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《油田水处理技术应用现状与发展》

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  • 《城市地下污水处理厂发展现状及污泥处理分析》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2018-12-11
    • 摘要：随着社会经济的发展，我国的水环境污染的问题越来越突出。建设大型污水处理厂可以有效解决水环境污染的问题。为了对水污染的现况进行改善，生活与投资环境得到优化，各地区纷纷建设了不同工艺类型和处理规模的污水处理厂，而且这些污水处理厂大部分采用的是地上式的。城市污水处理的“污水就近处理回用”作为污水厂选址的优先原则具有动迁困难问题。所以能够使污水就近处理回用的地下污水处理厂成为城市污水治理工程建设的发展趋势和方向。基于此，在接下来的文章中，将围绕城市地下污水处理厂发展现状及污泥处理方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供参考。 关键词：地下污水处理厂；污泥处理 引言：随着生态文明建设和城市化的不断发展，城市地下污水处理厂已成为地下空间综合利用和可持续发展的重要方向。为此，文章对城市地下污水处理厂发展现状及污泥处理展开分析，具有重要的现实意义。 一、地下污水处理厂建设存在的主要问题 地下污水处理厂尽管得到了很好的发展，但建设过程中仍存在以下主要问题：首先，规划建设要求高，地下污水处理厂的主体构筑物建于地下，一旦修筑完成再进行改扩建的难度将大大增加。因此在工程可行性研究阶段及设计初期，对地下污水处理厂的整体规划建设要求相对更高；其次，设计施工难度大，建设成本高。地下污水处理厂的建设由众多分项工程组成，涉及到地面景观、深大基坑的开挖和支护以及通风照明等，这些分项设施往往会根据实际情况加大规模或建设标准提高。相应的设计及施工不论从量上还是内容上难度大大增加，成本也相应增加；再次，风险因素高。地下污水处理厂有可能出现有毒气体、污水泄漏等情况，一旦发生，后果将非常严重；最后，地面景观设计单一。目前我国污水处理厂地上景观建设相对单一，设计理念也较为落后，大规模进行园林、湿地、休闲娱乐场所和公园等的建设相对较少，总体功能不够完善。 二、国内外城市地下污水处理厂建设现状 国外像芬兰、瑞典、挪威、美国、英国等国家的许多城市地下大型排水及污水处理系统取得了很好的发展。城市地下污水处理厂的发建设已经走过很长时间。瑞典拥有大型的城市地下污水处理厂，其整个排水系统的污水处理厂全部建设在地下，不论处理效率还是规模都是世界领先的。仅斯德哥尔摩市就有大型排水隧道200km。例如KAPPALA污水处理厂的设计通常采用许多平行的洞室来进行水的净化，一般情况下，污水净化要求洞室长300m，过水断面达到100m2，该处理厂的每个洞室均可满足。日本的地下处理厂也多数采用中隧道式，如神奈川县叶山镇污水处理厂等。其占用土地面积较小，节约了大量的土地资源。此外虽然修建隧道造价比较高，但不需基础工程以及回填等，总体费用相差不大。另一方面，隧道密闭的空间对污水排放的有毒气体有着较好的封闭，对环境污染的可能小较小。国内地下污水处理主要是借鉴国外地下污水处理的理念和技术，在国内运用的过程中发现并解决了许多关键性问题，形成了一套自己的理论和技术，并且取得了非常好的效果。例如香港赤柱的地下污水处理厂、深圳布吉污水处理厂、广州京溪污水处理厂以及昆明第十污水处理厂的成功应用都证明了地下污水处理厂在解决污水方面的重要发展地位和巨大的市场潜力。 三、地下污水处理厂污泥处理分析 地下污水处理厂在对污水处理排放后常残留大量的污泥，而这些污泥中存在有大量的污染物，包括有害的重金属、致病物质以及不可分解的化学物质等等。而我国每年绝大多数污水处理厂将产生的污泥直接填埋或者倾倒，不仅污染了生态环境也威胁到人类的生活安全。因此如何合理的处治污泥已成为人们亟待解决的问题[1]。 （一）典型的污泥处理技术 目前国内外常用的污泥处理技术主要包括以下六类：厌氧消化即通过多种微生物进行氧化处理，使高能的有机物转化为低分子的物质，降低污泥的毒性。污泥好氧发酵，主要为在有氧的条件下通过各类菌对污泥进行有机物分解，进而转变为腐殖质。污泥的石灰稳定，即在污泥中加入一定量的石灰，石灰与污泥发生化学反应生成固体化合物，从而钝化重金属。另外化学反应的过程中也将产生大量的热达到杀菌的作用。热干化技术是污泥通过与热媒的传热作用进行脱水的过程。经过热干化后污泥中的微生物基本灭活，干污泥可用作施肥和建筑原料等。此外污泥焚烧以及生物沥浸也是比较常见的污泥处理技术。污泥焚烧能够最大可能的使污泥无害化和减量化，但是工艺要求如污染气体排放等要求较高。生物沥浸主要依靠硫杆菌为代表的特殊菌对污泥进行深度氧化，除去重金属，进而降低污泥毒性。该技术工艺简单成本较低，已在各大污水处理厂得到应用[2]。 （二）工程实际应用 我国某地下污水处理厂一期工程污水处理规模为11万m3/d，污水处理后主要残留的污泥成份为剩余污泥、初沉污泥、水泥区化污泥以及漏失污泥等。经初步统计，污泥量为2346m3/d，污泥含量较大且出产速度较快，因此选择合理的污泥处理技术至关重要。正如前文所述，目前常用的污水处理技术较多，但是选择适合本处理厂的方法需和工程的实际情况如项目的成本、运行情况等相结合，同时进行必要的改进和衍生。根据本项目实际情况初步确定调理压榨污泥干化、污泥加钙干化和生物沥浸干化3种技术进行比选[3]。 （三）对比分析 从污泥处理前后含水率、污泥含固量以及处理前后对环境的影响等技术性能和工程建设运行等的经济费用两个角度对调理压榨污泥干化、污泥加钙干化和生物沥浸干化3种工艺进行对比分析。从技术性能角度分析，调理压榨污泥干化术优于污泥加钙干化技术和生物沥浸干化技术。从经济费用角度，污泥加钙干化技术运行费用最高，但工程费最低，而生物沥浸干化技术工程费最低，运行费最高，调理压榨污泥干化技术则二者相差不大。另一方面考虑到生物沥浸干化与原设计工艺等相较好结合，处理技术以及方式效果等较为符合我国当前环境、法律法规等要求。因此综合分析该处理厂采用生物沥浸干化污泥处理技术[4]。 结论 简而言之，尽管我国城市地下污水处理厂的建设发展日趋成熟，但仍存在一些问题。涉及到规划建设、投资运营以及景观设计等方面。今后的建设中宏观远期合理的规划是根本，时刻保持警惕，防患于未然是重中之重。此外不断创新加强和合理利用地面资源，优化地面景观设计尚待进一步研究和广泛应用。另外，通过对不同污泥处理技术进行对比分析，综合考虑认为生物沥浸干化污泥处理技术比较适用于本地下污水处理厂的污泥处理，研究结果可为类似工程提供一定的参考。最后，城市地下污水处理厂给生态文明的建设和人类环境友好型的发展带来的效益是巨大的。大规模的建设和推广应用将势必是城市今后至未来主要的发展方向，同时随着近年来城市综合管廊和海绵城市的新型崛起，合理的将地下污水处理厂与综合管廊的有效结合也是一个新的技术革命[5]。
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  • 《污泥处理处置技术现状分析及发展趋势》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2018-12-11
    • 摘要：自上世纪末国内第一座污水处理厂污泥消化池落成以来，由于环保和城市用水的需要，污泥消化池的建设数量急剧增多。但是，国内建设的污泥消化处理系统运转的技术水平至今仍然相对较低，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步重视研究。基于此，本文将着重分析探讨我国污泥处理处置技术现状及发展，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。 关键词：污泥处理；现状；发展 1我国污泥处理处置技术现状 1.1填埋处置 将需填埋的污泥，采用高干度离心脱水后，将其含水率降至约65%左右，此时，可按约为5kg/tDS的比例投加絮凝剂的用量；需填埋处置的污泥通过离心脱水后，将其含水率降至80%左右，此时，可按约为2.5kg/tDS的比例投加絮凝剂的用量。 1.2污泥焚烧处置 通常，采用污泥焚烧处理工艺时，需处理的污泥必须经离心脱水后，含水率降为80%左右，按照2.5kg/tDS的比例投加絮凝剂量用量，污泥经焚烧后，残余灰分量约为污泥干重的1/3；焚烧烟气处理需消耗约37kg/tDS的NaOH量（NaOH价格约为3450元/t）。在此过程中，污泥运输费用按照0.75元/（t·km），运输距离为40km进行计算，运输费用为30元/t。污泥所需填埋费用，参照城市生活垃圾填埋运行费用约15元/t计算。各处理流程的耗电量约为：浓缩25kW·h/tDS，脱水75kW·h/tDS，消化150kW·h/tDS，焚烧200kW·h/tDS，电费约为0.7元/（kW·h）。 根据上述计算结果，污泥干固体处理总成本约为800元/t，以1×104t的污水产生2.0t的污泥计算，1t污水的污泥处理成本，大约为0.16元/t。按照国内大型污水处理厂污水处理部分成本0.3～0.45元/t计算，约占处理成本的35%～50%。将该数据与发达国家相比，测算结果相差不大。 1.3污泥脱水 目前国内城市污水处理厂常用的污泥脱水方式为机械脱水，常用的机械脱水设备有真空过滤机、离心脱水机、板框压滤机及带式压榨过滤机。使用最广泛的带式脱水机和离心脱水机，处理后的污泥含水率一般只能达到78%左右。污泥经过化学药剂调理后再通过板框压滤机处理，泥饼的含水率下限可达到60%以下。 1.4厌氧消化 污泥厌氧消化是一个多级过程阶段，利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机质，并产生可以再次利用的甲烷气体，实现污泥的稳定化、无害化和资源化。污泥厌氧消化是目前国际上常用的污泥生物处理方法，同时也是一种应用于大型污水处理厂中较为经济的污泥处理方法。厌氧消化工艺分为直接厌氧消化和预处理+厌氧消化两类。直接厌氧消化工艺即传统的厌氧消化，不经过任何前期处理而直接进行厌氧消化反应的一种处理模式。通常用于有机质含量较高的污泥或掺有高浓度有机质废物的混合污泥。 2我国污泥处理处置技术发展 2.1加大对污泥处理处置的资金投入 政府和相关部门要认识到污泥处理处置对污水处理厂日常工作的重要作用，从根本上加强对污泥处理处置工作的重视和资金的投入力度。政府也应该采用多种融资渠道，确保有充足的资金对污泥处理处置工作进行支持。政府要根据当地发展的实际情况，制定相应的优惠政策，吸引更多的企业对污泥处理进行投资，采用投资、托管、租赁、承包等多种形式完善污泥处理处置基础设施建设，促进污泥处理处置工作的顺利进行。 2.2完善基础设施建设和污泥处理处置技术 目前，我国污泥处理处置工作的相关基础设施建设仍然不健全，相关部门应该根据城镇污水处理厂的相关情况完善城镇污泥处理处置的基础设施建设。 对污泥处理处置设施进行淘汰、整改、配套和完善等，确保污泥处理处置的合理性和科学性。同时，相关部门也要不断完善污泥处理处置技术，对污泥深度脱水、余热干化、厌氧消化等技术进行合理的选择和应用，在对污泥进行减量化和稳定化处理的过程中也要加强对污泥的无害化和资源化处置。针对污泥厂的不同情况采用不同的技术和工艺对污泥进行科学有效的处理和处置。 2.3进一步明确防爆区域的安全范围 确定污泥消化处理系统中的防爆区域十分重要，因为该区域的确定会对总体的平面布置、工艺设备等各方面的设计、施工造成较大的影响，要进行科学、全面的布局和设计，提高整体系统建设以及运行过程中的安全性，要对污泥消化处理系统的防爆区域进行界定，画出科学合理的安全范围。在沼气系统的防爆区域内，相关建筑、设施的设计必须符合甲级防爆要求。另外在防爆区域内，相关建筑、设施的设计要按照国家相关安全管理部门制定的相关文件进行实施。比如，在防爆区域内防爆电气设备符合GB3836.1～4—2000《爆炸性气体环境用电气设备》、GB3836.9—2006《爆炸性气体环境用电气设备第9部分：浇封型“m”》等一系列的文件的要求，确保设备的安全运行。 2.4加强对污泥处理处置工作的监管 政府和环保部门都应该加强对污泥处理处置工作的监管力度，对污泥的处理和运输过程进行有效监管，促进污泥的合理科学处理，减少污泥处理过程中的环境污染和大气污染。依据相关法律法规对非法倾倒或者违法处置污泥的行为进行严厉的打击和惩治。污水处理厂在日常的污泥处理过程中也要落实相关的环境管理规章制度，设置专门的监督人员对污泥处理过程进行日常的监督和监管，并对污泥处理情况进行明确的记录和备份，定期向环保部门和有关部门报备，对日常污泥处理处置信息进行公开化和透明化管理。 3未来技术发展趋势 3.1传统活性污泥法 活性污泥法是有一百年历史的污水处理方法，其缺点表现为：以传统概念“消除污染物”为主导；基本原理无重大突破；效率低、能耗高（每人年降解COD和N需电耗约2O一25kWh）；温室气体排放（CO2、N20等）；污染物C、N、P等）资源化利用水平低。污泥问题未能解决，滞后于现有科技发展水平。活性污泥法高能耗问题无论在中国还是全球，都没有得到解决，污泥也没有达到其应有的资源化水平。在2014年活性污泥一百周年时，全世界科学家都一致认为：资源化是污水处理未来发展的方向，污泥的资源化利用是未来需要突破的重要环节。 3.2污泥处理处置资源化背景 过去很多东西，我们认为是污染物，随着大数据时代的到来，对资源和能源的期望也增加了。在此背景下，现在污泥中的污染物，将来会实现最大程度的“资源化”。从处理处置为目标转变观念为以资源化利用为导向，实现科技创新服务可续发展。 3.3欧盟的污泥管理原则 欧盟的废弃物框架指令（2008／98／EC）提出“五层倒金字塔”原则，指导成员国按照五层优先顺序制定各自的政策法规。国家发展阶段，以处理处置为主，然后是资源利用，最后是源头控制的方式，调整为源头控制、减量为主，资源化利用处理，循环利用，其他途径再利用，最后才是处理处置的“五层倒金字塔”原则。“五层倒金字塔”原则的提出也充分反映了全球对污染物资源化利用的需求和期待。 3.4污泥资源化能源化研究的热点 未来技术都要遵循五个方面的原则：第一，以资源循环为主导的可持续发展趋势；第二，污泥生物质能源的最大化回收；第三，污泥营养物质（磷和氮）的回收；第四是温室气体排放的控制；第五，健康安全保障。
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