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该降解工艺的原理是利用经特殊筛选驯化的工程菌降解异味气体污染物,使之被氧化分解,从而使气态污染物无毒、无害的工艺方法。异味气态污染物首先扩散到生物填料表面,再转移到微生物体内,通过微生物的代谢活动而被降解。
2工艺流程
该工艺对污水处理装置的机械格栅井、沉砂池、提升泵吸水池、斜板隔油池、一、二级浮选吸水池、浮渣池、预反应池、缺氧池、好氧池、脱气池、调节除油罐、曝气池所产生的废气进行收集、输送、生化处理,最后达到无害排放。工艺选用哈尔滨三元水工业科技发展有限责任公司SYSW-34000型恶臭及异味气体处理装置,在常温常压下即可运行(对压力无特殊要求)。设施分为2部分,1部分为管道密封收集,另1部分为物理化学生物净化。异味气体通过管道汇集到设备间,首先经过生物预处理塔,然后进入水洗塔,再进入一、二级生物净化塔进行生物降解,最后由引风机通过排气塔排到大气中去。
3各工序的作用
(1)预处理塔。为异味气体处理系统的预处理单元,内设专有除油填料,主要作用是除油,带油气体通过预处理塔时与塔中的填料接触碰撞,使小油滴粘附在填料上变大最后落回集油池。
(2)水洗塔。利用经特殊加工制造的填料和生物塔结构设计实现异味气体的处理减量,降低进入高效生化段的异味气体浓度负荷,提高后续处理效率和排放气体的达标率。通过此级生化处理达到较高浓度异味气体的绝对去除量,总的去除率可达30%。与其他预处理方法相比,采用强化生物净化工艺具有运行成本低,无二次污染问题。同时,该段运行方式为连续提供喷淋水,相当于生物滤池方法处理异味气体,而且可以达到对气体进行加湿和除尘的目的。
(3)生物塔。异味气体处理系统的处理单元,向生物塔内定期喷淋污水处理场二沉池的出水,保证净化器内部微生物生长、繁殖所需的营养,同时控制调整填料上的生物量使老化的生物膜脱落,二沉池来水首先进入喷淋水池,在喷淋池内短暂停留后使用喷淋水泵定期向生物塔内喷水。而恶臭及异味气体通过生物塔时与塔中生物滤料接触,被吸收和氧化,使处理后气体达到国家恶臭污染物排放标准。
(4)用离心风机负压集气。风机安装在系统的末端,使输送管道和系统内呈负压状态,可以防止因设备或管道检修时毒气溢出。
(5)高空排放塔。处理后的气体通过高空排放塔排入大气。
4结果与分析
通过对异味治理装置的进口、排放口的非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯、氨、硫化氢的监测分析,结果表明,处理后的气体的各项指标均合格;各项污染物去除率≥95%。
5结束语
1.1工艺流程
根据设计进水水质中COD、NH3-N指标较高,要求出水水质指标高,同时考虑包头市为北方寒冷城市,水温较低的气候条件,污水排放对氮、磷提出要求,而且需对污水进行回用以便达到节约用水的目的。该污水处理站采用CAST工艺+絮凝沉淀工艺。
1.2工艺特点
(1)优化了处理构筑计物的布置,节省工程投资和占地面积。
构筑物尽量合建,节省工程建设投资和占地面积,该工程设计将集水池和提升泵房、加药间和加氯间等采用合建。同时,构筑物之间尽量构筑物连接或合建,本设计粗格栅与提升泵房、细格栅与旋流式沉沙池等都连接在一起。
(2)设置旋流式沉砂池。
在沉砂池的设计中,一方面要考虑保证后续脱氮除磷厌氧、缺氧的状态,保持碳氮、碳磷质量比,另一方面也要统筹考虑工程投资、占地和运行费用等诸多因素。因此,土右污水处理站采用旋流式沉砂池。旋流式沉砂池的进水是以切线方向进入,通过位于水池中心的叶轮慢速搅拌,形成平面的旋流,利用砂粒和水的密度不同,在旋流状况下得以分离,由于完全利用水力和机械搅拌形成旋流,没有曝气设施,因此能保证进入CAST池预反应区的污水处于缺氧或厌氧状态。
(3)运用适宜的污泥处理工艺,减少运营成本。
对污泥的处置采取直接机械浓缩脱水方式,不设污泥缓冲池,节省一次性投资,减小运行费用。由于污泥在浓缩脱水时停留时间较短,因而避免了磷的释放,保证了系统运行的可靠性。
2主要构筑物及设备参数
2.1粗格栅间与提升泵房
粗格栅按远期规模设计,粗格栅为地下式钢筋砼平行渠道,设计格栅渠道2条,每条宽度1.1m,栅条间隙20mm,分别配回转式机械格栅除污机,l用1备。根据格栅前后液位差,由PLC自动控制,同时设有定时排渣和手动控制排渣。提升泵房与粗格栅合建,进水泵房为钢筋混凝土构筑物,长宽尺寸为7.0m×9.8m,有效水深6.8m,安装3台不堵塞式潜水污水泵,2用1备(其中1台为变频式),单泵流量700m3/h,扬程14m,电机功率55kW。
2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅间为地上式钢筋混凝土结构,平面尺寸10.3m×14.1m。设计格栅渠宽1.6m,共计2条,配螺旋机械格栅除污机2套,栅条间隙3mm。曝气沉砂池与细格栅间合建,为地上式柱形钢筋混凝土结构,直径3.65m,有效水深3.9m。采用立式轴承及叶轮2套,每池1套,与沉砂池配套使用,叶轮直径为1500mm,转速为15r/min,电机功率为1.1kW。采用螺旋式砂水分离器1台,单台流量20L/s,电机功率0.37kW。配有离心式鼓风机两台(1用1备),流量为7.5m3/min,扬程为5m,电机功率为2.2kW。
2.3CAST生物池
生物池是污水生物处理的核心构筑物,采用CAST工艺。1座钢筋砼结构生物反应池,分为两格,每格再分为预反应区和主反应区。每格平面尺寸为47m×30m,有效水深6m,预反应区:主反应区=1:9。BOD5污泥负荷为0.0479kg/(kg•d),水力停留时间28.13h,混合液质量浓度4g/L,泥龄15d,污泥回流比30%,产泥率0.85kg/kg,微孔曝气管有6000个。每池配有1台回流潜污泵,流量为340m3/h,扬程为2.0m,功率为7.5kW。每池采用1台剩余潜污泵,单台流量为67m3/h,扬程为9.0m,功率为4kW。配有滗水器4台,每池各2台,滗水能力为1300m3/h。
2.4接触池及再生水进水泵房
接触池将生物池处理后出水进行消毒,同时作为再生水处理构筑物的进水泵站,建有1座。接触池体积尺寸为21.5m×7.7m×4.0m,再生水进水泵房的流量为0.342m3/s。配有水泵3台,2用1备,其中1台变频式,单台流量为700m3/h,扬程为9m。
2.5加氯加药间
加氯间为再生水处理进行消毒,由于进水存在含P高的时段,通过投加聚合硫酸铝化学除磷,同时聚合硫酸铝可以作为沉淀剂用于再生水[2]。加氯加药间为1座钢筋砼框架结构,建筑面积为13.5m×16.2m,采用2台加氯机(1用1备),加氯量为8mg/L。加药量为355kg/d,加药浓度为10%。
2.6鼓风机房
建有1座22.5m×10m×7.5m框架结构的鼓风机房,配有3台风机,其中2用1备,2台变频,单台风量为70m3/min,风压7m,总供风量为8400m3/h。单机功率为110kW。
2.7储泥缓冲池
1座,钢筋砼构筑物,圆柱形结构,尺寸为Ф6.0m×4.85m,配有1台潜水搅拌器,功率为1.5kW。
2.8污泥浓缩脱水机房
通过浓缩脱水,降低污泥含水率,以减少污泥体积,便于污泥贮存、外运及污泥的再利用,脱水机房尺寸为L×B=24m×12m×6.8m+9m×6m×4.5m(泥棚)。主要设备有:2台(1用1备)污泥浓缩脱水一体机,单机处理能力为7~36m3/h,带宽1.5m,单机设计工作时间为10~12h;投泥泵2台,流量为13~70m3/h,扬程20m,电机功率1.5kW;三箱系统式絮凝剂制备系统1套,最大投药量为15.8kg/d,药剂投加浓度1‰;空压机2台,流量0.13m3/h,风压1.0MPa;2台离心式冲洗泵,流量12~42m3/h,扬程45~56m。
2.9普通滤池
1座,6池式单层框架结构,尺寸为7.4m×6m×4.1m。设计参数为:气冲强度55m3/(m2•h),水冲强度15m3/(m2•h),填料形式为均质石英砂滤料,配水形式滤板及滤头配水,反冲洗风机、反冲洗水泵与曝气生物滤池公用1套设备。
2.10清水池及再生水送水泵房
1座,钢筋混凝土水池,尺寸为35m×15m×4m,池容为2000m3,送水泵台数3台(2用1备,1台变频),水泵扬程35m。
3运行效果
经过两年的运行表明,包头市土默特右旗污水处理站设备运行正常,出水水质除氨氮外都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准,具体运行数据见表1。为了解决氨氮处理效果低的问题,在CAST反应池中添加碳酸氢钠和反硝化菌,经过三个月的调试,出水氨氮质量浓度由44mg/L降到9.6mg/L,使所有的出水指标都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准的要求。
4效益分析
现使用的循环水排污水的回用方案为:将循环水排污水通过混凝澄清、过滤之后,再利用反渗透转化为循环水补充水。在部分电厂使用的超滤装置对去除水中的悬浮物以及胶体有着重要的作用,但超滤膜自身也会造成污堵,特别是在加入混凝剂以及助凝剂之后,其会有更加显著的反应。另外,在循环水排污水的杀菌过程中,杀菌剂对超滤以及反渗透膜的寿命、清洗周期以及运行的费用有较为严重的影响。能够有效解决上述问题的方法就是对其加入缓蚀阻垢剂。目前使用较多的就是有机膦盐酸、多元膦酸盐,其有较多的优势,例如化学稳定、较少的用量以及耐高温。还可以有效遏制水中菌藻以及微生物的生成,从根源上避免形成微生物黏泥。但过量的使用药剂也会使循环冷却水排污水的后续处理受到一定影响。文章对残余水处理药剂对循环水排污水处理中混凝的影响加以分析,以使其影响降至最低。
2实验部分分析
2.1药品及仪器介绍
实验中采用的药品为AlCl3以及聚丙烯酰胺加之质量分数为50%的氨基三亚甲基膦酸,质量分数为45%的羟基亚乙基二膦酸和十四烷基二甲基苄基氯化铵。实验中使用的仪器包括:JJ-4型六联电动搅拌器、实验室台式浊度测定仪LP2000-11型,HANNA,速台式离心机TGL-18C型。
2.2实验的具体方法及步骤介绍
2.2.1针对循环冷却水排污水水质的分析研究
本组试验中的用水全部采用某炼化公司循环冷却水系统的排污水,pH7.0~7.5的水质指标,5.02NTU的浊度,997mg/L的总硬度(用CaCO3计),390mg/L的总碱度(用CaCO3计)。
2.2.2实验方法
选取500mL的废水倒入1000mL的烧杯中,加入不同量的水以处理药剂,使残余药剂质量的浓度分别保持10、20、30、40、50mg/L,等到其混合均匀之后,加入混凝剂15mg/L+助凝剂0.2mg/L。使用六联搅拌器进行搅拌,首先用300r/分钟的速度搅拌一分钟,以达到药剂和废水能够充分融合的目的,然后再用每分钟70r的速度搅拌10分钟,以加快絮体的增长速度。将剩余废水倒入500毫升的量筒中,将絮体沉降100毫升所需的时间详细记录好。然后将其放置半小时,取液面下2~3厘米处的水样作为样本,对上清液的浊度以及COD进行检测,对絮体的体积以及泥渣虚度进行测定。
2.2.3测定及分析方法
浊度:使用LP2000-11型浊度仪。COD:依据GB11914-1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》标准。絮体的体积:将混凝烧杯中的泥渣放置于量筒中,经过30分钟的沉淀后记录其体积。泥渣虚度:将混凝烧杯中所有的泥渣倒入带刻度的离心管中,记录体积为V1,之后在倒入离心机中以每分钟4000r的速度,进行5分钟后,将压实后的体积记录为V2,泥渣虚度S公式为:S=V1/V2。
3结果分析
3.1混凝效果与残余药剂的关系
3.1.1与浊度的关系混凝沉淀后的上清液的浊度会随着残余药剂质量浓度的增加而增加。其中,影响最大的就是1427。
3.1.2影响絮体沉降的速度在质量以及浓度都相同的残余药剂中,1427对絮体沉降的速度的影响最小,而HEDP与ATMP对其的影响基本一致。
3.1.3影响COD上清液的COD在没有残余药剂的掺杂下最低,混凝对COD的影响不是很显著。
3.1.4影响泥渣的体积泥渣体积与残余药剂质量浓度成正比关系,在加入有机磷系阻垢剂后,两者之间成反比关系。
3.1.5影响泥渣虚度残余药剂质量的浓度与泥渣虚度之间成正比关系,对其影响最大的时候是在加入ATMP之后。
3.2残余药剂对于混凝效果的影响
3.2.11427的影响
1427在水中的沉降速度会因浓度的升高而降低,絮体的体积与其浓度之间成反比关系,泥渣虚度与其成正比关系。
3.2.2有机磷系阻垢剂的影响
絮体体积与残余的有机磷系阻垢剂的浓度成反比关系。
4结束语
由于对于消防污水的收集和处理不够重视,没有考虑到消防污水进入松花江的严重性,对产生的污染估计不足,致使爆炸事故发生后,没能采取有效措施,泄露出来的部分物料和循环水及抢救事故现场消防水与残余物料的混合物流入松花江,引发了松花江水污染事件,对松花江下游沿岸居民的生产、生活带来了严重的威胁,针对这起事件,吉林省光防治宣传工作就投入7000多万元。后来国务院事故及事件调查组认定,松花江水污染事件是一起特别重大水污染责任事件。这一重大水体污染事故给我们留下的惨痛教训,为了避免消防污水的再次污染石油企业必须重视起消防污水对于环境的影响,必须做好消防污水的收集和处理工作。
对于石油工业中消防污水应该怎样进行收集
对于石油工业中防止消防污水污染的根源则是防止消防污水的流失,如果不对消防污水进行收集,则污水会进入江河湖泊,污染地下和地表用水,所以必须采用有效的方法对消防污水进行收集,将受到污染的消防水从未受污染的水中分流出来,如石油企业可以提前建立和金陵拜耳1万t/a组合聚醚装置对消防污水进行收集的类似装置,该装置由原料罐区、生产厂房、堆桶场、加热区、污水池等建构筑物组成。为防止消防污水对环境的污染,石油企业也可以建立自己的堆桶场,是将其设计成一块周围高、中间低的盆地状场地,供收集消防污水,场地中间设一水沟,水沟的末端接切换井,切换井有两个出口,一个出口接污水池,一个出口接阀门井。阀门井内的阀门关闭,水即进入污水池,污水池蓄满后,水被积在盆状场地之内;阀门井内的阀门打开,积水即可排至雨水系统。当因为安全事故产生消防污水时则将井内阀门关闭,将消防污水放入污水池,等待污水的进一步处理,如果为正常的排水则将污水池的阀门关闭,进行正常排水。
石油企业在处理消防污水时可以采用的几种新的处理工艺
根据消防污水的特点在处理消防污水时需要采用不同的方法进行针对性的解决,消防污水中混有的石油等有机物料,处理消防污水可以采用以下几种方法。首先对于消防水中含浮油、胶体溶解物和悬浮固体组成的消防污水可以通过机械或者物理的方法去除,通过静置的方式将浮油去除,或者采用其他物理、化学或者生化的方法处理。其次对于消防污水产生的分散油、无机盐和表面活性剂等,可以采用不同的方式进行深度处理:
(1)采用吸附的方式,利用吸附剂多孔的特点和疏水亲油的特性,使污水中的油污经过物理或者化学作用吸附在吸附剂的表面或者空隙内达到处理消防污水的目的。
(2)利用高级氧化技术,通过化学或物理化学的方法将污水中的有机污染物直接氧化成无机物,或转化为低毒的易生物降解的有机物,对于含有表面活性剂的石油消防污水,当中含有大量难以去除的乳化油,因此必须采用针对性的消除油水界面膜上的表面活性剂。利用超氧化技术可以在很短的时间内达到对有机物的破坏作用从而实现对消防污水的处理。
进行污水处理工作时要缴纳一定的价内税,起本质就是和处理费用相关的各种税金。目前,我国处理污水的企业属于事业单位的范畴,处理工作中获得的污水处理费也属于行政收费,因此不用缴纳其他税金,我国的污水处理企业将来会实现企业化,那么在污水处理工作中就要缴纳营业税、城市维护建设税、教育费附加等各项税金。对污水处理的营业额所收取的税款就是营业税,依据污水处理的总利润,根据低税率额算出总税款。
二、污水处理费的制定管理
在污水处理费管理工作的整个过程中,都必须以相关的规定为依据,通常使用“两部制”收费方法,要保证确定的污水处理费能体现处理服务的意义,还要平衡好对水的需求,要与我国的收费政策一致。
(一)污水处理费制定的原则
1污水处理费应能补偿成本。进行成本补偿工作时要注意下列两点:①合理确定货币价值量的总额,要在一个科学的范围内;②要合理分析货币价值量补偿与实物补偿间的关系,维持好两者间的平衡。2污水处理费中应包含合理盈利。将污水处理工作中各个工作者的流动成果以货币形式体现出来就是盈利。盈利是实际收取的处理费与成本间的差额,有税金及利润两大方面。依据国家的税法向国家交付的金额为税金,它是为了帮助国家积累资金。利润则要在污水处理费的总额中减去各项成本和税金支出,它可以为企业的发展提供源源不断的动力。确定污水处理费时要本着科学盈利的原则,也就是要根据社会资金的平均利润率来确定。3污水处理费应形成合理差价。用户差价即根据用户的差异来确定费用。生活用水、行政企业和学校的用水都是不以盈利为目的的,所以在对这些用户收取水费时,就要本着微利的原则,即稍稍大于成本即可。但是对于那些以盈利为目标的企业比如商店、酒店等,就要将污水处理费用制定的高些,以保证污水处理工作能够获得预期的利润。
(二)污水处理费的“两部制”
1污水处理费“两部制”的必要性。污水处理系统的建设、维修及管理费用都要通过用户所缴纳的污水处理费来实现回收及增值。容量污水处理费,就是根据用户的实际用水量建设耗费的资金、维修费、管理费等为依据确定污水处理费。企业收取容量污水处理费,除了能够回收企业在建设期间以及污水处理系统运营期间投入的成本,还能够保证用户严格依照自家的实际用水总量来申报最大污水处理量,避免污水处理系统的容积过大而被闲置,保证污水处理系统的工作效率并降低运营成本。污水处理系统的设立是为了科学的处理污水,工作时肯定会需要多种设备、大量电力和劳动力,因此污水处理单位初期需投入大量的运营资金。分析目前的市场经济规律发现,污水处理企业最科学的工作方式是依据污水排量的差异来制定阶梯处理费收取制度,这样能促进污水处理企业更好的发展。现今较科学的工作方式是收取称量污水处理费,其制定依据是系统运行中投入的费用总额和污水处理总量。收取称量污水处理,可以很好的体现“多用水多交费”的公平交易原则,不仅能够增强用户的合理用水和节约用水观念,还能够保护环境。2定额累进计量污水处理费。定额累进计量收取污水费的工作方式是以具体的标准来制定用户的用水定额的,若用户的用水总量大于这个定额,就需要对高出部分收取更高的污水处理费用。但是实际用水总量小于该定额时,则应对节约部分实行奖励。我国现今的污水处理费管理现状是不能将费用定的很高,可是总体的水资源总量又是非常匮乏的,所以使用定额累进计量收取法是最合适的。价格较低的定额水量,可以保证居民的基本生活用水,还能减轻居民的生活负担,对于超出的部分收取高价,很好的体现了节能的思想,有助于提高用户在日常生活中的节水意识。借助价格的杠杆作用来激励用户节水的方式为定额累进收取污水处理费。现今的大部分水源都用于供给人们的基本生活用水,从节约用水的角度分析发现,居民生活用水是有着很大的节水潜力的,并且工作难度也不大,但是非居民生产用水在总水量中占得比例较小,并且变数大,静态定额不能很好的管理水量的动态变化,所以不使用定额累进计量污水处理费的收费方式。使用定额累进计量法收取污水处理费的首要前提是合理设定基本的用水定额。在制定这一标准时,要先确定人均用水量,然后根据每户的人数来确定各户用水量。在收取定额累进污水处理费时,要科学的确定级数,因为技术过少无法体现价格杠杆的作用,导致热能的浪费;但级数太多又会使污水处理费体制更加复杂,对社会的发展产生不利的影响。通常情况下,在定额累进计量污水处理费系统中都将级数分为3级。第一级要能保证居民的日常生活用水量和污水处理系统的运行成本,主要是为了收回成本。第二级级数则要以提高居民的生活质量为标准,利润也是比较低,是第一级的1.5倍。第三级级数按市场价格满足某些特殊需要来确定,收费应是第一级的2倍,或者等于经营性污水处理费。
三、结语
现场控制单元实时采集各个终端站传送的各类数据和信号,通过人机界面展现设备工艺运行情况,包括工艺流程图、系统供电图、工艺参数、电气参数、电气设备运行状态等;操作站以人机对话方式指导操作,相关人员按照界面提示操作设备;在进行数据处理时,要严格校验检测来自各现地控制单元的实时数据和设备状态信息,对故障报警信息进行突出和集中显示。中央控制单元实现系统具有强大的故障检测和诊断功能,能够有效分析和检测出各种常见故障。它通过收集和整理各现地控制单元的数据及状态信息的方式,有效地判断了数据的准确性和可靠性,并可根据具体需要生成数据报表、历史数据、历史曲线等。远程人机终端,能够实时显示各现地控制单元的状态。通过总网络控制计算机及通讯装置;根据从中控站上传的分站数据进行系统的分析,实时刷新系统的相关数据和画面;能够对系统的运行数据和记录进行智能分析,在保证能耗不变的情况下实现效益最大化;最重要的是系统采用分层分布式控制方式,降低总线网络的通讯负荷、通讯误码率,同时使网络结构更清晰、检修维护更方便。
2系统特点
2.1系统结构特点系统基础通讯网络为光纤冗余环型工业以太网,可根据具体要求增加或删除任意一个节点,同时影响其他通讯设备的功能。系统采用先进的监控操作站技术进行控制,它能够支持系统在不同网络条件正常运行,实现了多对象、多任务、多用户操作。同时,控制系统能够利用其自我诊断功能进行故障诊断,判断故障部位。在系统发生故障后,I/O的状态会返回到系统根据工艺要求预设置的状态上。
2.2系统功能优点在分配相应的权限之后,现场任意分站点任一设备的启、停、数据读取等操作都可由中央控制室和云端系统进行控制。系统具备各种通用工业通信接口,如CAN工业总线接口、以太网络接口、IDE接口、和USB接口等等;操作系统和监控软件采用知名工控品牌,具备冗余、容错及灾难性恢复的功能。
2.3系统集网特点将具备条件的污水厂接入物联网自动系统后,云端平台将具备可以查看多个污水厂的权限。实现辖区内所有污水厂的集中管理,对水量、水质等信息进行综合分析,集中处理,并制作数据统计报表,统计下发报警信息,形成一个自下而上反馈、自上而下监控、多方分管、集中控制的高效、有序的控制结构。
3系统控制方式
3.1现场控制级在现场控制级的智能控制柜负责管理子站点下属所有设备的运行、数据采集、视频采集的工作。在智能控制柜上有手动和自动两种控制模式,就地控制系统手动模式具备最高权限。能够直接操作现场设备,而不需要经过中央控制室授权。这种方式拜托了以前中控系统复杂的管理体系。现场人员只需要获取授权密码进行解锁,然后切入手动模式即可,安全可靠。
3.2中央控制级系统具有多安全等级、操作权限设置、口令确认、设备连锁、自动报警等功能,并按照实际需要对重大事件进行到责任人,保证了系统的高效稳定运行。系统具有操作权限设置功能,可根据具体的操作需要,进行权利分配,有效地避免了设备的误动。此外,系统还具有软件自诊断功能,可以对相关设备进行故障诊断,一旦发现故障部位,系统便通过报警系统启动报警程序,报警画面随之弹出。系统可以及时将故障画面完整记录下来,以供使用者按照故障的时间、次序、名称等顺序进行查询。
3.3网络控制级现场控制级完成了工控信号的采集,中央控制级完成了数据的分析、处理及汇总,网络控制级最终将控制系统接入物联网,实现了污水站系统整体的网络的云端链接。系统由监控管理级、过程控制级和现场级组成。系统的分级控制功能体现在对管理权限和报警信息的及时准确有效分配;充分考虑网络安全的需要,严格加密系统逐级分配管理权限,使管理工作井然有序。
4结束语
1.1供试材料和堆肥方式
1.1.1污泥来源和条垛式堆肥技术于2008、2010年同季采集(均在夏季),初始城市污泥均来自北京高碑店、卢沟桥及吴家村污水处理厂的混合污泥,并进行条垛式堆肥处理,温度50~60℃,之后浓缩、脱水,大约25~30d后成为腐熟的干污泥.然后风干、碾碎,过筛,把污泥中的较大块物体等进行细化,经过筛选使之粒度达到60~80目,备用测定.以上以A型堆肥污泥表示.
1.1.2污泥来源和高速活性堆肥工艺于2012、2013年同季采集(均在春季),初始城市污泥均来自北京市昌平区南口污水处理厂的污泥,并采用一种高速活性堆肥工艺进行处理(high-raterecoveryoforganicsolidwtessystem,HiRosSystem).该工艺采用机械热化学稳定及活化法,处理工艺中的所有反应釜、储槽、传送器等均为密闭系统,在高温高压下,完全杀菌及杀寄生虫性、并可分解有毒有机化合物,有效去除重金属危害,从而将有机固体废弃物转化为无味无臭、高品质的有机肥.之后再进行风干、碾碎及过筛,把污泥中的较大块物体等进行细化,经过筛选使之粒度达到60~80目,备用测定.以上以B型堆肥污泥表示.
1.2测定方法
供试A、B型堆肥污泥的理化性质均采用常规测定方法[19];pH采用pH酸度计法(HANNA,pH211酸度计);汞(Hg)、砷()含量的测定采用原子荧光光度计测定(AFS3000,北京科创海光仪器有限公司);全磷、全钾及Cu、Zn和Cd等其他金属或元素含量的测定均采用酸溶-等离子发射光谱法测定(等离子发射光谱仪IRISIntrepidⅡXSP,美国Thermo公司).每个测定项目均设置3个重复,最后算平均值,并以干基表示.以上测定在国家林业局森林生态环境重点实验室进行.
2结果与分析
2.1堆肥污泥的营养含量如表1和表2所示,在A型(条垛式)和B型(高速活性)堆肥污泥中均含有可观的营养含量,且不同类型堆肥污泥和年份间的各项营养指标均表现出较大的差异.A、B型污泥的有机质、全氮、全磷和氮磷钾总养分(N+P2O5+K2O)与往年相较均有所增加,譬如A型污泥的氮磷钾总养分在2010年较2008年增加了15.6%,B型污泥的氮磷钾总养分在2013年较2012年增加了29.7%;而A型污泥的速效氮和全钾与往年相较则表现为减少,譬如A型污泥的速效氮含量在2010年较2008年减少了50.7%,与之相反的是B型污泥的速效氮和全钾则比往年都有所增加.由表1和表2所示,A、B型堆肥污泥不同年份的pH平均值分别为7.1和7.2,有机质的平均值分别为203338.0mg•kg-1和298531.5mg•kg-1,氮磷钾总养分(即N+P2O5+K2O)平均值分别为41111.7mg•kg-1和65901.5mg•kg-1.以上A、B型污泥各项营养指标的平均值与表3比较而言,A型堆肥污泥的有机质含量达到了《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中A、B级污泥和《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良用泥质》(GB/T24600-2009)的标准要求,但未达到《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)中的有机质标准要求,而A型污泥的pH和氮磷钾总养分以及B型污泥的pH、有机质含量和氮磷钾总养分均符合各城镇污水处理厂污泥处置类型的标准限值要求。
2.2堆肥污泥的营养元素含量和重金属污染由表4和表5所示,A、B型堆肥污泥中不仅含有丰富的营养元素,同时也含有诸多重金属,而且不同年份间的各元素/金属总量均呈现明显的差异.2010年与2008年比较而言,A型污泥中Cu、Zn、Ca、Fe、Mg和Na的总量均表现为增加,而Mn则有所减少;2013年与2012年相较而言,B型污泥中的Cu、Zn、Ca、Na、Al、Cd、Cr、Hg、S的总量均明显增加,而Mn、、B、Pb、Fe、Ni、Mg总量则有所减少.另外,各金属/元素的总量在A、B型污泥中亦呈现较大的差异.譬如,A型污泥不同年份的Zn、Fe总量平均值较B型污泥的分别高出85.9mg•kg-1和1913.0mg•kg-1;而B型污泥不同年份的Mn、Mg总量平均值较A型污泥的分别高出819.3mg•kg-1和8827.1mg•kg-1。从不同污泥处置类型中重金属的控制限值可知(见表6),我国的《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中A级污泥的标准限值,在各种污泥处置类型中是最为严格的.由表4和表5所示,A、B型堆肥污泥不同年份的Cu总量平均值分别为188.5mg•kg-1(范围为183.4~193.6mg•kg-1)和188.6mg•kg-1(范围为135.2~241.9mg•kg-1)以及Zn总量平均值分别为896.1mg•kg-1(范围为781.5~1010.7mg•kg-1)和810.2mg•kg-1(范围为755.0~865.4mg•kg-1),与我国城镇污水处理厂污泥处置类型的标准限值比较得知(见表6),其不仅符合《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良用泥质》(GB/T24600-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)中的Cu、Zn总量的标准限值要求,而且远低于最为严格的《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中A级污泥的标准限值(即总Cu<500mg•kg-1和总Zn<1500mg•kg-1).A型堆肥污泥中的Cd、Cr、Pb、和B的总量(仅为2010年数值)分别为2.9、82.0、105.1、17.0和42.1mg•kg-1(见表4);如表5所示,B型堆肥污泥不同年份的Cd总量平均值为2.8mg•kg-1(范围为2.6~3.0mg•kg-1)、Cr总量平均值为140.1mg•kg-1(范围为130.1~150.0mg•kg-1)、Pb总量平均值为69.2mg•kg-1(范围为67.9~70.5mg•kg-1)、总量平均值为7.9mg•kg-1(范围为5.4~10.4mg•kg-1)以及B总量平均值为80.2mg•kg-1(范围为78.7~81.6mg•kg-1).上述A、B型污泥中的重金属含量与表6中的标准限值比较得知,各金属总量均达到了我国各类型污泥处置的标准限值要求(见表6),其中包括达到最为严格的《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中A级污泥的标准限值要求(即总Cd<3mg•kg-1、总Cr<500mg•kg-1、总Pb<300mg•kg-1、总<30mg•kg-1).但是,B型堆肥污泥的Hg、Ni总量存在超标的情形,且不同年份间存在明显的差异(见表5).具体而言,B型污泥不同年份的Hg总量平均值为12.8mg•kg-1以及2012年的Hg总量为7.1mg•kg-1,符合《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中B级污泥的标准限值要求(即总Hg<15mg•kg-1),以及《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良用泥质》(GB/T24600-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)中的中性和碱性土壤(pH≥6.5)的标准限值要求(即总Hg<15mg•kg-1),但其它的标准限值要求则不符合(见表6);Hg总量在2013年为18.4mg•kg-1,对任何污泥处置类型中的限值要求均不符合.另外,B型污泥2013年的Ni总量为120.0mg•kg-1,符合《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中B级污泥的标准限值要求(即总Ni<200mg•kg-1),以及《城镇污水处理厂污泥处置-土地改良用泥质》(GB/T24600-2009)和《城镇污水处理厂污泥处置-园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)中的中性和碱性土壤(pH≥6.5)的标准限值要求(即总Ni<200mg•kg-1),但其它的标准限值要求均不符合(见表6);B型污泥不同年份的Ni总量平均值为246.4mg•kg-1和2012年为372.8mg•kg-1(见表5),均不符合任何污泥处置类型中的限值要求(见表6).
3讨论
城市污泥通过制肥,不仅可解决农田、园林及绿地急需的有机肥料的来源问题,同时也能寻求城市污泥的合理处置途径,并成为最有效的资源化途径之一.近年来,我国污泥资源化处置技术投产项目显著上升,其中农业对污泥制肥的吸纳量很大,且污泥制肥资源化处置技术的应用已占30%,具有较好的发展前景.已有研究表明,污泥经堆肥处理后,可使污泥中腐殖质含量增加,而腐殖质因含有多种多样的官能团从而吸附重金属,或者改变重金属的化学形态,促使污泥中重金属稳定化,即大多数重金属以稳定残渣态或以残渣态和有机结合态兼具的形式存在,从而降低生物毒性和土壤的污染风险.特别是堆肥污泥相较其它处理方式(譬如厌氧消化和颗粒污泥)而言,堆肥过程更有利于降低Mn、Ni及Zn等的有效性.由此说明,堆肥处理是降低污泥在农田、土地改良及园林绿化中重金属污染风险的重要途径.北京不同城镇污水处理厂堆肥污泥(即A、B型),不仅含有较为丰富的有机质和植物所需的氮、磷等多种营养元素及微量元素,而且污泥的一些营养成分/元素诸如有机质、全氮、全磷和氮磷钾总养分等含量与往年相比均有所增加.据马学文等[26]对全国范围111个城市共193个污水处理厂污泥营养含量的调查可知,有机质、氮、磷、钾的平均含量分别为41.15%、3.02%、1.57%、0.69%,除了北京地区A、B型堆肥污泥的磷含量平均值与全国平均水平基本相当外,其有机质、氮和钾含量均低于全国平均水平,但A、B型污泥的有机质、氮、磷含量比往年均有所增加则与全国的略增走向是一致的.在B型堆肥污泥中,Cu含量比往年有所增加,而Pb含量则比往年有所减少.这与我国城市污泥中Cu、Pb含量在短期的趋势一致[26].但是,从长期而言,我国城市污水处理厂污泥中Cu含量则是下降趋势[27].除Hg、Ni有超标现象外,A、B型污泥的其他重金属含量均低于我国最为严格的《城镇污水处理厂污泥处置-农用泥质》(CJ/T309-2009)中A级污泥的标准限值,这与姚金玲等对我国东北、华北、华东和西北地区116家污水处理厂污泥的研究结果一致.另据张丽丽等[27]对我国城市污泥中重金属分布特征及变化规律的研究结果表明,近10年,污泥中Ni、Cd、Hg含量的超标倍数最高.这与本研究B型堆肥污泥中存在Hg、Ni超标现象相吻合.此外,来自北京不同污水处理厂的A、B型堆肥污泥,其营养和重金属/元素含量存在着明显的差异.即污泥的不同来源可能是主要原因;亦可能受其它因素诸如污水处理规模、处理工艺和运行条件以及污泥堆肥工艺的影响[11].另有研究表明,污泥成分有时会因工艺过程和分析技术而产生显著的差异.而今后,北京地区A、B型堆肥污泥的资源化应用中,一方面,可能面临着潜在的Hg、Ni环境污染情况,需要优先关注;另一方面,则需要进一步探索污泥堆肥过程中重金属钝化的调控措施,从而最大限度地降低重金属的危害,譬如可利用铁氧化菌对一些重金属进行生物浸矿,可能是污泥制肥的一种可行策略,以及在堆肥过程中加入石灰等物质亦能降低重金属的有效性.另外,除了污泥资源化应用中的重金属污染外,还有一些因素诸如粪大肠菌群菌、多环芳烃(PAHs)等影响着污泥处置类型的选择,而本研究未涉及这些方面,因此还需进一步研究和分析北京堆肥污泥中其他污染物的含量,从而进行合理、有效的污泥处置.
4结论