污水处理装置（精选12篇）
污水处理装置 篇1
1概述
在油田生产、储运、炼制及含油污水处理过程中, 都会产生大量的含油污泥。将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响, 国家已颁布实施了《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》、《排污费征收使用管理条例》, 含油污泥已被列为危险固体废弃物。采用一定的回收处理技术, 可将含油污泥中相当量的污油回收, 在实现环境治理和防止污染的同时, 具备一定的经济效益和巨大的社会效益。
根据边远油田、炼油厂、油品储藏区等含油污泥产量低、区块分散、地面环境条件差的特点, 以简单、适用、安全、可靠、满足生产为设计原则, 我公司专门研制出模块式橇装移动含油污泥处理装置, 采用化学热洗、离心分离、重力沉降的工艺处理含油污泥。模块式橇装移动含油污泥处理装置的设备复杂多样, 结构要求紧凑。装置内各设备的合理布置成为设计的重点、难点。离心处理装置的布置可归结为:露天化、流程化、模块化、集中化。
2离心处理装置设备选型
离心处理装置为该套装置的核心装置, 包括卧螺离心机、换热器、螺旋输送器、中间罐、提升泵以及控制系统组成, 具有自动冲洗、报警等功能, 自动化程度高。流程如下:从调质污泥提升泵来的含油污泥首先经过过滤器去除残留的较大颗粒, 经换热器加热, 与化学药剂混合后送至两相离心机;进入两相离心机的污泥在离心力作用下实现固液分离, 分离出的固体污泥通过螺旋输送机排出;液相进入中间缓冲罐, 由油水混合物提升泵外输。
2.1泵的选择。根据工艺流程中, 泵输送物料的物理性质、化学性质、物料组成, 结合不同类型泵的工作原理, 综合考虑泵的选择类型。初步选定一台结构尺寸较小且能满足工艺要求的离心泵用于输送清水, 一台螺杆泵输送含泥污油。
2.2换热器的选择。受装置空间的限制, 换热器不能过于庞大, 考虑到设备一般用于较偏远地区, 所选设备要结构简单, 维修更换方便。根据工艺要求, 选用板式换热器。
2.3阀门的选择。阀门笼统的划分为通用阀门、特殊阀门。离心处理装置中只涉及到通用阀门, 即:球阀、闸阀、蝶阀、截止阀等。
3总布置图设计
总布置图设计包括设备布置、管道布置设计。根据工艺流程要求, 该装置设计成二层橇装式设备, 既节省了空间, 又使管道整齐美观, 在经过离心装置处理后, 固液物料可以直接进入下游装置。
3.1设备布置设计
3.1.1设备布置。设备布置的一般要求: (1) 要满足工艺流程要求, 按照物流顺序布置设备; (2) 设备布置要符合安全生产和环境保护要求; (3) 应考虑管道布置安装经济合理和整齐美观, 节省材料, 便于施工、操作、维修; (4) 离心处理装置, 设备的布置根据工艺流程, 分为二层布置, 充分考虑安全生产、外形美观的要求。
3.1.2泵布置设计。离心处理装置中采用了露天布置、半露天布置, 主要与工艺要求保持一致。泵底座采用型钢焊接而成, 跟设备主框架采用螺栓活连接, 既能固定设备, 又便于泵的维检修。
3.1.3换热设备的布置设计。在离心处理装置中有两台换热器, 根据规范要求, 宜集中布置在一起, 便于热源进出管线的设计。离心处理装置中两台换热设备集中布置在一层橇座上, 靠近上下游设备, 且布置在主框架边缘位置, 便于设备的操作、维检修。
3.1.4阀门的布置设计。阀门安装的总体要求就是要便于操作、维修。离心处理装置中, 经常操作的阀门均布置在装置边缘处, 便于操作, 对于平行管线上的阀门, 其阀门中心尽量布置在一条直线上, 且管线底标高取一直, 便于管线支架设计。
3.2管道布置设计。管道布置设计的一般要求有; (1) 管道布置设计应符合工艺管道及仪表流程图的要求; (2) 管道布置应统筹规划, 做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求, 并力求整齐美观; (3) 管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修; (4) 设计输送固体物料管道时, 应使管道尽可能短; (5) 布置与转动机械设备连接的管道时, 应使管系具有足够的柔性, 以满足设备管口的允许受力要求; (6) 对于管道表面温度超过60℃的不保温管线, 在距离面或操作平台2.1m以内者、距操作面0.75m以内者, 应考虑人员防烫保护。
离心处理装置中, 管道布置严格按照管道设计一般要求进行设计, 具体从四个方面体现:泵管道设计、换热器管道设计、管道放净设计、管道人员防烫保护设计、管道支架设计。
3.2.1泵管道设计。离心处理装置中, 泵的类型有离心泵、正位移泵, 泵吸入管道在满足热应力的前提下尽量短、少拐弯, 装置中充分考虑了设备与泵之间的位置关系, 进口的减震措施采用改变管道走向, 增强自然补偿能力, 节约材料, 同时还节省了空间。
3.2.2换热器管道设计。换热管道的布置方便操作, 不影响换热器的维检修。离心处理装置中, 两台换热器热介质出口管线在橇内合并到一起, 共用一台疏水阀, 管道简单, 布置紧凑。根据工艺流程, 蒸汽进换热器管道、冷介质出换热器管道, 其操作温度均高于60℃, 在管线没有保温层的情况下, 在操作侧的管道, 以及经常操作的阀门, 均考虑了人员防烫措施。
3.2.3管道低点放净设计。根据工艺管道输送介质的不同, 离心处理装置中的低点放净阀选用了两种类型:输送含泥介质的管线上, 低点放净阀采用球阀, 有利于防止泄露;输送不含泥介质的管线上, 低点放净阀采用闸阀。放净管线的末端均采用管帽拧紧, 防止误操作或者阀门忘关的情况下, 介质泄露。
3.2.4管道支架设计。根据管道的直径、壁厚、管道上阀门等的重量, 初步提出支架的荷载、位置、形式, 将相关资料提供给管道应力分析人员, 由其核算并最终确认支架位置、形式。
结语
该套装置在洛阳石化污泥处理中, 应用效果较好, 处理后的污泥已经达到掩埋要求, 污泥中的油回收率较高, 取得了很好的经济效益, 以及巨大社会效益。该装置已经推广到大庆油田、廊坊管道局的污泥处理项目中。
摘要：本文主要介绍了移动式含油污泥处理装置——离心处理装置的管道设计工作。
关键词：含油污泥,橇装式移动,离心处理
参考文献
[1]GB50316-2000, 工业金属管道设计规范[S].
污水处理装置 篇2
污水处理一体化装置的研究现状与展望
污水处理一体化装置具有投资省、占地少、能耗低、处理效果好及管理简便等优点,是现代污水处理的新方向,有着广阔的应用前景.本文结合几种典型的`污水处理工艺对污水处理一体化装置进行了概括性的介绍与展望.
作 者：邱国华 胡龙兴 Qiu Guohua HU Longxing 作者单位：上海大学环境与化学工程学院,上海,72刊 名：环境污染治理技术与设备 ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL年，卷(期)：20056(5)分类号：X703.3关键词：污水处理 一体化装置 处理工艺
污水处理装置 篇3
关键词:污泥 焚烧 流化 进料
中图分类号:X1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0136-02
1 改造情况概述
1999年上海桃浦污水处理厂引进芬兰Tampella Power公司污泥焚烧炉及烟气处理技术和全套设备，于2001年底建设完工。该系统中焚烧设计处理能力为焚烧含水率约80%湿污泥45吨/天，燃料采用重油或柴油，试运行期间发现系统不仅实际处理能力小与设计能力不相符，而且运行过程中频繁出现故障，不能连续和正常运行，运行成本高的惊人。
为从根本上解决焚烧处理系统在运行上存在的问题，上海桃浦污水处理厂和上海金州环境工程有限公司合作，于2008年对该系统进行改造，并于2009年竣工进入试运行期。从运行的数据和操作工况分析，对焚烧炉改造部分包括炉膛的改造、布风板的更换及污泥进料方式调整，系统不仅基本上达到了改造的预期目标，有些指标达到国内外业内一流水平，尤其是系统调控手段更多，更容易快速调整工况，系统变得更加安全。
2 焚烧炉改造内容
该鼓泡流化床由于是欧洲七八十年代的产品，流化床焚烧污泥的技术还在初期原始阶段，如今随着流化床技术发展，它越加显得落伍和技术欠缺。通过我们重点分析得出了该老式的鼓泡流化床存在着先天性不足并了解到国内外同类型鼓泡流化床技术和设计参数的不同之处，首先对布风板进行针对性的计算与设计，选用膜式壁结构，加强了布风板的抗压强度，管内通导热油可以冷却布风板和风帽；风帽选用耐热合金铸钢，设计小孔出口速度大，适宜湿污泥的焚烧，保证了流化均匀稳定可靠。
为了防止燃烧不完全和产生二恶英；同时为了确保焚烧炉内燃烧更加合理，故对耐火材料重新设计和施工，增加了耐火材料厚度，使鼓泡流化床焚烧炉有良好的绝热性能，确保炉体外壁温度小于等于50℃的要求。
同时，原系统中煤与脱水污泥采用原始的方式由人工搅拌后通过皮带输送机从焚烧炉顶部进入炉中。焚烧炉温度基本无调节手段，另外脱水污泥与煤的混合效果差，焚烧炉焚烧不够稳定，不同程度地干扰正常燃烧和烟气净化。改造后将部分脱水污泥干化后与辅助燃煤分别由密相区进料，未干化部分湿污泥仍从炉顶进炉，可通过从干污泥、辅助燃煤和脱水污泥进炉量来调节焚烧炉的各个工况，实现调节灵活，系统稳定运行。
为降低运行成本和利用余热，在系统中增设尾部高温导热油余热锅炉及将污泥焚烧产生的能量回收再用于污泥干化，改变并实现入炉污泥的含水率。仅这一措施的落实可将初期吨污泥处理消耗成本大大下降，改造后达到吨污泥处理成本是改造前的一半。
3 污泥进焚烧炉含水率的确定
进入焚烧炉焚烧的污泥一般来说可分为三种情况:(1)一般污泥(含水率约为80%)；(2)半干化污泥(含水率40%～55%)；(3)干化污泥(含水率为10％～30%)。
当焚烧炉直接焚烧脱水污泥时，由于一般污泥中含水率较高，需大量的辅助燃料燃燒将一般污泥中的水分蒸发，运行成本过高，且焚烧后烟气中含水过高，对烟气处理相关设备的寿命有一定影响。
焚烧干化或半干化污泥相对节省燃料，因为此类污泥无论是热值还是物料特性均与煤有很多的相似，而且国内对焚烧干化或半干化污泥的焚烧炉有非常成熟的设计制造经验。所以用干化或本干化污泥选择流化床焚烧炉是非常合适的。
系统焚烧污泥的含水率根据以下因素确定:
1)干化后污泥适合输送
根据经验污泥在含水率40%～55%为粘滞区，在该含水率区间的污泥输送困难，不能采用管道输送，输送阻力大，若要强制输送，需在输送污泥管道中注入药剂，减小输送阻力；若采用机械输送，污泥易粘结在输送设备上，出现堵料现象。所以污泥干化必须避开粘滞区，才能保证干化后污泥输送的连续性。
2)干化后污泥含水率低热值高
目前污泥焚烧处理工艺技术，国家规范要求焚烧炉出口烟气温度高于850℃。若干化后污泥含水率太低及热值过高，就会产生燃烧空气配比过高，会造成焚烧炉炉膛截面过大，设备投资增加。根据经验焚烧炉过量空气系统为1.3。
3)尽可能的多回收污泥焚烧后产生的热量
污泥焚烧工艺研究的重点是如何回收利用热量，将污泥焚烧后烟气热量充分用于污泥干化，减少辅助燃料的添加量，降低运行成本。
根据以上情况，焚烧炉焚烧污泥含水率的确定因素归纳为四点:(1)焚烧炉出口烟气温度大于850℃；(2)焚烧炉过量空气系数为1.3；(3)充分利用污泥焚烧热量；(4)上海桃浦污水厂污泥检验特性。根据四点要求经计算确定进焚烧炉污泥含水率约为63%。在系统运行中，我们将部分脱水污泥干化至30%，另一部分脱水污泥直接进炉焚烧，保证入炉两部分污泥折合含水率为63%时进炉，可避开污泥粘滞区，实现污泥输送的连续性，保证系统运行的连续有效，添加的辅助燃料最少。
本次改造就是以改变入炉焚烧污泥的含水率为根本，通过对焚烧炉布风板和炉膛的改造、增加余热锅炉和污泥干化装置达到了焚烧处理污泥的目的。
4 布风板改造
图1为改造前布风板结构，原炉内布风板为砖制，因长期磨损和腐蚀已经严重变形，特别是由耐火材料组合的布风板与风帽的结合处损坏更为严重，风帽松动，高低不平，严重影响布风的均匀性；该布风装置抵抗不了流化风机和增压风机的压力而经常会造成耐火材料失稳塌落现象，严重影响炉内流化和焚烧，不能满足流化焚烧工艺的要求。
图2为改造后布风板结构，采用膜式钢制油冷布风板。水平膜式钢制布风板代替现有砖制布风板；耐热、耐磨合金钢风帽相同高度均匀布置在水平膜式钢制布风板上，在水平膜式钢制布风板的上面和下面都浇注耐高温和耐磨浇注料；在膜式钢制布风板中布置冷却管道，采用通入导热油进行冷却。风帽高度相同均匀布置在布风板上，确保布风均匀，床料流化稳定，炉膛与炉床温度稳定。
在试运行期间对流化床作流化试验。
由图3和图4可以看出布风板阻力曲线和布风板料层阻力特性曲线是吻合。流化临界风量在1.15～1.25m3/s之间，即图4中阴影部分。根据流化试验数据及流化试验中实际流化态的观察，分析得出该焚烧炉流化床冷态时床料厚度应在350～450mm之间。实际运行时风量应保持在临界风量以上，才能保证流化床床料正常的流化态。通过对布风板的改造，布风均匀，流化态稳定，与未改造前流化状况有明显改善，达到了系统稳定焚烧的要求。
5 炉膛改造
原炉内耐火砖磨损和变形严重，需拆除耐火材料全部更换。更换后要求烟气在焚烧炉内停留时间大于2秒，炉子外壁温度在空气温度为25℃时小于等于60℃等条件。
焚烧炉的炉墙采用三层结构设计，外层为硅酸铝板，紧贴焚烧炉的金属壁覆盖，中间层为耐火高强度轻质保温砖，内层为高性能耐磨耐火浇注料，可适应本焚烧炉的热膨胀要求和焚烧炉内的燃烧要求。
焚烧炉炉膛改造可利用公式进行检验焚烧烟气在焚烧炉内停留时间是否大于2秒，烟气停留时间计算公式如下:
其中:v:焚烧炉内烟气流速，m/s；
t:焚烧炉内烟气停留时间，s；
D:改造后焚烧炉内烟气流通直径，取值为2.3m；
Vy:污泥焚烧后烟气量，取值为5995.39Nm3；
θ:烟气出口温度，取值为875℃；
H:密相区至烟气出口有效高度，取值为4.5m。
将上述参数代入公式得:
经计算，烟气停留时间为2.86s，满足国家規范烟气停留时间大于2秒的要求。
6 焚烧物料入炉改造
改造前将一般污泥和辅助燃煤人工混合后，由焚烧炉炉顶进料。一般污泥和煤混合不能保证均匀，混合热值波动较大，造成焚烧炉运行工况不稳定，且在燃烧过程中，其中大部分小颗粒的煤在炉内下落过程中未到达炉底便燃烬，所产生的热量不能高效地达到维持炉内较高的温度，不具有良好的热惯性，影响了整个系统的燃烧效率。
7 改造结果
改造后焚烧系统的性能有了明显提高，运行情况良好，各监测点数据变化平稳，焚烧炉处理污泥能力也得到大幅提升，每天实际处理湿污泥最多可达到50t。由于系统性能的提高以及焚烧余热的利用，使污泥焚烧的运行成本大幅度降低，由原来处理每吨湿污泥需消耗煤333kg，降至154kg左右。按每天上海桃浦污水厂每天产泥45t，年运行300天计，每年仅煤可节省2416.5t，燃煤单价按600元/吨计，相当于节约144.99万元的运行费用。
8 结语
该焚烧炉改造是在国外技术基础上进行改造的，是一次国外技术与我国技术的融合，是引进技术与我国实际情况相结合的成功范例。此次改造成功解决了流化床焚烧炉不能持续稳定运行的问题，同时也证明将半干污泥焚烧处理是经济的、合理的，流化床焚烧炉适合半干污泥的焚烧，多点投料的方式对焚烧炉工况调节是有利的。上海桃浦污水厂的污泥干化焚烧工程是经济合理的，能够在我国大力推广和运用，能够成为我国污泥焚烧处理的典范，符合国家节能减排、低碳经济总体规划要求。
参考文献
[1]吴锦坤.鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟.杭州,浙江大学,2007.
[2]池涌,李晓东,严建华,倪明江,岑可法,等．洗煤泥与污泥处理焚烧技术及工程实例．北京:化学工业出版社,2006:139-145.
[3]齐瑞江,曹作忠.污泥焚烧处理成本分析,环境工程:2009,27(5).
[4]志恒,政信.废弃物焚烧技术[M].2版.平成10年出版,
[5]GB18485-2001,生活垃圾焚烧污染控制标准.
一种污水处理用光催化反应装置 篇4
1 传统检测设备及工作流程
下图是常见的一种反应容器, 其主要包括三个部分, 电源, 反应容器, 搅拌装置。其工作流程如下:首先, 在烧杯中配制一定浓度的待降解染料, 加入一定量的催化剂, 超声使催化剂完全分散。然后连接好装置, 将溶液由取样口倒入反应容器, 开启搅拌装置, 使催化剂不至于沉底, 再打开光源电源, 开始进行反应。反应开始后, 每隔一定时间用滴管从取样口中吸取3-5m L溶液, 待反应结束后, 将溶液在离心机中离心, 取上层清液在紫外-可见分光光度计中测试其吸光度, 根据吸光度的变化, 判断其降解效果。
2 传统检测设备的不足
首先, 其操作过程比较复杂, 步骤繁多, 反应过程中必须时刻等待取样, 耗费人力。其次, 反应结束后得到的数据为一个一个离散的点, 无法有效反映点与点之间细微的浓度变化, 只能获得一个大概的变化趋势, 不利于围观分析。更重要的是, 使用其检测时只能使用粉末状的催化剂, 而目前研究者正大力开发固定化的催化剂, 如薄膜催化剂。
3 新系统的构造和工作流程
针对以上不足, 我们设计了一款自动化的光催化反应系统。如图2所示, 该系统主要包括两个部分, 一个是催化反应系统, 另一个是数字监测系统。首先是催化反应系统, 在一个固定体积容器中设计了一个进水口和一个出水口, 用于水样的进出, 当水样从进水口进入后, 首先经过一道过滤装置, 以使其中的大颗粒不溶物质直接过滤掉, 过滤后的水样再经过载有催化剂的薄膜, 在光源的配合下发生光催化反应, 使其中的有机污染物得到降解, 然后经出水口离开。如果是粉末样品, 则将其中的薄膜部分取下, 在出水口的前端加入微孔滤膜, 将粉末样品直接放入两块滤膜之间, 再搅拌即可实现光催化反应。为了便于反应过程中的控制和监测, 在该系统中引入了一个数字控制和监测装置, 主要包括传感器、光源、控制器、显示器、水泵、搅拌器。光源位于反应容器中央, 同时为了更有效利用光能, 在反应容器内壁加入反射装置, 使光路在容器中来回反射, 提高光利用效率, 通过与控制器连接, 主要是为了使整个系统在一个控制界面上完成控制。传感器分别置于进水口、反应容器中央和出水口, 可以实时反馈系统中各个区域的水质变化, 是这套装置中最核心的部分。水泵的作用是为了防止反应后的水质不达标而需要将其重新送入系统中时而设置的。该系统不仅适用于一般实验室内的光催化反应实验还可以作为家用净水装置。
4 结语
污水处理装置 篇5
近几年来，我国西部高建公路建设飞速发展，沿线的收费站和服务区数以千计。这些收费站大都设置在大中城市和重要集镇的城乡结合部，距市中心都有相当距离，而服务区则位于某两个收费站之间的两侧，均属生态敏感区，水资源匮乏。其生活污水无法汇入城市污水管网集中处理。目前大都直排至附近的农田、洼地或沟渠，造成新的环境污染。
随着全民环保意识的增强，对生活污水处理达标排放的要求更加迫切，在西部缺水地区经净化处理后的中水又可以实现水资源的循环利用和污水的零排放。本项目依托具有自主知识产权的专利技术《钢丝网水泥沼气池》，专为高速公路沿线收费站和服务区开发的集装箱化污水处理装置，能有效实现高速公路沿线污水处理的分散化和普及化。特别是高速公路服务区所产生的大量人粪尿和餐厅的残余物，通过厌氧发酵净化处理所产生的沼气、沼液和沼渣，在服务区可以得到充分利用，既可以提供部分能源，又为建设花园式服务区创造了条件。在缺水地区经厌氧折流过滤或氧化塘处理的中水，又可以循环利用。根据周边村镇养殖小区和农户的实际需要，还可以用增加集装箱数量的方法组成不同规模的沼气治污工程，结合少量的配套设施，既可向当地农户集中供气或供电，又可利用沼液、沼渣发展生态农业，修复生态环境，带动新农村建设和清洁家园行动，本项目结合交通基础设施建设，可以促进西部循环经济的发展。
二、项目前期科研及工作基础
本项目是以二手集装箱为载体，内置由厌氧消化池和兼氧滤池所组成的钢丝网水泥沼气池，在池体与箱体之间采用聚氨酯现场发泡技术形成一定厚度的隔热保温层，顶部设有太阳能加热装置，箱内根据需要，在一端设有沼气锅炉、水泵房和集控台，通过标准管道接口输入污水和人畜粪便进行净化处理，所产生的沼气、沼液和沼渣，根据不同的使用要求分别输出。
沼气治污技术是生活污水净化处理、畜牧养殖业污染沼气综合治理的有效措施，其主体结构就是不同容积的沼气池。常规沼气池无论是农村户用沼气池，还是大中型沼气工程，其主体结构除部分顶罩为红泥塑料外，大都采用砖混结构、素砼或微量配筋砼制作。其几何形状及尺寸因受结构材料强度的制约，整体性薄弱，耐久性、安全性和可靠性差，原材料耗用量大，现场施工期过长，施工质量很难保证，使用寿命短，维修保修困难，难以实现工厂化、标准化和商品化生产，无法向高端环保装备发展。《钢丝网水泥沼气池》（实用新型专利号：ZL200920303683.2;发明专利申请号：200910302622.9；发明专利公开号：CN1011555451A）在全面总结我国自上世纪六十年代开始设计建造的钢丝网水泥农用船的长期使用所积累的经验基础上，针对沼气池的特点和使用要求，以及未来发展的需要，通过对各种相关结构材料的材质、材性的综合分析和比较，以有效使用国家材料资源的原则为指针，经多方案的技术经济论证后，决定选用耐腐蚀性强、结构强度高的复合材料——钢丝网水泥作为沼气池的主体结构材料。
钢丝网水泥是在钢筋砼的基础上，应用联系变形理论，采用分散配筋，不用粗骨料，以高灰砂比、低水灰比的高强度砂浆为基材与高配筋率网架所组成的一种复合材料，可以制成各种形式的薄壁构件，且具有一定的弹性，最早是意大利涅尔维教授于1943年首创，著名的澳大利亚悉尼歌剧院就是用钢丝网水泥建成。我国自1957年开始进行钢丝网水泥材质和材性的理论研究，1958年即应用于生产实践，1960年1月建成的32×6（米）沿海钢丝网水泥趸船，目前仍在正常使用。改革开放三十年来，用钢丝网水泥修复的钢质趸船和新造的各型沿海军用与民用钢丝网水泥浮码头趸船均未进坞或上台修理过，充分显示钢丝网水泥材料在海水中的耐久性、经济性、安全性和可靠性。我国水泥造船的技术积累为钢丝网水泥沼气池的应用与发展提供了强有力的技术支撑。由于钢丝网水泥沼气池的结构形式能充分发挥不同结构材料的力学性能，整体强度和局部强度高，相同容积构筑物的结构材料体积和重量只有砖混结构的1/6～1/8，是一种资源节约型的工程构筑物。
该专利为组合发明，主体结构采用平面分段预制装配、预留环连接、高频灌浆成型，以标准模块组装成大、中、小型不同容积的沼气池、兼氧滤池和水生植物净化池等构筑物，可用以建造不同用途和规模的沼气治污节水工程和生活污水净化处理系统。沼气池内设有分流板，以延长发酵液在池内的流动距离和时间，外侧和底部设有保温材料，上部设有太阳能、电能或余气加热装置，强化发酵效果，提高产气率；兼氧滤池内设有不同材料制造的折流过滤和微生物处理装置，以提高净化效果；水生植物净化池内通过具有除臭效果的水生植物除臭后进行中水再利用或达标排放，同时也为沼气池提供部分发酵原料。
目前，已应用该专利建造了学校公厕沼气治污工程，以钢丝网水泥沼气池取代常规的化粪池，并为使用单位提供了部分生活用沼气。同时又从农村小学的实际情况出发，建成了人（粪）——沼（气）——果（蔬）一体化工程，改善了学校的环境卫生，除为教师提供生活用沼气外，通过高位沼液储存池，向山坡地上的果树和蔬菜进行自流灌溉和施肥，实现水冲厕所的零排放，同时为学校创造一个小学生环保教育示范基地。此外，还为位于水源短缺海岛上的一所中学设计建造了公厕沼气治污节水工程。
近十年来，我国高速公路的发展突飞猛进，全国公路沿线的收费站与服务区数以千计，但其生活污水基本上没有经过净化处理就直接排放至附近的农田沟渠和水域，为保护其周边的生态环境，有必要增设小型污水净化处理系统。
根据福建省农业厅“十二五”规划，全省计划新建养殖小区和联户沼气工程3200处。为此，福州市高级科技老专家协会在闽侯县鸿尾乡安樟村创建了以生产钢丝网水泥沼气池标准模块为起步工程的沼气治污实践基地。通过扩大中间试验，培养一批骨干施工技术力量，进而研发适应高速公路沿线收费站与服务区使用的，集装箱化污水处理装置。在此基础上，组建年产200箱的中试车间，为交通部西部交通建设的环境保护和生物能源利用作贡献。
三、项目实施方案
集装箱的特征是：耐用，其坚固的程度足以能反复使用；在一种或多种方式的运输过程中无需倒载换装；设有便于装载或搬运的装置；能方便地将货物装满或卸空。以集装箱作为运输单元进行运输，具有许多优点。主要是能实现“门”到“门”运输，提高装卸效率，减轻劳动强度，及防止货损货差等。随着集装箱运输的发展，大量使用一定时间的集装箱被淘汰，成为二手集装箱，且价格低廉。通常，用作工地的临时住房、办公室或另散货物仓库等。
本项目是以二手集装箱为载体，根据ISO668指定的标准集装箱尺寸和对隔热保温层厚度的要求，对钢丝网水泥沼气池各型标准功能模块的主尺度进行优化。在确保各种荷载状态，主体结构总强度和局部强度的情况下，尽可能减轻结构自重。
通过静态和动态强度测试和长距离运输过程中的疲劳试验，评估其安全性和可靠性。在此基础上进一步改进主体结构的设计计算方法，进行不同规格标准模的试生产、试用、功能测试和评估认证。
本项目是以《钢丝网水泥沼气池》专利技术为依托进行深层次研发、具有自主知识产权的多用途高端环保与能源开发利用的关键性装备，其核心技术据《中国发明与专利》2009年第12期“项目点评”称：本发明所选用的材质、结构形式、施工工艺、发酵与净化技术的经济性、实用性、安全性和可靠性在国际和国内均居领先地位，属于“中国创造”。经深层次开发，最终形成的产品，有望进入国际环保领域。
本项目的核心技术是我省交通与农业系统多位数十年来，在科研、生产和管理工作第一线的资深专家，根据社会的实际需要由个人出资自发组成的研发团队所开发的科技项目，已成功地应用于工程实践，并完成了各型模块的标准化设计和多功能设计，初步编制了相关工艺规程和质量要求，同时在生产实践中进行验证。为本项目的研发提供了强有力的技术支撑。
对于适用于高速公路收费站和服务区使用的污水处理装置，能实现集装箱化，可以有效解决分散在全国各地高速公路站区的污水处理设施建设、使用、管理与维修的重点和难点问题。
以集装箱为载体，将《钢丝网水泥沼气池》内置于集装箱内，组成集装箱化污水处理装置，是将能实现“门”到“门”运输的集装箱，与采用生化厌氧发酵净化，兼氧折流过滤，微生物除臭等科技手段的环保设备与太阳能利用，热交换装置与廉价保温料的有效使用，自动化监控，以及机电一体化等高新技术的有机结合。
本项目是在前期工作的基础上，重点研究设计制造适用于不同规格集装箱的标准模块与配套的系统和设备，通过各使用状态下的实体强度试验后，尚需进行长距离运输的疲劳试验等。经检测、分析、完善与评估后，转入中间试验车间，进行试生产。
集装箱化污水处理装置断面图如图一所示。
图2是40英尺A型标准模块沼气治污与站区绿化相结合。
图3是生活污水多级处理系统示意图。
图4是沼气治污节水工程与生态农业相结合示意图。
本项目试验研究的技术路线为：
前期工作 → 标准模块设计 → 试制 → 试验 → 完善 → 实体试验检测 → 实效试验检测 → 总结鉴定 → 评估认证 → 小批量投产
总的研究期限为三年，自2010年7月至2013年6月。
四、项目依托工程情况及其他必要支撑条件
本项目试制的依托工程是福州市高级科技老专家协会沼气治污实践基地的中间试验工程。
福州市高级科技老专家协会是国家副主席习近平同志在福州市任市委书记时，亲自组建的经济可持续发展“智库”，在钢丝网水泥应用技术研究方面与我所有良好的协作关系。最近，响应市委、市政府关于科技下乡，服务农业、促进农业生产的号召，在闽侯县开展学会联村科技服务活动，推广《钢丝网水泥沼气池》专利技术，以协助当地处理养猪场污染物，改善农村环境，并获取沼气，作为农村能源。目前养殖小区沼气治污的试验工程正进入紧张的实施阶段，已开发的四种标准模块可适用于不同规模的养殖小区。也可组建成大中型沼气工程。计划组织当农民企业家和养殖户，自筹资金建设钢丝网水泥沼气池预制构件生产车间，以取得规模效益。
据当地村民反映，高速公路收费站与服务区能有条件建设沼气治污工程，可与附近农村的生态农业建设相结合，除可以解决自身的污水处理外，还可以为当地提供沼液、沼渣等有机肥料和部分生活用气，而当地农民则可通过农用抽渣车向污水处理装备提供发酵原料，保证沼气的供应，推动农村清洁家园行动，一举多得，这与福银高速公路管理人员关于收费站和服务区实现绿色交通，进行生态建设的倡议不谋而合。
本项目的创新理念来自生产和管理工作的第一线，能够付诸实施的最佳方案就是使《钢丝网水泥沼气池》集装箱化。为此，依托工程方愿意将批量生产钢丝网水泥沼气池预制构件车间，自筹资金扩建为集装箱化污水处理装备的中试车间，增加相应的集装箱堆场与预处理车间，总装车间和成品库。中试车间位于福建省闽侯县316国道附近，距福银高速公路闽侯和闽清入口的距离各为20公里，各种规格的集装箱拖掛车均可直达厂区。项目承担单位提供中试阶段所必须配备的制造、检验、检测和起吊运输等设备和装置，同时为所生产的装备提供原材料和劳务费用的支持，承担实体试验，长距离运输疲劳试验、检测、评估和认证等方面的费用。
试用依托工程单位漳诏高速公路溪南服务区位于福建与广东交界处，素有福建南大门之称，于2002年底建成投入使用，占地25亩，承担过往司乘人员休息和就餐等多项功能，经2007年扩建，现占地75亩，每天进出车辆二千多辆，接纳旅客近万人，可以作为集装箱化污水处理装置不同组合形式的实效试验基地。
依托工程方保证按科研进度配合试制、试验、检测、改进、评估、试用和认证等工作，按计划完成集装化污水处理装备中试车间设计产能达标和实效试验的任务。
本项目计划于2010年12月以前完成前期工作和不同规格集装箱内置标准模块的设计。
2011年6月以前完成以国际标准化组织ISO668 40英尺1A型集装为代表的产品试制工作。同年12月完成产品的实体试验长距离运输的疲劳试验和实效试验，同时进行中试车间的筹建和自动化生产线和总装线的设计。
2012年12月前中试车间建成投产，能够小批量生产，并完成代表产品的检测、评估和认证。
2013年6月中试车间设计产能达标。
五、项目预期目标及经济、社会效益
中试车间设计产能达标后，除能按原计划每年生产6万立方米钢丝网水泥沼气池预制构件外，可以年产集装箱化污水处理装置200台套。年总产值5000万元，年创利税1000万元。能安排150～200名劳动力就业。
中试车间年产200台套新型污水处理装置投入使用后，只要厌氧发酵原料充足，预计每年可产沼气300万立方米，能创附加经济效益400～500万元。结合沼气、沼液和沼渣的综合利用，经深层次开发，可使产业键向纵深发展，对我国的西部开发和交通建设将发挥重要作用。
溶剂脱酚装置处理焦化废水的应用 篇6
关键词： 溶剂脱酚； 焦化废水； 废水处理
中图分类号： X 703 文献标志码： A
Abstract： The solvent extraction for phenol removal is an efficient process for treating wastewater，which can get good performance as the pretreatment for the following treating unit of the wastewater from coke plant.The phenol from the coke plant wastewater can be recycled with this process.It not only protects the environment，but also gains economic benefit.The performance and operation status are described in this paper.The phenol removal process of the unit and the operation parameters are also introduced.The results show that it is feasible to treat the coke plant wastewater with the unit for phenol removal using solvent extraction.It can be adopted in more coke plants for treating the wastewater.
Key words： phenol solvent extraction； coke plant wastewater； wastewater treatment
焦化厂产生的废水中含有酚、氰化氢、氰化物、硫氰化物、油、硫化氢、吡啶、苯、萘等多种物质，其中以酚的含量为最多，因此，通常简称酚水[1].酚具有生物毒性，如果浓度过高，对生化处理的微生物有抑制作用，直接影响废水处理效果.根据GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》[2]自2015年1月1日起，现有企业需执行的水污染物排放标准中挥发酚的含量限值为0.30 mg·L-1，部分特殊地区的排放限值为0.10 mg·L-1.随着环保要求的日益严格，对焦化废水的脱酚要求也随之提高.
1 焦化废水脱酚工艺
含酚废水的来源很广泛，除了焦化厂所产生的废水外，炼油厂、酚醛树脂厂、制药厂等都会产生组分不同、浓度不一的含酚废水.含酚废水的处理方法也很多，通常可分为三大类[3]：① 物理法：主要有焚烧法、溶剂萃取法、吸附法、膜分离法；② 高级氧化法：主要有Fenton试剂法、湿式空气催化氧化法、光催化氧化法、电催化氧化法、超声波化学氧化法；③ 生物法：主要有活性污泥法、生物膜法、生物滤池法、生物流化床法.
焦化废水脱酚工艺主要有以下几种方法.
1.1 蒸汽循环法
蒸汽循环法属于物理法脱酚，主要是利用蒸汽将废水中的酚蒸吹出来，通过NaOH碱液喷洒吸收酚生成酚钠盐C6H5ONa.酚钠盐溶于水，形成酚盐溶液，大部分循环，小部分作为产品切出.蒸汽循环法脱酚具有装置较少、工艺简单、易于操作等特点，在我国一些大型焦化厂很早就有应用.例如武钢焦化厂蒸汽脱酚装置1959年开工，脱酚效率可达70%～80%，但是由于运行一段时间后，脱酚效率降低到50%以下，且电能和蒸汽耗量大，维修困难，检修周期长，1970年后装置停产[4].现阶段已很少有焦化厂使用蒸汽循环法脱酚.
1.2 溶剂萃取法
溶剂萃取法也属于物理法脱酚，是利用酚在不同溶剂中的溶解度不同，使用与水互不相溶的有机溶剂从废水中萃取出酚的方法.溶剂萃取法是目前成熟的处理工艺，具有操作范围广、再生容易、处理效果好等特点，而且可有效回收酚类物质[5].在工程实际中应用较为广泛.
1.3 生化法
生化处理主要是利用水中的微生物将酚分解，由于酚对微生物有抑制作用，因此生化处理法对酚的浓度有比较严格的要求.孙艳等[5]从焦化废水中分离出能够降解酚的细菌，经驯化培养后，其苯酚的耐受能力达915 mg·L-1.
1.4 吸附法
吸附法采用吸附剂将废水中的酚吸附脱除.最常用的吸附剂为活性炭.活性炭吸附可有效去除废水中大量的悬浮物和部分有害物质，在pH为2～3时，可使酚的去除率达95%以上[7].由于吸附后的活性炭再生比较困难，虽然可回兑至炼焦煤中，送去焦炉炼焦，但其作为脱酚方法应用较少.
2 溶剂脱酚工艺
溶剂脱酚装置属于焦化厂污水处理中一个工段，用来处理大量含酚废水.该装置通常放置于蒸氨装置之前，能够有效降低焦化废水中的含酚量，有利于后续工段对废水的进一步处理.根据焦化厂的实际情况，萃取剂通常采用粗苯或重苯.粗苯或重苯是焦化厂的中间产品，价廉易得，与水不溶，分配系数高，是比较理想的脱酚萃取剂.
溶剂脱酚工艺流程通常为来源焦化废水与萃取剂逆向接触，酚从废水中萃取出来，富含酚的萃取剂通过NaOH溶液碱洗后生成酚钠盐，萃取剂经过碱洗再生后循环使用.富集的酚钠盐溶液送去后续酚盐精制装置处理.
国内焦化厂通常采用的溶剂脱酚工艺都是振动萃取脱酚，即主要的萃取设备为脉冲萃取塔，碱洗设备为碱洗塔.脉冲萃取塔的筛板上下往复运动，进行脉冲振动.振幅大小是影响分散相颗粒分散的重要因素，振幅过大会引起轻相上升甚至引起液泛，频率和振幅选取不当会造成油水分离效果不好，形成乳化[4].宝钢于1981年从日本引进焦化酚氰废水三级处理工艺装备，即萃取脱酚—蒸氨—生化处理—活性炭吸附[7].其中溶剂脱酚装置采用的是非振动萃取脱酚，萃取塔内部不产生振动，碱洗系统为分离槽.与振动萃取脱酚相比，萃取温度低，设备运行稳定，操作条件更易控制，分离槽串联碱洗效果好.因此宝钢化工一、二、三、四期均采用此溶剂脱酚工艺.
溶剂脱酚装置的原料氨水来自于氨水大槽，是由炼焦的剩余氨水及煤气净化、化学产品精制产生的高浓度工艺排水汇总产生.混合氨水水量及水质如表1所示.
溶剂脱酚由氨水处理系统、循环油系统、碱洗系统、废油再生系统组成.图1为溶剂脱酚装置流程.
2.1 氨水处理系统
原料氨水通过管道输送至溶剂脱酚装置.首先，原料氨水经过陶瓷过滤器去除焦油等杂质；其次，通过氨水冷却器将原料氨水冷却到所需温度（由70℃冷却至40～50℃）；然后，原料氨水进入萃取塔，萃取塔上段为焦油萃取段，用少量的循环油与氨水逆向接触将残存的焦油再次去除，萃取塔下段为酚萃取段，通过循环油萃取氨水中的酚；最后，萃取酚后的氨水从萃取塔底部自流至处理氨水槽，然后用泵送至后续处理装置.
2.2 循环油系统
循环油（粗苯或轻苯）从轻油槽补充进入贫油槽.贫油槽中的贫油（不含酚或含少量酚的循环油）通过贫油泵分别送入油再生系统和萃取塔的上下段.由萃取塔上段出来的废油进入油再生系统，下段出来的富油（含酚循环油）通过脱硫塔脱水和脱硫后进入碱洗系统.富油经过碱洗后成为贫油进入贫油槽循环使用.
脱硫段的脱硫液是酚盐，其反应式为
H2O+C6H5ONaNaOH+C6H5OH
2NaOH+H2SNa2S+2H2O
2.3 碱洗系统
来自循环油系统的富油进入碱洗系统，富油先经过管道混合器与NaOH接触反应，然后进入分离槽内与NaOH进一步反应生成酚钠盐.为了保证碱洗效果，每个分离槽通过酚盐泵都有一定量的内循环.循环油通过混合泵输送并依次最少经过3个串联的分离槽，最后利用循环油与碱液的密度差进行分离并根据控制要求排出酚盐，送至后续的酚盐精制装置.
其中酚与碱液的反应式为
C6H5OH+NaOHC6H5ONa+H2O
2.4 废油再生系统
再生的废油种类为：① 贫油泵送出的1%循环油；② 萃取塔焦油萃取段的废油；③ 萃取塔酚萃取段排出的乳化物；④ 分离槽排出的乳化物；⑤ 放空轻油槽中的油.将这5种废油收集在废苯槽中，通过废苯泵将废油送入溶剂回收塔，采用蒸汽蒸馏的方法再生，塔顶的苯蒸气经冷凝和油水分离后进入循环油系统，塔底的重馏分物质送至外装置处理.
溶剂脱酚装置的特点为：① 采用固定筛板塔代替脉冲筛板塔作为萃取塔；② 萃取塔上段设焦油提取段，用少量粗苯（或轻苯）除去氨水中的焦油；③ 碱洗前设置脱硫塔，除去富油中H2S等杂质；④ 碱洗采用富油与NaOH和酚盐混合水溶液四段混合、分离的连续碱洗流程；⑤ 用分离槽代替碱洗塔，操作比较方便，没有频繁的切换碱洗塔及更换新鲜碱液的操作，便于操作管理.
3 溶剂脱酚改造
宝钢四期溶剂脱酚装置在三期原有的溶剂脱酚装置内进行扩容改造，使得氨水处理能力由70 m3·h-1扩容到140 m3·h-1.改造后的溶剂脱酚装置于2011年底全部投产，顺利通过功能考核.改造前、现阶段溶剂脱酚装置的相关运行数据分别如表2、3所示.
通过比较改造前、后溶剂脱酚装置的运行数据可看出，改造前由于原料氨水含酚量较高，同时处理量较小，导致处理后氨水含酚量在30～60 mg·L-1之间波动，脱酚效率在95%～97%.游离碱含量偏低，产品粗酚盐溶液的含酚量较高.改造后由于装置处理量变大，原料进水氨水含酚量稳定在1 200 mg·L-1以下，处理后氨水含酚量可控制在20 mg·L-1以下，脱酚效率保证在98%以上.这为后续的水处理工段创造了有利条件.
表4为改造后溶剂脱酚装置主要指标.两年多的实际运行表明，改造后的溶剂脱酚装置达到设计要求的处理能力140 m3·h-1，脱酚效率大于90%.与改造前的装置相比，各项指标均没有下降.改造后两座萃取塔并联，七台分离槽分为两系并联，每系三台串联，剩余一台作为公共备用分离槽.萃取效果和碱洗效果均达到要求.
溶剂脱酚装置的运行成本为每t废水17.84元，装置产出的粗酚盐溶液作为原料输送至后续的精酚装置生产苯酚产品，苯酚产品的价格为12 770元·t-1.粗酚盐的外购价格为865.8元·t-1，企业内部边际贡献为5 979元·t-1，具有较好的经济效益.
4 结 论
焦化厂产生的大量含酚焦化废水，对环境有极大的危害，其中的有害物质酚是一种宝贵的化工原料.使用溶剂萃取法处理焦化废水，不仅能够将酚从焦化废水中脱除，而且可回收废水中的酚，具有良好的经济效益和环保效益，并且有利于后续蒸氨操作以及酚氰废水的处理.在环保要求越来越严格的今天，该方法具有良好的推广价值.
参考文献：
[1] 何建平，李辉.炼焦化学产品回收技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.
[2] 环境保护部.GB 16171—2012炼焦化学工业污染物排放标准[M].北京：中国环境科学出版社，2012.
[3] 陈竹铭，朱长光，刘函清.溶剂脱酚装置运转状况[J].武钢技术，1980（4）：86-98.
[4] 赵天亮，陈芳媛，宁平，等.工业含酚废水治理进展及前景[J].环境科学与技术，2008，31（6）：64-66.
[5] 孙艳，李京，谭立扬.一种耐酚菌种及其固定化细胞降解含酚废水性能的比较研究[J].环境科学研究，1999，12（1）：1-9.
[6] 吴志皓，孙朝琴，穆亚芳，等.活性炭吸附法处理含酚废水[J].信阳农业高等专科学校学报，2007，17（2）：126-128.
污水处理装置 篇7
关键词：COD,氨氮,水解+A/O
0 前言
兰州石化公司污水处理厂工业污水处理装置承担着公司工业污水和本地区部分生活污水的处理任务, 所处理的工业污水中含有大量的有毒有害物质。该水体系统污染物的浓度高、种类多、可生化性差, 所以处理的难度也较大。其中的污染物种类将近四十种, 难以生物降解或不可生物降解的污染物种类有二十余种, 属于典型的难降解工业污水体系。同时, 由于污水中含有硫化物、胺、酚、氰化物等抑制降解作用极强的毒性物质及其衍生物, 使得污水处理厂原有的处理装置及处理工艺难以实现对出水各项指标的有效控制。
兰州石化公司污水处理厂原有的处理装置始建于上世纪六十年代初, 由于其工艺技术 (传统活性污泥法) 落后, 设备陈旧老化, 已不能满足工业污水来水的水质条件要求。特别是原有的处理装置设计中未考虑脱氮等问题, 使工业污水的出水COD值及氨氮值长期不能稳定达标。
我们参照国内外的成功经验, 根据兰州石化公司工业污水水质的特点和排放要求, 根据原有污水处理装置的实际情况, 建立了一套中试装置, 进行污水处理中试试验。并在此基础上, 制定了污水处理系统改造的工艺路线, 从而为装置改造的实施提供最佳的工艺技术参数。
1 原有工业污水处理装置不达标原因分析
通过对改造前工业污水处理装置的工艺运行情况和出水水质进行分析, 我们认为影响污水出水COD值和氨氮值不达标的主要原因有以下几点:
1.1 工业污水污染物成份复杂
污水处理厂的工业污水来自于石化公司有机厂、公司合成橡胶厂、石化厂、化纤厂等多家企业, 所以在污染物浓度、成份等方面存在着很大的波动。水体体系中影响COD值的污染物质种类繁多、性质各异, 其中难以生物降解和不可生物降解的物质占有很大比例, 这给污水处理增加了处理难度[1]。
1.2 工业污水可生化性差
该水体体系含有大量生物难降解物质, B/C值 (可生化性指数) 很低仅0.1~0.2, 可生化处理性差, 属于典型的难降解工业污水, 这也是处理后出水COD值和氨氮值不达标的重要原因[2]。
1.3 工业污水有毒物质多
活性污泥处理系统的硝化过程受到许多毒性污染物的抑制, 如硫化物、胺、酚、氰化物等。如果微生物暴露在同时存在几种毒性物质的环境条件下, 毒性物质的抑制作用将比单种毒性物质的抑制作用更大 (协同作用) 。由于进入污水处理厂的工业污水中, 包含多种毒性物质及其衍生物, 致使微生物频繁中毒不能发挥降解作用。
1.4 原有工业污水处理工艺落后
原有的污水处理工艺采用传统的活性污泥法, 只能进行简单的降解处理, 没有考虑对氨氮的去除, 致使工业污水及生活污水进水中的氨氮得不到有效去除, 这也是致使氨氮排放长期超标的重要原因。
2 工业污水处理组合工艺
2.1 工业污水处理组合工艺的设计
根据兰州石化公司工业污水的特点及原有污水处理装置存在的问题, 为取得工业污水最佳的处理工艺及运行参数, 根据原有污水处理厂的运行情况, 经过反复讨论论证, 初步决定采用“水解+A/O”工艺技术对原有的处理装置进行工艺及设备改造, 并建立了相应的中试装置。工业污水处理组合工艺中试装置示意图如图1所示。
2.2 工业污水处理组合工艺基本原理
(1) 工业污水处理组合工艺水解工艺原理
所谓水解工艺就是利用水解和产酸微生物, 将污水中的大分子和不宜生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物, 包括颗粒性固体的降解和溶解性固体的降解, 使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到有效处理。
本技术所应用的水解池是把反应控制在厌氧的第二阶段, 水解池除了将污水中的大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物, 此外还具有悬浮物去除率高和悬浮物消化率高的特点。由于水解池是属于升流式污泥床反应器的技术范畴, 污水由反应器底部进入反应器, 通过污泥层 (厚度约3米) , 大量含微生物的污泥将对进水中的颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附, 这是一个物理过程的快速反应。截留下来的物质吸附在水解污泥的表面, 一部分慢慢地被微生物分解代谢, 另一部分排入污泥处理系统。在大量水解细菌的作用下将不溶性有机物水解为溶解性物质, 同时在产酸菌的协同作用下, 将大分子物质、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质, 重新释放到液体中, 在较高的水力负荷下随上清液流出系统。
可以看出, 本技术的水解工艺集沉淀、吸附、生物絮凝、生物降解功能于一体, 有机物在水解反应的去除中包括了物理、化学和生物化学在内的综合反应过程。
(2) 工业污水处理组合工艺A/O法原理
本技术所采用A/O法就是采用生物降解的方法降解污水中的氨氮等污染物的过程。污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。A/O法脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中, 在将有机氮转化为氨氮 (氨化) 的基础上, 通过硝化和反硝化菌的作用, 将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮, 再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气, 达到从污水中脱氮的目的。
含氮化合物在微生物的作用下, 相继产生下列各项反应:
1) 氨化反应:
有机氮化合物在氨化菌的作用下分解转化为氨态氮, 这一过程称为“氨化反应”, 以氨基酸为例, 其反应式为:
2) 硝化反应:
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。包括两个基本反应步骤:由亚硝酸盐菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。亚硝酸盐菌和硝酸菌都是化能自养菌。它们的生理活动不需要有机性营养物质, 它们利用CO2、CO32-和HCO3-等作为碳源, 通过无机物NH3、NH4+或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需在好氧条件下进行。其反应过程如下:
亚硝化反应:NH4++O2+HCO3-→NO2-+H2CO3+H2O+亚硝酸菌
硝化反应:NO2-+NH4++O2+H2CO3+HCO3-→NO3-+H2O+亚硝酸菌
总反应:NH4++O2+HCO3-→NO3-+H2CO3+H2O+微生物细胞
通过对上述反应过程的物料衡算可知, 在硝化反应过程中, 将1g氨氮转化为硝酸盐氮需耗氧4.57g, 同时需耗7.07g碱度 (以Ca CO3) 。亚硝酸菌和硝酸菌分别增殖0.146g和0.019g。
3) 反硝化反应:
反硝化反应是将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。反硝化菌是属于异氧型兼性厌氧微生物, 其反应需在缺氧条件下进行。反应过程中反硝化菌利用各种有机基质作为电子供体, 以硝酸盐作为电子受体而进行缺氧呼吸。在反硝化反应过程中, 硝态氮通过反硝化菌的代谢活动, 有两种转化途径, 一是同化反硝化 (合成) , 最终形成有机氮化合物, 成为菌体的组成部分;另一是异化反硝化 (分解) , 最终产物是气态氮。
有机碳源以甲醇为例, 其反应方程式如下:
NO3-+CH3OH+H2CO3→N2↑+HCO3-+H2O+微生物细胞 (有机体)
NO2-+CH3OH+H2CO3→N2↑+HCO3-+H2O+微生物细胞 (有机体)
对上反应式通过物料衡算后可知, 反硝化过程中每还原1g NO3-可提供2.6g的氧, 消耗2.47g甲醇, 同时产生3.57g左右的重碳酸盐 (碱度以Ca CO3计) 和0.45g新细胞。
(3) 工业污水处理组合工艺技术特点
工业污水处理“水解+A/O”组合工艺的技术特点如下:
1) 效率高、能耗低:经过水解酸化反应的出水, 水质得以改善, 污水中有机物的数量及理化性质均发生了很大变化, 提高了污水的可生化性, B/C值可提高0.1~0.15, 使污水更适于后续的好氧处理, 从而使净化过程效率高、能耗低。
2) 减轻负荷:对于有机氮含量高的工业污水, 通过水解过程可使氨化反应提前进行, 减轻了后续好氧处理的工作负荷。
3) 减少了耗碱量:由于反硝化产生的碱度可以补偿硝化反应所需的部分碱度, 系统内的碱度更易于平衡, 从而也减少了系统的耗碱量。
3 工业污水处理组合工艺中试试验
3.1 工业污水处理组合工艺中试试验过程
为了加快装置改造的进程, 缩短微生物的驯化周期, 直接用泵将原污水处理曝气池中混合液提至水解池, 约3日后, 水解池中积存了一些污泥 (但此时的污泥并不是成熟的水解酸化泥) , 曝气池中的活性污泥浓度已达到3g/L。此时为了与原有污水处理厂保持一致的曝气停留时间, 进水流量采用了3m3/h, 开启污泥回流1.5m3/h, 气水比为7:1.2。
针对在实验初期阶段暴露出来的一些问题, 及时进行了调整, 采取了给系统加温、在好氧段增加填料、曝气池分段等措施, 使系统逐渐进入运行平稳期。
3.2 工业污水处理组合工艺中试试验结果
工业污水处理组合工艺中试经过3个月的微生物驯化及系统稳定期后, 系统出水开始稳定, 经兰州石化公司动力厂环保监测站对系统进出水质进行了3个月的跟踪监测, 结果显示该工艺对各项污染物的去除效果显著, 出水水质平稳, 监测结果如下:
(1) COD降低效果:稳定运行期间出水完全达标, 其中出水COD值≯100mg/L的数据结果为82个, 占数据总数的83.7%, 达到污水排放标准。
(2) 氨氮去除效果:出水氨氮≯12mg/L的数据结果为78个, 占数据总数的79.6%, 达到污水排放标准。
4 结论
针对兰州石化公司工业污水的特点及原有污水处理装置存在的问题, 根据“水解+A/O”工艺技术的基本原理, 我们设计并建立了相应的工业污水处理组合工艺中试装置。试验效果显示:该工艺对各项污染物的去除效果显著, 外排出水的p H值、COD值、悬浮物值、氨氮值等指标均能低于《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) , 可以在污水处理厂开展进一步的项目实施工作。
参考文献
[1]何永江.几种杀菌剂在微生物控制方面的应用[J].工业水处理, 2004, 24 (2) :61-63.
污水处理装置 篇8
依照MEPC.159 (55) [1]决议对船用生活污水中大肠菌群、悬浮固体和生化需氧量等指标排放法规, 结合目前流行的膜生物法 (MBR) 处理技术[2], 设计一种小型船用设备来处理并排放生活污水显得势在必行。
1 系统工作原理
根据国际公约规定的规则, 海区可灵活使用序批式处理或膜法处理。因此本装置采用活性污泥、接触氧化和膜分离技术[3]处理有机污染物质, 其处理流程见图1所示。
生活污水首先进入粉碎室预生化处理, 当室内液位达到中位时, 启动粉碎泵, 将污水粉碎转驳至置有软性填料的一级氧化室, 然后依次进入二级氧化室进行序批式接触氧化、生化处理, 处理水由流程泵转驳至清水柜内, 当液位达到中位时, 排放泵启动, 将处理水泵入超滤膜组或直接排放, 经膜组过滤后的排放水经紫外线消毒后排出舷外 (系统原理图见图2) 。
2 主要参数计算
2.1 原始参数
原始参数见表1。
2.2 氧化室总容积计算
氧化室面积0.375 m2, 室内正常水深1 m, 接触填料 (多面球) 堆放高度0.8 m。则滤料容积:
V=0.375×0.8=0.3m3
2.3 BOD负荷计算
所以氧化室采用高负荷生物滤池才能将污水处理合格。每天应适量加水, 以保持液力负荷, 有利于生物活性。
2.4 回流比
按《水污染防治手册》表25.4 (P530) 推荐, 在原污水的BOD在450~600 mg/L范围内时, 采用回流比2~3之间。设计采用回流比为2.6。
回流量为:
选取2级接触柜, 即用双级滤池串联工作。
(1) 负荷率校核
滤料容积V:0.3 m3,
负荷率为:
故可处理负荷为:
故符合要求。
(2) 曝气接触氧化时间校核
液力负荷平均值29 L/h, 采用回流比为2.6时, 流经接触柜的污水速率为:L/h
氧化室中停留时间:
故满足要求。
2.5 填料性能参数
采用多面球作填料, 其性能参数见表2。
2.6 曝气设备及空气管路的选定
2.6.1曝气设备选用
本装置选用WB-150 型橡胶可变孔微孔曝气器。技术参数见表3。
2.6.2空气管路的布置和管径的确定
选输气总干管和输气支管管径 ϕ15 mm。干管气体流速校核:
式中:Q—— 气泵排量10 m3/h;
A——输气干管流通面积。
满足输气干管气流速度10~16 m/s的控制范围。故选择输气干管管径 ϕ15 mm可行。
校核支管气体流速:
满足布气支管气流速度3~5 m/s的控制范围。选择输气支管管径 ϕ15 mm可行。
2.6.3供气量与气泵容量、风压的确定
(1) 供气量计算
Q=0.7m/d,
进入装置的生活污水BOD5浓度为:
处理后出水BOD5浓度为:
则在废水曝气生化过程的需氧量为:
根据T为20 ℃, 大气压为760 mm Hg时, 空气的容量ra为1.205 kg/m3, 其中氧占23.1% (按重量计) , 理论需气量:
考虑到曝气器的氧利用率EO为15%, 实际需气量:
(2) 气泵容量计算
实际选取气泵容量为10 m3/ h, 满足计算要求。
(3) 气泵风压的确定:
气泵风压计算:
选取气泵风压为60 k Pa。CYBW-10型无油气泵1台。
5 其他部件选型见表4。
装置总体布置图如图3所示。
3 结束语
该设备结合生化处理和超滤膜分离技术, 具有占地空间小、处理效率高、膜组件寿命长、操作简单等特点。目前已在清远联鑫船舶机电设备厂投入试生产。
摘要：依照IMO MEPC.159 (55) 的排放要求, 设计生产能够处理中小型船舶生活污水中大肠菌群、悬浮固体和生化需氧量并兼具一定贮存功能的环保设备。该设备采取粉碎处理、生化处理、超滤膜处理和紫外线杀毒等方式对生活污水进行处理并排放, 具有体积小、自动化程度高的特点, 目前已投入试生产。
关键词：船用设备,污水处理,MBR技术,优化设计
参考文献
[1]经修订的实施生活污水处理装置排出物标准和性能试验导则[S].MEPC.159 (55) :决议.
[2]孟峥嵘, 王春明.船舶生活污水处理技术现状及发展趋势[J].交通企业管理, 2011, 12 (20) :50-51.
污水处理装置 篇9
1 工业装置
1.1 污水水质
高氨氮化合物污水取自兰州石化公司分子筛及全白土装置的排水, 氨氮化合物质量浓度不高于8 500 mg/L, p H值为5~7, 温度约为50℃。
1.2 工艺流程
高氨氮化合物污水与碱液混合后进入污水收集罐, 再与蒸汽混合加热至约90℃, 然后由汽提塔塔顶进入, 在塔中与塔底进入的循环空气逆流接触, 将污水中的氨气吹出, 含氨气的循环空气经风机吹入吸收塔, 与塔顶喷淋的硫酸逆流接触后反应生成硫酸铵溶液。详细工艺流程见参考文献[1]。
汽提塔操作条件为:温度90℃, 压力0.005 MPa, 流量不大于120 t/h。
1.3 吹脱原理
吹脱是以污水作为不连续相与空气接触, 利用污水中氨氮化合物实际浓度与平衡浓度间的差, 将氨氮化合物转移至气相而去除[2]。污水中氨氮化合物大多以NH4+与NH3的形式存在, 二者存在平衡关系, 这个关系受制于p H值。常温下, 当p H值约为7时, 氨氮化合物多以NH4+形式存在;当p H值约为11时, NH3占90%以上。这表明在碱性条件下, 空气与污水接触, 可将氨氮化合物转化为NH3后吹出, 这样达到脱除目的[3]。
2 结果与讨论
2.1 模拟方法确定
采用Aspen Plus软件对工艺进行模拟。由表1可知, 污水p H值及碱消耗量的模拟值与实际值相近, 说明本工作选用的模拟软件能够较为准确地反映出装置的实际生产情况。
2.2 汽提塔物料平衡
由表2可知, 以进汽提塔污水量为88 t/h, 氨氮化合物含量为6 000μg/g进行模拟计算, 当循环空气量为100 000 kg/h时, 汽提塔排水氨氮化合物含量为28μg/g, 达到了污水处理厂入厂要求。
2.3 填料选型
填料的性质影响着汽提塔的性能及规模, 因此选型非常重要[4]。填料因子 (φ) 在某种程度上能反映填料流体力学性能的优劣, φ越小, 液泛速度越高。另外, 填料空隙率 (ε) 大, 流通量大;单位填料层压降低, 塔的总压降亦低, 动力消耗就少[4]。在原设计中, 汽提塔填料采用特勒花环 (兴科空气净化设备有限公司专利填料) , 为消化设计, 本工作对不同填料进行了模拟计算, 结果见表3。
由表3可知, 特勒花环填料的比表面积最大, φ与压降最小, 表明原设计中选用的特勒花环填料是合理的。
2.4 对排水氨氮化合物的影响
2.4.1 污水p H值
首先用Na OH溶液调节污水p H值, 然后进入汽提塔。由图1可知, 随着污水p H值的提高, 塔底排水中氨氮化合物含量降低;当p H值大于8.0时, 有明显的汽提现象, 这与文献[3]的结论相吻合;当p H值为11.2~11.9时, 排水中氨氮化合物含量达到污水处理厂入厂要求, 这表明原设计中采用在线精确控制碱液的加入量是十分必要的。在常规操作中, 进入汽提塔的污水p H值应控制在11.5±0.2;p H值过低, 排水氨氮化合物含量达不到要求;过高则碱消耗量增大, 导致生产成本提高。
2.4.2 循环气中氨氮化合物含量
汽提塔的运行状况与吸收塔的吸收情况密切相关, 吸收塔的p H值波动, 会影响循环气携带氨氮化合物的含量。由图2可知, 循环气携带氨氮化合物含量与汽提塔排水氨氮化合物含量成正比, 当前者为60μg/g时, 后者高于80μg/g, 无法达到污水处理厂入厂要求。因此, 本工作循环气携带氨氮化合物含量以低于60μg/g为宜。
2.4.3 污水中氨氮化合物含量
由于催化剂装置的实际生产是间歇式的, 所以排放的污水量和组成均有较大波动。因此, 本工作模拟了进入装置污水氨氮化合物含量的变化对生产的影响 (见图3) 。
由图3可知, 随着污水中氨氮化合物含量增加, 汽提塔排水中氨氮化合物含量也增加, 当前者高达13 500μg/g时, 后者排放超过污水处理厂入厂要求。在实际生产中, 装置污水中氨氮化合物含量为2 800~6 000μg/g, 表明排水水质能够达到要求。
2.4.4 污水处理量与循环气流量
由图4可知, 在污水中氨氮化合物含量为6 000μg/g的条件下, 随着污水处理量的提高, 汽提塔排水中氨氮化合物含量增加, 当进装置污水量高于100 t/h时, 后者无法满足污水处理厂入厂要求。装置实际污水处理量为50~60 t/h, 能够满足生产要求。
由图4还可知, 随着循环气流量增大, 排水中氨氮化合物含量减小, 但是动力消耗提高。风机额定风量为83 251 m3/h, 装置实际用风量为前者的50%~80%即可满足生产的需要, 达到节能目的。
2.4.5 污水温度
由图5可知, 随着进入汽提塔污水温度的升高, 排水氨氮化合物含量降低, 而对排水温度的影响不明显;当前者为 (85±5) ℃时, 后者低于80μg/g, 达到了入厂要求。冬天, 为了降低蒸汽消耗, 可将操作温度降至75℃, 这样可以节约25%左右的蒸汽消耗。
3 结论
a.应用Aspen Plus软件, 采用ELECNRTL活度系数法, 对装置进行模拟。结果表明, 污水的p H值及碱消耗量的模拟值与实际值相近, 即所选用的模拟软件能够较为准确地反映出装置实际生产状况。
b.在常规操作中, 进入汽提塔的污水p H值应控制在11.5±0.2;p H值过低, 排水氨氮化合物含量达不到要求;过高则碱消耗量增大, 导致生产成本提高。
c.循环气携带氨氮化合物含量与汽提塔排水氨氮化合物含量成正比, 当前者为60μg/g时, 后者高于80μg/g, 无法达到污水处理厂入厂要求。随着污水中氨氮化合物含量增加, 汽提塔排水中氨氮化合物含量也增加。
d.随着进入汽提塔污水温度的升高, 排水氨氮化合物含量降低, 而对排水温度的影响不明显;当前者为 (85±5) ℃时, 后者低于80μg/g, 达到了入厂要求。
参考文献
[1]郝大明, 谢进宁.高氨氮化合物污水处理技术的应用[J].石油化工安全环保技术, 2008, 24 (3) :39-42.
[2]金彪.吹脱技术净化石油污染地下水实验[J].环境科学, 2000, 21 (4) :102-105.
[3]胡允良.制药废水的氨氮化合物吹脱试验[J].工业水处理, 1999, 19 (4) :9-23.
射流式污油污水回收环保处理装置 篇10
关键词：射流式,污油污水回收,环保处理,节能降耗
1 问题提出。
大庆油田一年井下作业工作量非常大 (一年几千口井) , 油田地面污染也非常严重, 如何解决这一问题, 油田科技工作者经过多年的研究和探讨, 采取多种措施, 也见到了一定的成效。如:井下作业井出来的污油、污水及杂质, 都是在井下作业时尽可能将污油、污水及杂质, 通过井口密封装置将其不出地面, 但效果一直不理想, 仍靠人工清理现场, 既浪费了人力, 又污染了环境。近几年井下作业井出来的污油污水及杂质, 通过密闭装置处理, 将其油水打入输液管线, 但该装置有其局限性, 即装置是密闭真空的, 很容易将部分胶管连接抽瘪。但都没有从跟本上解决问题。因此我们所设计的射流式污油污水回收环保处理装置, 该装置即节能又环保, 同时又降低成本减少作业工人的工作量。
2 射流式污油污水回收环保处理装置结构与工作原理。
2.1结构:该装置主要由增压泵系统、控制系统、射流泵、污油污水回收罐、固液分离罐、电加热系统、油井热洗清蜡系统七部分组成。2.2工作原理:将射流式污油污水回收环保处理装置进口污油污水管线同作业油井出口进行连接。当油井有压力时, 采用排液, 污油通过进液阀进入过滤器过滤, 后经单流阀进入沉淀箱进行二次过滤沉淀。当油和水高于沉淀箱溢流板, 分离出的油和水进入主体储液箱, 由加热器进行加热。当温度到达指定温度时, 启动离心泵将油和水打入外排输液管线或进入储液罐。当油井无压力时, 采用射流泵吸液, 打开进液阀并启动离心泵, 使之产生负压。将液体吸入环保处理装置, 经射流器进入沉淀箱中的过滤器进行过滤。后续过程与采用排液过程相同。当油井需要热洗清蜡时, 连通井与装置管线, 启动三注塞泵, 开进出口阀门, 即可进行反洗井清蜡。
3 主要参数、技术指标。
3.1电机功率:18.5KW。3.2加热器总功率:2套X15KW。3.3排液泵排量:15m3/h排液扬程:2.5MPa。3.4工作环境:-40℃~50℃。3.5抽吸流量:7.5 m3/h。3.6抽吸扬程:0.08MPa抽吸排量:4 m3/h。3.7加热器热效率95%;3.8油水分离率95%;3.9地面无污染率100%。
4 射流式污油污水回收环保处理装置主要技术特点。
4.1工艺技术方面:该装置跟据井下作业井有、无压力, 采用排液、吸液一体化工艺, 一台泵代替两台泵工作。使之达即节能又环保。特别吸液采用开式工艺, 解决了原来吸液利用装置密闭真空存在的弊端。, 利用物理沉淀原理经过两次过滤沉淀充分分离后, 保证油水进入输液管线。针对井下作业野外施工士实际, 操作采用简单工艺, 操作灵话方便。4.2为了减少热洗设备, 我们在装置上安装三注塞泵用装置内分离出的热水对油井进行热洗清蜡。4.3供电系统方面:针对现场普遍存在变压器容量小、负载大的情况, 采用软启动器控制。软启动器具有过载、短路、欠载等功能, 降低起动电流, 对电网冲击小, 延长泵的使用寿命。使用自动、手动互相连锁, 能自动识别相序并转换, 不用人为来改变相序。液面控制采用液位开关, 并有声光报警指示。操作简便, 易于安装调试, 便于检修。4.4加热器为防爆节能型、电机为防爆型, 产品在充分考虑防爆要求的条件下, 与电热转换智能数字调节仪配套, 自动控制温度, 换热平稳, 热效率高, 温度控制精度高, 防爆性能好。从而降低了成本, 提高了生产效率, 减轻工人的劳动强度。
5 现场试验及经济效益评价。
污水处理装置 篇11
关键词：秸秆；秸秆处理装置；应用现状；全秸秆覆盖免耕播种机
中图分类号： S223.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-013-04
收稿日期：2014-12-12
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-14-08B）；中国农业科学研究院科技创新工程。
作者简介：林德志（1989—），男，安徽六安人，硕士研究生，主要研究方向为耕种机械。E-mail：961369927@qq.com。
通信作者：吴努，教授，硕士生导师，研究方向为机械设计、纺织机械。E-mail： 653534738@qq.com。当前，我国的空气污染问题日益突出，每逢秋末冬初，持续的雾霾天气笼罩着全国多个省份，给人们的生产生活和身体健康造成了极大的危害。造成空气污染的主要原因之一就是农村的农作物秸秆焚烧，收获后的农作物秸秆废弃在田间，基本无利用价值且不易清理，就地焚烧成了农民“最省事”的办法。破解秸秆焚烧最有效的解决办法就是采取保护性耕作，对农田实行免耕、少耕，让作物秸秆、残茬覆盖地表，这样既可以提高土壤肥力、抑制沙尘暴，又能够避免秸秆焚烧[1]。而免耕播种机又是机械化保护耕作的核心。在免耕播种机作业播种的过程中，残茬秸秆的处理是一个非常重要的关键环节，无论是播种种子还是播种后的施肥环节，作为免耕播种机作业的第一步，就是对残茬秸秆的处理，将残茬秸秆清理干净，以利于后续免耕播种机的播种和施肥等作业，从而能够保证作业的顺畅性、高效率；如果残茬秸秆清理不当，就会造成机具堵塞卡滞，架种、晾种等问题，不仅影响作业顺畅性，而且影响播种质量[2]。因此，秸秆处理装置的研究对提高免耕播种机作业的顺畅性和劳动生产率有着重要的意义。
1国外免耕播种机秸秆处理装置
国外目前免耕播种机上采用的秸秆处理装置常见的有2种，即圆盘刀式秸秆处理装置和尖铲式秸秆处理装置[3]。
1.1 圆盘刀式秸秆处理装置
圆盘刀主要有3种形式：光盘圆盘刀、波纹圆盘刀和缺口圆盘刀。圆盘刀式秸秆处理装置多数使用滚动圆盘切刀来破土切茬，其类型主要有平圆盘切刀、偏置锯齿型圆盘切刀、偏置波纹型圆盘切刀、缺口圆盘切刀、带限深轮缘的圆盘切刀和残茬处理双圆盘刀等类型。其工作原理是圆盘刀随机架滚动，靠重力切茬，也可以靠液压予以施加垂直向下的力增加圆盘刀的切茬效果。如果土壤表面比较硬，圆盘切刀可以将残茬切断，而当在松过或耕过的田地里工作时，它们会将残茬压进松软的土壤里。从而播种机能够顺利地完成作业，播下的种子和施下的肥料不会裸露在秸秆上。直径大的圆盘切刀相比直径小的圆盘切刀切茬要容易，但其需要的垂直压力也相对较大。动力驱动的圆盘切刀切茬效果较好，能使免耕播种机在残茬覆盖地顺畅地播种而不发生堵塞现象，但是结构复杂。带限深轮缘的圆盘切刀和残茬处理双圆盘刀切割残茬要比普通圆盘切刀容易。国外的免耕播种机大多数采用圆盘刀式秸秆处理装置，但是每个圆盘刀需要增加配重，结构庞大笨重，耗用钢材多，制造成本高[3-4]。
美国Great Plains公司生产的3P605NT型免耕播种机（图1）和巴西Baldan公司生产的SPD5000型小麦免耕播种机（图2）都采用圆盘刀式秸秆处理装置。3P605NT型免耕播种机采用大波纹圆盘破茬、松土，在地表可以开出10～20 mm宽的沟，其后用单体仿形的双圆盘开沟器播种施肥，种、肥混施。作业时，重心位置在大波纹圆盘上，切茬能力较强，该机为悬挂式，质量为1 034 kg，工作幅宽为1.83 m，播种行距19.05 cm、行数9行[5]。SPD5000型小麦免耕播种机，同型号的还有SPD3000和SPD4000型，整机质量分别达到4 223、3 812、3 401 kg，牵引式，配套动力分别为85、70、55 kW以上拖拉机[3，6-7]。
1.2尖铲式秸秆处理装置
尖铲式秸秆处理装置的特点是质量轻而入土能力强，具有结构简单、易制造和成本低等优点。其工作原理是靠自身和附加的重力，在牵引力作用下，它的前棱和两侧对称曲面使土壤沿曲面上升侧滑， 并将残茬、表层干土块、杂草等向两侧
抛出。对播前整地要求不高，可在垄作留茬地上开沟，有利于清除垄上残茬和杂草。但作业时，下层湿土有上翻趋向，保墒性能较差，开沟阻力较大[3-4]。
加拿大Flexi-Coil公司生产的5000型免耕播种机采用非动力驱动铲式开沟器破茬松土（图3），镇压轮为多排结构且距开沟器有一定的距离，可以有效防止机具挂草。该机整机长为17.4 m，种行宽度可调，有18.3、22.9、30.5、36.6 cm 4种规格，播种方式为气力式排种，压缩空气与种子箱系统在最后方，其重量由自身的轮子支撑以保证开沟器对土壤的压力的稳定性，确保精确的开沟深度[4-5，8]。同样采用非动力驱动铲式开沟器破茬松土的还有澳大利亚John Shearer公司生产的4 Bin Direct Drills免耕条播种机（图4），该机具有4个种箱，可以在1个工作行程播种4种作物，整机上可以装4～6个开沟器，且每2个开沟器之间的间隔较大，可以很好地防止堵塞，增加作业的顺畅性[3，6，8]。
国外对免耕播种机具的研究已取得较大成就，且其秸秆处理装置的研究也相当成熟，能够较顺畅完成作业，但是当在秸秆量大或种植窄行作物时存在机具堵塞、秸秆覆盖种行、种子可能播在秸秆上等问题且欧美发达国家多为单熟制、休耕制，田块大、机具多以重型、大型设备为主，我国直接借鉴和应用可能性不大。
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2国内免耕播种机秸秆处理装置
国内目前免耕播种机上采用的秸秆处理装置常见的有3种[3]：一是圆盘刀式秸秆处理装置；二是尖铲式秸秆处理装置；三是带状旋割秸秆处理装置。
2.1圆盘刀式秸秆处理装置
国内免耕播种机上圆盘刀式秸秆处理装置和国外的基本相同，但是由于我国的地块小、经济条件差，所以免耕播种机的质量相对较小，需通过液压系统对其施以向下的垂直分力，以增加圆盘刀的切割能力。
中机美诺生产的6115型免耕播种机采用波纹圆盘刀破茬松土，切茬效果较强（图5）[9]。该机整机质量为1 973 kg，配套动力55 kW，播种行数为15行、行距为19 cm，工作宽幅2.85 m，工作效率为2.28 hm2/h，能播种小麦、大豆、牧草、油菜等中、小粒种子作物，可一次完成破茬、开沟、播种、施肥、覆土、镇压作业[6，9]。另外，由中国农业大学参与的国家“十五”科技攻关课题组研制的斜置驱动缺口圆盘免耕播种机（图6）[10]，该机采用动力驱动式圆盘破茬装置，即在开沟器前装有斜置缺口圆盘刀，利用圆盘刀在旋转过程中切断残茬并将土壤向后抛洒。在实际作业过程中，由于轴端附近的圆盘刀与免耕播种机的侧板距离较小，容易发生秸秆堵塞[6]。
2.2尖铲式秸秆处理装置
国内的尖铲式秸秆处理装置同国外的相仿，同样由于我国的基本国情，其机具质量相对较小，需通过液压系统增加其向下的垂直分力，以增加尖铲的入土能力。
大连农牧机械制造厂生产的 2BQM-6A型免耕播种机（图7）[11] 与河北农哈哈机械有限公司生产的农哈哈2BYF-4型玉米施肥播种机（图8）都采用尖铲式破茬松土装置，能有效减小作业阻力，提高作业效率。2BQM-6A型免耕播种机在小麦秸秆量为965 kg/hm2、秸秆含水率为64.3%的地中播种，通过系数可达0.97，通过性较好[4-5]。2BYF-4型玉米施肥播种机整机质量为190 kg，配套动力11～13.2 kW，播种行距500～640 mm，播种行数3行[7]。
2.3带状旋割秸秆处理装置
带状旋割秸秆处理装置是在开沟器前设置有旋转刀具，其工作原理是作业时，旋转刀具将作物的秸秆、根茬打碎或打走，在播行形成种床，适用于直立玉米秸杆或秸杆还田地播种小麦，也可用于播种玉米[3]。河北省农机局组织河北农哈哈机械有限公司生产的2BMFS-5/10 型带状浅旋小麦覆盖施肥播种机见图9[12]。该机采用带状浅旋刀破茬松土装置，可以将开沟器前的秸秆旋耕粉碎并与土壤混合，可在大量的玉米秸秆覆盖地上作业，整机质量为600 kg，配套动力36.8～47.8 kW拖拉机，工作幅宽1 900 mm，播种行距范围：玉米380 mm，小麦宽行260 mm、窄行120 mm[6，8]。农业部保护性耕作研究中心研制的2BMD-12 小麦对行免耕播种机见图10[13]。其同样采用带状旋耕刀破茬松土装置，能够用于玉米收获后，在秸秆直立状态下下地作业。该机配套动力为43 kW以上拖拉机，播种幅宽 2 800 mm，播种平均行距200～233 mm[8]。
我国对免耕播种机的研究起步较晚，主要是对国外免耕播种机的消化和吸收，研究适合我国国情的免耕播种机，并取得了不小的成就，但是当秸秆覆盖量大、留茬较高时，易堵塞卡滞，影响作业质量。
3全秸秆覆盖免耕播种机的秸秆处理装置
针对现有的免耕播种机存在当地表秸秆量大或留茬高时极易造成机具入土部件挂草、壅堵和架种、晾种等问题，农业部南京农业机械化研究所创新性研制出了全秸秆覆盖免耕播
种机（正处在试验阶段），该机可一次性完成碎秸、清秸、播种、施肥、播种后覆秸等作业工序。其作业过程为：首先利用秸秆处理装置将待播区内的秸秆捡拾、粉碎，通过横向推送及风力提升后向后抛撒，在秸秆未落下、地表无秸秆的空档处播种施肥，粉碎后的秸秆再由抛洒装置均匀地覆盖于播种后的地面上。该机具不仅能够解决现有免耕播种机的技术难题，而且覆盖后的秸秆能够起到很好的肥效以及达到“准地膜”的覆盖效果；且通过更换部分作业部件，可播种不同的作物。
3.1工作原理
秸秆处理装置是全秸秆覆盖免耕播种机的核心，其主要作用是将待播区域内的秸秆清理干净，为后续的播种、施肥等工作部件营造“洁净”的工作环境，从而解决开沟器壅堵、架种、晾种等问题。其具体结构如图11所示[14]。
全秸秆覆盖免耕播种机的秸秆处理装置是利用拖拉机动力输出轴输出动力，经万向节带动变速齿轮旋转，通过变速齿轮加速后带动三角带传动，从而带动秸秆粉碎刀轴以及搅龙、风机高速旋转。且在秸秆粉碎刀轴上装有Y型甩刀，工作时甩刀离地有5 cm的高度，高速旋转的的甩刀可以将直立或者倒伏的秸秆打成多段，同时由于甩刀的高速旋转，在秸秆处理装置入口处形成负压区，断秸以及未被打断的秸秆被吸入机体内，与机体内安装的定齿相遇，从而被剪切粉碎。粉碎后的秸秆被气流送至粉碎刀轴后方设置的横向输送搅龙， 碎秸通
过旋转的螺旋输送搅龙推送至离心风机，并在风机叶片高速旋转产生的离心力以及获得能量的气流联合作用下，从设有秸秆抛洒机构的输送管道出口抛出，越过种箱、肥箱，均匀地覆盖于播后地表。
3.2田间试验
该机于2014年11月4—13日（其间7、8日2 d下雨），在江苏省农业科学院试验基地（位于南京市六合区竹镇）分别做了玉米茬小麦免耕播种与水稻茬小麦免耕播种的试验。其中前茬作物为玉米的田地1.387 hm2，玉米茬秸秆高度 1 736 mm，株距345 mm，秸秆直径从秆顶的5.3 mm到秆底的20.6 mm逐渐增大；前茬作物为水稻的田地0.96 hm2，先前收获水稻时采用的是全喂入联合收获机，留茬高度400 mm，株距200 mm。试验期间田间秸秆覆盖效果如图12、图13所示，2幅图都是左边的是待播区域，右边是已播区域。
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3.3存在的问题
（1）当遇到田间不平整处，尤其是两边低中间高的地方，甩刀会将大量凸起的土壤甩至搅龙，并输送到离心风机处，造成风机的堵塞卡滞。
（2）当秸秆的直径较小，如水稻茬、小麦茬，且其含水量过高时，粉碎后的秸秆容易堆积成团状，会造成风机出口段的管道堵塞卡滞。
（3）管道出口处的秸秆会缠绕在抛洒机构的旋转轴上，当缠绕的量过多时，会造成抛洒机构由于摩擦阻力过大而旋转速度变慢乃至停滞，从而影响秸秆的覆盖均匀性。
4结语
随着焚烧农作物秸秆造成的空气污染、交通堵塞等问题日渐突出，对免耕播种机秸秆处理装置的理论研究与创新显得尤为重要；因此，需要重视对免耕播种机秸秆处理装置的理论研究与创新。我国在总结吸收国外免耕播种机秸秆处理装置的基础上，研制出了许多适合我国国情的免耕播种机秸秆处理装置，但是也存在不少问题，所以要对现有秸秆处理装置进行优化，进一步改进和完善现有装置，提高免耕播种的质量。同时，根据不同地区特点及广大人民的需求，发展有利于免耕播种机播种的秸秆处理装置，从而提高农民的积极性、减少乃至杜绝焚烧秸秆，进而能真正解决焚烧秸秆带来的环境污染问题以及为全面实施保护性耕作提供有效的技术支撑。
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污水处理装置 篇12
1.1 水的常规处理方式
常规处理方式在污水处理中运用较多,以混凝、沉淀、过滤和消毒为主要步骤的处理方法,是我国传统型的处理方式。随着时间推移,常用处理方式的弊端日益显露,需要对其进行优化并且不断研发新的处理技术,以期减少资源浪费和环境污染。对常规处理方法的优化,需要根据水质的不同应用不同的预处理和深度处理技术,可以适当结合其他处理方法,提高处理水质量。
1.2 膜法处理技术
膜法处理或者药剂处理是我国水处理中必用的处理方式,大部分水厂会用液氯消毒。在发达国家也会利用药剂水处理,其研发的药剂高效且低毒,处理成本也不高。处理工业用水方面,我国已经接近无公害无毒方面,生物降解药剂是我国工业水处理的主攻方面。膜处理技术需要运用高端设备进行,克服了传统水处理的部分弊端,通过特定膜的透过性能,将过滤膜机械作为基础,水中的离子、杂质和分子被筛分出来。
1.3 水深度处理进展
在水的深度处理上,臭氧-活性炭吸附等技术的运用用广泛,拥有广阔的应用前景。在高温高藻期的原水处理上,臭氧-生物活性炭技术的应用体现出其独特优势,可以高效地去除消毒副产物、前体物、藻类等,控制溴酸盐和出水安全,能够保证饮用水安全的深度处理技术。在水预处理阶段,采用臭氧预氧化技术来减轻后期处理的负担。保证处理水达到出水水质标准,臭氧预氧化之后需要增加活性炭或采用生物过滤工艺。其中影响该技术处理效果多方面因素,臭氧投加量、接触氧化的时间、p H值和本底物及活性炭的性能等。处理中,根据相应值标准和具体生物群落等,实时做出调整,才能充分发挥臭氧及活性炭的作用。
1.4 水质工程科学
目前的水处理技术受到各方面的限制,没有发挥出应用作用,水处理水平也有待提高。水污染、水资源短缺的现象日益显露,对我国的发展有一定的影响。创立水质工程学科等专业,不断研发水处理新技术,满足水质要求和人们的使用要求。现阶段出现的各种水处理问题,需要通过这门学科的发展得到解决,有助于提升水处理技术和质量。
2 水处理装备的发展
2.1 水过滤器结构
水处理技术的不断变化发展,其水处理装备随着得到更新。不同类型的过滤器应用到水处理中效果差距会很大。如新型水过滤器中,GR系列过滤器有效能高、结构简单的优势,其处理速度和载污容量比传统过滤器更好。
2.2 脱气及多功能装置发展
脱气装置是将水中的有害异味气体脱除,其应用效果远超常规处理设备,成为水处理系统中的关键部分,比较常见的是CO2器具。在当下新型的脱气装置中,新增除氧器、脱CO2装置等,比如在CO2装置具有的净化效果更好,是根据旋流器原理,将液气分离。多功能设备在水处理中的应用简化了水处理系统结构,其操作简单,自动化程度较高,可以有效降低含盐量,适合碱度和硬度较高的水质。如果应用到锅炉水处理中,可以降低污垢排量和提升锅炉水质量。
2.3 反渗透技术和电渗透设备
反渗透技术是膜法水处理中的重点,充分应用压力差,具有零污染、高效节能的优势。反渗透技术中可以实现智能化和连续操作,提高操作人员工作效率。该技术中可以减少药剂的用量,减少了水处理对环境的影响。在我国水处理研究中,反渗透技术可以追溯到上是上世纪60年代,建立专门机构从事该项技术和设备的研究。随着技术的不断应用发展,反渗透技术具有一定的经济性,如表1。
电渗透技术算是除盐技术的一种,不同的水含有不同程度的盐分,盐分的离子在电场作用下向反方向移动。在电渗析器中插入两个离子交换膜,阴离子交换膜可以让阴离子自由通过,会隔离阳离子。阳离子交换器允许阳离子通过,隔离阴离子,定向迁移的离子会降低盐分,接近电极的隔室成为了离子的浓缩池,在淡化室中完全结束脱盐过程。在具体的应用里,电渗析器是由上百对的交换膜构成,方便系统化处理,提高工作效率。
3 结束语
水处理技术和设备的发展都经历长远的发展,在水资源中扮演着重要角色,还需要不断完善适应时代的需要。通过应用先进的技术设备,克服传统方式的弊端,达到保护环境、节能降耗的效果,也可保证水处理工作有序进行。在每个环节的处理中也达到相应的标准,形成良性循环,遏制操作中的不当行为,提高处理效果及效率。
摘要：水处理技术是确保工业用水和饮用水的基础。我国的水处理常用的方法有药剂软化、氯消毒等,处理技术还有不足之处,如资源消耗量较大、污染较为严重。水处理装置在长期发展中不断变化更新着,还需要进一步研发更加环保且智能化程度更高的装置。文章简单分析了水处理技术和设备的发展。
关键词：水处理技术,水处理装置,发展,应用
参考文献
[1]王鼎臣,杜文学.论水处理技术发展与水处理装备更新[J].水处理技术,1996,(4):37-40.