宜地在各區域采用不同的排水體制也是合理的。
二、城市排水體制的選擇
為了進一步改善受納水體的水質,建立理想的分流制或將合流制改為完全分流制系統,在排水體制的選擇上應改變觀念,允許部分地區在相當長的時間內采用合流制截流體系并將工作重點放在提高污水處理率上,這才是保護水體的根本方法。在對老城市合流制排水系統改造時要結合實際制定可行方案,在各地新建開發區規劃排水系統時也有必要充分分析當地條件、資金的合理運作,同時還要從管理水平、動態發展角度進行研究,不要盲目模仿、生搬條款。在已有二級污水處理廠的合流制排水管網中,適當的地點建造新型的調節、處理設施(滯留池、沉淀滲濾池、塘和濕地等)是進一步減輕城市水體污染的關鍵性補充措施。它能攔截暴雨初期“第一次沖刷”起的污染物送往污水廠處理,減少混合污水溢流的次數、水量和改善溢流的水質,以及均衡進入污水廠混合污水的水量和水質,它也能對污染物含量較多的雨水作初步處理。
三、排水系統體制選擇及建設中存在的問題及建議
(一)排水管網的建設
不少城市和地區,往往只把污水處理廠作為重點工程對待,而放松與之相配套的污水管網的建設。常常是污水處理廠按計劃建成投產,而污水管網卻只建了部分污水干管。造成一方面污水處理廠處理量不足,一方面污水仍直接排入河體污染環境的情況。因此,排水管網的建設應與污水處理廠的建設作為一個整體,同步實施。
(二)截流倍數
無論是合流制還是分流制(雨水道),其排水干管或干渠,都應采用截留式排水系統,在其末端加設溢流井,其頂端設置溢流堰,排水干管采用適宜的截留倍數;其大小直接影響受納水體的潔凈與否,過小會導致受納水體遭受嚴重污染;過大則會造成浪費。故合理選取截流倍數是關鍵,其取值應綜合考慮受納水體的水質要求、受納水體的自凈能力、城鎮的文明程度(或級別)、人口密度、降雨量、投資等各種因素。
(三)雨水徑流污染物含量及控制
隨著經濟的高速發展,城市人口密度不斷增加,對污水收集系統容量的要求也不斷增加,這不僅由于不斷擴大的城市產生了越來越多的污水,而且由于不透水排水面積的增加導致了城市暴雨徑流量的增加。最終導致了在大的居民區內,更多的是大城市、超大城市的周邊,水文環境和城市水源受到嚴重的污染和破壞。因此,無論合流制或分流制排水系統,都應對截留雨水徑流進行處理。
(四)排水管網的管理
加強管理,對于建成后排水管網的成效至關重要。如果一個排水系統已經進行了雨、污分流,而管理措施跟不上,沿街居民私自亂接出戶管,或圖方便省錢,將生活污水管就近接人雨水管道,就會造成花大量資金建成的雨污分流系統失去作用,污水由雨水管直接排入水體造成河流污染。因此,城市排水系統能否真正發揮其應有的環境效益、社會效益和經濟效益,必須采取有效措施加強對排水管網的管理,從源頭上做好雨、污分流。
四、結語
隨著城市化的發展,排水系統在社會可持續發展中起著越來越重要的作用。排水體制的選擇應根據城鎮及工業企業的規劃、環境保護的要求、污水利用情況、原有排水設施、水質、水量、地形、氣候和水體等條件,從全局出發,通過技術經濟比較綜合考慮確定,同時,加強對城市水系雨水徑流管理和污染控制的工作。
關鍵詞: SBR;脫氮除磷;污水
中圖分類號:U664.9+2 文獻標識碼:A 文章編號:
1.概述
SBR工藝也叫序批式活性污泥法,它最根本的特點是處理工序不是連續的,而是間歇的、周期性的,污水一批一批地順序經過進水、曝氣、沉淀、排水,然后又周而復始。最初的SBR工藝進水、曝氣、沉淀、排水、排泥都是間歇的,后來出現各種改型,有的將進水改為連續,有的將部分曝氣改為連續。有的將出水改為連續,但只要還保留著序批處理周期運行的特點,就應屬于SBR工藝的范疇。
2.SBR技術的特點
SBR法具有以下特點:
工藝流程簡單,設備少,占地省。
投資小,構筑物少,一般只設反應池,無需二沉池和污泥回流設備。
(3)出水帶走的活性污泥少,出水質量高。
(4)具有較強的脫氮除磷能力,運行方式靈活控制。
(5)可有效防止污泥膨脹。
(6)具有較高的耐沖擊負荷的能力。
(7)由于SBR法本身的間歇運行特點,很適合處理流量變化大甚至間歇排放的工業廢水。據統計顯示,小型企業廢水量少,多采用SBR工藝,既可以節省基建費用又可以靈活操作。
3.SBR法脫氮除磷的影響因素
SBR法生物處理過程中,由于多種菌(脫氮菌、PAOs、DPB等)的協同作用,不同的環境及運行條件都將會影響總體處理效果碳源、泥齡、DO等之間存在著諸多內在矛盾,若條件控制不好,常常會造成脫氮效果好而除磷結果不佳;反之亦然為此需探求最佳影響條件,以強化脫氮除磷的效果.近年來SBR脫氮除磷影響因素也是國內外的研究熱點。
3.1進水有機物影響
碳源影響著脫氮除磷的總體效果,這是因為聚磷菌(PAO)和反硝化菌會競爭碳源.必要時需外加碳源以滿足二者的需求,同時還要考慮碳源能否快速轉化成脂肪酸(VFA )供PAO 利用.實驗證明在SBR法處理屠宰廢水中,通過預發酵增加VFA,除磷及脫氮效率大大提高, NH4+—N及PO43-—P去除率分別達 84%和98%,強化了營養物的去除。通過實驗,在屠宰廢水處理中探討了內碳源脫氮除磷的可行性,結果顯示,利用未經消化的豬肥料為內碳源,當進水氨氮和磷酸鹽濃度分別為900mg/L及 90mg/L時,可達到99.7%的脫氮率和97.9%的除磷率為解決碳源缺乏的矛盾提供了一種思路。
3.2曝氣及DO影響
DO影響脫氮除磷效果。如反硝化正常運行時要求DO低于0.5mg/L,而厭氧 區則要嚴格控制DO,否則會影響聚磷菌過量吸磷能力。研究結果顯示:進水時限量曝氣方式脫氮除磷效果較好。而控制曝氣時間最佳(3.5h)可達到較高的TN及TP去除率(分別為 97.5%、65.5% )。
3.3PH值
聚磷菌在厭氧段時的釋磷量一般隨pH值的升高而增加,pH而值是否影響聚磷菌對有機物的吸收仍有矛盾之處。當Ph
3.4水力停留時間
由于聚磷菌對有機物的吸收在厭氧段內是很快完成的,所以厭氧段內更重要的是污泥齡;適當延長厭氧段的水力停留時間,會提高除磷的效果,這可能是可以形成更多的PHA的原因。但是,如果厭氧/好氧水力停留時間比過大,也會使除磷失效。
3.5泥齡影響
泥齡長短對脫氮除磷也有直接影響。一般來說短泥齡,排泥量大,除磷效果好,但泥齡小于15d時硝化受抑制綜合考慮脫氮除磷,應根據實際情況選擇最佳 SRT。通過實驗得出滿足硝化和除磷的最佳SRT(17~21d)。研究SRT對營養物去除的影響,結果顯示: SRT為10d時,可達到最大的氨氮及磷去除率(分別為84%和74%),SRT≥15d時營養物去除率下降。
4.提高SBR處理效果的方法
一般SBR工藝流程當脫氮效果好時,則除磷效果較差,反之亦然,很難同時獲得好的脫氮除磷效果。所以特別對SBR工藝提出以下改進方法,以提高該工藝的整體處理效果。
1選擇較大的泥齡,建議泥齡應大于4d~5d;
2適當延長厭氧段的水力停留時間,厭氧:缺氧好氧:水力停留時間比為1:1:(3~4);
3.合理控制排水量及排泥量。
4.曝氣系統采用深水曝氣機,利用PLC實現曝氣—停曝自動控制;
5.SBR工藝污水處理適用性
通過研究,SBR法是一種處理高濃度有機污水及工業污水行之有效且能耗低的生物處理工藝。它具有工藝系統組成簡單,一池多用,無須設污泥回流設備、二沉池,建設費用與運行費用都較低等特點。在運行時,對沖擊負荷適應能力強,一般不產生污泥膨脹現象,管理較簡單;并且具有運行方式靈活多變,通過對運行方式的調節,在曝氣池內能進行脫氮和除磷反應,處理水質優于傳統活性污泥法。
在實際工作中,當處理規模大時,需多套SBR池并聯運行,使控制系統及維護管理趨于復雜,故SBR法特別適合于一般中、小型規模,有機濃度較高、可生化性好的工業廢水處理,具有較大的推廣應用價值。
6.SBR工藝啟動總結
SBR反應池內活性污泥馴化成熟后,活性高、沉降性能好、適應能力強,通過調節曝氣機的運行時間和臺數、控制混合液溶解氧量、調節SBR池剩余活性污泥的排放和沉淀、閑置時間等措施,使有機污染物得到有效去除,能保證SBR系統具有良好的處理效果。
在SBR工藝系統啟動初期應大量曝氣,提高有機負荷應該慎重,以免造成超負荷運行。當污泥凝聚性能好轉時,則需有意加大負荷,以期促進污泥生長,提高混合液污泥濃度。當30min沉降實驗及混合液污泥濃度均顯示污泥性能足夠時,應及時排除剩余污泥,以免污泥老化。在污泥馴化期還要適時排放泥水分離后的上清液。
SBR工藝系統啟動過程中,應綜合運用感官判斷和化學分析方法同步監測多項指標,有效控制和調整整個污水處理系統的運行。操作者可使用以下感官和物理指標估計運行情況:①氣味,正常時SBR池產生輕微的霉爛味道,僅在厭氧條件下才產生惡臭;②泡沫,泡沫多,懸浮物濃度高等原因;輕微泡沫,污泥不成熟;黑色泡沫,污泥老化。
3結束語
總之,SBR拓展了普通活性污泥法的處理能力,運行操作靈活,通過時間卜的有效控制和變化來滿足多功能的要求,通過調節曝氣時間滿足出水水質要求,效果穩定。
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