方艙實驗室污水處理設(shè)備廠家直接讓利消費者酸性礦水一般指PH值小于6的礦水,該類水體是在采煤過程中原來的還原環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸h(huán)境,開采過程中與煤共生的硫鐵礦發(fā)生氧化而形成硫酸導(dǎo)致水體PH下降,該水體易腐蝕設(shè)備或管路,并危害工人健康,其排放后會影響土體酸堿度并加速土壤板結(jié),使地表水酸度上升并間接影響水生生物生存,該類水體處理多采用中合法和濕式生態(tài)處理以及微生物處理等工藝。
二、煤礦污水治理工程現(xiàn)狀及污染減排問題分析
由于煤炭行業(yè)缺乏科學(xué)的污染減排標(biāo)準(zhǔn)體系,因而其污染減排工作在宏觀上受到了很大限制。具體而言,科學(xué)的污染減排體系應(yīng)該包括行業(yè)污染減排管理標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)考核體系等方面的內(nèi)容。作為資源型企業(yè),根據(jù)資源開采條件、方式及礦井自然條件等方面的差異,不同的煤礦在能耗方面也具有較大差異,同時又由于無法形成科學(xué)的能耗指標(biāo)體系,造成污染減排工作被動。此外,由于長久以來開采方式上的缺陷,使得資源消耗、浪費較大,而相應(yīng)的環(huán)境污染問題也較為突出,體制上的不足使環(huán)境污染管理長時間處于缺失狀態(tài)。
三、煤礦污水治理工程及污染減排技術(shù)
1、物化預(yù)處理
煤礦在生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的污水成分復(fù)雜、色度和毒性大,含有較多油脂成分,因此必須行物化預(yù)處理,可以首先去除一些污染物質(zhì),減少油脂成分,這樣可以明顯減輕后續(xù)治理工作的負擔(dān),進行物化預(yù)處理工作,通常使用的方法有隔油、沉淀和氣浮等,為了有效的去除油脂,企業(yè)往往會結(jié)合使用隔油法和氣浮法,經(jīng)由這兩道工藝,還可以回收利用一些油脂,大大提高污水的利用率,其中隔油法一般分為重力分離型、旋流分離型和聚結(jié)過濾型等,氣浮法一般分為溶氣氣浮、擴散氣浮和電解氣浮等。
混凝沉淀:混凝沉淀法是在生產(chǎn)中加入混凝劑如鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等,調(diào)整好適當(dāng)?shù)乃釅A度值,使污水中的懸浮物質(zhì)在混凝劑的作用下聚集,受重力作用沉淀,使固液分離。該方法可以使污水中的固體物沉降,水和固體物產(chǎn)生分層,使水澄清,同時沉降下來的固體物大多是可回收利用的固體顆粒,可以有效降低污水的濁度、色度等,可以有效去除多種有毒有害污染物,同時還提高了污水的可回收利用率。
2、吸附技術(shù)
目前國內(nèi)外的再生水處理技術(shù)主要有物化和生化2類:物化技術(shù)包括混凝過濾、活性炭吸附、臭氧氧化、膜分離、氯消毒等,生化技術(shù)包括生物濾池、膜生物反應(yīng)器、A/A/O、氧化溝、序批式生物反應(yīng)器(SBR)和AB法等。處理工藝有混凝-沉淀過濾-消毒、超濾-活性炭、臭氧-活性炭-反硝化生物濾池、膜生物反應(yīng)器-反滲透、膜生物反應(yīng)器-臭氧消毒、微濾-反滲透等。同時,城鎮(zhèn)污水處理廠目前也面臨污泥處置的難題,污泥的產(chǎn)量大、成分復(fù)雜,大部分的污泥并未經(jīng)過穩(wěn)定化和無害化的處理處置,易造成二次污染。推廣污泥減量化的技術(shù),從源頭上減少污泥的產(chǎn)量也不容忽視。相較于傳統(tǒng)的活性污泥法,膜生物反應(yīng)器(membranebioreactor,MBR)通過膜分離取代二沉池,使其泥水分離效果更為明顯,且高效截留活性污泥和大分子物質(zhì)而無污泥膨脹之虞。由于其具有出水水質(zhì)好、污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低和占地少等優(yōu)點,使其可能實現(xiàn)以零污泥排放的方式運行,同步實現(xiàn)污水和污泥的處理。
傳統(tǒng)納濾作為介于超濾和反滲透之間的膜分離技術(shù),因具有操作壓力較低,節(jié)能,出水水質(zhì)好,對無機物、有機物和病毒均有良好的分離效果等優(yōu)勢,被廣泛用于水質(zhì)改善、水軟化、污水處理及回用、染料和重金屬的濃縮等方面。超低壓納濾(DF)與傳統(tǒng)納濾相比,具有更低的操作壓力(<0.4MPa)和運行成本,在相同的操作壓力下具有較高的出水量,截留分子量
采用三維熒光光譜(EEM)技術(shù)進行DOM分析,EEM被廣泛用于污水或天然水體的DOM以及藻類熒光識別等研究中。其原理是,具有熒光特征的基態(tài)能級的有機物在受到紫外-可見光激發(fā)后,躍遷到激發(fā)態(tài),因不穩(wěn)定,躍遷回到基態(tài)能級,并以光的形式(熒光)釋放能量。EEM既可定性分析DOM的組分,亦可結(jié)合數(shù)學(xué)分析方法進行半定量分析。
采用熒光分光光度計(F-7000FL,Hitachi,日本)測定樣品的三維熒光光譜,選用3-DScan模式,激發(fā)波長(Ex)為200~450nm,發(fā)射波長(Em)為260~550nm,激發(fā)掃描間距為5nm,發(fā)射掃描間距為5nm,掃描速度1200nm/min,激發(fā)和發(fā)射的狹縫寬度均為5nm,設(shè)置PMT電壓為700V,響應(yīng)速度0.5s??瞻姿畼訛镸illi-Q超純水(電阻率為18.2MΩ·cm)。用尋峰(peak-picking)法分析EEM譜圖中有機物的熒光特征。
1.4 EDCs分析
采集的水樣于24.0h內(nèi)完成富集。采用OasisHLB通過固相萃取(solidphaseextraction,SPE)的方法完成對水樣中EDCs的提取與富集,主要步驟參照文獻。富集前,先將0.7μm玻璃纖維濾膜(GF/F,Whatman)置于450℃的馬弗爐中灼燒2.0h,然后用其過濾水樣,以去除水樣中的雜質(zhì)。
對提取富集后的樣品進行GC-MS分析,所用載氣為高純氦氣(純度大于99.999%),毛細管色譜柱為HP-5MS(30m×250μm×0.25μm)。GC-MS條件設(shè)置:初始溫度150℃保持2min,以10℃/min升溫至260℃,再以15℃/min升至300℃保持1min,進樣1μL,進樣時進樣口溫度保持在280℃,輔助加熱區(qū)溫度保持在310℃。先用全掃描(fullscan)模式對樣品進行定性分析,再用選擇離子監(jiān)測(SIM)模式對樣品進行定量分析。
1.5 試驗方法
根據(jù)反應(yīng)方程式,以及厭氧氨氧化技術(shù)的原理,可以得出:在厭氧氨氧化的反應(yīng)中只對CO2以及HCO3-產(chǎn)生了消耗,并沒有進行外加碳源,因此不但能夠有效實現(xiàn)成本的節(jié)約,也防止了反應(yīng)中產(chǎn)生的二次污染;反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生N2O,能夠有效避免傳統(tǒng)脫氮造成的溫室氣體排放;反應(yīng)過程產(chǎn)堿量為零,無需添加中和試劑,并較為環(huán)保。除此以外,該項技術(shù)還具有產(chǎn)泥量少,節(jié)省供氧動力消耗等多方面的優(yōu)點,具有可持續(xù)開發(fā)利用的意義。
2、厭氧氨氧化技術(shù)
厭氧氨氧化污水處理技術(shù)有著諸多方面的優(yōu)勢,經(jīng)過了國內(nèi)外學(xué)者對工藝技術(shù)的不斷深入研究,目前已經(jīng)存在多種形式的厭氧氨氧化技術(shù),其中開發(fā)較為成熟的主要有亞硝化-厭氧氨氧化(SHARON-ANAMMOX)以及自養(yǎng)脫氮工藝(CANON)、氧限制自養(yǎng)硝化-反硝化(OLAND)等工藝技術(shù)。
(1)亞硝化-厭氧氨氧化工藝
短程硝化-厭氧氨氧化技術(shù)要分兩部分完成,并需要在不同的反應(yīng)器中進行。首先是亞硝化部分,能夠?qū)崿F(xiàn)50%左右的氨氮氧化,其次是厭氧氨氧化部分,完成剩余部分的氨氮氧化,并實現(xiàn)與亞硝化部分新生成的亞硝態(tài)氮進行厭氧氨氧化反應(yīng),生成氮氣和硝態(tài)氮。因此,在兩項技術(shù)的并列連用下,就不需要再外加亞硝氮,且在反應(yīng)過程中能有效補償亞硝化堿的消耗,使其達到堿的自平衡。將兩種菌種分別放置在不同的反應(yīng)器內(nèi),分別產(chǎn)生生物作用,也有利于功能菌的生長,有效減少水中有害物質(zhì)的抑制效應(yīng)。該工藝技術(shù)的優(yōu)點是操作簡單、需氧量低且厭氧環(huán)境好。較之傳統(tǒng)技術(shù),也能有效降低曝氣量,為氨氧化菌的生長提供了舒適的條件。以外,還能有效減少N2O等溫室氣體的排放。該項串聯(lián)技術(shù)目前多用于低碳氮化廢水的處理,在垃圾滲濾液、城鎮(zhèn)污水處理廠等也有較好的處理效果。
(2)限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝
限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝是一種一步脫除氨氮,無需加入COD的新工藝技術(shù),這是由比利時某大學(xué)微生物研究室研制開發(fā)的。在低氧的條件下,亞硝酸菌有著較強的溶解氧的親和力,形成了亞硝酸的積累。通常條件下,亞硝酸菌飽和常數(shù)為0.2~0.4mg/L,與硝酸菌(1.2~1.5mg/L)有較大差異。限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝?yán)眠@種差異性,就容易在較低溫度下實現(xiàn)對亞硝酸菌的穩(wěn)定積累,淘汰硝酸菌。最后再實現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng),產(chǎn)生氮氣。與SHARON-ANAMMOX工藝相比,OLAND生物脫氮在硝化過程中更能節(jié)省溶解氧消耗,在相對較低的溫度下脫氮效果更好。
(3)自養(yǎng)脫氮工藝
自養(yǎng)脫氮工藝技術(shù)是指通過對同一構(gòu)筑物內(nèi)溶解氧的控制來實現(xiàn)厭氧氨氧化,氨氮到氮氣的轉(zhuǎn)化過程都由自養(yǎng)菌完成。其基本原理是氨氮部分被亞硝化細菌氧化,形成亞硝氮;而剩余部分的氨氮與隨后產(chǎn)生的亞硝氮發(fā)生氧化反應(yīng),就形成了氮氣。在此過程中,由于自養(yǎng)脫氮反應(yīng)所需的細菌都是自養(yǎng)型的細菌,反應(yīng)過程也是在無機自養(yǎng)的環(huán)境下實現(xiàn)的,因此在反應(yīng)期間無需再添加有機物。不過此項技術(shù)也容易受到硝酸菌的干擾,為保證其穩(wěn)定運行,使厭氧氨氧化菌不受競爭,就需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件和水質(zhì)。因為自養(yǎng)脫氮工藝技術(shù)全程自養(yǎng),因此廣泛應(yīng)用于實驗室廢水、城市污水等處理。
3、厭氧氨氧化污水處理的應(yīng)用
隨著對厭氧氨氧化技術(shù)研究的不斷深入,已經(jīng)成功實現(xiàn)了多種污水處理的實際應(yīng)用,如市政污泥液、生活污水、廁所水、焦化廢水、味精廢水以及垃圾滲濾液等的處理,并逐漸在其他廢水處理領(lǐng)域得以普及和使用。但目前對于一些制藥、養(yǎng)殖等高氨氮的工業(yè)領(lǐng)域,應(yīng)用厭氧氨氧化技術(shù)進行污水處理仍較少,這也是今后需要努力的方向。以下選取幾個較為典型的厭氧氨氧化污水處理的實際應(yīng)用效果,供參考。
(1)污泥液廢水處理
較為典型的低碳氮比污泥液廢水有污泥消化液以及污泥壓濾液等,溫度多為30℃~37℃,pH值也多在7.0~8.5之間,非常適宜厭氧氨氧化菌的生長。國外學(xué)者對亞硝化-厭氧氨氧化技術(shù)的多次優(yōu)化研究,在2002年就已經(jīng)形成了一套亞硝化-厭氧氨氧化組合反應(yīng)器,并在Dokhaven污水處理廠正式投入使用。至此,對污泥液采用厭氧氨氧化技術(shù)處理的工程逐漸在歐洲各國得以展開。污泥液水量小、水溫高,有著高氨氮低碳氮比的水質(zhì)特點,這也是最初進行厭氧氨氧化處理的對象。因此,全球大多數(shù)的厭氧氨氧化工程多由處理污泥液而產(chǎn)生,并已有相當(dāng)成熟的經(jīng)驗。但由于技術(shù)條件的限制,仍然存在一定的技術(shù)難題需要在今后的研究和實踐發(fā)展中解決,例如在厭氧氨氧化過程中產(chǎn)生的硫化物的影響及其減排措施等。
(2)垃圾滲濾液處理
垃圾滲濾液的特點是有機物濃度高、氨氮含量高、水質(zhì)變化大,且容易含有重金屬等有毒物質(zhì),因而是一種成分較為復(fù)雜的污水。集中的氨氮濃度一般為2000mg/L,隨著垃圾堆放時間的增長還會越來越高。有學(xué)者對廢物填埋場滲濾液進行研究時,發(fā)現(xiàn)了滲濾液中厭氧氨缺失的現(xiàn)象,才使得對其進行厭氧氨氧化技術(shù)處理成為一種可能。從當(dāng)前對垃圾滲濾液進行厭氧氨氧化技術(shù)處理的研究來看,多為采用的是亞硝化-厭氧氨氧化工藝,一些新的組合技術(shù)也得到了嘗試,但由于其中含有較多的有毒物質(zhì),很容易使厭氧氨氧化的活性受到抑制。為有效穩(wěn)定其運行性能,還需要對滲濾液中的微生物、菌群等進行抑制和有效調(diào)控,相關(guān)的技術(shù)也需要不斷研究和優(yōu)化。
(3)城市生活污水處理
方艙實驗室污水處理設(shè)備廠家直接讓利消費者 隨著近年來我國城市化進程的不斷加快,城市污水處理行業(yè)的壓力也越來越大。要增強污水處理的效益,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就需要實現(xiàn)城市污水的再利用,有效實現(xiàn)能源的循環(huán)回收,這已成為當(dāng)前的污水處理研究的重要課題。城市生活污水中含有有機碳、磷酸鹽以及氨氮等眾多能量,正符合自養(yǎng)型的脫氮技術(shù)的處理條件,因而有望實現(xiàn)污水廠的能源自給。但是對于較低水溫(8℃~15℃)的城市來說,尤其是冬季,用厭氧氨氧化工藝進行城市污水處理仍是較大的挑戰(zhàn)。雖然國外的相關(guān)學(xué)者(如Lotti等)對于這方面已有了突破性研究,對于中試(4m3,19℃±1℃)的階段性研究也有所進展,有望實現(xiàn)污水處理廠的能源自給,但在實際技術(shù)工程應(yīng)用的過程中,仍存在諸如低溫條件下如何提高菌性活體、如何實現(xiàn)全體擴增等問題,需要在未來的研究發(fā)展中有所突破,才能使其在處理城市污水中得以更好地運用。
(4)畜禽養(yǎng)殖污水處理
該類污水的特點是COD濃度高、成分復(fù)雜且水質(zhì)波動大,還存在一定的有機氮。使用傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)進行畜禽養(yǎng)殖污水處理時,不僅能耗高,還需要加補碳源,脫氮效果也不理想。而現(xiàn)代的厭氧氨氧化工藝有著傳統(tǒng)技術(shù)沒有的優(yōu)勢,有望成為處理該類廢水的備選工藝技術(shù)。當(dāng)前在對豬場廢水厭氧處理的研究中,還存在著運行尚不穩(wěn)定的問題,需要進一步優(yōu)化工藝,找到消除影響厭氧氨氧化菌生長障礙的對策,才能發(fā)揮其在畜禽養(yǎng)殖污水處理領(lǐng)域的效能。
試驗采用北京市海淀區(qū)某再生水廠的膜格柵后的城市污水作為原水,其進水水質(zhì):COD為87.0~165.7mg/L、NNH4+-N濃度為14.0~31.0mg/L、TN濃度為14.2~32.4mg/L、TP濃度為2.5~3.3mg/L。采集MBR-DF系統(tǒng)進水、MBR出水和DF出水置于1.0L的棕色樣品瓶中,置于4℃冰箱保存,待測。
2、結(jié)果與討論
2.1 MBR-DF系統(tǒng)對主要污染物的去除
2.1.1 COD的去除
進水中大部分的COD由MBR系統(tǒng)的微生物代謝消耗和納濾膜截留共同去除。MBR-DF系統(tǒng)對總進水COD的平均去除率為95.7%,其中MBR系統(tǒng)對總進水COD的平均去除率為88.1%,而DF系統(tǒng)對總進水的COD去除率為7.6%,出水COD小于10.0mg/L,滿足GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅱ類水質(zhì)要求。
2.1.2 氮、磷和TOC的去除NH4+-N和NO3--N的去除
如圖2所示。從圖2(a)可以看出,進水NH4+-N濃度為14.0~31.0mg/L,MBR出水和DF出水NH4+-N濃度分別低于1.0和0.1mg/L,表明MBR對NH4+-N的去除效果好且出水穩(wěn)定,而DF系統(tǒng)可進一步提高出水的水質(zhì),去除率達到99.0%以上,MBR-DF系統(tǒng)出水NH4+-N滿足地表水Ⅱ類水質(zhì)要求。從圖2(b)可以看出,進水NO3--N濃度很低,而MBR出水NO3--N濃度達10.5mg/L左右,經(jīng)DF系統(tǒng)后出水NO3--N濃度略微下降。表明在MBR系統(tǒng)好氧階段NH4+-N經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化成NO3--N,使MBR系統(tǒng)出水中NO3--N濃度升高,DF系統(tǒng)對NO3--N的截留效果不明顯。
為100~500Da,廣泛應(yīng)用于再生水深度處理。
近期研究表明,MBR在與其他傳統(tǒng)脫氮除磷的工藝(AO、SBR、A2/O、移動床等)結(jié)合后,可有效提高脫氮除磷的效果,且有助于MBR膜污染的緩解與控制。針對污泥的減量化和再生水的高品質(zhì)化問題,筆者建立一套MBR-DF中試系統(tǒng)和傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝(CAS)系統(tǒng),分析其運行特性及對城鎮(zhèn)污水的處理效果。
第一,活性炭吸附?;钚蕴康谋砻娣e可達800-2000m2/g,因而其具有很強的吸附能力,當(dāng)前多采用的連續(xù)式固定床吸附操作方式可實現(xiàn)活性炭總厚度達3.5m,過程中廢水自上而下過濾,其速度一般控制在4-15m/h,接觸時間一般為30-60min,隨著處理時間的延長活性炭內(nèi)吸附了大量吸附質(zhì)而飽和則會喪失吸附能力,因而采用該技術(shù)應(yīng)及時更換或再生;
第二,硅藻土吸附。硅藻土是將古代單細胞低等硅藻堆積后,經(jīng)初步成巖作用而形成的多孔性生物硅質(zhì)巖,其主要成為為硅藻殼壁,而殼壁上具有多級、大量且排列有序的微孔,該種結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定,耐酸、孔容大以及比表面積大,因而具有較強的吸附能力,其可吸附1.5-4倍自身重量的液體和1.1-1.5倍的油分,同時其負電位特征能吸附大量正電荷,并且用硅藻土制成的吸附塔除具有吸附作用還有篩分和深度效應(yīng),因而采用該技術(shù)具有良好的深度處理效果。
3、深度處理
超濾、反滲透等膜處理技術(shù)。超濾、反滲透等膜處理技術(shù),是一種科學(xué)的工程預(yù)處理技術(shù),這一技術(shù)可以有效去除廢水中大部分濁度和有機物。反滲透是利用反滲透膜只能透過溶劑(通常是水)而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性,以膜兩側(cè)靜壓為推動力而實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程,這一技術(shù)應(yīng)用到污水處理中,可以有效降低COD,因此脫除了COD,脫色、脫鹽也便一次性完成,出水品質(zhì)得到保證。