预处理技术

预处理技术（精选12篇）

预处理技术 篇1

1 槟榔产业概述

槟榔是棕榈科植物槟榔的种子, 自古以来就是我国东南沿海各省居民迎宾敬客, 款待亲朋的佳果。然而, 海南的槟榔深加工技术相对滞后, 长期以来都是以湖南湘潭为中心的周边城市作为加工基地, 经过10多年的发展, 槟榔产业已成为湖南食品工业的重要产业。

1.1 槟榔加工工艺

市场上现有槟榔产品主要有槟榔青果和槟榔烟果两种。槟榔青果加工工艺大体为:槟榔干果, 热烫清洗, 浸泡护色, 干燥, 炮制, 切片, 真空包装, 微波杀菌, 包装[1]。槟榔烟果的主要工艺流程大体如下:槟榔烟熏干果, 热烫清洗, 浸泡护色, 切片, 挑卉、去除, 炮制, 烘干, 点卤, 包装[2]。

两种工艺在槟榔果的挑选、预处理及加工方式、包装等方面均有不同, 但在加工前槟榔果都需要热烫清洗、浸泡护色, 这些工序是槟榔废水产生的主要来源。

1.2 槟榔废水的产生及特点

槟榔果经过适当挑选, 用沸水煮沸清洗两次后, 沥干[1]。在此过程中, 大量槟榔果实内的化学成分溶入沸水中, 待清洗过程结束捞出槟榔果后, 该废水通过废水管网进入污水站调节池等待下一步的处理。

该废水有以下4个特点[3]: (1) 出水温度高, 微生物含量低; (2) 成分复杂, 污染物浓度高; (3) 水质、水量不稳定; (4) 气味芳香, 色度大。

2 槟榔废水处理技术研究现状

槟榔废水若不妥善处理则会对周围水体和土壤造成严重的污染, 破坏环境, 影响人类健康, 同时也将制约湖南地区槟榔产业的发展。槟榔废水作为一种典型的难降解有机废水, 鲜有污染防治方面的研究, 但可参照其他类似难降解有机废水的处理方法进行研究选择。

2.1 槟榔废水预处理技术

2.1.1 物化法处理槟榔废水

物化处理工艺虽然对提高废水可生化性作用不大, 但能在一定程度上降低废水色度, 去除废水中悬浮物、乳浊物胶体等部分污染物质。一般常用的物化法有混凝沉淀法、萃取法、膜分离法等。

(1) 混凝沉淀法。广泛应用于废水处理的混凝沉淀法, 既能降低废水的感官指标, 比如浊度、色度, 也可以去除部分有毒有害物质。

(2) 萃取法。萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同, 用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。具有效率高、操作简单、投资较少等特点。

(3) 膜分离法。膜分离法的主要特点是无相变, 能耗低, 装置规模根据处理量的要求可大可小, 而且具有设备简单, 操作方便安全, 启动快, 运行可靠性高, 不污染环境, 用途广等优点。不过膜分离法的缺陷也很多, 主要是膜的造价高、寿命短、其本身易受污染和易结垢堵塞等。

2.1.2 化学氧化法处理槟榔废水

化学氧化技术是以产生具有强氧化能力的羟基自由基 (-OH) 为特点, 在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下, 使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质, 达到无害化、提高废水可生化性的目的。根据产生自由基的方式和条件不同, 可分为药剂氧化法、光催化氧化法、湿式催化氧化法、微电解法、声化学氧化技术。

(1) 药剂氧化法。氯氧化法、芬顿氧化法、臭氧氧化法等都是常用的药剂氧化法。氯氧化法采用Cl2、NaClO、C1O2等氯氧化剂将废水中的污染物氧化降解, 其特点是操作简便, 反应条件为常温常压。芬顿氧化法利用Fe和H2O2之间的链反应催化生成-OH自由基, 能氧化各种有毒和难降解的有机化合物, 以达到提高废水可生化性的目的。臭氧氧化法主要是利用臭氧的氧化性将废水中的还原性物质氧化成无机物或小分子有机物, 易于后续处理。但由于合成臭氧成本较高, 国内较少使用。

(2) 光催化氧化法。光催化氧化法是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂, 使其在紫外光的照射下产生-OH, 将有机物质转化为CO2、H2O以及无机物, 降解速度快, 无二次污染, 但目前基本停留在实验室研究阶段。

(3) 湿式催化氧化法。湿式催化氧化法是指在高温高压及催化剂存在的条件下, 向废水中通入氧气和空气或其他氧化剂, 将废水中有机物氧化分解, 其中催化剂是核心。其特点是氧化速度快, 处理效率高, 适用范围广, 无二次污染。

(4) 铁碳微电解法。铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时, 由于铁和碳之间的电极电位差, 废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极, 电位高的碳做阴极, 在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。

(5) 声化学氧化技术。声化学氧化技术主要是超声波的利用。其原理是在超声波的作用下, 在微小的区域内瞬间高温高压下产生的氧化剂 (如-OH) 去除难降解有机物, 提高废水的可生化性。但目前有关声化学氧化降解有机物还缺乏系统研究, 处于实验室研究阶段, 更缺少相应数据。

2.2 组合预处理技术

由于难降解废水中有机污染物呈现复杂多样的特点, 仅一种处理工艺很难达到预期处理目标, 而且单一处理方式运行成本高、控制条件要求高、处理效果不稳定。因此在实际处理废水时, 可对各种处理技术的优缺点与具体水质情况进行综合考虑, 通常选择多种处理方法混合使用, 提高处理系统的稳定, 达到降低生物毒性, 提高废水可生化性的目的。

根据槟榔废水的4个特点, 预处理工艺选择操作较为简单、效果好的混凝、铁碳微电解及芬顿氧化工艺;考虑到混凝及铁碳微电解工艺成本低但对降解难降解有机物效果差, 芬顿氧化处理效果好但成本高的因素, 可采用铁碳微电解-芬顿氧化法、混凝-芬顿氧化法, 对槟榔废水进行预处理, 降低其COD、色度, 提高可生化性, 为后续生物处理做好准备。

3 结语

从目前看, 超声波技术、湿式氧化法、铁碳微电解、混凝沉淀、Fenton氧化等预处理技术+A/O生化处理工艺是槟榔废水的可行性处理技术及发展趋势。其中超声波技术、湿式氧化法、Fenton氧化等预处理技术有待于人们进一步研究探索, 降低处理成本和运行条件, 使之尽快工业化和产业化。

摘要：分析了槟榔产业加工工艺及槟榔废水的特点, 探讨了槟榔废水作为一种典型难降解有机废水可选择的预处理工艺, 指出了新技术、新工艺的研究以及使其工业化和产业化是未来槟榔废水处理技术的发展趋势。

关键词：槟榔废水,难降解废水,预处理,组合处理工艺

参考文献

[1]陈耕, 刘忠义.食用青果槟榔加工工艺研究[J].食品科技, 2009, 34 (8) :80~82.

[2]陈文学, 豆海港.食用槟榔加工工艺研究[J].食品科技, 2007 (1) :57~59.

预处理技术 篇2

一、垃圾渗滤液的.特征 1.色嗅垃圾渗滤液呈暗褐色,色度在左右,有时高达4000度左右,有较浓的有机物腐化臭味;其色深和恶臭会随场龄的增长而逐步消退或变淡,还会因自然降水和工业废弃物的性质和数量而变化.

作 者：易利萍 杨胜 孙铁刚 作者单位：易利萍(怀化市环境监测站)

杨胜(怀化市环保局)

孙铁刚(湖南迪亚环境工程有限公司,湖南,怀化,418000)

预处理技术 篇3

【关键词】农村生活污水；处理技术；防治策略；环境

0.前言

我国农村地区生活污水处理率低，绝大部分的生活污水未经处理直接排放，农村污水治理工程非常少，很多处理技术仅仅处于示范研究的阶段。开发适合处理农村生活污水的治理技术所面临的不仅仅是技术的问题，还涉及到农村经济的问题。

1.国外研究技术现状

发达国家在20世纪70年代以后，点源和城市污染治理已基本完成，水污染防治和水环境保护的重点转向面源和农村，农村水环境的改善和面源污染防治日益受到政府和科技部门的重视。

1.1澳大利亚“FILTER”污水处理系统

1.2韩国湿地污水处理系统

韩国试验研究的湿地污水处理系统，实质上也是一种土地-植物系统，这种系统使污水中的污染物质经湿地过滤或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物质。优点是需要的能源少，维护的成本低；缺点是需要占用大量的土地，并且需要解决土壤和水中的充分供氧问题以及受气温和植物生长季节的影响等。

1.3日本农村生活污水处理系统

日本处理农村生活污水的系统主要有：生物膜法、石井法、生态厕所法和毛细管土壤渗滤处理系统。生物膜法和石井法都是利用微生物氧化分解有机物为无机物的功能，选择适当的填料利于微生物的生长和繁殖，所需的设备简单，能源消耗低，成本和维护费用低，而处理污水的效率很高。生态厕所在不需要水冲的前提下，在座便器下方建造一个长方形池，内填充锯木屑作为载体，并辅以较小的动力搅拌，通过有氧微生物的发酵，将排泄物转化为无臭味的气体。

其他的处理技术还有法国蚯蚓生态滤池、“LIVINGMACHINE”生态处理系统等。

2.农村生活污水主要处理方法

国外先进的农村生活污水处理技术和经验有很多，都是经过了长时间的探索、实践而产生的，结合我国农村生活污水的特点，应该吸收和借鉴技术成熟、经济可行的技术来为我国农村生活污水处理服务。在此基础上，制定国家级的技术标准、设计规范与操作指南，使技术有标准可依。中国在农村污水处理方面开展研究较晚，随着经济实力的增强，尤其是发达省份在经济发展到一定阶段以后，逐步认识到农村污水处理问题的重要性，并开始采用一些实用、合理、低能耗和低运行费用的技术来处理污水。主要有以下一些处理技术。

2.1厌氧沼气池处理技术

在中国农村生活污水处理的实践中，最通用、节俭、能够体现环境效益与社会效益结合的生活污水处理方式是厌氧沼气池。它将污水处理与其合理利用有机结合，实现了污水的资源化。污水中的大部分有机物经厌氧发酵后产生沼气，发酵后的污水被去除了大部分有机物，达到净化目的；产生的沼气可作为浴室和家庭用炊能源；厌氧发酵处理后的污水可用作浇灌用水和观赏用水。在农村有大量可以成为沼气利用的原材料：农作物秸秆和人畜粪便等。沼气池工艺简单，成本低（一户约需费用一千元左右），运行费用基本为零，适合于农民家庭采用。而且，结合农村改厨、改厕和改圈，可将猪舍污水和生活污水在沼气池中进行厌氧发酵后作为农田肥料，沼液经管网收集后，集中净化，出水水质达到国家标准后排放。

2.2净化槽

净化槽可以分为用于处理一家一户生活污水的“小型净化槽”和用于处理楼房、住宅小区生活污水的“大中型净化槽”，在中国农村，可以村为单位设计适合的净化槽。净化槽有多种类型及处理工艺，可分为接触曝气、厌氧滤床接触曝气、旋转圆板、散水滤床、标准活性污泥等。

2.3污水土地处理系统

污水土地处理系统是一种将自然生态净化与人工湿地工艺相结合的小规模污水处理生态工程技术，对污水中的污染物实现净化并对污水及氮磷等加以利用。

2.4稳定塘

传统稳定塘处理技术优点是：运行维护费低，系统基本不耗能；可充分利用地形，节省投资；无需污泥处理；可实现污水资源化。但也存在诸多缺点，比如：处理效果受气候条件影响大；有机负荷低，占地面积大等。随着研究的逐步深入，发展了很多新型塘和组合塘工艺，进一步强化了稳定塘的优势。如高效藻类塘、水生植物塘、多级串联塘和高级综合塘系统。在中国，特别是在缺水干旱地区，稳定塘是实施污水资源化利用的有效方法，近年来成为中国着力推广的一项技术。

2.5人工湿地处理系统

人工湿地是一种由人工建造和监督控制的、与沼泽地类似的地面，它利用自然生态系统中的物理、化学和生物三重协同作用来实现对污水的净化。具有高效率、低投资、低运转费、低维持技术、处理量灵活、能耗低和处理效果好的优点。广大农村地区可以根据地区的不同，选择合适的水生植物，这种方法更加适用于具有湿地的地区。

3.我国农村生活污水的防治策略

3.1完善农村环境保护的政策、法规、标准体系

在《全国农村环境污染防治规划纲要》（2007—2020年）中，到2010年，重点流域和区域、经济发达地区和欠发达地区力争完成村镇生活污水处理率分别达到30%、20%和10%；到2020年，重点流域和区域、经济发达地区和欠发达地区力争完成村镇生活污水处理率分别达到60%、50%和30%。要完成《纲要》目标，必须抓紧研究制定村镇生活污水、垃圾处理及设施建设的政策、标准和规范，逐步建立农村生活污染治理设施的投入和运行机制。对北方农业生产高度集约化地区、重要饮用水水源地、南水北调沿线、重要湖泊水域和南方河网地区等水环境敏感地区，制定并颁布污染物排放及治理技术标准。加快制定农村环境质量监测、评价标准。抓紧制定《农村环境保护条例》等法律法规标准，把农村环境保护纳入法制化管理轨道，有效防止污染与生态破坏。

3.2明确不同区域的功能定位和发展方向

依据各地区域、交通、资源环境承载力、经济和人口集聚条件等情况，划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。根据这四类不同的主体功能区，来调整农村的产业发展方向。

3.3加强环境基础设施及能力建设

建立和完善农村环境监测预警体系。按照《全国环境监测站建设标准》，积极推进县级监测站的常规监测能力建设。研究制定农村环境质量监测、统计、评价標准，开展农村环境质量评价工作，定期公布全国和区域农村环境状况。加强农村饮用水水源地、自然保护区、基本农田等重点区域的环境质量监测。加强危险化学品、危险废物、放射性废物监管，防范环境风险。督促各级政府和重点企业制定突发环境事件应急预案，配备必要应急设施，提高农村地区突发环境事件的应急处置能力。建设农村环境执法监督体系。按照《全国环境监察标准化建设标准》，加快县级环境监察机构标准化建设，提高机动性执法、现场取证、通信联络、信息处理、快速反应等配套执法能力，重点对中西部地区予以支持。到2010年，力争全国县级环保执法队伍基本达到能力建设标准化要求。强化农村地区环境监管和准入，禁止不符合区域功能定位和发展方向、不符合国家产业政策的项目在农村地区立项。严格建设项目环境管理，依法执行环境影响评价和“三同时”等环境管理制度。对造成农村生态破坏与环境污染的违法行为，严肃查处。加强环境安全检查，重点排查沿江沿河和人口密集区的石油、化工、冶炼等企业，消除环境隐患。

【参考文献】

［１］翟洪凯,窦宁,尹树红，等.浅析农村沼气发展中存在的问题和对策[J].现代农业，2007,(12):26-28.

指纹图象预处理技术研究 篇4

（一）指纹识别系统

自动指纹识别系统(Automatic Fingerprint Identification System，简称AFIS)是通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以自动、迅速、准确地鉴别出个人身份的。如图1所示。

现代指纹识别技术一般直接使用活体指纹。根据录入原理的不同，活体指纹采集设备可分为光学取像设备、晶体传感器和超声波扫描，它们之间的比较如表1所示。

经指纹采集器采集得到的原始指纹图像，通常都伴随着各种各样的噪声，比如采集仪上的污渍，采集仪的参数设置不恰当等;或是由于手指的状态造成的，比如手指的过干、太湿、伤疤、脱皮等等。指纹图像的特征提取的准确性严重依赖指纹图像的质量。在特征提取之前，必须对指纹图像进行预处理。预处理的目的就是利用各种图像处理技术，去除图像中的各种噪声干扰，恢复指纹的脊线纹理特征，为后续指纹特征提取和指纹匹配打好基础。

常用的预处理与特征提取 (Image Preprocessing and Feature Extraction) 方法的主要步骤包括方向图计算、图像滤波、二值化、细化、提取特征和后处理。

输入的指纹原始图象中常常包含我们不需要的背景区域，对于指纹的后续处理过程会产生不利的影响，大大增加了指纹预处理的时间。所以首先要对指纹进行前景/背景分离，将感兴趣的指纹区域分离出来，然后求取指纹的方向图。目前，常用的指纹图像分割算法有基于灰度的方差法和基于方向的指纹图像分割方法，以及基于梯度的指纹分割方法。

1. 方向图

指纹的方向图是指纹的灰度信息映射为指纹纹线走向的一种表示。灰度沿某一方向变化很小，体现了纹路的走向，称之为局部主导方向，它是重要的结构信息，可以利用它提高指纹的识别性能。与纹线走向垂直的方向上灰度变化很大，称之为局部梯度方向。邻域方向模版法一般采用9×9模板，基准点位于模板的中心。

把指纹脊线的走向分为8个方向，如图2和图3所示, 基准点位于方向模板的中心，从水平位置开始，按逆时针方向，每隔π/8确定一个方向，用数字0, 1, 2, …, 7来表示，此方法计算的方向角范围是[0, π) 。

窗口内，分别计算8个方向上的灰度平均值，即对图2中标有i (i=0, 1, 2, …, 7;分别代表8个方向) 的位置的像素灰度求平均值，得到Gmean[i];将这8个平均值按两两垂直的方向分成4组;分别计算每组中两个平均值差的绝对值：

取差值的绝对值Gdiff[j]最大的两个方向iMax和iMax+4为可能的脊线方向，若该像素处的灰度值为Gray，则其所在脊线的方向为：

由于这些方向图的噪声很大, 所以还必须进行平滑处理。

2.图象滤波

图像滤波主要是对指纹图像实现滤波去噪，去除指纹图像中的叉连、断点及模糊不清的部分，比较常见指纹图像滤波算法有很多，如中值滤波、均值滤波、Gabor函数滤波等算法。

低通滤波是一种保留图象低频部分，减少图象高频部分的处理方法，它往往是用邻域象素的平均值作为中心象素的新值。低通滤波可以降低图象中的视觉噪声，但它又会使图象变得模糊。

与低通滤波相反，高通滤波可增强图象中的高频成分而不改变图象的低频成分，它可以起到锐化图象的作用。经过高通滤波的图象，看起来边缘轮廓较清晰，但同时伴随着放大噪声的后果。

中值滤波是抑制噪声的非线性处理方法，其特点是运算简单，便于实现，而且能较好地保护边界，但这种算法会使图象失掉细线和小块的目标区域。

Gabor于1946年提出一维的Gabor滤波器，1985年Daugman提出了二维Gabor小波，Gabor滤波器是一个依靠频率和方向的带通滤波器，它能够有效的增强指纹的脊线和谷线的结构。Gabor滤波器可以有效地结合频率域和空间域的特性，并且具有频率选择和方向选择的特性。

3. 常用二值化算法

二值化就是将灰度图像转化为只有“0”和“255”两种灰度的二值图像。所谓图象的二值化是指通过设定阈值把灰度图象变换成仅用两个值分别表示图象的目标和背景的二值图象。图象二值化可根据下列的阈值处理来进行

二值化的方法根据阈值的选择，可以分为以下几种：

(1）全局阈值法

全局阈值是对整个图象采用一个阈值进行划分，例如固定阈值法二值化、判断分析法二值化等。固定阈值法根据图象的灰度信息确定一个阈值T，对图像中的每一像素点进行处理分析，如果像素点的灰度值G (i, j) 大于阈值T，则该像素点为谷线，置像素灰度为白色;否则该像素点为脊线，置像素灰度为黑色。用固定阈值法进行二值化处理容易指纹图象产生断线，容易产生噪声，对后续处理影响较大。

(2）局部阈值法

局部阈值是将图象分成一些子块，对于每一子块选定一个阈值，例如动态阈值法。阈值选择不仅取决于该象素阈值以及其周围各象素的灰度值，而且还和该象素坐标位置有关时，称为动态阈值法，它可以处理低质量指纹图象。动态阈值法是将图象分为n×n的方块，对任一方计算平均灰度值，将方块中每个象素点的灰度值与平均灰度值进行比较，若大于平均灰度值，则将象素点灰度值置为255;反之则置为0。

通过大量实验和资料表明，动态阈值能根据图象的局部灰度自动选择合适的阈值，只要选择合适的分块大小就能取得最佳的二值化效果。而采用固定阈值的方法二值化时，当指纹图象灰度不均匀时，指纹纹线易于产生断线。

4. 细化

为了进一步压缩数据，提高识别的标准性，需要对指纹图象进行细化处理。一种好的细化算法应该满足下列条件：收敛性、连通性、拓扑性、保持性、细化性、中轴性和快速性。到目前为止，关于细化方法的研究工作已有很多成果，所采用的方法从使用的观点来看，比较多的是采用模板匹配的方法。细化后，通常还要进行平滑处理。

5. 特征提取和后处理

指纹特征提取是从细化后的指纹图像中得到的细节特征点，指纹细节，主要有以下几类：纹线端点、短线、分支、眼、权权等。在特征提取之后对指纹图象中存在的伪特征点进行去除。Qinghall xiao等人提出了一种统计和结构相结合地后处理方法，Maio等提出的直接从原始灰度图像上提取细节点的方法。图象经过后处理后满足：处理过程中必须保留真细节而消除虚假细节;前面的处理不能减少用于后面处理步骤的信息。根据以上原则，分析细化图象可知，毛刺在图象中表现为一种短的纹线分支，统计计算和结构相结合的方法进行指纹图象的后处理。

（三）结语

随着指纹取像设备的发展，匹配算法可靠性的不断提高，指纹识别技术的发展前景将会更加广阔，指纹技术必将运用到越来越多的领域。

摘要：预处理是指纹自动识别过程的第一步, 它的好坏直接影响着指纹自动识别的效果。文章对目前指纹图象预处理技术进行了详细介绍, 并重点介绍了相关算法。

关键词：纹识别,指纹预处理,指纹算法

参考文献

[1]田捷, 陈新建, 杨鑫.指纹识别算法仍有优化空间[J].计算机世界, 2006.

[2]上海同济斯玛特识别技术有限公司.指纹识别技术概述[J].计算机安全, 2003 (7) :8-11.

[3]赵金辉, 硕良勋, 曲文斌, 指纹图像预处理算法研究[M].计算机工程与设计, 2006, 27 (15) :2777-2778, 2811.

[4]MAIO D, MALTONI D.Davide Matloni.Direct gray-scale minutiae detection in fingerprints[J].IEEE PAMI, 1997, 19 (1) :27-39.

预处理技术 篇5

微污染水源水化学生物预处理技术研究现状与进展

摘要：针对我国水源水质日益恶化的现状,根据近年来国内在微污染源水的预处理方面取得的成果,通过比较、分析化学与生物预处理技术,综合分析评价了化学与生物技术的优缺点、以及在工程应用中的实践效果.对微污染源水预处理技术的发展前景进行了展望,指出今后的`水处理技术将化学、生物等方法有机结合起来,充分发挥各自的技术特点及优势进行综合治理,从而达到最低成本下的最佳去除效果.作 者：操龙玉    刘宏远    Cao Longyu    Liu Hongyuang  作者单位：操龙玉,Cao Longyu(浙江工业大学,浙江,杭州,310014;中国新型建筑材料工业,杭州设计研究院,浙江,杭州,310003)

刘宏远,Liu Hongyuang(浙江工业大学,浙江,杭州,310014)

期 刊：广东化工   Journal：GUANGDONG CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：, 37(4) 分类号：X5 关键词：微污染水源水    预处理   

预处理技术 篇6

【关键词】饮用水安全；水处理技术；分析比较；设备选择

针对我国部分地区饮用水含有氟、砷等其它有害微生物的问题，国家给予了高度重视，于2006年8在国务院常务会议上重点提出：要将解决饮用水安全问题作为一项重点工作来抓，努力解决饮用水含有氟、砷、及水质咸苦危机人们身体健康的水质问题；然而就我国地理环境等因素，对于常年干旱少雨水，水资源匮乏，并且现有水质较差的地区，只能采取对其水源进行过滤净化处理，使处理后的水符合国家规定的生活饮用水标准，供人们生活饮用。所以采用何种水处理设备，运用何种先进的技术工艺使水处理设备有效运行，为人们提供纯净、优质的水资源是当今急需要解决的关于民生大计的重点问题。

1、水处理设备选择原则

水处理设备的选择要本着以保证人们用水安全的原则，因此在对水处理工艺进行选择时需做到以下几点：

（1）不管是采用任何技术、工艺，水处理后其水质都要达到国家规定的生活饮用水标准。

（2）技术安全可靠性原则。目前，尽管我国关于水处理的技术和设备有很多种，但是要从众多的技术理论和设备中选择技术最为先进及安全可靠性最高的设备。

（3）设备运行费用最低原则。针对我国偏远、经济欠发达地区，如果水处理设备运行费用过高，超出了当地人民的经济承担能力，即使是水处理建设工程建设完工，也会因为高昂的设备运行费用当地人民承担不起而失去建设的意义。所以在水处理设备工程建设时一定要考虑到设备运行费用问题。

（4）易管理原则。针对经济欠发达地区设备技术管理人员相对短缺的问题，在设备管理和维护方面要求尽量做到简单、易管理。如果设备的管理技术要求的过于高，超出了设备技术管理人员的能力范围，则设备的正常运行和管理将得不到保障。

2、电絮凝技术

2.1电絮凝技术及其原理

电絮凝技术理论是在二十世纪初被提出的，经过近一个世纪的实践探索才真正意义上将此项技术应用到水处理设备。此项技术的显著特点是使用电能将含在水中的重金属、固态悬浮物、乳化有机物及其他有害物质通过电化学反应将其分离出去。电絮凝水处理法的工作原理是：通过给水处理设备中的多块钢板加直流电，使其钢板与钢板之间产生电场，将待处理的水流入钢板的缝隙，通电钢板会因电离作用消耗一部分进入水中，同时电场中的离子和非离子污染物受电场作用与消耗到水中的钢板发生反应，使电场中的离子和非离子污染物形成固态沉淀颗粒，进而通过沉淀分离的方式完成水处理。

2.2电絮凝水处理的工艺流程

将待处理的水流入均化池，均化池的主要作用是用来平衡水泵水量和电絮凝反应器中水的流量之差，此外在均化池中设有水位传感器，主要是用来控制反应器泵和水泵。进而通过反应器泵将均化池中的水抽入反应器中，反应器中设有钢板，通电后钢板与电离出的离子发生反应，达到处理目的。此外，在反应器中的空腔内都有一个气动阀和气动双隔膜泵，它们的作用分别是去除铁垢和去除反应器中沉淀的固体杂质。然后再将反应器中处理后的水抽到除沫池，除去漂浮在水面上的泡沫以及让水中杂质的发生二次沉淀。最后再将除沫池中的水流到沉淀池，再次让固体颗粒沉淀，并通过污泥去除设备将固体颗粒等杂质去除，清水则进入砂滤器，通过砂滤器对水进行回洗，完成整个工艺流程。

3、复合式多介质过滤法方案

3.1复合式多介质过滤法及其工作原理

复合式多介质是一种物理水处理法，整个工艺流程不需要添加任何化学药剂，设备机组集成自动化、智能化控制，耗能低，安全稳定性较高，水处理设备系统更换后的介质不会对环境造成污染，可以直接填埋。同时由于水处理设备系统是自动控制系统和监控系统，系统程序一旦设定好，不需要过多的人员对其实时监控，节约了维护人员的投入，相应地也节省了维护费用。

3.2复合式多介质过滤法工艺流程

通过原水加压系统的加压泵将待处理的水抽入水处理系统，经全自动逆洗多介质深度处理，其中，全自动逆洗深度处理系统中设有活性炭吸附过滤器，其作用是去除水中的异味和氯化物等。除砷、铁/ 锰装置。作用是去除水中的砷、铁/ 锰等杂质和有害物质。阻垢器。可防止水中的钙和镁经加热后反应生成碳酸钙。原水紫外线消毒系统。主要作用是对管网水进行杀菌，分解臭氧等。

4、比较分析

从上文分析我们可以看出，电絮凝技术水处理法的优势要远远地大于复合多介质过滤法，其优势主要体现在以下几个方面： 首先，电絮凝技术水处理法技术相对于复合多介质过滤水处理法更为成熟，设备运行成本较低，并且易于管理，设备生命循环周期长。其次，从经济的角度分析，电絮凝水处理法可能会在成本投入方面比较高，但是用发展的眼光来看，电絮凝水处理法方案每年设备运行所消耗的费用要低于复合多介质过滤水处理方案，这个主要是因复合多介质过滤水处理法每年要更换次数较多的介质，介质的费用相对比较昂贵。

所以，针对我国饮用水安全工程建设中对水处理设备的选择，建议选用电絮凝法的水处理设备。

参考文献

[1]崔书霞.超滤技术在饮用水深度处理上的应用.中国水利水电，2009（2）

[2]吴伟成.饮水安全工程建设水处理技术探讨.节水灌溉，2010（10）

预处理技术 篇7

1 离子色谱技术在环境监测中的应用

随着离子色谱技术的出世, 在环境监测中就起到了非常重要的作用, 特别是在大气环境监测、水环境检测以及土壤环境监测中, 更是得到了广泛的应用。离子色谱技术能够快速的将物质进行分离, 并且对其进行分析, 因此, 在过的环境监测中已经成为首选的监测方法。

1.1 离子色谱技术在大气环境监测中的应用

在大气环境监测中, 离子色谱技术主要用来对大气中的氯化氢含量进行检测。一般情况下, 氯化氢的含量在大气中是很低的, 但是如果某个区域垃圾场中的垃圾发生自燃的情况, 那么就会增加该区域氯化氢的含量。一旦氯化氢的含量增加, 浓度就会相应的增加, 该区域的环境就会受到较大的影响, 并且会直接影响该区域居民的和动植物的健康情况。如果使用传统的监测方法, 并不能准确的检测出氯化氢的含量, 从而影响之后的处理工作。如果应用离子色谱技术, 就会避免这种情况的发生, 并且能够准确的检测出某区域中氯化氢的含量, 为相关部门提供准确的信息支持。

1.2 离子色谱技术在水环境检测中的应用

对于城市的水污染而言, 传统的监测技术会根据不同的监测数据标准选择不同的监测方法, 我们就拿硫酸盐为例, 我们在监测硫酸盐时所使用的方法是铬酸钡光度法GB/T11899-1989 重量测试法, 这种方法是最基本的方法, 虽然能够保证准确程度, 但是人员操作起来会比较复杂, 而且会消耗过多的时间。如果使用离子色谱技术, 可以对常见的阴离子、阳离子等进行详细的分析, 与传统的监测技术相比, 会更加的节省时间和精力, 并且十分简单易学。对于城市的环境监测工作来说, 城市降水的监测工作是其中重要的组成部分, 而离子色谱技术在城市降水监测工作中也发挥着重要的作用。在城市降水中使用离子色谱技术, 能够减少分析和处理的时间, 从而提升检测工作的准确性。下表是两种具有代表性的元素, 我们可以通过分析元素的处理方式, 体现离子色谱技术在监测工作中的重要作用。

从上表我们可以看出, 运用离子色谱技术分析出来的曲线数据是非常适应监测标准的, 其分析的水质标准和样品标准完全相同, 不仅十分准确和精确, 还能充分满足现代工作的需求, 操作起来也十分简便。

1.3 离子色谱技术在土壤环境监测中的应用

在进行土壤等一些固体的分析时, 可以使用超声波、溶液浸泡等方式进行样本离子的提取, 之后再进行详细的分析。离子色谱技术能够测定土壤当中的提取液和生物体中的消解液, 目前, 离子色谱技术主要用来解决像GC与HPLC这些比较复杂、很难解决的问题上, 并且呈现出的特点是可以电离、没有紫外吸收的化合物。在离子色谱技术不断的提升的同时, 环境监测的技术也在不断的改善, 目前离子色谱技术已经涉及到可电解物质、糖类物质以及维生素物质等物质的检测, 应用越来越广泛。

2 离子色谱技术在环境监测中的预处理技术

2.1 水溶样品的预处理技术

水溶样品的预处理技术主要包括以下四种。

第一, 膜处理方法。在离子色谱技术水溶样品预处理中, 滤膜过滤样品是最常用的方法, 这种方法只能去除一些颗粒状态的不溶性物质。因此, 在使用该方法对水溶样品进行预处理时, 要在线对该样品进行处理, 或者直接将该方法在仪器中使用, 并且要使用砂芯滤片。在进行滤膜过滤样品时要注意以下方面。

首先, 一些特别小的颗粒或者是有机大分子可溶性的化合物和金属水溶性离子, 都能够对样品的测定产生影响。

其次, 在进行滤膜或者是砂芯的设计时, 最好是按照离子色谱分析来进行, 不然滤膜和砂芯中的无机阴雨阳离子会互相干扰。

因为滤膜处理法具有一定的局限性, 因此, 离子色谱中开始使用超过滤、渗析以及电渗析等方法。超过率就是减压过滤, 通常用于分离大分子和不容物;渗析是一个平衡浓度的过程, 离子可以通过离子交换膜从浓度高的地方向浓度低的地方流动, 这样离子就能通过膜进行样品的选择;电渗析属于特殊的渗析, 主要是通过外部的电场使渗析的效率有所提高, 并且和其他的处理方法相比, 具有可选择性, 所以, 是在处理样品时最有效的方法之一。

第二, 固相萃取方法。在我国离子色谱技术样品预处理中, 固相萃取是应用比较广泛的方法, 在进行不同溶液中污染物的处理时, 可以使用反相、离子交换以及赘合树脂等处理手段, 而且也可以使用固相萃取法以及固相微萃取法。固相微萃取法是利用液相色谱上样品浓缩和去除基本干扰的反过程, 所以说在离子色谱中应用固相微萃取法更加便利, 并且一个固相微萃取柱可以重复使用。

第三, 溶剂萃取。所谓的溶剂萃取, 就是一个比较传统的富集和分离技术, 虽然它毒性比较大、成本费用比较高, 但是在一定的场合中还是能起到重要的作用。

第四, 超临界流体萃取。超临界流体萃取就是使用超临界流体当作溶剂来进行萃取, 它属于一项新的技术。超临界流体在粘度上和气体比较像, 在密度上和液体比较像, 而扩散性却在气体和液体之间, 具有较强的物质萃取能力。和传统的萃取方法相比, 可大大减少样品的制备时间, 可以在几分钟内完成萃取工作, 回收率特别高, 并且所需要的溶剂比较少, 还可以利用压力和温度的改变对强度进行控制, 从而有选择的进行萃取工作。

2.2 固体样品的预处理技术

第一, 分解处理法。对于固体样品来说, 只能将固体分解成溶液才能对其进行分析, 因为不管是膜处理还是固相萃取法都是针对溶液样品的。所以, 除了一些极其个别的样品要经过浸泡, 才能对其进行测定, 其余的都要进行分解, 将固体样品中的非金属元素转化为相应的酸, 之后再利用离子色谱技术进行测定。另外, 紫外光的特点是具有强氧化性, 可以化解复杂样品中的有机物, 从而判定其中的金属元素和非金属元素, 是分解有机物比较有效的方法。

第二, 浸出法。在对固体样品预处理时, 不一定非要测定非金属的总含量, 也可以测定特殊阴、阳离子的水溶形态, 或者是在特定条件下的形态特征, 因此, 就要使用相适应的浸出方法。这样不仅不会破坏样品中的离子状态, 还能取得比较高的回收率。为了能够提升浸取得速度, 可以采用适当的振荡、超声等方式, 而浸取液不一定要使用水, 也可以是酸、碱以及盐等, 从而提升浸取的效率。

3 结论

综上所述, 在环境监测中离子色谱技术已经得到了广泛的应用, 特别是在大气环境监测、土壤环境监测以及水环境监测中, 更是起着非常重要的作用。离子色谱技术之所以能够得到广泛的应用, 主要取决于它能与环境分析紧密的联系在一起, 从而成为了环境监测中重要的手段, 并且逐渐受到人们的关注, 因此, 我们一定要给予重视, 使离子色谱技术在环境监测中更好有效的应用。

摘要：目前, 我国的各项技术都在快速发展, 而色谱技术也成为了我国土壤和环境中的应用的主要技术。在色谱技术中, 离子色谱技术是将离子和离子化合物结合在一起, 从而成为了一种新型的环境监测技术, 并且具有非常重要的作用。本文对离子色谱技术在环境监测重点应用和预处理技术进行了分析。

关键词：离子色谱技术,环境监测,应用,预处理技术

参考文献

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[2]鲁蕴甜.离子色谱技术在环境监测中的应用探讨[J].重庆工商大学学报 (自然科学版) , 2013 (5) :81-85, 101.

预处理技术 篇8

由于抗生素废水具有有机物浓度高(COD≥10000mg/L)、难生物降解、水质条件复杂等特点,在进行生化处理之前,如何降低难降解有机物浓度,去除或者降低废水毒性,改变水质条件(提高废水可生化性)成为抗生素废水处理的关键性和限制性步骤。

2 铁屑内电解技术的原理及应用

铁屑内电解技术是利用Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的良好工艺,集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合以及共沉淀等作用于一体。作为一种生化处理前预处理技术,铁屑内电解技术不仅能大大降低有机物浓度,同时能去除或降低废水毒性,提高废水可生化性(提高B/C值),具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等优点。

铁屑内电解法处理工业废水,主要包括以下几个基本原理:氧化还原反应;原电池反应;电化学附集;物理吸附;铁的混凝作用;铁离子沉淀作用。因废水的性质不同,处理所涉及的原理也不同。

由于Fe(OH)3的絮凝效果优于Fe(OH)2,为了充分发挥铁离子的氧化还原作用,必须将Fe2+尽可能多得氧化成Fe3+,氧化过程通常采取曝气。并且新生态的Fe(OH)2和Fe(OH)3的吸附能力高于一般三氯化铁、聚合硫酸铁等混凝药剂水解得到的络离子的吸附能力。这样废水中原有的悬浮物、通过微电池反应产生的不溶物、构成色度的部分物质均可被其吸附凝聚,最后通过絮凝沉淀而被去除。

铁屑内电解技术已成功地在制药、印染、石油化工等多个化工行业中应用,取得了良好的效果,运行稳定。

3 工程小试

为了保证设计参数选择的合理、可靠、稳定,结合现有废水处理的工艺现状,对该药厂抗生素生产废水进行了现场小试试验,由于有其他项目铁屑内电解的运行经验,这里没有对影响铁屑内电解的pH值、铁屑粒径、铁炭比等众多因素做正交试验,仅考察了铁屑内电解及曝气时间对COD的去除,试验装置工艺流程如图1所示。

3.1 试验方法

实验装置柱体选用Φ100mm有机玻璃柱,承托层高50mm,装置中使用流量计调节废水流量。废水经过铁屑柱后静态投加NaOH调节pH值后,转移入曝气槽进行曝气,使Fe2+转化为Fe3+,为保证曝气均匀曝气槽使用长径比大的2000mL量桶。

3.2 试验结果及讨论

试验装置的具体运行参数见表1。

停留时间对COD去除影响表2。

出水曝气时间对COD去除影响表3。

根据铁屑内电解停留时间对COD去除影响表2、铁屑内电解出水曝气时间对COD去除影响表3,绘制停留时间、曝气时间与COD去除效率关系图如图2、图3。

从图2中可以看出,随着废水在铁屑内电解装置停留时间的延长,COD的去除率在30min以内呈线性增加,在停留时间为30～50min时COD的去除率不增加反而降低,可以确定废水与铁屑接触反应时间30min时COD的去除率最高。

从图3可以看出,随曝气时间的延长,COD的去除率在4h以内呈线性增加,在曝气时间为4～6h,COD的去除率增加缓慢,说明Fe2+已基本转化完全,COD去除率在33%左右。根据试验结果,确定曝气时间采用4h为宜,在工程设计中为避免沟流、铁屑板结等问题,增加气、水反洗系统。

4 结语

通过对废水的小型模拟实验得出的结果,应用铁屑内电解作为抗生素制药废水的生化处理工艺的预处理,可使难生物降解的有机物分子结构发生改变,提高废水可生化性能,COD处理效果良好,能达到厂家要求预处理效果。

参考文献

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[7]张树艳,程丽华.铁炭微电解处理农药废水的研究[J].化学工程师,2004(9):35～37.

逆向工程中数据预处理技术 篇9

目前,在逆向工程中常采用非接触式激光扫描法来获取数据,由该方法获得的数据量庞大,并常常带有许多的杂点和噪音点,同时因产品外形特征和扫描方法的制约,在数据获取时会存有部分盲区和缺口,这些都会影响后续的曲面拟合和模型重构过程。因此,需在曲面重构前,对获取的数据进行一些必要的处理,以获得满意的数据,为曲面重构过程做好准备。数据预处理的方法主要包括冗余数据的删除、数据过滤、数据精简和建立坐标系等等。本文将以钣金件为例给予说明。

1 删除冗余数据

在扫描数据时,受扫描设备的精度、扫描操作时周围环境等因素影响易出现大量数据,这些数据中的很大一部分并不参与后面的曲面重构,所以必须将这些数据删除。图1(a)是扫描后的钣金件,其三角网格面数为1127720;图1(b)是将多余数据删除后保留的有效数据,其三角网格面数为387310。通过前后对比,两者的三角网格面相差740410个,因此,冗余数据的删除是进行数据预处理的第一步。

2 数据滤波

数据滤波是数据预处理中非常重要的一步,由于在数据获取过程中,数据存在随机性误差,不可避免地引入错误数据或者噪音点,这些数据会使误差不断累积,更会影响后面模型重构的精度,因此,在删除冗余数据后必须进行数据滤波,进一步过滤掉无效数据。在数据预处理中通常采用高斯滤波、中值滤波和均值滤波等三种方式进行数据滤波。

2.1 高斯滤波

高斯滤波是一种线性平滑滤波,其实质是一种信号的滤波器,用于消除高斯噪音而进行信号的平滑处理,对抑制服从正态分布的噪音十分有效。由于图像应用到后期时其噪音是最大的影响因素,而且数据误差会不断地累积传递,因此采用高斯滤波会有效地反映真实信号。高斯滤波的工作原理是对整幅图像进行加权平均,即每一像素点的值是由其本身及其邻域内的其他像素值加权平均而得。

高斯滤波表达式通常采用二维零均值高斯函数即,其中为标准方差。二维高斯函数具有以下性质:

1)旋转对称性,保证在图像处理中滤波器在各个方向上的平滑程度是相同的。

2)其为单值函数,在进行平滑运算时图像不会失真。

3)其傅里叶变换频谱为单瓣,平滑图像不会被不需要的高频信号所污染的同时保留绝大部分所需要的信号。

4) σ 是决定平滑程度的因素, σ 越大,高斯滤波器的频带就越宽,图像的平滑程度就越高。

5)可分离性,根据该性质可以有效地实现大高斯滤波器。

该钣金件经过高斯滤波处理后如图2(a)所示。

2.2 中值滤波

中值滤波是一种非线性滤波方法,在一定条件下,可以克服线性滤波器所带来的图像细节模糊,但是对一些点、线、尖顶等细节多的图像会引起图像信息的丢失。

1)普通中值滤波方法

普通中值滤波方法是利用一个含有奇数点的滑动窗口,将窗口正中心的值用窗口内各点的中间值代替。其一维数学表达式为:。其中, fi为窗口中心点值; 其二维数学表达式为:其中,A为窗口,{fij}为二维数据序列。

2)自适应中值滤波方法

该方法是在普通中值滤波的基础上采用变换窗口大小的方法,在中值算法中添加一个判断窗口内的像素中值和滤波处的像点灰度是否为脉冲噪音。其特点是可以去除脉冲噪音,平滑其他非脉冲噪音,相比于普通中值滤波方法减小失真,保护细节等。其计算方法如下:

(1)计算:z1=fmed-fmin;z2=fmed-fmax;

(2)如果z1>0且z2<0,则进行(4)的计算;否则,进行(3)的判断计算;

(3)如果fij=fmed便可以输出favg;否则,增大窗口Aij的尺寸,若Aij≤Amax则重复(1)和(2),否则输出fij;

(4)计算:g1=fij-fmin;g2=fij-fmax;

(5)如果g1>0且g2<0,则输出fij;否则输出fmed。

其中,Aij为工作窗口,fij为像点(i,j)的灰度,fmin和fmax分别为Aij中的灰度最小值和最大值,fmed为Aij中的灰度中值,favg为Aij中的灰度均值。

该钣金件经过中值滤波处理后如图2(b)所示。

3)均值滤波

均值滤波是采用邻域平均法进行数据滤波,其原理是在图像上对目标像素给一个包括其周围临近像素点和其本身像素点的模板,再用模板中全体像素的平均值代替原来像素值。图像邻域平均法虽然算法简单,计算速度快,但是图像的处理效果与所用邻域半径有关,半径越大,图像的模糊也越大。

其数学表达式为:

其中,S为以(x,y)为中心的邻域的集合,M为S内坐标点的个数。

该钣金件经过中值滤波处理后如图2(c)所示。

4)三种数据滤波方法的误差比较

该钣金件经过数据滤波处理后会产生一定的误差,通过误差检测可以选择出最优的滤波方法。图3是三种滤波方法误差检测的彩色分布图,其中彩色分布条中的红色为正向误差最大值,绿色为零误差,黑色为负向误差最大值。通过彩色分布图可观察到,经过高斯滤波和中值滤波处理后的彩色图绝大部分由绿色组成,少部分由黄色组成,但是经高斯滤波处理后的黄色面积略少于经中值滤波处理后的黄色面积,而经过均值滤波处理后的彩色图由绿色、黄色、蓝色组成,这说明三种滤波方法中高斯滤波产生的误差最小,均值滤波产生的误差最大,中值滤波产生的误差略高于高斯滤波产生的误差。三种滤波方法的误差数据如表1所示。

对于该钣金件选择高斯滤波方法进行数据滤波。如果是工艺品或者玩具等对精度要求不是很高的产品可以选择均值滤波方法,这样可以节省数据预处理的时间以及后续的模型重构时间,可以缩短设计周期提高工作效率。

3 数据精简

3.1 按距离精简

1)按平均距离精简

按平均距离精简的方法是以每条扫描线为单位,计算相邻两个数据间的距离并记为di,然后将所有距离求取平均值:。如果di≥d,则xi这个数据保留,相反,如果di≤d,则xi这个数据被删除。按平均距离精简的方法简单,计算时间短,但是该方法不足以保证产品的细节特征,对精度要求高以及数据密集的情况不适用。

2)按最小距离精简

按最小距离精简与按平均距离精简类似,也是沿着扫描线比较两个相邻数据间的距离,只是这里首先要设定一个最小距离dmin,然后用相邻两个数据间的距离d同dmin进行比较,如果d<dmin,则两点中的一个将被删除,最后按照这个方法依次判断所有数据。在设定最小距离时要按照产品的精度要求进行设定,虽然该方法可以保证产品的精度要求,但是其效率比较低。

本文设定的距离参数为最小距离,分别为0.1mm、0.3mm和0.5mm,按距离精简数据后的图形如图4所示,精简数据对比如表2所示。

3.2 按曲率精简

设二次曲面参数方程为:

r为曲面上的一条曲线,s为其弧长,该曲线的表达式为r=r(x(t),y(t)),则曲面第一基本公式为:

设r上的一点P的单位切向量和法向量分别为和t,则曲率向量为:

则曲面第二基本公式为:

其中,L=rxx.n,M=rxy.n,N=ryy.n。

由曲面第一基本公式和第二基本公式可得曲面法曲率为然后将λ带入kn中得到kn的两个根k1和k2,从而依据曲率特性求得高斯曲率和平均曲率分别为:

按照上述方法,求出所有选取点的高斯曲率和单个邻域内的局部平均曲率,最后再计算出所有点的曲率平均值。如果局部平均曲率小于点云的曲率平均值,说明这个区域中的点分布较为平坦,则保留这些点中距离形心最近的点;如果局部平均曲率大于点云的曲率平均值,说明这个区域中的点分布较陡峭,则保留所有曲率大于局部平均曲率的点。为了能让该方法更加容易操作,往往设定一个百分数,即精简后的三角网格数占原始三角网格数的百分比。

本文按照曲率精简数据时设定的百分比分别为90%、75%和50%,按曲率精简后的图形如图5所示,精简数据如表3所示。

通过对两种方法的比较可知,该钣金件如果按照距离精简可以保证其精度,但是剩余的数据依然庞大,会影响后面的计算时间;如果按照曲率精简,在减少到75%时,图像既没有出现失真现象,数据也减少近100000个,所以该项是最优选择。

4 填充孔与去除特征

4.1 填充孔

在数据获取时不仅存在大量的冗余数据,也会出现部分数据缺失的现象,这主要是受获取数据的方法及产品几何特征的影响。为了能更好的提高重构模型的精度,有时需要进行数据的填补即填充孔。

根据填充孔的位置可将填充孔分为内部孔、边界孔和搭桥孔;按照零件表面情况,填充孔的方式有按曲率填充、按切线填充、按平面填充。

通过对该钣金件的分析判断,该件包括内部孔和需要搭桥的细长孔。在图6(a)中由于圈出的不良数据的存在会大大影响填充孔的精度,所以,必须对其及其周围数据进行删除整理,然后再进行填充,如图6(b)所示。

对于细长孔若采用直接填充,其效果如图7(a)所示,填充后的部位出现较多的带有尖点形状的数据,从而影响数据处理的精度,如果采用搭桥技术,将该细长孔分割成几个内部孔,然后再对各个内部孔进行填充可以有效地减少尖点数据的出现,填充部位更加光顺,精度更高,为后续操作做好准备,如图7(b)和(c)所示。

4.2 去除特征

去除特征是填充孔的特殊形式,它是将所选区域的数据删除然后依据其周围数据的曲率特性进行再填充。图8(a)所示的红色区域即为带有特征的区域,图8(b)为去除特征后的零件表面,由此可观察到该区域表面更加光滑。去除特征可提高零件表面的光顺度,提高零件表面拟合精度,为建立坐标系和模型重构打下良好的基础。

5 变换坐标系

变换坐标系是使产品零件的特征与世界坐标系的平面、轴、特征或者原点对齐。其变换矩阵为:T=Tp×Tx×Tz,其中Tp、Tx、Ty、Tz分别为平移矩阵、绕X轴旋转矩阵、绕Y轴旋转矩阵和绕Z轴旋转矩阵。

在该钣金件上分别有Ⅰ和Ⅱ两处可进行平面拟合的区域,如图9所示,从表4中可以知道由Ⅱ区域拟合的平面精度更高,所以将Ⅱ区域拟合的平面作为XY面。

将钣金件的四个圆柱孔从左向右一次标记为1、2、3、4,如图9所示,以四个圆柱孔内表面为依据分别拟合出四条轴线,分别记为直线1、直线2、直线3和直线4,通过表5的误差分析可知直线2的误差最小,所以选择直线2作为Z轴。

最终完成数据处理的图形如图10所示。

6 结束语

在进行数据处理时,通过数据滤波使钣金件表面更加光顺并将误差控制在设计要求以内;在保证图形不失真的情况下对整体数据进行精简,可获得适量的数据,节省曲面拟合时间和曲面重构时间,缩短设计周期,提高工作效率;而提高平面拟合精度和轴线拟合精度可减小新坐标系的误差。

摘要：在逆向工程中,产品的误差是从获取数据开始不断累积并依次传递。针对逆向工程中数据预处理环节,基于Geomagic Studio软件,综合运用不同的数据预处理方法,通过对各方法中的误差比较,从中选择每一方法的最优项,从而获得误差较小,数据量适中的数据模型,为后续的曲面拟合和模型重构等做好铺垫。

关键词：逆向工程,数据处理,数据滤波,数据精简

参考文献

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褐煤气化前的预处理技术 篇10

褐煤O/C原子比高、内水含量及挥发分高、灰分及灰熔点变化大、发热量低、反应活性强, 与烟煤、无烟煤相比, 褐煤气化前的预处理技术有其独特的特点和要求。

1 褐煤的分选与干燥

1.1 褐煤分选

褐煤中的矸石生成年代较短, 石化程度浅, 尤其是年轻褐煤, 其中矸石遇水容易泥化, 长时间在空气中暴露容易粉化, 给选煤厂的煤泥水处理造成一定困难。我国目前一般只对年老褐煤进行洗选, 一些变质程度低的年轻褐煤, 发热量本来较低, 长时间暴露于空气中发热量损失较大, 这样的褐煤不宜洗选。如果没有特殊要求, 含矸率低的褐煤尽量不要冼选。

在能够筛分出干粉, 并要增加块煤率和降低泥化程度时, 可采用空气重介质干法分选脱除褐煤中大于毫米粒级的矸石。当筛下煤粉的灰分较高时, 可根据具体情况用跳汰机进行分选。如果矸石和煤的性质适宜, 也可考虑采用滚筒碎选机排矸。

内蒙古平庄煤业 (集团) 公司针对褐煤洗选存在的问题, 引进了复合式干法选煤技术, 经过分选、除矸后, 块煤、末煤均能达到质量要求[1]。唐山神州机械有限公司开发了具有自主知识产权的FGX复合式干法选煤成套设备, 用于褐煤等易泥化煤及劣质煤分选, 该设备可有效脱除煤炭中的矸石杂质, 选后煤的水分低、发热量高。

由于褐煤具有水分高, 发热量低, 挥发分高, 在空气中易风化、碎裂、自燃, 遇水容易泥化等特点, 因此在进行分选时应注意以下几点[2]:

(1) 要采用大型选煤设备, 要减少褐煤分选过程中的滞留时间, 减少褐煤在分选过程中的碎裂环节;

(2) 褐煤洗选加工时, 尽量减小贮煤场地;

(3) 采用不易粘连的耐磨材料做料仓及溜槽衬里, 同时应加大各溜槽及贮仓的倾角。

1.2 脱水提质

褐煤贮存过程中, 其中的水分会加速煤的粉化和氧化;运输过程中, 水分会导致无效运输, 在冰冻地带的冬季, 高水分煤会造成装卸困难;煤中水分还使煤的发热量降低, 在煤气化过程中, 为了蒸发水分, 需要消耗和带走热量。因此, 为了降低褐煤水分, 需对其进行干燥处理。

国内外褐煤干燥脱水技术有管式、流化床式、床混式、热机械脱水等, 其中热机械脱水干燥技术可以通过热压力使矿物质 (特别是碱金属) 同时析出, 从而减少积灰、结渣[3]。近年来, 过热蒸汽干燥脱水技术是国际上褐煤干燥技术研究开发的重点。

大唐华银电力股份有限公司拟利用美国MRE公司的LFC (褐煤温和热解、干燥提质、钝化处理) 技术来干燥褐煤。褐煤经该技术处理后可以脱除其中的水分或挥发分, 有利于提高其发热量, 避免发生自燃的危险。

澳大利亚成功研发了冷干煤技术, 对含水量较高的褐煤采用机械方法辅之于理化方法脱水, 该法可直接将煤矿生产的原煤就地干燥, 使褐煤的水分从60%左右降低到15%以下, 发热量提高近3倍, 从而把高水分的褐煤转变为高质量、改进型的煤, 其品质相当于烟煤。但这种冷干煤技术目前还没有工业化应用的实践。

黑龙江科技学院引进国外先进的褐煤热水干燥技术, 将煤与水装入高压容器内, 密闭抽真空后加热, 模拟煤在自然界中的变质过程, 使褐煤改质。高温高压下, 热解产生的CO2、SO2等气体将褐煤水分从毛细孔中以液态形式赶出。热解过程改变了褐煤微观结构, 减少了水的再吸附机会, 生成的煤焦油冷却后凝固在缝隙和毛细孔中, 从而封闭了褐煤的缝隙和毛细管。利用该技术处理后的褐煤既保留了褐煤挥发分高、反应活性强的特点, 又避免了易风化、水分高的缺点。热水干燥改质后的褐煤可以制备性能优良的水煤浆、型煤[7]。目前该技术仅处于试验室阶段, 有待于工业化实践。

2 移动床气化用褐煤型煤的生产

2.1 采用型煤的必要性

(1) Lurgi、BGL移动床气化技术要求入炉煤粒度为6～60mm, 随着综采、机采技术的普及, 所产原煤粒度越来越细, 粉煤量已占50%以上。

(2) 移动床要求入炉煤有较好的热稳定性和较高的抗碎强度。一般, 褐煤原煤水分高、机械强度低、热稳定性差, 在移动床气化炉内褐煤受热后因水分蒸发, 容易碎裂成小块或煤粉, 增加炉内阻力, 降低气化效率, 使煤气中未反应煤粉的带出量增多, 影响正常运转, 甚至可能造成停炉事故。

(3) 因褐煤水分含量高, 煤粉容易粘在煤块上一起进入气化炉, 使炉内气体分布不均匀, 操作困难。若将粉煤加工成型煤再入炉气化, 则具有一定的优越性。与原块煤直接气化相比, 型煤粒度均匀, 可以通过煤种混配、快速加热以及热焖等方式, 降低原煤的粘接性、调整煤的灰熔点和机械强度、改善热稳定性等。

2.2 褐煤制型煤的要求

(1) 褐煤所制型煤要有足够的抗压、跌落、耐磨等冷态机械强度, 以确保气化入炉型煤不破碎。

(2) 型煤要有足够的热稳定性, 在气化燃烧过程中能保持原来的粒度。

(3) 褐煤水分过高, 应通过型煤制造工艺, 降低水分含量;型煤要有较强的防水性能, 成型后不会因水浸、雨淋、受潮等, 而使强度明显降低。

(4) 褐煤挥发分较高, 这些挥发分在气化炉内被干镏为甲烷、焦油、酚等物质, 不同用途的气化型煤对挥发分的要求不同, 用于制取合成氨、甲醇原料气的型煤, 最好能将挥发分调低一些。

(5) 褐煤灰分及灰熔点变化较大。如采用干态排灰的Lurgi气化炉, 型煤灰熔点应高一些;如采用液态排渣的BGL气化炉, 其灰熔点应调整得低一些。

2.3 褐煤型煤成型技术

那乌莫维奇提出的分子粘合假说认为, 褐煤煤粉制型煤过程中, 分子力和毛细管力都会起作用, 使褐煤粒子间因接触紧密而粘合, 无需另加粘结剂。因此, 褐煤尤其是年轻褐煤制造型煤时, 一般采用无粘结剂冷压成型工艺。该工艺需要有较强的压力, 一般在100～200MPa。另外, 要取得满意的成型效果, 必须对褐煤进行合理的破碎、筛分、干燥等处理工艺, 并严格控制其粒度、水分、温度等指标。

澳大利亚White能源技术公司采用无粘结剂冷压成型 (BCB) 工艺, 将煤破碎到小于4mm后, 干燥、滚轧挤压成型煤。据称该技术适用于褐煤、烟煤和次烟煤型煤的制造, 所制型煤不改变煤的挥发分等物化性能, 有比较强的耐候性和热稳定性, 可适应比较宽的粒度范围, 同时可减少低阶煤的自燃倾向性。但褐煤采用BCB技术处理后, 直接投炉气化效果较好, 这是由于褐煤灰分较高, 如果长距离运输, 型煤会返吸水, 遇水会破碎。印度尼西亚采用该技术的100万t/a褐煤工业化处理装置正在建设中, 预计2008年投入使用。

年老褐煤一般采用有粘结剂成型工艺, 粘土、腐植酸、生物质、淀粉、沥青等可作为粘结剂。

3 流化床气化用褐煤的预处理

3.1 流化床气化技术对入炉煤的要求

(1) 流化床气化操作温度要求低于煤的灰熔点, 以避免灰分结渣。但炉温越高, 越有利于提高气化强度和煤气质量, 因此, 采用流化床气化时最好用灰熔点高的煤种。

(2) 由于流化床气化时床层温度相对较低, 因此不适宜低活性煤种的气化, 要求煤的挥发分高, 有较高的反应活性, 从这一点来看, 褐煤最合适。

(3) 由于大颗粒煤难以流化, 覆盖在炉箅上, 可能引起炉箅处结渣, 但如果入炉煤粒度太小, 又容易被气流从炉顶带出, 气化不彻底。因此, 恩德炉、HTW炉等一般要求入炉煤粒度为0～10mm, 大于10mm粒级的颗粒不得高于总量的3%～5%, 小于4mm粒级的颗粒要小于总量的32%, 小于lmm粒级的颗粒要小于总量的10%～15%。灰融聚流化床炉则要求入炉煤粒度为0～6mm, 小于1mm粒级的颗粒要小于总量的40%, 小于0.15mm粒级的颗粒占总量的10%～15%[4]。

(4) 流化床气化技术要求煤中水分小于8%～12%。这主要从煤的输送、气化剂消耗和炉内热量平衡上考虑, 入炉煤水分含量高会造成炉内结焦, 使煤气中的甲烷、二氧化碳含量增高。

(5) 流化床气化技术要求煤灰分尽量小于25%。这主要是从经济上考虑, 虽然灰分含量高达40%的煤也能在流化床气化炉内气化, 但过高的灰分会使气化效率降低, 能量消耗增大, 从而降低了经济效益。

3.2 褐煤的预处理

若采用流化床气化炉进行褐煤气化, 需对其进行洗选、干燥、破碎、筛分后, 选用粒度合格的煤。褐煤的干燥设备一般采用转筒干燥器, 干燥介质采用锅炉烟道气、燃料气或驰放气。实践证明, 把水分含量较高的褐煤干燥到水分小于8%较难实现[5]。转筒式干燥设备所用的热烟气等传热介质, 应控制在合适的温度和含氧量。褐煤破碎一般采用环锤式破碎机, 以保证破碎后煤的粒度小于10mm。褐煤的灰熔点普遍较低, 可以通过配煤, 与灰熔点高的无烟煤等煤种混用。

4 褐煤制水煤浆

要制备气化用褐煤水煤浆, 首先要对褐煤进行洗选, 去除过多的灰分。由于褐煤内孔表面积大, 吸水能力强, 成浆性差, 一般不易制得高浓度水煤浆。气化用水煤浆的影响因素主要是成浆性能、灰熔点和粘温特性, 对于褐煤制水煤浆, 要从如何改善其成浆性能上考虑, 成浆性能主要指水煤浆的浓度、流变特性和稳定性。

4.1 合理配煤

褐煤水分高, 成浆性差, 发热量低, 但挥发分高, 化学反应活性强, 而无烟煤的特征则与其相反。为获得浓度高、粘度低、稳定性和化学反应活性强的水煤浆, 将两种煤优化组合, 进行配煤制浆, 可应用于气流床气化炉。另外, 褐煤还可与其它燃料, 如废弃碳氢化合物、重油、石油焦等混合, 进行多元料浆气化。

4.2 磨煤与级配技术

级配技术是制浆的关键技术之一, 煤的大、小颗粒分布合理时可达到较高的堆积效率。大颗粒间的空隙被较小颗粒充填, 小颗粒间的空隙又被更小的颗粒充填, 以此减少空隙间的含水量, 提高制浆浓度。

要取得合理粒级的褐煤, 首先要对其进行破碎, 然后由磨机磨制出不同的粒度级别。棒磨机磨出的煤炭粒度比较均匀, 级别较窄, 达不到较高的堆积效率, 因而不容易制成高浓度水煤浆。球磨机则能磨制出不同粒级的煤炭, 因此褐煤制水煤浆采用球磨机磨矿效果较好。但需要合理选择磨机的转动角速度及装球比例。只用1台磨机时, 对水煤浆产品粒度分布的调整、级配有一定的局限性, 必要时, 可将多台磨机串联使用。

4.3 添加剂配方

褐煤表面疏水性差, 需要针对特定的褐煤特征开发专用添加剂, 提高煤表面的疏水性, 同时起到“封孔”作用, 降低褐煤的比表面积, 改变煤颗粒表面的物化性质, 以提高其成浆性能。褐煤本身灰分含量较高, 为了提高水煤浆浓度、降低灰熔点, 不宜进一步增加灰分含量。

4.4 对褐煤提质改性

褐煤的含水量高是其成浆性差的主要因素之一。国内外一些单位采用热水、热烟道气和直接烘烤等方法处理褐煤, 在热力作用下, 改变煤的结构、组成和表面性质, 提高其成浆性。

赤峰泽楷能源化工有限公司与煤科总院、国家水煤浆工程中心、华东理工大学等十余家科研院所合作, 提出了对褐煤“配合选煤工艺, 利用热解与化学改性, 优化粒度初配, 研制专用添加剂, 制备高浓度工业用气化水煤浆”, 拟采用多喷嘴对置式水煤浆气流床气化炉生产合成气。

内蒙古某褐煤煤种的成浆浓度只能达到44%, 经北京柯林斯达科技发展有限公司采用其褐煤改性提质技术, 将褐煤先制成半焦, 然后用半焦做水煤浆, 浓度达到了近60%。

5 干煤粉气流床气化用褐煤的预处理

5.1 干煤粉气流床气化对入炉煤的要求

(1) 水分要求。

水分含量高, 除了影响运输成本外, 还会增加制粉能耗、气化的比氧耗、比煤耗, 尤其外水分会影响粉煤流化, 使煤粉粘结, 造成输送困难、流量不均匀。采用干煤粉进料的气流床煤气化技术, 一般要求进气化炉的烟煤、无烟煤煤粉水分低于2%, 褐煤煤粉水分低于8%～12%, 可根据实际煤种的干煤粉输送试验确定。

(2) 灰分要求。

Shell专利商宣称其干煤粉气流床气化技术适用于灰分含量0.5%～30%的煤种。根据荷兰Nuon电厂实际运行经验, 该工艺最优化的煤灰含量为9%～19%。褐煤灰分相对偏高, 会导致气化比煤耗、比氧耗高, 灰渣处理系统操作难度大, 并增加气化炉和灰渣处理系统的投资。对Shell废锅流程干煤粉气流床气化技术来说, 灰分中Na2O、K2O含量多时, 会严重影响陶瓷过滤器和废锅的使用寿命。

(3) 煤粉细度要求。

高温下, 气固间的扩散反应是控制碳转化的重要因素, 一般干煤粉气流床气化技术要求煤中-90μm粒级含量>90%、-5μm粒级含量≤10%。在炉内停留时间和碳转化率一定的情况下, 具体粒度要求由煤的反应活性确定。

(4) 灰熔点与粘温特性。

为确保灰分熔化, 灰熔点FT (T3) 应<1500℃。实践证明, 液态排渣的灰渣粘度在25～40Pa·s时, 气化炉排渣顺畅, 气化操作温度应比煤的T4温度高100～150℃。

5.2 褐煤预处理

5.2.1 除灰、干燥

根据煤种的特征和煤矿、煤气化用户地理位置, 采取可行的方法。通过对褐煤的分选和运输前处理, 进行适当地除水和降灰。

大唐国际锡林郭勒盟煤化工项目中, 在褐煤入炉前的预干燥技术是:将破碎到一定粒度的褐煤输送至管式干燥机的干燥管内, 同时向干燥管外通入作为干燥介质的热源, 使干燥管内的煤与热源进行间接热交换。干燥后的褐煤通过输送机输出。煤中的水分随干燥机的废气通过排风机抽至袋式收尘器, 分离出的煤粉和干燥后合格的碎煤一起送至磨前碎煤仓。

5.2.2 磨煤制粉

目前, 制干煤粉所用的磨机主要是中速磨煤机和风扇磨煤机。

(1) 中速磨煤机即辊盘式磨煤机。工作转速为50～300r/min, 一般只适用于烟煤、贫煤和磨损性强的褐煤, 适用于哈氏可磨指数为35～100的煤种, 其中原煤水分不能过高。采用此类磨机磨煤, 可同时完成制粉和干燥工艺, 干燥后煤粉细度能达到干煤粉气化的要求。据了解, 国内采用Shell技术的烟煤气化装置都选用了这种磨煤机。但由于原煤颗粒很小, 很容易被磨碎, 粉煤粒度偏细, 使得煤粉颗粒之间粘度增加, 摩擦力增大, 造成粉煤输送不稳, 气化炉温度波动较大, 严重时还会损坏炉内水冷壁上的耐火材料和钉头。

(2) 风扇磨煤机是目前电站采用较多的一种高速磨煤机, 工作转速为750～1500r/min, 适用于高水分、低灰分、硬度较低的褐煤和一些较软的烟煤。风扇磨煤机集干燥、破碎、输送三种功能于一身, 破碎方式以撞击为主, 干燥后煤粉粒度较粗, -90μm的粒级一般占45%。在保证碳转化率的前提下, 对挥发分含量高、反应活性好的褐煤, 可适当放宽煤粉粒度, 采用风扇磨煤机较合适。对有些高灰熔点的褐煤, 可以通过添加助熔剂调节煤灰的酸碱比例, 以改变煤的熔融特性, 从而保证气化炉正常运行。褐煤应尽量不加助熔剂, 以免增加灰分含量。

5.2.3 褐煤制粉与输送安全

褐煤反应活性强, 煤粉易自燃、爆炸, 需要采取安全有效的输送措施。

(1) 磨煤机内干燥煤粉用的热烟气应调配至合适的温度, 并控制其中的氧气含量, 将其变成安全的热惰性气体后再送入磨煤机。

(2) 为防止褐煤煤粉粘结, 造成堵塞, 煤粉贮仓、变压锁斗、煤粉给料仓、溜管及输送设备均设保温、伴热。

(3) 为防止褐煤自燃, 控制排出气体的露点, 在系统中设置CO和H2O在线分析仪, 必要时, 向系统补充惰性气体。

(4) 褐煤制粉与输送系统的设置应符合《MT/T714-1997 煤粉生产防爆安全技术规范》和《DL/T5203-2005火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》的要求。

6 结 语

移动床、流化床和气流床煤气化技术对入炉煤的要求不同, 因此, 褐煤入炉气化前, 必需对其进行预先处理。若采用移动床气化技术, 最好先将褐煤原煤制成型煤后再进行气化。若采用干煤粉、水煤浆等气流床气化技术, 可以先将褐煤改性提质, 降低其灰分和水分。

摘要：介绍了褐煤的分选方法和注意事项以及国内外在褐煤干燥方面的研究成果;针对移动床、流化床和气流床煤气化技术对褐煤入炉前的要求, 分析了褐煤制型煤、褐煤制水煤浆及干煤粉等预处理阶段的工艺过程。

关键词：褐煤,气化,预处理,型煤,水煤浆

参考文献

[1]谢文新.复合式干法选煤设备分选平庄褐煤的效果分析[J].内蒙古煤炭经济, 2003 (5) :59-60.

[2]牛焱.国内褐煤洗选加工现状与发展趋势[EB/OL].[2008-04-02].http://www.cnxbxm.com/2007/49.htm.

[3]熊友辉.高水分褐煤燃烧发电的集成干燥技术[J].锅炉技术, 2006, 37 (增) :46-49.

[4]王宁波.灰融聚流化床粉煤气化技术及后续配套工艺[J].中氮肥, 2007 (4) :5-8.

[5]王景林.恩德粉煤制合成氨原料气存在的问题及改进措施[J].中氮肥, 2007 (2) :38-39.

[6]王志光, 饶志雄, 张德祥.云南褐煤水煤浆成浆性分析[J].山东冶金, 2007 (4) :41-43.

预处理技术 篇11

1相关定义概述

1.1超滤技术

超滤作为一种膜分离技术过程，是目前世界水处理领域研究的热点之一。主要由筛除机理去除水中杂质，在压力作用下，水从高压侧透过膜到低压侧，水中大分子及微粒组分被膜阻挡，水逐渐浓缩后以液体的形式排出。

1.2反渗透预处理技术

预处理在反渗透海水淡化程序中是一个至关重要步骤。预处理的目的是通过混凝沉淀工艺除去海水中的悬浮生物、有毒物质和细菌，调节原水酸碱值和水温，防止金属氧化物和微溶盐的沉淀等，使进水达到超滤进水要求，随后通过超滤系统的处理，再达到反渗透的进水要求。反渗透法原理，如图1-1

图1-1 反渗透法原理

1.3海水淡化

海水淡化即利用海水脱盐，是分离海水中盐和水的工程。从海水中取出盐，或者说除去海水中的盐，都可以达到淡化的目的。如图1-2 海水淡化系统工艺流程

图1-2 海水淡化系统工艺流程

2超滤的技术优点

（1）超滤是一种绿色物理分离技术，其分离机理主要是筛分和扩散作用。

（2）超滤技术可有效去除几乎全部致病微生物。

（3）超滤可以较有效地去除原水中的有机物。

（4）超滤是通过膜孔直接筛除去除水中污染物，对污染物的去除有极好的稳定性。

（5）超滤采用的操作压力为0.1～0.4MPa，小于纳滤膜的操作压力，能耗较低。

（6）水通过超滤膜的过滤时间很短，超滤膜设备的容积很小。

（7））超滤设备可实现工业化生产和自动化控制，日常运行和维护管理较方便。

3超滤技术预处理工艺

3.1超滤技术预处理的必要性

由于反渗透膜不能直接对原水进行操作处理，原水中的成分会对渗透膜造成损害，缩短其使用寿命。各种细微颗粒、多种多价阳离子及微生物还会对膜造成污染和淤堵。反渗透膜的进水水质要求如图1.3所示。

图1-3反渗透进水水质要求

由此可见，只有达到规定标准的进水水质才能使用反渗透膜进行操作。为了满足这一要求，必须采取适当的预处理工艺，完善的预处理流程是保证超滤技术反渗透长期有效顺利进行的关键。

3.2确定预处理工艺

通过SDI或FMI两种指数来表示预处理的效果。原水水质的好坏程度和变化特点决定了预处理的工艺系统是否复杂，所以，在选择预处理工艺系统之前有必要对原水水质进行分析，在操作过程中要检测水质的各种数据指标。

3.2.1常规预处理工艺

典型的常规预处理流程主要有：絮凝、沉淀、过滤、消毒等。如图1-4 反渗透常规预处理流程

图1-4 反渗透常规预处理流程

常规预处理方法被广泛应用于海水淡化程序之中，特点是：花费高，占地大，过滤过程繁琐复杂。更重要的是，常规预处理方法无法对细和胶体颗粒形成天然屏障，起到保护RO膜、延长其寿命的作用，而且出水量和出水水质受原水水质影响极大，不能满足RO进水水质对稳定性的要求。

3.2.2非常规预处理工艺

超滤作为RO的预处理工艺，可构成UF/RO集成技术，新型的毛细管型UF膜可以处理高度污染的浅层海水。过滤过程是以膜两侧压差为原动力，以机械筛分原理为基础的一种海水分离过程，使用压力通常为0.03～

0.6MPa，筛分孔径为0.005～0.1微米，截留分子量为1000～500000道尔顿，可确保RO在高通量和高截留率下操作。作为反渗透的前端处理工艺，超滤能够使水的品质快速打到反渗透进水要求，为反渗透长期有效的运行创造必要的条件，但同时也要注意超滤膜化学清洗时残留的氯根的处理，氯根会导致反渗透膜的氧化，降低处理效果，因此使用时要格外注意。

3.3超滤用作反渗透预处理的优势

①超滤技术可以降低投资成本。超滤可以明显改善进水的预处理水质，从而降低对反渗透膜的污染和伤害，提升其运行流速，降低投资费用。预处理效果较差导致的微粒沉积就是导致反渗透膜的受到污染的重要原因之一，用SDI指标可以显示发生这类污染的概率。从浊度和SDI上看，UF的过滤效果更好更稳定。如图1-5 SDI指数对反渗透膜性能的影响。

烟气脱硫含胺废水预处理技术 篇12

关键词：烟气脱硫,含胺废水,臭氧,絮凝剂,COD

有机胺法烟气脱硫技术是一种先进的烟气净化及SO2回收技术,正作为一种绿色环保新技术在国内外推广应用。有机胺作为一种可重复利用的脱硫剂在SO2吸收———解吸过程扮演着重要角色。在脱硫装置正常的运转过程中,通过胺液净化设备将脱硫剂中新生成的热稳定盐脱除是脱硫系统的关键技术之一。在胺液净化过程中,少量的有机胺和催化剂粉尘不可避免地进入外排碱性废水中,是外排碱性废水中污染物的主要来源。胺液净化设备外排碱性废水量虽然少,但有机胺难以降解,对微生物有一定的毒性,直接将高浓度碱性含胺废水排入污水处理场会对活性污泥系统产生冲击。在某炼厂催化烟气脱硫装置工业试验初期,就曾出现过高浓度碱性废水冲击污水处理场活性污泥曝气池的情况。因此,胺液净化装置外排碱性废水在进入污水处理系统前必须进行预处理。

1 碱性含胺废水性质

注:机械杂质主要为FCC催化剂颗粒。

在有机胺法烟气脱硫装置运行过程中,热稳定盐装置外排碱性废水正常情况下为无色或淡黄色透明液体,但工业试验外排碱性废水为橙褐色不透明。通过样品实测分析结果和样品静止前后外观对比,可以确认工业试验外排碱性废水中含有较多的催化剂细粉和腐蚀产物(氢氧化铁、氧化铁),正是腐蚀产物使得废水颜色呈现橙褐色。该废水还含有热稳定盐离子、过量的树脂床再生剂(氢氧化钠)、微量的吸收剂等。根据工业试验采集的样品,实测碱性废水组成见表1。

2 碱性含胺废水处理方案

从表1可以看出,热稳定盐脱除装置外排碱性废水具有高盐、高p H、高COD、机械杂质含量较高的特点,其中难以处理的主要污染源为催化剂粉尘和COD。综合考虑碱性废水性质组成、烟气脱硫工艺特点,建议先对热稳定盐脱除装置外排碱性废水进行预处理,降低COD并脱除粉尘,然后可以考虑两个去向,一是送至烟气急冷部分,用于中和烟气预洗涤下来的SO3,充分利用废水中过量的树脂床再生剂(氢氧化钠),然后随外排急冷水一起处理;二是经过中和后送污水处理场处理。

2.1 降低碱性含胺废水COD的技术研究

碱性含胺废水中COD主要来源于微量的脱硫剂,其化学成份为有机二胺。有机胺本身就是难以生化降解的物质,再加上碱性废水高盐的特点,因此碱性含胺废水预处理适合采用化学氧化法进行处理。常用的氧化剂有臭氧、fenton试剂等,其中臭氧是一种强氧化剂,它在水中的氧化还原电位为2.07 e V,臭氧可以氧化许多无机物和有机物[1],且大多是二级反应。臭氧氧化工艺具有简单、高效、方便的特点[2],本研究将对臭氧氧化法处理碱性含胺废水效果进行考察。

2.1.1 试验仪器与方法

(1)仪器:CF-YG5臭氧发生器臭氧机,北京山美水美环保高科技有限公司;臭氧氧化反应器:自制(直径30 mm,高1 m可加热)。

(2)分析方法:CODCr是度量废水污染程度、有机物含量的重要指标,是指在一定条件下,用重铬酸钾氧化剂氧化废水中有机物所消耗的氧化剂的量换算成所消耗的氧的量。本试验用CODCr的去除作为评价臭氧氧化处理效果的一个重要指标。试验中CODCr的测定采用GB11914-89的测定方法。

2.1.2 碱性废水臭氧化处理效果静态试验评估

取300 m L碱性含胺废水装入臭氧氧化试验装置氧化反应器中,臭氧从反应器底部送入,经陶瓷分布器分布后与废水接触、反应,反应结束后取样分析废水COD,结果见表2。

试验结果表明,臭氧能够氧化降解碱性废水中的有机物,在臭氧供给足够情况下,碱性废水COD能够降至60 mg/L以下。

2.1.3 碱性含胺废水臭氧氧化反应规律研究

取300 m L碱性含胺废水装入臭氧氧化试验装置氧化反应器中,一定浓度的臭氧从反应器底部送入,经陶瓷分布器分布后与废水接触、反应,每隔一定时间从反应器上部采样分析废水COD。以臭氧注入量对废水COD值作图,分析碱性含胺废水臭氧氧化反应过程,试验结果见图1。

试验结果表明,在上述试验条件下,碱性含胺废水中有机物的氧化降解可以分为3个阶段。在氧化反应初期,有机物中易氧化基团(如氨基、羟基等)能够快速与臭氧发生反应,促使有机胺开环、降解,废水COD快速下降,此过程只需提供较少的臭氧,即可脱除50%以上的COD。随着反应进行,臭氧氧化反应速度有所降低并进入一个相对稳定阶段,废水COD稳步下降。当废水COD降至120 mg/L以后,氧化反应速度进一步下降,进入慢速反应阶段。在慢速反应阶段,臭氧氧化效率非常低,从图中数据可以看出,废水COD从120 mg/L降至60 mg/L左右所消耗的臭氧占臭氧总耗量的50%。

理论研究发现[3],臭氧对于难以生化降解的环状大分子、杂原子官能团具有很高的氧化效率,能快速使环状大分子开环降解;而对于一些有机小分子如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、一元羧酸等往往显得无能为力[4]。因此,对于难以生化降解的脱硫含胺废水,利用臭氧进行预处理是合适的,但需要控制臭氧氧化反应程度,以最小的代价将废水中难以生化降解的有机胺转化为能够生化处理的低分子物质,同时去除大部分COD。

2.1.4 碱性废水臭氧氧化处理过程有机胺转化规律

通过分析臭氧氧化处理前后碱性废水中总N,NO3-含量(见图2),可以看出经臭氧氧化处理后,废水中的有机胺完全降解,其中有机N几乎完全转化为NO3-。

2.1.5 废水p H对臭氧氧化反应的影响

根据臭氧氧化反应机理,p H值对O3的链分解反应有影响,尤其对-OH的链诱发阶段有重要的影响。在臭氧氧化试验装置上对不同初始p H值的含胺废水进行臭氧氧化反应考察,结果见表3。

表3试验结果表明,在相同条件下,高p H有利于臭氧氧化反应。对于脱硫装置碱性含胺废水,可以直接进入臭氧氧化反应器进行氧化降解处理而无需调节p H,有机胺氧化产物为硝酸和碳酸,氧化处理后的废水碱度下降,可以进一步降低废水处理费用。

2.2 碱性含胺废水预处理絮凝试验研究

通常情况下,溶液浊度不大时,浊度与吸光度成正比,而溶液的浊度与颗粒物含量成正比,因此通过测定液体的吸光度可以间接表征其颗粒物含量。配制已知颗粒物含量的标准溶液曲线,测定其吸光度,然后测定被测样品的吸光度,通过被测样品的吸光度与标准溶液曲线的吸光度进行比较,就可以得到被测样品的颗粒物含量。

取颗粒物含量为1037 mg/kg的碱性含胺废水,加入絮凝剂搅动均匀,静置5 min和10 min后,取上层液体,与空白样品一起测定其吸光度,考察絮凝脱除颗粒物效果。结果见表4。

实验结果表明:絮凝剂添加量相同时,SE525和SE601絮凝剂对碱性含胺废水的絮凝效果最好,颗粒物脱除率大于80%,并且絮凝时间短,应用于碱性含胺废水预处理絮凝脱除颗粒物是合适的。

另组实验结果表明:SE525絮凝剂加入量为4 mg/kg时,10 min后溶液中颗粒物去除率就已达到83.90%,显示出较好的絮凝效果,且絮凝效果随着絮凝剂加入量的增加变化不大,从经济角度考虑,加入量可以控制在5~15 mg/kg。

以碱性含胺废水中初始颗粒物含量为1110 mg/kg为例,加入12 mg/kg的SE525,絮凝10 min后取大样,絮凝后颗粒含量为172 mg/kg,测定絮凝前后溶液中的颗粒物体积分布,结果见图3和图4。

絮凝后溶液中的颗粒物总含量降低,0.5μm以下的小尺寸粒子减少,而原来溶液中并未有的20~80μm粒子增加,结果表明絮凝后溶液中的颗粒物因絮凝作用由小尺寸颗粒聚集成大尺寸颗粒,易于沉降,因而在上层清液中含量减少。

3 结论

(1)臭氧氧化技术用于含胺废水预处理是合适的,臭氧能够将废水中难以生化降解的有机胺转化为可以生化处理的低分子物质,同时去除大部分COD。

(2)经臭氧氧化处理后,废水中的有机胺完全降解,其中有机氮几乎完全转化为NO3-。

(3)SE525和SE601絮凝剂在含胺废水中絮凝效果较好,絮凝时间短,可应用于碱性含胺废水预处理絮凝脱除颗粒物。

(4)对于可再生湿法烟气脱硫装置外排碱性含胺废水,建议采用臭氧氧化技术进行预处理。碱性含胺废水无需调节p H,可直接进行臭氧化处理,经臭氧化后的废水经中和、絮凝、沉降,可以送污水处理场,不会对现有污水处理系统产生影响。

参考文献

[1]邢思初,隋铭皓,朱春艳.臭氧氧化水中有机污染物作用规律及动力学研究方法[J].四川环境,2010,29(6):112-117.

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