厌氧-接触氧化法（共9篇）
厌氧-接触氧化法 篇1
摘要：分析了四川某卷烟企业采用厌氧-接触氧化法治理生产废水的应用实例, 运行结果表明:外排水水质达到《综合污水排放标准》 (GB8978-1996) 一级排放标准, 回用中水的水质达到《城市污水再生利用城市杂用水标准》 (GB/T18920-2002) 绿化要求。该工艺处理效果好, 能应用于烟草生产废水的处理。
关键词：厌氧-接触氧化法,烟草生产废水,应用
1 引言
根据我国经济社会发展的客观要求, 一切生产建设活动都应执行国家环保法律法规, 实现达标排放是企业遵循环保要求的基本准则。卷烟生产工艺的机械化和自动化程度都非常高, 烟草加工业废水产生量不是很大, 不易引起人们的重视, 但其含有高浓度有害物质如焦油、尼古丁、酚、苯并芘等, 直接排放严重污染环境[1]。据对我国卷烟厂的废水排放状况调查统计, 卷烟厂废水排放量为每箱烟0.35～0.60m3[2,3], 大中型卷烟厂的废水排放量也相当大。
卷烟厂排放的综合污水包括车间生产废水和生活污水, 其中生产废水成分复杂, 处理难度较大, 直接排放对水体危害严重。随着烟草行业竞争的加剧, 以及节水意识和环保要求的提高, 越来越多的卷烟厂已经意识到全面治理综合污水的重要性。然而, 国内外废水处理领域尚无烟草生产废水的定型处理工艺, 对综合污水全面治理及再生回用的实例更不多见。目前国内卷烟厂在污水处理方面已采用的处理方法主要有物化处理、生化处理以及两者相结合的处理等[4,5,6]。寻找一种先进成熟、可靠性高的处理方法十分必要。笔者在对四川某大型卷烟企业的原有污水处理工艺进行改造时, 针对其该废水的水质和水量及其变化特性, 设计上采用厌氧-接触氧化综合处理的办法, 解决了长期困扰企业的污水处理排放问题, 实现了稳定达标排放。
2 废水来源及特点
废水主要有卷烟生产洗梗废水、洗胶缸废水、香精香料间产生的废水、各种盛装及生产烟草制品设备的清洗废水、生产过程热交换后产生的冷凝水等, 此外还有空压机、制冷机、除异味设备的冷却水、锅炉排水、生产现场地坪冲洗水和办公楼、职工日常洗浴、用餐等排放的生活废水。
因卷烟生产的计划性和间歇性, 废水排放具有集中性和水量的较大波动性, 废水中含有大量的胶体物质, 有毒物质如烟碱、焦油、亚硝胺类, 以及一些有机物如糖类、芳香烃及杂环类物质, 另外还有大量的烟叶、烟丝碎料等固体悬浮物。废水中一般不含重金属及有毒化学物质。
3 废水设计水质及工艺流程
3.1 废水水质
该厂废水在注入处理工程前先进入化粪池, 其对污染物浓度起到消减作用, 进水水质是在正常生产时对调节池前水样的监测。出水是根据企业对处理水质的使用要求进行设计的。设计进出水水质见表1。
注:二沉池出水达《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 一级排放标准。经过消毒池后出水达《城市污水再生利用城市杂用水水质》 (GB/T18920-2002) 绿化标准。
3.2 工艺流程
通过了解该厂生产过程 中废水排放点以及废水成分、水质特点, 并结合废水的排放标准, 确定厌氧-接触氧化法处理工艺, 具体工艺流程见图1。
车间和生产废水排放进入化粪池后, 到达集水井, 经过泵提升至格栅井, 去除废水的悬浮物后, 流入调节池。在调节池内水质得到均和, 水量得到调节。之后由潜污泵将废水分别提至到2套并联的厌氧池中, 经过该池的反应区, 利用池内厌氧细菌的作用, 对废水中的有机物进行初步的分解消化。然后废水依次进入2套串联的好氧池, 在充氧条件下, 利用好氧菌的作用, 对废水中的有机分子进行进一步的氧化分解, 废水中的大部分COD、BOD5等有机污染物进一步得到降解。降解后的废水流入沉淀池, 一部份需要使用的废水经过滤池、消毒池进行悬浮物的过滤和消毒后, 进入回用水池, 用于厂区绿化, 不使用的废水则经沉淀池后达标排放。沉淀池产生的污泥通过污泥泵进入好氧池或厌氧池进行回用, 无污泥外排。过滤池产生的反冲污水进入集水进, 进行再次处理, 无污水外排。
3.3 主要构筑物及设备参数
该工程主要涉及的构筑物和设备组成分另见表2、表3。
注:以上建筑物均为抗渗等级S6, 搞震设防烈度7度。
集水井内采用三级液位的自控方式进行控制, 实行声光报警提示;调节池泵后总程安装超声波流量计和电动调节阀, 池内设置5个的控制点, 经过PLC控制器进行程序运算, 控制调节水泵和水泵出口电动阀。
2套并联的厌氧池内均悬挂ZS组合式多孔环填料, 组合式多孔环填料由塑料环片和醛化丝组成。塑料环片四周均置40个方孔, 八束醛化丝均匀布在四周。该填料比表面积大, 挂膜快, 脱膜容易, 生物膜生长更新良好, 耐高负荷冲击, 可对气泡进行多层次碰掸, 密集型切割, 可大大提高氧的转移和利用, 截留吸附废水中的固体物质和胶物质, 厌氧池设计容积负荷为3 kgCOD/ (m3·d) , COD去除率≥60%, 降解废水中的大分子物质。
2套好氧池内悬挂ZS组合式多孔环填料, 串联使用, 池内采用微孔曝气的供氧方式, 微孔曝气器采用进口三元乙丙 (EPDM) 橡胶加工制作, 规格￠200, 共392套, 0.25～0.55m2/个, 具有优越的耐酸碱、抗老化、抗撕裂性能, 独特的开孔方式可产生大量直径≤3mm的有效均匀的气泡, 在水深4m, 气量为4m3/h的条件下, 此类曝气器充氧能力可达0.283kgO2/h) , 配置两台3L52WD变频罗茨风机供氧, 电机功率为30kW, 进口流量为19.8m3/min, 升压49kPa, 池内设置在线溶氧仪, 能过改变风机运行频率使好氧池溶氧量保持稳定。
沉淀池采用竖流式, 中心进水, 周边出水, 重力排泥, 表面负荷1.0m2/ (m2·h) , 池径水深比为2;外置污泥回流泵, 减小池内的水力搅动, 增加沉淀效果, 同时便于设备检修。采用电动阀对好氧池、备用厌氧池的污泥回流管进行控制。沉淀池至过滤池的出水管道外置, 在池子外侧设置电动阀门, 优先满足中水回用水量, 不需要使用的废水达标外排。
进入过滤池的需回用水, 通过滤料层 (卵石、石英砂和活性炭) , 采用气水混合反冲, 水的冲洗强度为4～5L/s2, 气的冲洗强度为10～15L/s2冲洗时间5～10min/次, 降低水质指标, 减轻后续消毒负荷。消毒池出水口外的余氯探头检测接触消毒30min后的余氯指标, 处理合格的中水至回用水池, 用于企业绿化使用。
3.4 运行调试
3.4.1 调试运行
厌氧池、好氧池完成池内安装工程后使用消防水试水2d, 分别投入菌种和培养基进行现场微生物培养, 活化期8d, 阶段进水期12d, 进水量由5m3/h逐渐达到30m3/h, 满负荷40m3/h运行18d, 设定两好氧池溶氧量分别为4×10-6、7×10-6, 污泥泵回流运行时间360s、停止时间1 800s。
调试中, 因生物系统进行活性污泥筛选, 有少量悬浮物上升, 呈絮状颗粒, 加入物化絮凝剂控制生物系统波动, 添加营养剂, 溶氧值稳定在设定值±0.5×10-6范围内波动, 好氧活性污泥沉降为30%, 回流污泥为98%。消毒30min后的余氯指标≥1.0mg/L, 中水管路末端余氯指标≥0.2mg/L, 调试前5～10d出水水质有部分波动, 但后期水质开始逐渐稳定, 进水为灰色、烟叶味, 沉淀池出水微黄、弱烟味, 回用中水清澈、无异味。
3.4.2 运行效果
该工程调试完成后, 经过2个月的试运行, 由当地环保部门进行了为期2d的取样监测验收, 监测结果如表4所示。由表4可以看出, 该系统处理效果优良, 排放污水COD去除率为97.83%、BOD5去除率为95.76%、悬浮物去除率为70.69%、氨氮去除率为79.96%, 达到了《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 一级排放标准, 回用中水COD去除率为95.66%、BOD5去除率为94.04%、氨氮去除率为83.19%, 达到了《城市污水再生利用城市杂用水水质》 (GB/T18920-2002) 绿化标准。
4 结语
工艺设计上采用厌氧-接触氧化法。经过一段时间的调试运行, 出水水质稳定, 一次性通过了当地环保部门的监测验收。污水处理站处理量为1 000m3·d-1, 运行费用约为3元/m3, 其中人工费0.6元/m3, 电费1.3元/m3, 药剂费1.1元/m3;
厌氧-接触氧化法处理烟草加工废水具有处理效果好, 抗负荷冲击力强, 无排放污泥的特点。整个系统能很好地适应卷烟加工生产不均衡及保养不定时情况下水质、水量的变化, 保证系统稳定运行。该工程把各处理构筑物设计为一体的半地上式联合建筑, 不仅节省了空间和占地, 而且使整个工艺流程简洁顺畅, 操作和维护保养方便。
参考文献
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厌氧-接触氧化法 篇2
介绍了升流式厌氧污泥床-接触氧化工艺在处理高浓度酒精废水中的应用.运行结果表明,进水COD.18000～21 000mg/L,BOD510 500～12000mg/L,SS 16 000～18 500mg/L时,出水达到GB8978-96二级排放标准.
作 者：樊新生 林王春 高建强 高廷东 作者单位：樊新生,高廷东(泰山学院生物科学系,山东,泰安,271021)
林王春(山东山大华特科技股份有限公司环保分公司,济南,250101)
高建强(滨州市环境保护局,山东,滨州,256618)
厌氧-接触氧化法 篇3
关键词：生活污水；处理；接触氧化法
引言：随着人们对环境保护的要求越来越高，对排放在环境中的各种物质都有严格的要求。在城镇和某些大型的企业中会排放大量的生活污水，这些被称为中小型生活污水，这些生活污水需要经过处理，并达到国家污水排放标准之后才能进行排放，以保护我国的水资源。生物接触氧化法是一种利用生物技术来实现对污水的处理，它的主要成分是生物膜，利用这些微生物来去除污水中的污染物，达到净化污水的作用。将生物接触氧化法运用到中小型生活污水处理中，能有效去除污水中的有害物质，减少对水环境的污染。
1中小型生活污水处理的现状
中小型生活污水在污水排放量中占据着很大比例，这就需要对这些生活污水就行净化处理，以达到国家标准才能排放到周围的环境中。对中小型生活污水的处理最常用的方法有人工生物净化法和自然生物净化法，这两种方法各自都有自身的特点。人工生物净化法是利用微生物的新陈代谢来分解生活污水中的有机物，实现水质的净化的。它是通过人工的作用，为微生物创造相应的生长环境，保证微生物能快速的繁殖。这种方法对生活污水的处理效率比较高，效果比较稳定，但是投资费用高、管理比较复杂。自然生物净化法是利用自然环境中的微生物来降低水中的污染物，这种方法投资费用较低，能根据地形条件来进行处理，管理起来比较方便，但是这种方法需要占据很大土地面积。在实际的生活污水处理中，要根据实际特点选择合适的生活污水处理方法。
2接触氧化法的介绍
2.1接触氧化法的基本原理。生物接触氧化法是利用生物膜来实现对污水的处理，首先在生物接触氧化池内设置填料，并充入足够的氧气，促使生物膜的形成，将生活污水流经生物接触氧化池内的填料，让它们充分接触，污水中的有机物就会和填料上的生物膜进行反应，从而氧化分解生活污水中的有机物，它们代谢的产物如二氧化碳、水、无机物等会通过生物膜的附着水层排除去，实现污水的净化。
2.2接触氧化法的工艺流程。中小型生活污水处理中接触氧化法的工艺流程如下：利用潜污泵将生活污水注入生物接触氧化池内，在生物接触氧化池内挂生物膜，并在接触氧化池的池底充氧这样就能实现生活污水中有机物的分解氧化，将处理后的污水注入二沉池内，然后在排入排水沟内将处理后的出水进行消毒，直到各项指标都达到国家标注后，才能排放到周围环境中。二沉池内的污泥也被当做农用肥料，利用污泥池里的污泥泵排除。
3中小型生活污水处理中接触氧化法的应用
3.1生物膜的驯化和培养。生物接触氧化法的氧化膜是需要驯化和培养的，生物膜培养利用的方法是自然培菌法，它的过程是：首先让生活污水同接触氧化池内的填料充分接触，在氧化池内注入适量过滤后的粪水，然后对鼓风机对氧化池闷曝7小时左右的时间，保证填料的表面形成一层生物膜，然后启动进水阀门，然后观察氧化池内水面的变化。氧化池内水的温度应保持在20-25。c之间，培养的时长为30-50天左右，总之，在生物膜培养过程中，需要保证生物接触氧化池内适宜的环境，保证氧化膜的培养质量。
3.2水力停留时间对运行效果的影响。生物氧化池内生活污水和填料充分接触的时间决定着分解氧化的速度，因此应该保证有充足的分解氧化时间，并要控制好生物膜吸附污水中有机物的时间，以降低污水中有机物的含量，这个过程通常需要几分钟的时间。要保证污水中的有机物被分解成稳定性较高的物质，需要的几小时甚至几十天的时间，因此要想保证污水中有机物降解的彻底，生物分解氧化和合成的时间长短是非常重要的。
3.3曝气设备。生物氧化池内的生物膜培养时，需要对氧化池曝气，实现曝气的设备有罗茨鼓风机、曝气管和曝气头。由于氧化池内的生物膜采用的是好氧性的细菌，利用曝气内为氧化池提供充分的氧气，供微生物正常生长。氧化池内充氧能将池内的水流进行充分搅拌，形成紊流，这样生物膜就会和生活污水充分接触，提高接触效率，还能及时将填料中衰老的生物膜剥落，使生物膜及时更新，这样能提高污水处理的效率。
3.4填料。填料在氧化池中占据着非常重要的位置，它决定着接触氧化法污水处理的效果。在填料时应该保证生物膜能有充足的条件来附着，能对污水中的悬浮物进行截留，它的生物稳定性和使用寿命都要比较好，并且要物美价廉，不能含有有害物质，表面积要足够大保证生物的附着量，形状要规则等，为生物膜提供一个良好的生长环境，为污水处理提供好的条件，保证污水处理的效果。
3.5氧化池的日常维护。生物氧化池需要加强日常维护，以保证氧化池内环境。及时处理污水中的悬浮物，防止堵塞填料；观察氧化池内各种物质的状态，避免出现各种不正常现象的发生；在反冲洗填料时，要緩慢增大曝气量，避免生物膜脱落；观察沉淀池的浑浊度、悬浮物等工况，对出现问题时要及时采取措施，以保证沉淀池的水面质量。总之，在生物氧化池的日常维护中，要认真观察，及时采取措施，对出现问题的环节要及时解决，为生活污水的处理提供一个好的平台，保证污水处理的质量。
结束语：综上所述，生物接触氧化法作为中小型生活污水处理的重要方法，它具有占地面积小、处理时间短、无污泥回流和膨胀现象、日常维护方便等优点，对去除污水中的有害物质有着很好的效果，需要大力推广。这种方法是在生物氧化池内培养生物膜，利用这些生物膜与污水中的有机物反应，实现有害物质的分解氧化，达到净化污水的目的，同时产生的分解物对环境没有影响。可见接触氧化法运用到中小型生活污水处理中能够达到良好的效果。
厌氧-接触氧化法 篇4
伴随着油田注水开发生产的进行, 注入水和含油污水的处理及排放问题越来越引起人们的关注。冀东油田部分油井目前已进入高含水期, 采出水经常规处理后大部分经行回注, 还有一部分剩余污水, 这部分污水出水油含量一般仍然高达20 mg/L～30 mg/L, 达不到GB8978-1996《污水综合排放标准》的要求, 需要进行进一步处理。冀东油田各联合站对剩余污水的二级处理采用的是先经过气浮选除油除杂质, 再用厌氧做预处理, 接触氧化法做主处理工艺, 处理后的污水达国家污水综合排放标准。
1 处理工艺
1.1 工艺处理原理
工艺中气浮段是将气体注入液体中, 使之呈饱和状态, 然后在大气压下放出溶解气体, 这种机械结构使小气泡与悬浮物质或油脂结合、降低比重, 从而增加分离效果[1]。厌氧段实际是水解酸化的过程, 能够有效的降低污染负荷, 将大分子难降解的有机物分解成小分子有机物, 提高出水的可生化性, 并且可以利用水阶段较强的抗冲击能力, 避免来液不稳对影响好氧段的运行。厌氧微生物就附着在填料的表面生长, 当废水通过滤料层时, 在填料表面的厌氧生物膜作用下, 废水中的有机物被降解, 并产生沼气, 滤池中的生物膜不断的进行新陈代谢, 脱落的生物膜随出水流出池外[2]。好氧段则是利用其中好氧生物的高效降解效率, 将污染物质进一步分解, 确保水质达标。生物接触氧化法是在曝气池中设置填料, 作为生物膜的载体, 经过充氧的废水以一定的流速流过填料与生物膜接触, 利用生物膜和悬浮活性污泥中微生物的联合作用净化污水, 是介于活性污泥法和生物滤池之间的一种生物处理法。
1.2 柳一联生化处理工艺
柳一联生化处理系统的设计处理能力为10 000m3/d, 处理后的污水达到国家污水综合排放标准, 直接排入溯河。进水水质:CODcr≤300 mg/L, 含油≤30 mg/L, 氨氮≤15 mg/L, pH值≈6～7, 温度≤52℃。来液先进入气浮池进行初步降解、降温, 然后分两组依次进入2个串联的厌氧池, 再分别进入3个串联的好氧池, 最后进入外排池, 见图1。
1.2.1 气浮池 (8 m×5 m×4.5 m)
柳一联气浮池由两台型号为QFT-20的气泡碎细机交替为来液进行鼓气。在池子的单侧设有收油槽, 将池面污油收集后排入废水池, 污水则进入厌氧池中进行降解。从处理工艺上讲, 气浮工艺能够有效地去除石油类, 同时气浮具有降温、充氧功效, 降低了BOD5/CODCr, 从而提高了污水的可生化性。
1.2.2 厌氧池 (20 m×9.5 m×4.5 m)
厌氧生物接触池的池体为矩形钢筋混凝土结构。圆形浮盘漂在水面, 圆形浮盘下挂着纤维填料, 由纵向安设的纤维绳上绑扎, 形成巨大的生物膜支撑面积, 填料随水流摆动, 既有一定刚性, 也有一定柔性, 能保持一定形状, 又有一定的变形能力, 填料区的有效高度为3 m。在四个厌氧池的一角上都安装了一台潜水搅拌器, 搅拌器的作用是可以在生化池中形成一个流场可以防止池底的油泥污泥沉淀, 更便于厌氧菌更好的成活。
1.2.4 中沉池 (20 m×5 m)
中沉池的有效池深大约为4.7 m, 与反应池不同的是, 中沉池的底端为漏斗状, 主要起沉淀作用。来气管线和排泥管线深入漏斗槽的底端, 利用气举原理实现排泥和污泥回流。
1.2.5 好氧池 (20 m×10.25 m×4.5 m)
好氧池与厌氧池不同的是, 没有搅拌电机, 由型号为SSR-200的三叶罗茨鼓风机为好氧池鼓风, 流量为40.15 m3/h, 一台运行两台备用。布气管布置在池子底端, 由下向上全池曝气。
1.2.6 二沉池 (20 m×5 m)
结构与中沉池相同, 不同的是二沉池液面下50 cm处装有斜板, 斜板区高度为1 m。斜板的作用是将活性污泥以及杂质与水分离, 从而降低出水悬浮物, 污泥絮凝体在这里形成并在重力作用下沉降到斜板上, 澄清后的污水进入清水区。斜板间的固液分离过程是自由沉淀、絮凝沉淀、污泥悬浮层的过滤和捕获以及污泥层下滑过程的共同作用。沉淀的污泥进入二沉池底的斗型槽内, 通过气举的方式进行排泥和污泥回流。
1.3 处理效果
从化验的结果来看随来液水质的变化厌氧池出水呈相似的变化趋势, 当污水经好氧处理后到达二沉池, 水质基本稳定, 即而显示出接触氧化法对污水的适应性强、抗冲击能力强的优点。从气浮池出水到中沉池含油的去除率为25%左右, 到二沉池时含油去除率升至85%左右, 而COD的去除率在中沉池时在40%左右, 到二沉池后COD的去除率在75%左右, 外排出水含油在2～3个, 出水COD在50 mg/L左右, 完全符合标准。
2 生化站的日常管理
2.1 影响生化站的参数
2.1.1 对来液量以及来液水质的控制
对于系统来液, 我们要尽量保持来液量的平稳, 或采用渐大、渐小的方式增大或减小系统来液这样是为了防止来液量忽大忽小对系统造成冲击。由于井上来液并不稳定, 有时还会有酸化井进入系统, 或者来液会有有毒物质, 会对系统造成危害, 所以要对来液水质进行控制, 要及时发现, 及时采取措施。
2.1.2 曝气以及水中溶解氧对处理效果的影响
为了确保生物膜上的微生物能正常生长并能保持较高的活性, 柳一联好氧池的溶解氧要求保持在2mg/L～4 mg/L左右。经长期观察来看, 溶解氧在正常范围内时, 曝气池呈黄褐色, 在生化站上可以清晰的观察到填料上附着着大量生物膜, 曝气池的水中有悬浮态的菌胶团, 活性污泥活性强, 水质很清。若溶解氧达不到要求, 曝气池水质很混, 填料上有少量生物膜, 而且很容易脱落。
2.1.3 温度对处理效果的影响
对于厌氧工艺来说, 温度较高有利于提高处理效果。但对于好氧处理, 一般认为, 废水生物处理中微生物的适宜温度在30℃左右。温度过低会抑制微生物的生长, 而温度过高, 大量原生动物及后生动物则会死亡。
2.2 日常管理
2.2.1 营养剂的投加
为了向微生物提供营养支持, 保证微生物正常的营养繁殖, 我们必须保证微生物有足够的食物来源。废水中的有机物是供给微生物碳氢的来源, 另外, 我们还要按一定的比例投加尿素和磷肥, 以保证细菌合成正常细胞体所需的氮和磷。
通常情况下, 厌氧池按照有机物:氮:磷=100:6:1, 好氧池按照有机物:氮:磷=100:5:1的比例进行投加[3]。比例式中, 有机物可以用BOD5值来表示。在实践过程中, 由于BOD值计算的滞后性, 我们要根据生化站BOD与COD的比值用COD值来反推BOD的值进行计算[4]。
2.2.2 接触氧化池的微生物群落及生物相的镜检
在正常状态下, 接触氧化法的生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链, 微生物是相当丰富的。我们在对生物膜的生物相进行镜检时利用显微镜观察在活性污泥中为数较少的原后生动物的变化来判断工艺状况的。它们主要的食物来源是游离的细菌和微小的菌胶团, 以单体存在, 所以在抗冲击负荷和活性污泥运行条件改变时, 通常原后生动物在数量活性种类等方面会出现明显的波动。
2.2.3 曝气池的污泥回流问题
从理论上来讲, 生物接触氧化的优点是不需要进行污泥回流的。但在系统调试初期或是生物膜脱落, 系统出现问题, 大量活性污泥流失时还是要通过污泥回流进行调试的。在系统运行正常情况下, 生物膜挂膜完好时就不需要污泥回流了。
2.2.4 中沉池、二沉池的排泥问题
中沉池、二沉池作为生化系统活性污泥的泥水分离场所, 它的运行好坏直接影响到曝气池和外排水质的运行。正常状况下, 曝气池内的生物膜不断的进行新陈代谢, 脱落的生物膜随出水流入二沉池, 经分离后沉入二沉池底端的漏斗槽内, 如果我们不能按时及时地对二沉池进行排泥, 污泥越积越多, 会直接影响到出水水质, 而且二沉池的缺氧厌氧条件能使池底的活性污泥反硝化, 最终导致池底活性污泥上浮而形成液面浮渣。所以二沉池要按要求及时排泥。目前, 柳一联生化站中沉池、二沉池的排泥是按照连续依次循环进行的, 即给中沉池排泥干净后给二沉池排泥, 排干净后再给中沉池的模式, 循环进行。
3 结语
在气浮-厌氧-接触氧化工艺中设置厌氧段的目的, 主要是利用水解过程, 有效降低污染负荷, 并将大分子难降解有机物分解成小分子有机物, 提高出水的可生化性, 并且可以利用厌氧段较强的抗冲击能力, 避免冲击性来水影响好氧段稳定运行。好氧段则是利用其中好氧生物的高效降解效率, 将污染物质进一步分解, 确保出水水质达标。这套工艺结构简单, 运行稳定, 处理效率较高, 适应性较强, 就柳一联生化站的运行来看, 是适合处理联合站剩余污水的。
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内氧化法制备银氧化锡电接触材料 篇5
Ag Sn O2电接触材料是近年发展较快的一种无毒无害的新型银金属氧化物电接触材料[1], 其具有优良的抗电弧侵蚀性和抗熔焊性、良好的热稳定性和耐磨损性、较好的抗材料转移能力, 目前在交直流接触器、功率继电器和低压断路器等领域已经部分或全部取代了有毒的Ag Cd O材料[2~5]。但是, Ag Sn O2电接触材料在制备和实际使用过程中还存在一些问题, 如接触电阻不稳定、温升高、室温塑性和延展性差、材料不易加工成形等, 这些问题极大地限制了Ag Sn O2电接触材料的实际应用且增加了研究难度[6~10]。为此, 国内外的电接触材料研究者一直都在研究如何通过改进制备工艺、改善Sn O2颗粒与Ag界面的浸润性和加入添加剂来解决上述问题[11~15]。
Ag Sn O2电接触材料性能的优劣与制备工艺密切相关, 所选择的制备方法既影响其力学、电学性能, 又影响其接触性能, 如接触电阻、温升和抗熔焊特性等。Ag Sn O2电接触材料的主要制备方法有传统的粉末冶金法和内氧化法[16~20]。传统的粉末冶金法工艺是将银粉和Sn O2粉机械混合, 再通过压制成形、烧结、挤压等手段获得Ag Sn O2电接触材料。该法优点在于可根据特殊性能要求任意改变添加剂的类型与数量;所得的电接触材料组织结构均匀。但是粉末冶金法容易在材料中引入外来杂质;若Sn O2颗粒粒度较大, 会造成接触电阻大、温升高、耐电弧烧蚀性能较差;若混合不均匀, 易出现粉末团聚, 造成材料的力学物理性能和电性能劣化。
内氧化法是将固溶体合金在O2气氛下进行热处理, 使溶质元素形成氧化物颗粒, 并均匀地分布在合金基体金属中, 获得金属基氧化颗粒复合材料的一种工艺方法。采用内氧化法制备的Ag Sn O2电接触材料具有Sn O2颗粒细小、晶粒结构微细、强度硬度较高、耐电弧烧蚀性能和抗熔焊性能优异等特性[21~26]。但是该法制备的材料若本身组织不均匀, 氧化后基体易出现贫氧化物带和氧化物聚集, 甚至出现夹杂和气孔等组织缺陷。采用多层复合、单面内氧化、添加元素、提高内氧化速度、细化氧化物粒子、增加氧化物在银基体中的弥散程度等方法可以消除上述组织缺陷。
2 Ag-Sn合金内氧化热力学
在Ag-Sn合金氧化过程中, O2溶解到合金相中, 并在合金相中扩散, 合金中较活泼的Sn与O发生反应, 在合金内部生成Sn O2颗粒, 这个过程定义为Ag-Sn合金内氧化。由化学反应热力学可知, 内氧化首先是择优氧化, 对于Ag-Sn合金, 择优氧化包括Ag不氧化和Sn氧化两个方面。氧化温度T和氧分压PO2是控制目标氧化物分解和形成的关键因素。计算Ag-Sn合金发生内氧化的上、下限临界氧分压的相关氧化反应如下[27,28]:
根据吉布斯自由能函数ΔG=ΔGθ+2.303RTlg Qp, 其中R为气体摩尔常数, 取R=8.314 J/ (mol·K) ;Qp为气体分压商, 是一比值, 无量纲;ΔGθ为氧化反应的标准吉布斯自由能;T为氧化温度。令ΔG=0, 则有:lg Qp=-ΔGθ/2.303RT。
对于反应 (1) , 分压商为:
同理, 得出:
由上面的计算结果得出, 一定氧化温度下, Ag-Sn合金实现择优氧化并生成单一氧化物Sn O2, 存在一个由式 (6) 和式 (7) 决定的上限临界氧分压与下限临界氧分压。据此可绘出Ag-Sn合金的氧化热力学条件区位图, 如图1所示。
由图1可知, 在相同温度下, Ag、Sn元素生成氧化物由易到难依次为:, 相应生成的氧化物的稳定性顺序为:Sn O2>Sn O>Ag2O。因此, 通过合理控制氧化温度与氧分压条件, 就能够实现Sn元素发生氧化反应而Ag元素不被氧化, 即Ag-Sn合金体系实现内氧化在热力学上是可行的。但应特别注意避免Sn O相的形成, 该相的氧分压由公式 (6) 所确定。基于式 (6) 和式 (7) , 可以得出Ag-Sn合金内氧化生成Ag Sn O2材料的内氧化的临界热力学条件为。例如, 内氧化温度为600℃ (873.15K) , 将该温度代入式 (6) 得氧分压的上限临界值为-2.875, 代入式 (7) 得氧分压的下限临界值为-23.972, 只要调节气氛中氧分压的对数值处于[-23.972, -2.875]区间内, 就可实现Ag-Sn合金的内氧化, 从而制得Ag Sn O2材料。
3 内氧化时Sn O2颗粒的形核、长大和粗化过程
用粉末冶金法将Ag-Sn合金粉末在一定压力下压制成形, 使压坯具有约90%的相对密度, 得到孔隙率约为10%的多孔体, 然后在大气气氛条件下于箱式电阻炉中内氧化。由于材料中存在一定量的间隙, O元素才得以畅通地渗入, 从而更加充分吸附在合金粉末表面, 体系的氧分压将始终保持大气气氛中O的分压。内氧化时Sn O2颗粒的形核、长大和粗化过程如下所述, 其示意图如图2所示。
3.1 O的吸附
当大气中的O2分子通过材料间隙到达合金粉末表面时, 便吸附在合金粉末表面, 吸附的O2分子在一定的氧化温度下再分解成吸附O原子, O的吸附过程如下:
3.2 Sn O2颗粒的形核
吸附O原子通过体扩散和短路扩散进入到Ag-Sn合金粉末内部, 同时Sn原子由合金内部向表面扩散 (Sn原子向外扩散的速度远小于O向内扩散的速度) , 进而在反应前沿建立起脱溶形核的临界积[N (Sn) ·N (O) ], 发生Sn O2颗粒的脱溶形核。
3.3 Sn O2颗粒的长大
Sn O2颗粒脱溶形核后, Sn原子和O原子继续在已形核的Sn O2颗粒表面聚集, 导致Sn O2颗粒的初次长大, 直到反应前沿向前移动并且Sn原子供应不足为止。此时, 该微区域的颗粒停止长大。然后, O原子继续向粉末内部扩散, 反应前沿继续推进直到Ag-Sn合金粉末中所有Sn全部被氧化为止。
3.4 Sn O2颗粒的粗化
Sn O2颗粒的粗化过程主要分为3个阶段。首先, Sn O2颗粒溶入到银基体中, 重新变为Sn原子和O原子;其次, Sn原子和O原子在银基体中发生扩散;最后, Sn原子和O原子在相对较大的Sn O2颗粒表面聚集长大。因此, Sn O2颗粒的粗化实质上是Ostwald熟化, 即一些大尺寸的Sn O2颗粒出现长大, 而小尺寸的则发生萎缩, 脱溶形成的Sn O2颗粒发生竞争性长大。若Ag-Sn合金内氧化在较低温度下进行, 则Ostwald熟化进程较慢, 完成内氧化所需时间较长, 会导致已形成的Sn O2颗粒数量减少, 颗粒尺寸增大;若内氧化在较高温度下进行, 则Ostwald熟化进程较快, 会发生Sn O2颗粒的急剧粗化。
因此, 选择合适的内氧化温度, 才能制备出具有Sn O2颗粒细小、晶粒结构微细、性能优异的Ag Sn O2电接触材料[29,30]。
4 内氧化法制备Ag Sn O2电接触材料的组织与性能
本试验提出了一种采用合金粉末成形-内氧化-热挤压复合工艺制备Ag Sn O2电接触材料的新工艺。具体工艺流程为Ag-Sn合金真空雾化制粉→模压预成形 (保留约10%孔隙率) →内氧化处理 (内氧化温度800℃/2.5 h) →复压→热挤压 (温度850℃) →ϕ10 mm的丝材。该复合新工艺制得的Ag Sn O2 (12) 电接触材料的显微组织照片见图3, 性能见表1。
由图3可见, 内氧化新工艺制得的Ag Sn O2 (12) 材料组织均匀, Sn O2颗粒细小, 呈近球形弥散分布于银基体中, 未见明显颗粒团聚、夹杂、气孔等组织缺陷。从表1可以看出, 所得Ag Sn O2 (12) 材料强度硬度较高, 塑性较好, 电阻率较低, 具有优异的综合性能。
5 结束语
Ag Sn O2电接触材料作为最具发展潜力的替代Ag Cd O的新型复合材料, 在继电器、微动开关、接触器、断路器等领域具有广泛的应用前景。内氧化法是目前国内外规模化生产Ag Sn O2系列电接触材料研究的一个最为活跃的方向。本文提出的合金粉末成形-内氧化-热挤压复合新工艺, 对改善Sn O2颗粒在银基体中的弥散分布、提高其室温塑性具有积极作用, 有望成为一种工业化生产高品质Ag Sn O2电接触材料的制备方法。同时, 随着Ag Sn O2电接触材料应用领域的不断拓展和使用要求的不断提高, 其力学和电学性能也还有待进一步增强。今后对该类电接触材料的研究将围绕内氧化微观机制、Ag与Sn O2界面润湿性改善、简化制备工艺等方面来开展。
摘要：AgSnO2电接触材料具有优良的抗电弧侵蚀性和抗熔焊性, 在交直流接触器、功率继电器和低压断路器等领域已经部分或全部取代了AgCdO材料。内氧化法是制造AgSnO2电接触材料工艺最成熟、应用最广泛的一种方法。本文计算了Ag-Sn合金的内氧化热力学条件参数, 论述了内氧化过程中SnO2颗粒的形核、长大和粗化过程, 并采用合金粉末成形-内氧化-热挤压新工艺制备了SnO2颗粒细小弥散、性能优越的AgSnO2电接触材料。
厌氧-接触氧化法 篇6
建筑污水处理中水回用设施是指民用建筑物或建筑小区内使用后的各种排水如生活排水、冷却水及雨水等经过适当处理后,回用于建筑物或建筑小区内,作为杂用水的供水设施,包括水处理、集水、供水等设施。建筑中水使污、废水处理后回用,既可节约用水,又使污水无害化、资源化,起到保护环境、防治水污染、缓解水资源不足的重要作用,有明显的社会环境效益。
以下通过对广东某住宅小区选用生物接触氧化法+接触消毒组合污水处理工艺的实践应用,介绍其基本情况和处理工艺,对处理效果进行后评价,并展望中水回用存在的问题。
1 工程概况
小区有8层建筑共30栋, 总居住人口约5 000人,至2007年6月基本全部入住,小区污水处理设施运行至今满一年。该住宅小区每日平均污水量120 t,全年43 800 t,污水首要污染物为粪大肠菌群,每天即有数十亿个以上,各污染物年产生量分别为COD 12.9 t,SS 10.7 t, BOD5 5.2 t。经生化处理后产生的污泥量每年3 t。表1为选用生物接触氧化法+接触消毒组合处理工艺处理前后监测结果。
出水各项指标均优于国家标准,对CODcr去除率可高达94%,BOD5去除率92.3%,出水水质稳定。污水处理设施现日处理污水量120 t,能满足主体工程的需要。污水经生化、消毒处理后,各项指标均达到设计要求,并达到国家污水综合排放标准。证明工艺合理有效,成熟可靠,设备第一年投运率达97.5%。
2 工艺选用
小型污水处理的不同工艺各有优缺点。各个国家分别有不同的主导工艺,新型合成材料的出现,促进了以此作为填料的生物接触氧化的发展。生物接触氧化技术是我国小型污水处理的主要工艺。东莞市珠江花园小区污水治理工程、盐城市毓龙小区污水治理工程、山西省洛安矿物局五阳煤矿工人新村生活污水治理工程以及北京西客站建筑中水工程都利用了生物接触氧化技术[1]。本小区采用的接触氧化+接触消毒法工艺流程如图1所示。
其中重要的设施接触氧化池采用矩形钢筋混凝土结构,内设PE半软性填料,有效容积160 m3。COD填料体积负荷4.3 kgCOD/(m3·d),BOD5填料体积负荷2.2 kgBOD5/(m3·d)。采用清华同方生产的导流式机械曝气机2台,一用一备。单台溶氧量16 kgO2/h,配套电机8 kW,工程运行时采用阶段曝气。
3 后评价
3.1 工程投资
工程总投资为32.7万元,其中土建费用为21万元,设备、设计及调试等其他费用为11.7万元。占地230 m2未计入投资费用。
3.2 处理成本
处理成本包括电费、药剂费。1)电费:系统总装机容量7.95 kW,运行功率为4.65 kW,电费按0.75元/度计,每吨水耗电费为0.69元/m3。2)药品费:工程所用的二氧化氯是用二氧化氯发生器制取(以氯酸钠和盐酸为原料),药剂费0.15元/m3,则总处理费为0.84元/m3。3)人员编制:由于本工程基本无需人员操作,实行一天三班,每班一人,主要工作为检查各机械设备的运行情况,由小区水电工竣工培训后负责,不用单独设岗。
3.3 经济和环境效益分析
污水处理设施的建成并投入使用,不仅大幅减少了污染物的排放量,而且减少了自来水的使用量,其处理出水完全满足回用要求,如用于草坪浇灌、洗车、冲厕等。污水处理站直接运营支出费用加设备折旧费约为3 524元/月,其正常运行后,如水价为2元/m3,可处理污水若全部回用80%(96 m3/d),则可节约水费5 760元/月,节支相抵还盈余2 236元/月,即使仅回用处理水量的50%,其节约的水费开支也可基本与运营成本和折旧抵冲。此外,经处理后,每年可少向环境排放污染负荷为:COD 12.1 t, SS 10.5 t, BOD5 4.8 t,污水处理达标后还可免除环保部分的超标排污费,不仅可以有效地控制点源污染,还能实现污水的资源化。
综上所述,该污水处理站的建设和运行不仅具有良好的环境社会效益,运行得好还有一定的经济效益。必须注意的是生化处理后的含菌污泥,必须切实落实好灭菌措施和利用途径, 杜绝二次污染。
4中水回用存在的问题
目前,我国建筑中水回用仍然存在的问题较多,如有些工艺、设备不过关,达不到预想效果,在水源相对充裕的南方地区,中水回用在实际工程中有时不比使用城市给水更经济。很多人对中水的卫生性、安全性等存有顾虑,在感情上无法接受中水,从而影响了其普及。另外,目前建筑中水回用执行的是现行的《生活杂用水水质标准》。该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同,比发达国家的回用水标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格。这样就导致两个问题:1)许多现有中水工程根本达不到该标准;2)由于达标具有一定难度,限制了中水工程的推广和普及[2]。
我们在加大成熟和运行良好工艺和设备的研发和推广的同时,要更新观念,认识到回用水是有价值的水资源。水用完之后不再抛掉而是对其进行合理的处理得到回用即二次使用,这样就会减少对高质量淡水水源的需求。水的回用提高了供水的可靠性,只用较少的淡水就能满足人类更大的需求,从而减轻了人类生存对世界水环境造成的影响。旧的“一次使用然后排放”的方法转换成新的可持续的“保护、合理使用和再循环使用”的节约水的方法将造福于整个世界。政府有关部门要尽快制定中水回用指标的适宜限值并颁布实施,以降低中水工程的投资和处理成本。
摘要：指出城市生活小区小型污水处理设施作为投资省、见效快的方法在当前具有重要意义,着重探讨了生物接触氧化法污水处理的应用和效益,并对我国小型污水处理设施的建设谈了几点看法。
关键词：生活小区,生物接触氧化法,中水回用,后评价
参考文献
[1]张统,张志仁.污水处理工程及工程方案设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.
[2]付婉霞,曾雪华.建筑节水的技术对策分析[J].给水排水,2003,29(2):47-53.
厌氧-接触氧化法 篇7
吉林某牧业公司年屠宰加工商品肉食鸡3 000万只。根据建设单位提供的有关资料并经过多方论证,确定本项目将产生生产废水、生活污水合计为3 000 m3/d。其污水水质为:CODCr=2 500 mg/L;BOD5=1 500 mg/L;SS=1 000 mg/L;氨氮70 mg/L。
2 工艺流程
为减少排污量,同时也节省了水资源,本项目采用接触氧化法处理,其流程图见图1。
3 单体处理单元工艺概述
3.1 格栅
根据屠宰废水固体悬浮物含量高这一特点,选取一组栅条间隙宽度e=3 mm细格栅。选用ZD-B型垂直链条式格栅除污机1台,格栅除污机间歇运行设备参数:规格B×L:1 500×5 000;池口宽度:1 100 mm;格栅宽:1 500 mm;长:5 000 mm;工艺尺寸:栅槽尺寸B×L:1 500 mm×7 000 mm。
3.2 调节池
采用钢筋混凝土结构,地下设置。设置提升泵两台,一用一备。
1)参数:设计停留时间12 h;2)设备选型:QJB75/4-E5型潜水搅拌器2台P=7.5 kW,n=1 450 r/min,A=380 V;3)池内设两台潜污泵,型号为:150WQ140-7-5.5,单泵参数:Q=140 m3/h,H=7 m,w=5.5 kW。潜污泵将污水提升后,进入隔油沉淀池。潜污泵共有2台,互为备用;4)工艺尺寸:B×L×H:12 m×38 m×3.3 m平分两格。
3.3 隔油沉淀池
去除表层浮油以及部分悬浮物。
1)参数:10 ℃时μ=0.001 303 kg/(s·m);2)设计温度下污水密度0.998 kg/m3;3)设计温度下油品密度0.88 kg/m3;4)设计停留时间1.8 h;5)去除油品粒径150 μm;6)设备选型:集油管收油,链板式刮油刮泥机;7)设备尺寸:B×L×H:5×9×2,P=1.5 kW,行走速度0.32 m/min,刮板尺寸:4 400×30×200;8)工艺尺寸:B×L×H:5×12×2。
3.4 气浮池
去除悬浮态、溶解态和胶体态存在的大部分SS、部分COD以及隔油沉淀池不能去除的剩余油品。
参数:设计停留时间1.5 h,溶气压力:0.3×106 Pa,10 ℃时溶解常数0.029。
设备选型:填充式溶气罐,TV型专用释放器,SD型刮沫机,J型悬浮液计量泵。
设备技术性能:SD型刮沫机宽度2 m,行走速度5 m/min,P=0.75 kW。
J型悬浮液计量泵J-ZM500/1.6-XF。
工艺尺寸:B×L×H:2.1×12×2。
3.5 一级接触氧化池
气浮池出水自流至一级接触氧化池内,由于污水的生化性比较好,采用成熟的生物接触氧化法处理。去除大量BOD,COD。
参数:实际停留时间5.3 h;平均时用水量Q=125 m3/h;进水BOD5浓度La=282 mg/L;出水BOD5浓度Lt=84.6 mg/L。
BOD5去除率
设备选型:选择L62LD罗茨鼓风机。
主要性能参数:P=42.9 kW;n=980 r/min;升压ΔP=49 kPa;重量:1 910 kg。
配套电机型号:Y280M- 6,功率P=55 kW。
工艺尺寸:单格B×L×H:6×11×5.6共两格。
3.6 中间沉淀池
废水中的少量悬浮物和脱落的生物膜在该单元完成沉淀分离。
参数:1)颗粒沉降速度取3 mm/s;2)表面负荷取3 m3/(m2·h);3)斜管垂直净距采用100 mm,斜管采用0.8 m,倾角为60°,斜管区底部缓冲层高度取0.6 m,上部水深取0.8 m;4)斜管内流速取15 mm/s,管内停留时间取6 min;5)斜管采用硬质塑料板,有效系数Ψ=0.94。
设备选型:斜管采用ϕ35的乙丙共聚蜂窝斜管,长1 m。
工艺尺寸:B×L×H:1.2×12×3.4。
3.7 水解酸化池
污水自行酸化,改善水质的可生化性,可为后继好氧处理创造有利条件。
参数:污水停留时间约为5 h,采用钢筋混凝土结构,半地下设置。
工艺尺寸:B×L×H:2.1 m×12 m×5 m。
3.8 二级接触氧化池
进一步去除BOD,COD。生物接触氧化具有容积负荷高、耐冲击负荷能力强、不易产生污泥膨胀、运行稳定、操作管理方便、运行费用低等优点。
参数:平均时用水量Q=3 000/24=125 m3/h,进水BOD5浓度La=69 mg/L,出水BOD5浓度Lt=18 mg/L。
BOD5去除率
设备选型:选择L62LD罗茨鼓风机。
主要性能参数:P=42.9 kW;n=980 r/min;升压ΔP=49 kPa;重量:1 910 kg。
配套电机型号:Y280M- 6,功率P=55 kW。
工艺尺寸:单格尺寸B×L×H:1.5×12×4.4。
3.9 二沉池
泥水分离,使上清液达标排放。
1)参数:表面负荷1 m3/(m2·h);2)设备选型:ZXG-12型中心传动刮泥机;3)设备性能参数:刮泥板外缘线速度2.6 m/min,P=0.75 kW;4)工艺尺寸:D=12 m,h=5.3 m;5)运行特点:每隔4 h排泥一次,中心进水周边出水。
3.10 接触池
1)参数:沉降速度v=0.001 m/s;接触时间:1.25 h;2)工艺尺寸:B×L×H:4.1×12×5。
3.11 污泥浓缩池
污泥浓缩的主要目的就是减少污泥体积,降低后续处理构筑物和设备的负荷,减少处理费用。
工艺尺寸:B×L×H:3.5×12×4.6。
运行特点:间歇排泥。
3.12 污泥脱水
减少运输、干燥或焚烧费用,降低填埋用地,减少污泥体积。
1)参数:过滤面积58.15;2)设备选型:XAZ60/1000-U自动板框压滤机;3)工艺尺寸:9.0 m×7.0 m;4)运行特点:滤饼厚度:30 mm;滤板数:37块;过滤面积:60 m2;滤室容积:0.923 m3;整机重量:5 360 kg;地基尺寸:3 755 mm;整机长度4 980 mm。
4 人员编制与经营管理
4.1 劳动定员数量及技能素质要求
1)参照国内其他企业污水处理站管理经验,结合本工程实际需要,确定以下人员编制原则:
a.管理机构、人员编制的确定以有利生产、精简高效为原则。b.维修等辅助生产人员根据当地的社会化协作条件,只设置必需的编制,尽量由社会化服务解决。c.污水处理站人员编制为8人。
2)技能素质要求是指工艺技术、安全生产、组织纪律等方面。
4.2 经营费用
1)运行电费:
每立方米污水消耗电费为:{(污水提升泵功率+加药设备两台功率+消毒设备两台功率+污泥回流泵功率+鼓风机功率+增压泵功率+电控柜功率)×运行时间+(PAM加药设备功率+污泥泵两台功率)×运行时间}×0.6÷设计流量={(7.5+0.5×2+3×2+7.5+37×3+4+1)×24+(0.5+2.2×2)×4}×0.6÷3 000=0.66 元/m3污水。
2)运行人工费:
污水处理站共按8人计,每人每日平均按20.0元计算,则每处理1.0 m3污水的费用为:8×20÷3 000=0.05元/m3污水。
3)药剂费:
运行药剂费=气浮池+混合沉淀一体化池+污泥脱水+消毒=0.316 元/m3污水。
4)总运行费用:
0.66+0.05+0.316=1.026 元/m3污水。
5 结语
屠宰废水经该组合工艺流程处理后可达到国家一级排放标准,经消毒杀菌后可直接排放。
摘要：结合具体实例,详细介绍了采用接触氧化法处理屠宰废水的设计,包括工艺流程,各单体处理单元工艺及经营管理等方面的相关内容,经本系统处理,出水水质均达到《肉类加工工业污染物排放标准》及回用水执行《生活杂用水水质标准》中的一级标准。
关键词：接触氧化,屠宰废水,处理
参考文献
厌氧-接触氧化法 篇8
1 废水情况及排放标准
本方案设计废水处理量为2000m3/d, 废水处理设施每天24小时运行。污水处理站出水水质要求达到《辽宁省污水综合排放标准》 (DB21/1627-2008) 排入污水处理厂标准。
2 现有设施问题诊断
由于企业生产产品的更新, 废水水质来源发生变化, 所排污水浓度和水量均有增加, 因此现有的1000m3/d的污水处理站, 显得处理能力不足, 出水不稳定, 常常达不到该区域所要求的污水排放标准。
3 改造说明及构筑物工艺设计
3.1 工艺流程
污水通过污水收集管网经格栅去除较大块状的悬浮杂质至集水池, 然后用泵提升至二层水力筛经较细的栅间距除掉豆类污染物, 进入调节池, 在调节池内混合均质, 并在下方设有曝气混合装置, 保证沉淀物聚集, 池内发臭, 然后再利用调节池内设有对的提升泵将污水提升至填料式水解酸化池内, 在该池中污水中的大分子和难降解有机物变成小分子、可降解的污染物, 改变了污水的可生化性, 并且上浮一些浮渣 (油脂、蛋白等) , 通过机械刮渣清除, 进入污泥池, 清水溢流至气浮机, 在气浮机内通过溶气水减压释放形成的微细气泡将水中悬浮物通过刮渣排入污泥池, 清水进入中间水池, 然后由泵提升至UASB反应池内, 进一步大幅厌氧降解COD, 出水溢流入生物接触氧化池内, 在鼓风曝气的条件下, 依靠填料上的好氧生物膜, 进一步除去污染物, 出水进入辐流式二沉池泥水分离, 清水达到水质标准外排至市政管网。为了除氮、脱磷和防止污泥膨胀, 二沉池的污泥回流至生物接触氧化池前端, 混合液部分也回流至生物接触氧化池前端。UASB、气浮浮渣、二沉池剩余污泥污泥等污泥打入污泥贮池, 利用带式压滤机加药压榨后, 泥饼外运处置。
3.2 主要构筑物工艺设计
3.2.1 粗格栅部分[1]
新建集水池一座, 安装粗格栅一台, 栅条总宽B=500mm, H=2.5, 主体SUS304。
3.2.2 水解酸化池[1]
新建ABR池一座, 有效容积1100m3。弹性填料543m3。
3.2.3 浅层气浮处理系统[2]
新增浅层气浮系统一套, 处理水量100m3/h, 有效水深0.7m, 停留时间10min, 设计SS去除率85%, 回流比R=30%, 表面水力负荷q=5-8m3/m2·h。
3.2.4 UASB
新建UASB池一座, 有效容积2240m3, UASB提升泵两台, W=15KW, H=10m, Q=90m3/h, 三相分离器8套, 水封罐一个, 火炬一个。
3.2.5生物接触氧化池[1,2]
新建生物接触氧化池一座, 有效容积1680m3, 填料840m3, 回流污泥泵2台, W=15KW, H=10m, Q=50m3/h, 生化罗茨风机2台, W=45KW, H=6m, Q=15m3/min, 预曝气风机1台, W=4KW, H=6m, Q=2m3/min。
4运行效果
该工程通过当地环境保护监测部门验收, UASB及生物接触氧化系统运行正常, 水质监测结果如表2所示。
从出水的监测结果来看, 该工艺运行稳定, 出水各项指标都达到了设计要求。[2]
5 技术经济分析
稳定运行过程中, 技术经济分析如表4所示。
6 结束语
针对冷饮生产废水, 对原有的处理系统进行了改造, 生化处理部分UASB+生物接触氧化, 实际运行结果表明, 该系统改造后, 运行稳定, 处理水水质达到《辽宁省污水综合排放标准》 (DB21/1627-2008) 排入污水处理厂标准, 运行成本为1.51元/吨。
摘要：针对冷饮废水处理工艺存在问题, 采用ABR-UASB-生物接触氧化法工艺对原污水处理设施进行改造, 运行结果表明COD、SS、NH3-N去除率可分别达到95.2%、90%、71.4%, 出水达到《辽宁省污水综合排放标准》 (DB21/1627-2008) 表2标准, 运行成本为1.51元/吨。
关键词：冷饮废水,EGSB,CASS
参考文献
[1]张自杰.排水工程 (第五版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2015, 54-228.
厌氧-接触氧化法 篇9
AgCuONiO电接触材料是一种具有导电导热性能优良、接触电阻低而稳定、耐磨损、不易时效软化、抗电蚀能力强等诸多优点的氧化物颗粒弥散强化型电接触材料[1～4]。基于上述优异的电性能,AgCuONiO电接触材料特别适用于制备开关频繁的开关触头与滑动接触的触头、中等负荷和重载荷条件下电机电刷和换向器[5～7]。AgCuONiO材料通常采用内氧化法制备,即在大气条件下或者低压氧气中对AgCuNi合金板材或丝材进行氧化处理[8]。内氧化工艺参数(如氧化温度、保温时间等)是影响氧化物的生成、形貌、分布和数量的关键因素[9～11],研究AgCuNi合金内氧化热力学与恒温氧化行为具有重要的现实意义。王新健等[12]对AgCu(4)Ni(0.3)合金在大气条件下、700 ℃时的内氧化行为、氧化动力学、组织结构以及性能进行研究,结果表明,在700 ℃氧化8.5 h后,合金基体中生成了主要由CuO以及NiO所组成的氧化层,Cu、Ni元素在合金中发生了明显的选择性氧化。本文从理论上研究了Ag-CuNi合金的内氧化行为,计算了合金发生择优氧化的热力学条件并绘制了内氧化热力学区位图。利用金相显微镜、扫描电镜、电子拉力试验机等分析测试手段,研究了内氧化后AgCuNi合金的组织特征与物理性能,考察了内氧化温度对材料组织与性能的影响。
2 试验
选择AgCu(4)Ni(0.5)合金(合金元素的纯度均大于99.95%)为研究对象。采用英国RMT100型水平连铸机,用N2气氛保护进行熔铸获得合金板材,再经多道次冷轧工艺得到尺寸为≠0.5~0.8 mm的合金试样。在箱式电阻炉中对Ag Cu(4)Ni(0.5)合金试样进行内氧化处理,氧化介质为空气,平均升温速率为10 ℃/min,氧化温度分别为600、700、800、850 ℃,保温时间均为5 h,冷却方式为空冷。
采用4XC型光学显微镜、岛津S-3400型扫描电子显微镜观察合金内氧化前后的显微组织;采用岛津HWV-FA2型数字显微硬度仪测定合金的显微硬度,试验载荷为1.961 N,保压时间为10 s,每个试样测量5次后取平均值;利用AG-IC10KV型电子拉力试验机对试样进行拉伸试验,获得样品的抗拉强度值和延伸率值;采用FD101型金属导电率测试仪测量样品的导电率,测量精度为±0.1%IACS。
3 结果与分析
3.1 Ag Cu Ni合金内氧化热力学
由化学反应热力学可知,内氧化首先是择优氧化,对于Ag Cu Ni合金,择优氧化包括Ag不氧化和Cu、Ni氧化两个方面。氧化温度T和氧分压PO2是控制目标氧化物分解和形成的关键因素[13]。为了计算Ag Cu Ni合金发生内氧化的上、下限临界氧分压,列出相关的氧化反应如下:
根据吉布斯自由能函数[14]:ΔG=ΔGθ+2.303RTlg Qp,其中R为摩尔气体常数,取R=8.314 J·K-1·mol-1;Qp为气体分压商,是一比值,无量纲;ΔGθ为氧化反应的标准吉布斯自由能;T为氧化温度。令ΔG=0,则有:lg Qp=-ΔGθ/2.303RT。
对于式(1),分压商为:
,由于反应中只有1个气相,且Pθ=101 325 Pa,PO2的单位也为Pa,所以可以简化得出:
Ag→Ag2O时的氧分压与温度关系为:
同理:
Cu→Cu O时的氧分压与温度关系为:
Ni→NiO时的氧分压与温度关系为:
根据式(4)~(6)可得出不同氧化温度下Ag Cu Ni合金中各元素生成氧化物的lg PO2值,见表1。由表1 的计算结果可知,一定氧化温度下,Ag Cu Ni合金实现择优氧化存在上限临界氧分压与下限临界氧分压,其具体数值分别由式(4)和式(5)决定,当某温度下氧化气氛中的氧分压大于该上限临界氧分压时,Ag便会被氧化为Ag2O,故内氧化气氛中的氧分压应选择比上限临界氧分压低的数值;当某温度下氧化气氛中的氧分压小于该下限临界氧分压时,便不会同时得到目标氧化物Cu O和Ni O,故内氧化气氛中的氧分压应选择比下限临界氧分压高的数值。
基于Ag Cu Ni合金内氧化的上限临界氧分压和下限临界氧分压可以绘出Ag Cu Ni合金的氧化热力学条件区位图(见图1)。从图1可见,择优氧化区是很大的,其范围由上、下限氧分压确定,这为氧分压的控制留有余地。凡是在图1择优氧化区中的温度和氧压下,Ag Cu Ni合金的内氧化在热力学上都是可行的。但内氧化的顺利实现(保证材料的高性能和缩短内氧化时间)要求实际氧分压接近甚至等于上限氧分压。由于本试验的内氧化是在大气环境中进行的,故在图1 中作点划线来表示大气气氛中氧分压PθO2=21.278 k Pa,故lg PθO2=lg21 278=4.33。可知氧化温度500~900 ℃ 、大气气氛条件下,Ag Cu Ni合金都能够成功发生内氧化,其内氧化在热力学上是可行的,其内氧化的临界热力学条件为
3.2 内氧化前后材料的显微组织
图2 为Ag Cu(4)Ni(0.5)合金内氧化前后的金相照片。 对比图2(a)、(b) 可知,内氧化后,Ag Cu(4)Ni(0.5)合金中生成大量弥散分布的氧化物颗粒,氧化物颗粒的形状为近球形,没有发现氧化颗粒的异常长大,表明合金完成了内氧化。
为进一步观察与研究Ag Cu(4)Ni(0.5)合金内氧化后基体中氧化物粒子的形貌与析出机制,对不同内氧化温度条件下合金样品做SEM分析,扫描照片见图3。由图3 可知,随着内氧化温度的升高,氧化物颗粒的尺寸有所增加,有的区域出现了氧化物链状组织。研究分析认为,氧化物颗粒的尺寸是由内氧化前沿通过时氧化物颗粒的形核速率和这些颗粒随后的长大、粗化速率所共同决定的。当内氧化前沿通过时,氧化物颗粒发生形核,然后氧和添加元素继续向形核质点扩散,使质点长大。从氧和添加元素到达氧化物颗粒表面起到相邻的形核点使添加元素耗尽为止,形核粒子长大的时间越长,颗粒越大;初始形核质点的数量越多,颗粒越小。当相邻点又出现形核点,并使溶质耗尽为止,内氧化前沿继续向纵深发展,而后颗粒发生粗化。内氧化产物形貌随着内氧化温度的升高由弥散颗粒状逐渐向链珠状过渡(见图3(c)、(d))则是因为随着内氧化过程的进行,氧在内氧化层中阻力增加。当氧源不太充分时,由于浓度差,基体中的添加元素必然会向内氧化层进行逆扩散,当扩散中的氧和添加元素相遇时达到氧化物颗粒的脱溶形核条件,就开始脱溶,即在晶界和存在缺陷处形成氧化物链状组织。
3.3 内氧化前后材料的性能
不同内氧化温度条件下Ag Cu ONi O材料的性能见表2。由表2 可知,随着内氧化温度的升高,材料的导电率、显微硬度和抗拉强度均呈上升趋势,当内氧化温度达到800 ℃后,材料上述性能增加的幅度明显减缓。这是因为内氧化后,Cu、Ni元素从基体固溶体中脱溶出来形成氧化物,与基底保持共格或半共格关系,基体中的晶格畸变得以缓解,对电子的散射作用降低,材料的导电率增加。同时由于银基体中析出了细小弥散的氧化物颗粒,产生弥散强化,不仅抵消了脱溶析出造成的硬度损失,而且明显提高了材料的显微硬度和抗拉强度。因为基体中的Cu、Ni元素的含量有限,随着内氧化过程的进行,合金元素逐渐被消耗,当基体中的Cu、Ni元素趋于耗尽时,材料的性能变化也就越不明显,此时内氧化进程已经基本完成。
4 结论
(1)理论计算结果表明,大气气氛条件下,Ag Cu Ni合金发生内氧化在热力学上是可行的,并绘制了内氧化热力学条件区位图。Ag Cu Ni合金内<氧10化-3 T19的0+ 1临1.9 1界。 热力学条件为
(2)Ag Cu Ni合金完成内氧化后,其基体组织中生成了大量弥散分布的近球形氧化物颗粒,且随着内氧化温度的升高,氧化物颗粒的形貌由弥散颗粒状逐渐向链珠状过渡。