时间:2022-08-16 15:18:58
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇废水处理论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

1.1工艺流程
根据设计进水水质中COD、NH3-N指标较高,要求出水水质指标高,同时考虑包头市为北方寒冷城市,水温较低的气候条件,污水排放对氮、磷提出要求,而且需对污水进行回用以便达到节约用水的目的。该污水处理站采用CAST工艺+絮凝沉淀工艺。
1.2工艺特点
(1)优化了处理构筑计物的布置,节省工程投资和占地面积。
构筑物尽量合建,节省工程建设投资和占地面积,该工程设计将集水池和提升泵房、加药间和加氯间等采用合建。同时,构筑物之间尽量构筑物连接或合建,本设计粗格栅与提升泵房、细格栅与旋流式沉沙池等都连接在一起。
(2)设置旋流式沉砂池。
在沉砂池的设计中,一方面要考虑保证后续脱氮除磷厌氧、缺氧的状态,保持碳氮、碳磷质量比,另一方面也要统筹考虑工程投资、占地和运行费用等诸多因素。因此,土右污水处理站采用旋流式沉砂池。旋流式沉砂池的进水是以切线方向进入,通过位于水池中心的叶轮慢速搅拌,形成平面的旋流,利用砂粒和水的密度不同,在旋流状况下得以分离,由于完全利用水力和机械搅拌形成旋流,没有曝气设施,因此能保证进入CAST池预反应区的污水处于缺氧或厌氧状态。
(3)运用适宜的污泥处理工艺,减少运营成本。
对污泥的处置采取直接机械浓缩脱水方式,不设污泥缓冲池,节省一次性投资,减小运行费用。由于污泥在浓缩脱水时停留时间较短,因而避免了磷的释放,保证了系统运行的可靠性。
2主要构筑物及设备参数
2.1粗格栅间与提升泵房
粗格栅按远期规模设计,粗格栅为地下式钢筋砼平行渠道,设计格栅渠道2条,每条宽度1.1m,栅条间隙20mm,分别配回转式机械格栅除污机,l用1备。根据格栅前后液位差,由PLC自动控制,同时设有定时排渣和手动控制排渣。提升泵房与粗格栅合建,进水泵房为钢筋混凝土构筑物,长宽尺寸为7.0m×9.8m,有效水深6.8m,安装3台不堵塞式潜水污水泵,2用1备(其中1台为变频式),单泵流量700m3/h,扬程14m,电机功率55kW。
2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅间为地上式钢筋混凝土结构,平面尺寸10.3m×14.1m。设计格栅渠宽1.6m,共计2条,配螺旋机械格栅除污机2套,栅条间隙3mm。曝气沉砂池与细格栅间合建,为地上式柱形钢筋混凝土结构,直径3.65m,有效水深3.9m。采用立式轴承及叶轮2套,每池1套,与沉砂池配套使用,叶轮直径为1500mm,转速为15r/min,电机功率为1.1kW。采用螺旋式砂水分离器1台,单台流量20L/s,电机功率0.37kW。配有离心式鼓风机两台(1用1备),流量为7.5m3/min,扬程为5m,电机功率为2.2kW。
2.3CAST生物池
生物池是污水生物处理的核心构筑物,采用CAST工艺。1座钢筋砼结构生物反应池,分为两格,每格再分为预反应区和主反应区。每格平面尺寸为47m×30m,有效水深6m,预反应区:主反应区=1:9。BOD5污泥负荷为0.0479kg/(kg•d),水力停留时间28.13h,混合液质量浓度4g/L,泥龄15d,污泥回流比30%,产泥率0.85kg/kg,微孔曝气管有6000个。每池配有1台回流潜污泵,流量为340m3/h,扬程为2.0m,功率为7.5kW。每池采用1台剩余潜污泵,单台流量为67m3/h,扬程为9.0m,功率为4kW。配有滗水器4台,每池各2台,滗水能力为1300m3/h。
2.4接触池及再生水进水泵房
接触池将生物池处理后出水进行消毒,同时作为再生水处理构筑物的进水泵站,建有1座。接触池体积尺寸为21.5m×7.7m×4.0m,再生水进水泵房的流量为0.342m3/s。配有水泵3台,2用1备,其中1台变频式,单台流量为700m3/h,扬程为9m。
2.5加氯加药间
加氯间为再生水处理进行消毒,由于进水存在含P高的时段,通过投加聚合硫酸铝化学除磷,同时聚合硫酸铝可以作为沉淀剂用于再生水[2]。加氯加药间为1座钢筋砼框架结构,建筑面积为13.5m×16.2m,采用2台加氯机(1用1备),加氯量为8mg/L。加药量为355kg/d,加药浓度为10%。
2.6鼓风机房
建有1座22.5m×10m×7.5m框架结构的鼓风机房,配有3台风机,其中2用1备,2台变频,单台风量为70m3/min,风压7m,总供风量为8400m3/h。单机功率为110kW。
2.7储泥缓冲池
1座,钢筋砼构筑物,圆柱形结构,尺寸为Ф6.0m×4.85m,配有1台潜水搅拌器,功率为1.5kW。
2.8污泥浓缩脱水机房
通过浓缩脱水,降低污泥含水率,以减少污泥体积,便于污泥贮存、外运及污泥的再利用,脱水机房尺寸为L×B=24m×12m×6.8m+9m×6m×4.5m(泥棚)。主要设备有:2台(1用1备)污泥浓缩脱水一体机,单机处理能力为7~36m3/h,带宽1.5m,单机设计工作时间为10~12h;投泥泵2台,流量为13~70m3/h,扬程20m,电机功率1.5kW;三箱系统式絮凝剂制备系统1套,最大投药量为15.8kg/d,药剂投加浓度1‰;空压机2台,流量0.13m3/h,风压1.0MPa;2台离心式冲洗泵,流量12~42m3/h,扬程45~56m。
2.9普通滤池
1座,6池式单层框架结构,尺寸为7.4m×6m×4.1m。设计参数为:气冲强度55m3/(m2•h),水冲强度15m3/(m2•h),填料形式为均质石英砂滤料,配水形式滤板及滤头配水,反冲洗风机、反冲洗水泵与曝气生物滤池公用1套设备。
2.10清水池及再生水送水泵房
1座,钢筋混凝土水池,尺寸为35m×15m×4m,池容为2000m3,送水泵台数3台(2用1备,1台变频),水泵扬程35m。
3运行效果
经过两年的运行表明,包头市土默特右旗污水处理站设备运行正常,出水水质除氨氮外都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准,具体运行数据见表1。为了解决氨氮处理效果低的问题,在CAST反应池中添加碳酸氢钠和反硝化菌,经过三个月的调试,出水氨氮质量浓度由44mg/L降到9.6mg/L,使所有的出水指标都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准的要求。
4效益分析
(1)隔油罐。
2座,单座容积3000m3,尺寸为?15.9m×H15m,地上式钢结构,配备WS-II-150旋流分离器2台。隔油罐采用罐中罐形式,罐内设内罐、旋流收油器和表面污油加温管,当进水含油量小于6000mg/L,可以确保出水含油量小于150mg/L。2座并联运行,保证水质、水量、水温的稳定,并将调节缓冲、除油除泥、混合均质过程合为一体。
(2)油水分离器。
2台,地上式钢结构。采用DYF-A-150型油水分离器,其为单缸三腔卧式的含油废水处理密闭装置,内分旋液分离腔室、W型波纹板聚合器、粗粒化滤芯3部分,该装置可以确保出水含油量小于50mg/L。
(3)两级气浮处理设备。
一级为涡凹气浮、二级为溶气气浮。共2座,单座尺寸为长18m×宽9m×高2.5m,钢筋混凝土结构,配有涡凹曝气机、溶气罐等设备。含油废水采用两级高效气浮进行破乳气浮,第一级气浮投加破乳剂,主要去水中含有的油粒直径微小的浮油和带负电荷的乳化油。第二级气浮通过投加混凝剂和助凝剂,利用化学混凝和破乳作用,再通过气浮达到去除废水中微细浮油或乳化油的目的。经过气浮除油后,满足生化处理设施对进水水质油类≤10mg/L的要求。
(4)A/O生化池。
1座,钢筋混凝土结构,COD容积负荷为0.51kg/(m3•d),NH3—N容积负荷为0.054kg/(m3•d),混合液回流比为200%,污泥回流比为50%~100%。其中A池有效容积3000m3,尺寸为长48m×宽12.5m×高5.5m,HRT=12h,配有8台QJB7.5/12-620/3-480/S型潜水搅拌机。O池有效容积6840m3,尺寸为长48m×宽28.5m×高5.5m,HRT=27h,配备5台(3用2备)BK9020-250-1150型罗茨鼓风机,4台(2用2备)150GW200-10-15型内回流泵。
(5)臭氧氧化池。
1座2格,钢筋混凝土结构,有效容积490m3,尺寸为长7m×宽10m×高7.5m,填充层高度2m,无机盐类催化剂125m3,配备1台CF-G-2-6kg臭氧发生器。
(6)曝气生物滤池。
1座8格,钢筋混凝土结构,总有效容积为1680m3,尺寸为长28m×宽10m×高6.5m,填充层高度3.5m,生物滤料980m3。COD容积负荷为0.75kg/(m3•d),采用气水联合反冲洗,气冲强度为17.3L/(s•m2),水冲强度为7.14L/(s•m2)。配备4台(2用2备)BK7011-150-1150型罗茨鼓风机,其中备用风机为反冲气源,2台(1用1备)SLS300-250反冲洗水泵。
(7)回用水处理系统。
主要包括4台(3用1备)?3m×H5.5m砂滤罐,4台(3用1备)?3m×H5m活性碳过滤罐,4台(3用1备)自清洗过滤器,2套UF装置、1套RO系统,1套浓水RO系统,1套石灰软化系统。配套高压泵、加药系统、保安过滤器和PLC自控系统等,其中UF回收率为90%,RO系统回收率为75%,浓水RO系统回收率为50%。
2调试运行及注意的问题
(1)隔油罐内罐首次进水前,应先将内外罐的连通阀全开
待罐液位上升至3m以上时,缓慢将连通阀关闭,并将排油阀稍微打开,见水后关闭排油阀。
(2)为保证油水分离器旋液分离腔室的旋流效果
原设计油水分离器进水是用泵打入,但经过一段时间的调试运行后发现,只要隔油罐的出水液位高于油水分离器6m以上,就可以保证油水分离器的运行效果,使出水含油量在50mg/L以下,因此调试后期将此处的提升泵移除,降低了动力消耗。
(3)保持合适的臭氧投加量对系统出水至关重要
调试初期臭氧投加量从10g/m3逐步提高到22g/m3,臭氧催化氧化池出水的BOD5/COD从0.13提高到0.20以上,系统出水COD从60mg/L稳定降至45mg/L以下。
(4)BAF滤池在初期调试时,污泥菌种投加量不能过大
否则在调试未完成就需要反洗,这对刚开始运行的滤池不利。本工程投加的接种污泥为炼油厂离心脱水后的新鲜污泥,接种量为2000kg,稀释后用泵均匀打入BAF的8个单元,经一个月的调试,出水基本达到设计要求。在运行过程中BAF出水水质曾出现波动,COD升高,分析原因后发现由于进水水质水量波动比较大,BAF池只考虑了对反冲洗动作和时间的控制,没有对反洗周期控制。将反洗周期从48h调整至24h后,出水水质稳定。
(5)二级反渗透浓水出水COD为60~80mg/L
总硬度(以CaCO3计)为800~1000mg/L;投加石灰乳控制出水pH为10.3~10.5,产生大量各种形态的CaCO3结晶,降低水中暂时硬度,同时生成的结晶核心还可以对其他杂质起凝聚、吸附作用;而且石灰乳引起的pH的升高也为氨氮和磷酸盐的去除创造了条件。同时加入了聚硫酸铁40g/m3,在去除碳酸盐硬度的同时也去除了一部分悬浮物。石灰及聚硫酸铁后加入硫酸的作用为:①调节石灰加入后造成的pH升高;②把石灰没有去除的碳酸盐硬度转化为溶解度较大的非碳酸盐硬度。经石灰软化处理后总硬度降至200mg/L左右;COD降至40mg/L左右,同时对氨氮的去除率也在30%以上,满足了浓水反渗透装置的进水要求。
(6)浓水反渗透装置所排浓水
COD在100mg/L左右,用硫酸调节pH至3,硫酸亚铁的投加量为1.2kg/m3,30%双氧水0.35L/m3,在芬顿氧化塔中反应1h后,出水加氢氧化钠调节pH至9左右并投加聚丙烯酰胺4g/m3,出水COD在50mg/L左右,去除率可达50%,由于浓水反渗透装置所排废水量较小,只有420m3/d,将其并入综合废水中一起达标排放。
3运行效果
经过5个多月的调试,废水处理系统运行良好,处理效果稳定,排放废水出水水质均达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB37/599-2006)重点保护区最新标准[鲁质检标发(2011)35号],回用水均低于设计要求的控制指标。2014年6月下旬BAF系统出水的取样结果如表3所示,UF-RO系统出水水质见表4。该工程总投资3830万元,其中设备投资2788万元,土建投资1042万元;生化系统处理成本为1.98元/m3,其中电费为1.58元/m3,药剂费为0.26元/m3,人工费为0.14元/m3;回用水处理系统成本为1.87元/m3,其中电费为1.14元/m3,药剂费为0.63元/m3,人工费为0.10元/m3。
4结论
(1)炼油废水处理工艺采用隔油-油水分离-两级气浮-水解-A/O-臭氧氧化-BAF
废水经处理后水质稳定达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》(DB37/599-2006)重点保护区最新标准[鲁质检标发(2011)35号],COD的去除率达到96.8%、石油类去除率达到99.3%、硫化物去除率达到99.1%、氨氮去除率达到96.5%以上。
(2)对排放达标的废水采用预处理-UF-RO处理工艺
1.1物化处理
物化处理法主要包括萃取法、蒸馏蒸发法、混凝、气浮、吸附等。这些技术主要处于实验室研究阶段,并且相应的研究对废水中某些污染物质具有较好去除效果,这些定向性去除功能也限制了它们的工业应用。杜慧玲等和拜耳公司的研究表明萃取法对促进剂废水定有机物达到较好的去除效果,但是没有改变废水的含盐量,并且萃取剂用量大,带来二次污染等。蒸馏蒸发能著降低废水中的无机盐和有机物含量,但该方法消耗能量大,运行费用高,适合处理高含盐量同时水量较小的废水。絮凝试验表明常规絮凝剂直接处理高浓度促进剂废水效果都很差,硅藻土复配混凝剂虽然明显改善了混凝预处理促进剂废水的效果,但是这种混凝剂较难制得。吸附法对于常规生物和化学氧化都难以氧化降解的溶解性有机物的去除效果较好。研究发现常用吸附剂活性炭对低COD浓度的废水吸附效果较好,且由于价格昂贵,对高浓度的废水作预处理不经济,一般作为后续处理控制出水指标。
1.2化学处理
化学处理方法主要包括化学沉淀、化学氧化和微电解等。化学氧化通常是以氧化剂对废水中的有机污染物进行氧化降解和去除的方法。常用的几种氧化剂有Fenton试剂、氯氧化剂以及臭氧等。研究发现这些氧化剂对COD的去除能力不高,并且试剂的投加量较大,运行费用很高,而且臭氧氧化后会产生大量副产物。铁碳微电解工艺简单,可达到”以废治废”的目的。但是该方法的缺点是反应前后均需要调节pH,反应后产生大量铁泥需要处置,导致处理成本较高。因此,铁碳微电解一般与其他处理技术如混凝、Fenton氧化等联用,提高处理效率同时降低处理成本。
1.3生化法
生物处理方法是有机废水传统的处理方法,也是最经济的处理方法。但是绝大多数促进剂废水难以直接用常规生化法进行处理,特别是高盐、高氨氮以及含高毒性有机物的废水,仍然是生化处理技术应用的瓶颈。国内外研究发现投加特殊菌种可以提高传统生化法对难降解有机物的去除效果,高效优势菌技术成为生化处理促进剂废水研究的热点,即分离和筛选出适应性强的具有特殊降解功能的微生物菌种,并富集和驯化获得高效优势菌用于废水处理。高效优势菌技术对含有毒性较高的M盐废水的研究表明,高效优势菌技术处理效果优于常规生化处理。由于促进剂废水的高含盐量,耐盐菌的培养和驯化成为人们关注的热点。
2促进剂废水处理建议
2.1促进剂废水及处理概况
2.1.1废水水质
某工业园区橡胶促进剂厂主要生产CZ、NS、DZ、TMTD、D五种促进剂产品,生产废水主要是母液废水和水洗废水,产生的混合废水主要含有生产原料以及微量的副产物、中间产物和产物等,成分结构复杂,属高浓度难降解有机废水。
2.1.2废水处理概况
废水处理工艺实际运行状况如下:
(1)pH调节池:加工业硫酸调节pH至3左右,以达到芬顿试剂反应的适宜pH值,同时达到酸析沉淀去除部分有机物的效果;
(2)芬顿氧化系统:27.5%H2O2投加量为8L/m3,20%FeSO4投加量为50L/m3,降低废水COD,提高废水可生化性;
(3)絮凝沉淀池:加碱调至pH至9,再投加PAC和PAM,去除废水中微小悬浮有机物,降低色度;
(4)水解酸化池:停留时间为12h,池内有组合填料;
(5)生物接触池+MBR:总停留时间为24h,池内也装有组合填料。目前,废水处理工艺系统只对易于处理的NS废水进行处理,而其他几股废水(CZ、DZ、D、TMTD)只能外运处置。为达到生化系统的进水含盐量要求,采用生活污水和循环排污水进行均质调节以降低废水的含盐量。均质后混合废水约600m3/d(NS废水约占1/2),COD在2100mg/L左右,生化处理出水基本能达到工业园区废水三级排放标准(COD<500mg/L)。
2.1.3现状废水处理分析
废水处理工艺系统中物化和生化处理的效率均不高。此外,该废水处理还存在以下问题:
(1)芬顿系统中硫酸亚铁投加量过大,影响混凝沉淀效果,增加芬顿处理出水色度,增加处理成本。
(2)水解酸化后为单纯的好氧处理,生化处理的有机负荷低。
(3)生产废水的含氮量较高,但是现状处理工艺没有脱氮能力。
2.2废水处理改造思路
为了更好利用现有工艺系统解决厂区废水处理问题,根据厂区废水及处理现状,提出分质处理、统筹治理改造思路。对厂区生产废水处理的整体改造思路包括两个方面。(1)对特殊水质废水,如含盐量与COD浓度都很高的DZ废水和硫酸盐与氨氮含量都很高的D废水,进行相应的分质预处理。(2)对现有废水处理工艺系统进行优化升级,以保证混合生产废水经改造后工艺系统处理后能达标排放,达到处理整个厂区废水的目的,避免繁琐昂贵的外运处置。
2.2.1分质预处理
各促进剂生产废水的水质特点,确定DZ和D两股废水需要进行分质预处理。
(1)DZ废水。由于DZ废水含盐量和COD浓度均很高,采用多效蒸发进行脱盐效果较好,同时能显著降低COD。而废水水量(67m3/d)较小,处理成本相对不高。
(2)D废水。常用的降低硫酸盐浓度的方法有蒸发、膜分离、离子交换、化学沉淀等方法。由于D废水量较大,且所含硫酸盐浓度很高,蒸发处理成本太高。废水中含有粘附性强的树脂状物质,膜分离技术不适用于处理此类废水。因此,采用化学沉淀与吹脱法相结合作为预处理。在废水中投加石灰,沉淀后的废水再经吹脱,以降低废水的氨氮浓度。
2.2.2原工艺系统改造
现有工艺处理系统分为预处理、生化处理和深度处理三个部分,对其各部分进行相应的优化升级,以提高系统的有机处理能力和处理效率,保证生化系统的良好运行和处理出水达标排放。
(1)预处理。在原Fenton氧化法基础上增加微电解处理,即采用微电解-Fenton联合预处理混合废水,显著提高COD的去除能力和废水可生化性。同时,联合工艺可以有效改善单独Fenton氧化处理时药剂投加量大、运行成本高的缺点。微电解-Fenton工艺中产生的Fe3+比投加的絮凝剂效果更好,可节省絮凝剂的投加。改进后的工艺无需增加复杂设备,且对环境友好。
(2)生化处理。针对生化处理系统存在的问题,将原水解酸化+好氧改为厌氧/缺氧/好氧工艺,提高系统的有处理机负荷,增加系统的脱氮能力。增加的缺氧段可进一步降解有机物,提高废水可生化性。由于经分质预处理后混合废水含盐量仍较高,可考虑在生化处理系统中引进耐盐菌种,提高生化系统的处理效果。
(3)深度处理。生化处理出水有机物含量不高,但所含有机物大多为难生化降解的,甚至是难以氧化降解的,故采用活性炭吸附作为深度处理保证处理后废水达标排放,是一种较好的选择。
3结论
促进剂废水的处理一直是工业废水处理领域中的难题之一,本文对现有促进剂废水的处理技术进行了总结,发现该类废水的处理主要存在以下难点:
(1)高含盐量,废水中含有的大量无机盐对传统生化处理带来限制,现有物化除盐技术如蒸发和蒸馏及膜技术等,处理费用太高。
不同生产工序所产生的废水及废液含有不同性质污染物,既含有大量的Cu、Ni、Ag、Au、Sn和Pb等重金属化合物,又含有合成高分子有机物及多种有机添加剂。如不处理而直接排放到自然界中,会对环境和人类造成极大的危害。由于PCB废水中的金属离子和有机物的含量变化大、浓度高、成分复杂且形态不一,给PCB废水的处理技术带来了很大的难度。
2PCB生产废水处理技术
从技术角度而言,如何有效地去除络合铜和COD是PCB废水处理的关键。目前采用的方法是将不同性质的废水分类收集单独处理,根据不同化学特性分别采用不同的处理工艺,如:化学沉淀法、氧化还原法、生化法、离子交换法、吸附法等。
2.1化学沉淀法
是目前应用较广的方法,主要用于破除电镀和蚀刻液等废水中的络合铜。化学沉淀法又包括加碱沉淀法、硫化物沉淀法、重金属捕集剂法和硫酸亚铁法等,其中加碱沉淀法因具有价格便宜和加药量易于控制等优点而成为常规处理方法之一,但处理效果不佳,难以达到排放标准。硫化物沉淀法的实质是添加Na2S后形成CuS沉淀而破络,但CuS的渗透性较强而影响沉淀效果,当Na2S添加量控制不当时还可能产生二次污染。重金属捕集剂法的处理效果好,但处理成本很高。硫酸亚铁法可以加快处理速度,但加药量大且产生的污泥较多。
2.2氧化还原法
氧化法是向废水中添加强氧化剂氧化铜的配位离子,使Cu释放出来,然后加碱使之沉淀。常用的氧化剂有NaC10、Fenton试剂等。采用氧化破络法不仅能将Cu2+沉淀下来,而且还能降低废水中的COD,但是需要投加的氧化剂量比较大,药剂费用较高。还原法包括铁粉还原法和铝催发还原法等,铁粉还原法是在酸性条件下,向废水中投加化学活性较高的铁粉作为还原性物质,置换出铜,然后升高pH值,生成Fe(OH)与铜共沉淀,达到去除铜的目的。铁粉还原法在工程上利用的较少,主要原因是产生的污泥量较大,置换塔内铁粉容易结块造成沟流等。铝催化还原法与铁粉还原法的原理一样,所不同的是反应发生在碱性条件下。由于金属铝具有催化性质的金属表面,其可使化学铜废液及废水中的铜离子与甲醛产生自发性的氧化还原反应,促使铜离子迅速地还原成元素态的金属铜沉积析出而达到去除铜离子的目的,其反应原理与化学镀铜的原理相同。在络合铜废水治理中使用铝催化还原法,国外应用的较多,国内应用较少。
2.3生化法
生化法是近年发展起来的一项被认为很有前途的废水处理技术,其实质是依靠微生物的吸附、吸收和转化等作用处理低浓度重金属废水。PCB络合废水中含有的EDTA、酒石酸、柠檬酸等是COD的主要来源,在厌氧条件下,微生物能降解破坏这些络合物,使铜离子释放出来与厌氧条件下生成的S2-结合生成CuS沉淀,且微生物胞外聚合物也具有吸附铜离子的作用。由于铜离子对微生物有一定的抑制和毒害作用,PCB络合废水在进入生化系统之前需进行预处理,使铜离子浓度降至微生物可以承受的范围内。此外,PCB废水中的有机物可生化性差,常规的生物处理法处理PCB废水效果都不够理想。要提高处理效果,关键在于生物菌的筛选和培养。
2.4吸附法
吸附法是在废水中之间投加粉状活性炭,从而吸附有机物,吸附饱和后的活性炭被废弃。活性炭吸附(或生物活性炭)在PCB废水处理中,主要是用于去除COD,去除有机物活性炭是很有效的,尤其对于难降解的有机物不失为之重要的手段。但是,活性炭的吸附值较小,单纯使用活性炭吸附法处理络合废水时,由于其中含有的络合物浓度较高,会很快达到活性炭的饱和吸附量,饱和之后的再生很麻烦,再生设备昂贵,因而就需要频繁更换添加新炭,致使运行费用较高。
3结语
1含汞废水处理方法及除汞技术研究进展
1.1通过电解法我们可以在阴极得到金属汞从而除去废水中的汞。目前,国内外把电解法作为治理重金属废水的主要方法之一,该法运行可靠,操作简单,劳动条件好,可以用于高浓度无机汞废水的有效处理方法。但此法存在耗电量高、电极板消耗大、处理成本高等问题。CharlesPéguyNanseu-Njiki[5]等人以较廉价的铁和铝作电极电解处理含汞废水,电解过程中可以生成铁或铝的氢氧化物沉淀作为凝聚剂,可以螯合或静电吸引汞离子从而除去汞,同时铁和铝也不会对环境造成二次污染。通过一系列的研究CharlesPéguyNanseu-Njiki等人证实了以铁或铝作电极治理废水的方法是可行的,此法能够除去废水中99%以上的污染物。
1.2离子交换法离子交换技术用于废水处理始于二战期间。20世纪60年代出现的大孔树脂在交换容量。洗脱效率。耐污染性能、抗氧化能力以及机械强度方面都优于凝胶型树脂,促进了离子交换技术在废水处理中的发展,成为回收和处理重金属废水的有效方法之一。汞在废水中以汞的阳离子(Hg2+)、阴离子络合物和游离的金属汞等形式存在。用一般的强碱阴离子交换树脂可以去除汞的络合阴离子,但处理效果差,出水的含汞量仍在0.1mg/L以上,而且由于其他阴离子的存在,特别是氯化物含量高时,影响树脂对汞的交换容量。S.CHIARLE,M.RATTO[6]等人选用含有巯基的大孔螯合型离子交换树脂GT-73用于废水除汞的实验研究。此种树脂对汞的吸收效率极好,可以得到非常纯净的水,如此高的除汞效率使得此法得到废水处理厂家的极大关注。
1.3吸附法吸附法是利用多孔固体吸附剂去除废水中污染物的方法。吸附就是废水中的污染物通过固-液界面上的物质传递,转移到固体吸附剂上的过程。按照吸附剂表面吸附机理的不同,分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。废水处理中的吸附一般是多种吸附机理同时存在,长用在废水处理中的吸附剂有活性炭、磺化煤等。活性炭等物质具有极大的表面积,在活化过程中形成含氧官能团,如-COOH,-OH,-C=O等,这些官能团赋予该吸附剂以化学吸附和催化氧化、还原等性能,因此这类物质能有效去除重金属。活性炭适用于小型的废水处理,如果用于大型废水处理工艺,成本偏高。吸附法易于操作,如果能找到来源丰富而又廉价的吸附剂,这种方法将得到更加广泛的应用,故近年来很多科研工作者致力于这方面的研究。Fu-ShenZhang[7]等人以活化有机污泥为吸附剂用于废水除Hg(Ⅱ),发现ZnCl2活化效果最好。M.Zabihi[8]等人从伊朗胡桃壳中提取碳质物质作为吸附剂移除废水中的Hg(Ⅱ),此种吸附剂为经济有效的吸附剂,它对Hg(Ⅱ)吸附符合Langmuir和Freundlich等温线和拟二级动力学。人们也尝试寻找新材料以期达到完美的除汞效果。B.Tawabini[9]等人将多壁纳米碳管用去废水除汞,实验结果符合Langmuir等温线模型和拟二级反应(反应常数k为0.018),并且能够100%除汞。另外,有些科研人员尝试生物质吸附剂用于废水除汞,如CláudiaB.Lopes[等人以软木塞粉末作为吸附剂用于废水除汞,如处理500μg/L的含汞废水,软木塞粉末仅为25mg/L时汞的移除率可达到94%,而且吸附剂除汞效果随着汞初始浓度的升高而升高,另外在二元含汞废水处理中此种吸附剂对汞还具有良好的选择性。
1.4生物处理法生物法用于含汞废水的处理尚处于研究阶段,由于它的诸多优点如:运行费用低,操作pH和温度范围宽,选择性高及处理后的废水含汞量极低,如cornell大学教授DavidB.Wilson领导下的科研团队运用大肠杆菌处理低浓度含汞废水可使得水中汞的含量降到6.3ng/L,这个水平远远低于建议的满足人们健康要求的144ng/L。因此这种方法越来越引起人们的重视。科学家利用不同的单一菌种处理含汞废水,获得了令人满意的处理效果。H.VONCANSTEIN等人从污染河流沉积物中提取出恶臭假单胞菌并将其负载于多孔载体上装载于生物反应器中,经此反应器处理可除去90%~98%的汞。DengXX等人以大肠杆菌处理含有10种以上离子的废水,其中汞的浓度为2.58mg/L,可能是收到其他离子和高pH的影响,对废水中汞的吸收速度比对蒸馏水中汞的吸收速度快。在此研究中中空纤维作为生物反应器,废水中99%以上的汞被吸收。CarlosGreen-Ruiz以一种芽孢杆菌为生物吸附剂处理含汞(Ⅱ)废水,发现此法适合处理浓度低的含汞废水,pH对处理效果有明显的影响,在Ph4.5-6.0间处理效果最优。MeifangCHIEN[15]等人以非致病的耐热的巨大芽孢杆菌MB1处理含汞废水。研究中MB1被固定化在硅藻胶上,这样能够有效移除10mg/L含汞废水中的80%汞,而且此种硅藻胶在重复使用9次后仍对汞有很高的移除作用。另外,科学家们也在寻找价廉且绿色环保的生物吸附剂来处理含汞废水。VasileiosA.Anagnostopoulos等人把啤酒厂用过的麦芽根用于水系除汞,由于麦芽根上带有羧基和磷酸酯官能团故能除去大量的汞。通过实验,VasileiosA.Anagnostopoulos等人发现在pH为5时除汞效果最佳。IlhemGhodbane等人、Jun-JianWang[18]等人及LiShun-Xing等人分别对桉树皮、植物不规则细根及浮萍粉末对汞的吸收性能进行了研究,研究发现这三类物质对汞都有很好的移除作用,其中浮萍粉末可以吸收无机汞和有机汞,其中有机汞包括甲基汞和乙基汞。
2展望
汞污染废水是重要的全球性环境问题之一。为了满足日益严格的环境管理规章条例,人们将很多技术应用于废水处理以除汞。广泛使用的方法有化学沉淀法,凝聚沉淀法,离子交换法等。查阅文献可知,很明显,很多科研人员热衷于吸附法的研究,旨在找到既有效且价廉的吸附剂。人们认为廉价的吸附剂和生物吸附剂是处理低浓度重金属废水的经济有效的方法。离子交换法已经被广泛应用于废水除重金属领域。而生物处理法能够有效处理低浓度含汞废水,且处理后能够使汞的浓度降到10-9数量级,满足人们饮用水要求,这种方法被认为是一种很有发展前景的废水除汞的方法。
作者:陈腊梅单位:南京化工职业技术学院
非离子型高分子絮凝剂有非离子型聚丙烯酰胺、改性淀粉等。这类絮凝剂通过分子链将废水中的颗粒吸附后缠在一起,絮凝机理主要是通过架桥作用。这类絮凝剂选择性高,常与铝盐配合使用,往往需要通过实验等确定最佳的用量,否则用量太低作用不明显,用量太高不仅不能起到絮凝沉淀的作用,反而起到分散稳定污染物微粒的作用。
2聚合物滤膜
常用的滤膜根据微孔孔径的大小分为微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)四种形式,按照材质通常分为无机滤膜和高分子聚合物滤膜。聚合物滤膜由于良好的加工性能,材料来源广,使用过程中没有介质脱落,不会造成二次污染,具有比无机滤膜更大的优势。
2.1微滤膜微滤膜一般指过滤孔径在0.1~1μm之间的过滤膜。微滤膜过滤是世界上开发应用最早的膜技术,对微滤膜而言,其分离机理主要是筛分。微滤膜用于废水处理中能截留悬浮物,细菌,以及大分子量胶体等物质。聚合物微滤膜材料主要品种有聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯等。
2.2超滤膜超滤膜是指额定孔径范围为0.001~0.02μm的滤膜。超滤的机理主要是筛滤作用,利用溶液的压力为推动力,使溶剂分子通过薄膜,而细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等不能通过,被截留在进液侧。微滤可以用于分离相对分子量在500~15000之间,直径为2.0~100nm的微粒。聚合物微滤膜品种有醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯等等。根据膜形状的不同,可分为平板膜、管式膜、毛细管膜、中空纤维膜等,广泛应用于电泳漆废水、造纸废水、染料废水等工业废水的处理。
2.3纳滤膜纳滤膜的孔径在1nm以上,一般1~2nm。纳滤的机理介于超滤和反渗透之间,曾经将纳滤膜称为超低压反渗透膜。纳滤膜允许溶剂分子、某些低分子量溶质和低价离子透过,能截留分子量大约为150~500左右的有机物和高价离子。纳滤膜主要应用在在饮用水深度处理,苦咸水淡化,医药、食品、生活和工业污水的处理。目前纳滤膜中商业化程度最高的主要有聚酰胺、聚乙烯醇、磺化聚砜、磺化聚醚砜、醋酸纤维素等。
2.4反渗透膜反渗透即渗透的逆过程,是在压力的推动下,借助半透膜截留大于0.1nm的微粒、所有溶解的盐分以及分子量大于100的有机物,迫使溶液中的溶剂与溶质分开的膜分离过程。目前反渗透膜已经广泛应用与海水淡化和城市污水的深度处理。我国目前最常用的反渗透膜材料主要有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和壳聚糖膜三类。由于反渗透过程需要压力推动,因此反渗透技术往往需要较高能耗,这给反渗透技术的推广带来了一定的限制。
3离子交换树脂
离子交换树脂是带有能交换离子的活性基团、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。离子交换树脂不仅能用于水的软化、纯水和高纯水的制备,还能在处理废水的过程中吸收富集贵重金属离子,再通过再生等过程释放出来,对增加可利用资源和改善环境质量具有十分重要的意义。根据合成离子交换树脂单体的不同,可分为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系、酚醛系及脲醛系等,目前生产数量最多、应用最为广泛的为苯乙烯系离子交换树脂。
4展望
1解决方案
1.1排泥水烧杯试验为了对排泥水的加药量和处理后污泥的性质进行研究,开展了烧杯试验,探索最佳的污泥处理方法。对进入浓缩池的排泥水(污泥浓度0.5%)进行烧杯试验,先快速(200rpm)混凝2min,慢速(100rpm)混凝20min,沉淀时间10min。试验结果如图3所示。可以看出,排泥水中单纯加入PAC,初始沉淀效果不明显,污泥沉降比均在80%~88%。将排泥的污泥浓度由0.5%调整到0.2%,同样进行上述试验结果如图4所示。由图4~图6可以看出,排泥水稀释后加入PAC和PAM,初始沉淀效果明显改善。图6可以看出,PAM投加可改善污泥初始沉淀效果及上清液浊度,污泥水经与浓缩池上清液稀释后沉降效果较佳,上清液浊度较好。从实际工况来看,可以用反冲洗废水稀释排泥水后加PAM进行污泥浓缩。
1.2排泥水沉降试验为了进一步确认水厂排泥水特性,进行了排泥水沉降试验。将排泥水稀释后,投加PAM(0,0.5,1,2,4,6mg/l)搅拌,沉淀后观察。从观察结果可看出:投加PAM后泥水界面清晰,泥水分离情况良好,PAM投加有助于污泥初始沉降,投加量2ppm效果最佳;但经过长时间沉降后未投加PAM的污泥反而略好于投加PAM的污泥,最佳沉淀时间为30min。针对排泥水和稀释后的排泥水进一步进行沉降试验,可以看出低浓度的排泥水较高浓度的排泥水初始沉降速度快。PAM的投加有助于改善初始沉降速度,但经过长时间浓缩后的结果与未投加PAM的效果相仿。经过长时间(7h以后)浓缩后,浓缩污泥浓度只能达到1.3%左右,浓缩污泥压实度不佳。
1.3PAM对污泥浓缩的影响试验为了确认PAM对污泥浓缩的影响,进行了不同型号的PAM以及不同投加量的烧杯试验,试验结果见下页表。可以看出,对于此种含有离心机分离液的污泥,浊度和调节池相近时,阴离子产品A2和阳离子产品A1在不同投加量的情况下,效果的变化差距不大,阳离子A1的效果略好于A2。投加量对沉降效果的影响要远远大于对絮凝剂种类的影响。不同型号的PAM对污泥沉淀效果影响不大,水厂使用的A2是较好的一款产品。适当提高投加量会带来更好的絮凝效果,产生更大的絮团和更快速的初始沉降效果。考虑到水流冲击可能对形成的絮团带来的破碎作用,试验中加入了持续时间为30s条件下200rpm的破碎试验,说明高投加量下形成的絮团耐破碎性能更好。
1.4水厂污泥系统生产性试验运行情况1:根据现场实际情况,将预浓缩池排泥水连续排入调节池以稀释排泥水浓度,并混入离心脱水机分离液运行一个调节池和一个浓缩池,使浓缩池连续运行,投加PAM1ppm,采用每2h排泥20min,以保证提高污泥浓度。运行结果表明:运行初期浓缩池上清液浊度较低,泥水分离较好,但浓缩污泥浓度较低,为1%~1.3%。运行约一周后,浓缩池集水槽出现翻泥现象。运行情况2:提高PAM投加量至1.5ppm。为了避免阀门井溢流,减少一半预浓缩池排泥水量进入调节池。运行结果表明:浓缩池上清液水质不稳定,仍然不间断地出现翻泥现象,但浓缩污泥浓度较低。运行情况3:运行一个调节池和两组浓缩池,降低浓缩池负荷,继续投加PAM1.5ppm,采用每4h排泥15min。运行结果表明:运行初期两组浓缩池上清液浊度较低,2号浓缩污泥浓度较好,大于2%,1号浓缩池污泥浓度较低,约1.3%,PAM并不有助于污泥压实。运行情况4:停止两组浓缩池PAM投加,维持每4h排泥15min,浓缩池上清液SS仪可以用于监测,但上清液不连续会干扰读数。运行结果表明:1号、2号浓缩池污泥浓度接近,但都有下降趋势,约1.7%。约一周后仍发现有2号浓缩池翻泥现象。并且注意到原水浊度有较大变化,浓缩池污泥泥位均较高。
2结论和建议
根据水厂废水处理系统运行试验结果,有以下结论和建议:a.与黄浦江水源相比,青草沙水源的排泥水不容易沉降,低浓度的排泥水有利于污泥处理系统运行。b.浓缩池的运行好坏是关键,对于浓缩池的上部,要确保上清液水质良好(低浊度),泥水分离是最主要的因素。c.有足够的沉降时间,可以使得泥水较好地分离。PAM的投加也可以提高分离速度,但在运行几个小时之后,上清液水质就没有明显差别。因此在目前工况下,并不一定需要投加PAM来保证上清液水质。d.确保浓缩污泥浓度高最重要的因素是污泥压实度,但可能由于藻类、过高的pH值以及混凝剂等因素产生正电荷使得水厂的污泥非常不容易压实。同样实验室数据表明投加PAM无法提高污泥的密实度。e.浓缩池的底部污泥排放应该是多频次、少量排泥,这样更有利于保持上清液的水质,同时有利于离心机的运行。
作者:徐立群黄志金单位:上海浦东威立雅自来水有限公司上海宏波工程咨询管理有限公司
1猪场废水处理模式
目前,国内外猪场粪污的处理模式可总结归纳为3种模式:还田模式、自然处理模式以及工厂化处理模式。
1.1还田模式
畜禽粪污还田是一种传统的、经济有效的处理模式,可以使畜禽粪污达到零排放。还田模式不仅可以有效处置污染物,还能将其中的营养物质循环于土壤,从而减少化肥的使用,同时施用粪污还可以维持并提高土壤肥力、改善土壤特性。这种处理模式适用于远离城市,经济落后,并有足够农田消纳粪污的地区,如蔬菜等经济类作物的地区。还田模式主要优点:污染物零排放,可最大限度实现资源化,减少化肥用量,提高土壤肥力;投资省,耗能少,运行费用低等。其存在的主要问题:需要大量土地利用粪便污水,每万头猪场至少需7hm2土地消纳粪便污水,所以其受条件限制而适应性弱;雨季及蔬菜淡季必须考虑粪便污水或沼液的出路;存在传播畜禽疾病的危险;不合理的施用方式或连续过量施用会导致N、P及重金属沉积,造成地表水和地下水污染;恶臭及降解过程所产生的氨气、硫化氢等有害气体对大气环境造成污染。总的来说,还田模式可以实现污染物零排放,资源化利用程度很高,但是猪场周围需要有足够的农田消纳能力。
1.2自然处理模式
自然处理模式主要采用氧化塘、人工湿地等自然处理方式对养殖场粪便污水进行处理,适用于远离城市,经济欠发达,土地宽广并廉价的地区,养殖场规模一般不能太大,对于养猪而言,一般年出栏在5万头以下为宜,以人工清粪为主,水冲为辅,冲洗耗水量中等。自然处理模式主要优点是投资省,能耗少,运行管理费用低;地下式厌氧处理系统厌氧设施建于地下,基本无臭味;污泥量少,污泥处理系统简单;管理方便,对周围环境影响小,如噪音小;可回收利用CH4。其主要缺点是土地占地较大;处理效果受季节温度变化的影响大;可能会造成地下水污染;建于地下的厌氧设施一旦出现问题,其维修不方便,而且其经常出现出泥困难的现象。从我国的研究现状来看,我国关于采用人工湿地来处理畜禽养殖污水,主要将研究重点放在考察处理效果以及如何筛选植物上,但针对畜禽养殖废水,其人工湿地究竟对土地面积的要求有多大,出水多少才能达到污水处理的国际标准等多个问题上,我国的研究还不够深入和细致。
1.3工厂化处理模式
工厂化处理模式的粪便污水处理系统主要涵盖了以下几个部分,即预先处理、厌氧处理、好氧处理、后处理等。该种处理模式主要是适用于那些土地资源稀缺而又昂贵,无法满足用来消纳养殖场废水、粪便的大城市周边。相较于还田以及自然处理模式而言,工厂化处理模式的主要优点如下:对土地面积的要求较低,占地面积较前2种模式而言更小;适用范围要大于前2种处理模式,对地域性的要求不强,受地域性限制程度低;该种处理模式对季节性的要求较低,受季节交替、气温变化的影响不大。但是,也存在着如下弊端:对资金投入的要求大,据估算,每万头猪场其资金投入大约需要120~140万之间;该模式的运转费用也要远远大于还田以及自然处理模式;对机械设备的要求高,维护管理费用的价格较为高昂;运转以及管理都需要具有专业化知识的技术人员。这类方法特别适宜于小型猪场废水处理。
2猪场废水处理建议
养殖业作为影响生态环境污染的重要因素,越来越受到社会各界的关注。针对目前集约化猪场的发展所带来的环境问题,建议采取以下措施防治猪粪尿对环境的污染。制定畜牧业污染防治法规。加强畜禽粪便的管理和法制建设对于防治养殖业污染是至关重要的。目前国内在畜禽污染控制法规方面尚不完善。预防为主,防患于未然。目前在预防猪粪尿污染方面采取了下述措施:提高饲料利用率;实施畜舍污水量最小化养殖工序。完善现有的处理工艺。目前国内外虽然对养殖废污处理工艺的研究比较多,但是存在一定的问题,如对各种工艺的机理研究不够透彻,可操作的、系统化的工艺设计参数尚待完善等问题。结合地区特点,选择最优的方案对养猪废污进行合理处理。如湖北省属于千湖之省,水资源丰富,可以适当考虑采用生物浮床技术处理养殖污水。
作者:曹俊 单位:郧阳师范高等专科学校生物化学与环境工程系
关键词:毕业设计;给排水科学与工程专业;环境类专业;改革与实践
中图分类号:G642477 文献标志码:A 文章编号:10052909(2015)05013804
应用创新型人才培养是普通高等学校人才培养的方向,而实践能力的培养是其关键环节之一[1]。设计、实习、实验、科研活动等是实践能力培养的主要环节[2]。其中, 毕业设计作为大学教学中最为重要,与工作岗位接轨的实践性教学环节,是培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才的需要,具有不可替代的作用[3]。
市政、环境类专业包括给水排水科学与工程(原给水排水工程)、环境工程、环境科学等专业,均属于综合性、应用性、交叉性强的学科,学科体系和内容上有诸多交叉渗透,相似性强,因此其毕业设计也有很多一致性。
辽宁工程技术大学给水排水工程专业和环境工程专业自1989年招生以来,经过几代教师的努力,形成具有学校特色的理论和实践教学体系,毕业设计的改革取得了诸多成果。文章结合学校市政、环境类专业毕业设计的实际情况,对毕业设计存在问题进行分析,介绍市政、环境类专业毕业设计改革的实践成果,为相关院校毕业设计改革提供参考。
一、 本科毕业设计存在问题
据调查,自高校扩招以来,本科毕业设计普遍存在质量滑坡现象 [4],许多专家学者针对毕业设计中存在的问题进行了大量
研究[5-7]。笔者结合辽宁工程技术大学实际情况,查找毕业设计过程中存在的问题,以利于提高市政、环境类专业毕业设计质量。
(1)设计选题不合理,多为纸上谈兵,与实际工程脱轨严重。许多高校仍在实行约束性选题方式,在选题范围上必然存在过宽或过窄的问题,题目陈旧,与就业实际需求相去甚远,不利于发挥学生的主体意识和主观创造精神。2006年之前,学校给排水专业毕业设计题目主要集中在净水厂设计、污水处理厂设计和建筑给水排水工程设计。设计题目范围较窄,而且很多题目都是假题假做或年复一年的课题重复,与工程实际的设计要求差距较大。环境类专业的水污染控制理论方向,在污废水处理设计中,工艺方案大同小异,缺乏创新。水环境质量评价选题,多运用模糊综合评判等数学方法代数即可,创新性和实用性较差。这些导致学生参加工作后,一时很难上手,满足不了设计与工程单位对毕业生尽快进入工作状态的要求,与应用创新型人才培养目标存在较大差距。
(2)高校连续10多年的扩招造成学生数量急剧增加,与师资数量不足、教师工程实践能力缺乏之间存在较大矛盾,直接影响毕业设计质量。1999年扩招以后,市政、环境类专业教师每人指导学生人数在10~20人,造成指导教师精力投入不足,指导深度不够,监督和考核不到位等现象。同时,为了解决高校教师短缺问题,引进的博士直接进入课堂授课、指导设计,没有经历助教过程,缺少实际工程经验,加上科研指标的量化,高校青年教师在教学和科研双趋冲突压力下,往往忙于写论文、申请课题,从而造成重科研轻教学现象,这也导致青年教师的设计指导质量不容乐观。另外,随着毕业生人数增多,与设计相关的图书资料明显不足,设计室更是无法保证,失去了教师对学生的有效指导和监督。
(3)学生设计精力投入不足,态度不认真,有的甚至抄袭他人论文等。部分学生忙于找工作,考研面试等,无暇顾及毕业设计。值得指出的是,学校鼓励学生到已签约工作单位结合工程实际完成毕业设计,虽然初衷很好,但从毕业设计成果看,部分学生没有取得预想效果。另外,毕业设计中抄袭现象非常多。通常,学生毕业设计被安排在最后学期的10~15周,设计时间短,任务重,同时,学生常在答辩前才加班加点,匆忙拼凑,敷衍过关。甚至存在照例题套构筑物计算、图纸网上直接下载等现象。
(4)学生虽然对水处理专业原理性知识有一些了解,但是对一些具体的构筑物却很陌生且很难在大脑里构建出这些构筑物,而在认识实习、生产实习和毕业实习时,看到的也只是构筑物外貌,由于池体被水充满,很难看到构筑物内部结构,因此造成设计思路不清晰,设计参数盲目选择,给构筑物设计计算带来很大困难。
(5)高校毕业设计管理工作有待进一步提高。虽然学校、学院都针对毕业设计制定了相应的管理制度,但在执行过程中,各级管理部门和指导教师存在执行不严格、不规范现象,从而影响了毕业设计的质量。另外,毕业设计一次性考核模式(指导教师给予学生学习态度分占20%、评阅教师给予设计成果分占30%、答辩委员会成员给予答辩分占50%),导致学生没有改过的机会,也达不到人才培养的真正效果。
二、 提高毕业设计质量的实践
相信笔者所述我校市政、环境类专业本科毕业设计存在的问题在其他高校同类专业,甚至所有工科专业都不同程度地有所表现。为此,探究解决高校学生毕业设计解决方法,真正提高毕业设计质量,进而提升学生工程实践能力和创新能力,就成为当前毕业设计改革工作中的重要课题。针对目前市政、环境类专业毕业设计存在的问题,结合我校近年毕业设计改革的新做法、新模式、新思考,借鉴国内改革经验,提出毕业设计具体的改革建议[8-10]。
(一)重视毕业设计选题工作
首先,扩大选题范围。目前来看,市政、环境类专业设计题目范围较小,与学生就业范围有较大差距。从毕业生看,给排水科学与工程专业去净水厂和污水厂的学生较少,去建筑施工单位较多。环境工程和环境科学专业利用学校地矿特色,去各企业工作学生比重较大。结合学生就业单位特点设计题目,能提高学生的设计兴趣。因此,最近几年,在了解学生就业方向基础上,设计多个选题方向,学生先选择设计方向,再结合具体工作情况选题,效果较好。在原有净水厂设计、污水处理厂设计、建筑给排水工程设计、区域水环境质量评价、工业废水处理站设计基础上,增加的设计方向包括:城市给水排水管网系统优化设计、城市污水再生利用工程设计、建筑小区中水回用工程设计、建筑小区雨水利用工程设计、工业给水处理工程设计、给水排水工程(环境工程)施工组织设计及工程造价等方向。在工业废水处理工程设计中,每年结合学生未来从事工作,进行了矿山废水、皮革废水、化工废水、食品废水、制药废水、钢铁废水等多种废水的设计工作,得到学生和就业单位的认可。
其次,注重设计的灵活性和实效性。目前尽管设计做到了一人一题,但与实际工程结合不足,因此,我们在设计中进行了一些新的尝试。例如,从事建筑给排水工程设计的学生,与学校建筑学、土木工程、建筑环境与能源应用工程、工程管理、电气自动化等专业学生共同组成设计小组,一起完成学校新校区图书馆、博物馆、实验楼等同一实际工程设计,设计完成后指导施工,真正实现了“真题真做”,避免了抄袭现象,而且锻炼了学生的组织协调能力。针对软件学得较好的学生,两名学生共同完成同一设计,一名进行笔算,另一名编制软件程序,两者互相校正,共同提高;针对考研学生,指导教师让他们参加所主持课题的实验研究中,跟研究生一起完成论文,使他们尽早进入研究状态。一些学生签到工作后,单位希望去实习,做单位的实际工程设计,对此,我们实行企业和学校双导师制度,单位负责学生在该单位的学习、生活等情况,校内指导教师负责开题、中期检查、毕业答辩,以及与就业单位的联系,定期检查学生毕业设计完成质量,使学生设计质量得到保证。
(二)用多媒体课件协助教师指导学生毕业设计
市政、环境类专业毕业设计方向性、规律性和系统性较强,由于学生较多,资源有限,教师每天亲自指导较为困难,教师为学生毕业设计做的指导书又太过简单,而且并不直观。多媒体课件具有文字、图、声、像并茂特点,具有很强的生动性、直观性和条理性,能化抽象为具体,化平淡为生动,充分调动学生学习兴趣。同时,还具有可反复播放特点,学生哪一步骤不懂,就可以对照课件进行观察,直到理解为止。毕业设计指导课件每个设计方向一个,最终将课件模块化,将教师从企业获得的研究课题、合作教育中遇到的实际工程问题,凝练成毕业设计(论文)选题,均链接到设计模块,建设成为虚拟实践教育平台,可切实提升学生实践能力和创新能力,并可使资源由一校“独有”,变成多校“共享”。
以制作完成的工业废水处理工程毕业设计指导课件为例,课件内容包括:(1)工业废水处理站设计目的、要求、步骤和原则,设计所用参考规范、手册,形成废水站设计任务书和设计指导书各1份;(2)工业废水处理站基本建设程序;(3)工业废水处理站与污水厂设计的相同点与不同之处;(4)工业废水处理站典型水质(化工废水、钢铁废水、印染废水等)特点及出水标准;(5)工业废水处理站设计前需调查分析和解决问题;(6)工业废水处理站工艺路线选择的基本步骤、比选原则;(7)工业废水常见处理方法及国内典型工业废水处理工艺流程介绍;(8)典型构筑物(调节池、隔油池、水解酸化池、曝气生物滤池、生物接触氧化池、膜法水处理系统等)设计基本理论、池体类型、优缺点及适用条件分析,设计规范要求,设计参考范例、计算软件编制、构筑物运行动画,现场实际运行工程照片。本部分是课件主体,共链接标准1部、参考计算书籍1本、主体构筑物运用动画7个,制作计算程序3个,插入现场照片25张,图片12张;(9)污泥处理的目的、常见处理方法及系统设计,插入现场照片4张;(10) 工业废水处理站各构筑物的总体布置和废水处理流程的高程设计,介绍了布置原则、计算方法及典型案例分析;(11)工业废水处理工程经济分析及概预算具体方法和软件应用;(12)图纸绘制标准及方法。
(三) 设计全过程管理与质量监控
实行毕业设计全过程管理,建立质量监控机制是保证毕业设计质量不可或缺环节,采用校、院及教研室三级管理机制来完善毕业设计的系统质量监控。
1.以指导教师、教研室为主的全过程管理
教研室主任制定本专业毕业设计管理办法,从细节上对教师指导和学生设计要求进行规范,并组织中期成果汇报答辩。毕业设计成绩构成改为:指导教师检查设计效果10%+期中答辩20%+评阅教师质疑设计成果20%+毕业答辩50%。指导教师从学生选题、开题报告撰写、方案确定、构筑物设计计算、绘图全过程进行指导、检查。笔者几年的指导发现,指导教师平时考核不仅看学生出勤,平时提交成果,还要多问学生“为什么”。因为一些学生设计中往往从手册或参考书上套公式计算,没弄清构筑物去除污染物原理、构筑物结构等基本知识。比如气浮池设计,要学生首先了解除油方法、选择气浮池原因、气浮池种类、除油机理、运行过程、池体结构,然后绘出草图,再设计计算,经过这样的过程,学生才能真正学到知识。
2.院级教学管理与监督机制
学院形成以教学副院长为组长的指导、监督小组,成员包括各专业退休返聘的老教授、教务科教学管理人员。教务科教学管理人员从形式、进度进行检查,老教授利用自己丰富的教学实践经验,不仅能指出设计存在问题,还能提出改进方案,在提高设计质量的同时,有效地带动了年轻教师的成长。
3.校级教学管理与监督机制
学校制定了《辽宁工程技术大学本科毕业设计(论文)管理制度汇编》,从毕业设计工作条例、写作规范、校外毕业设计管理办法、优秀毕业设计评选、成绩不及格率最低3%的规定、开题报告、附本等方面进行规范化要求,并组成校督导检查组,进行初、中、末的全程检查,促进设计质量的提高。
三、 结语
毕业设计作为大学教学中的最后一个实践性教学环节,可培养、提高和展示学生综合运用所学知识解决实际问题能力及创新能力,对市政、环境类专业学生来讲,更是紧密联系工程实际,培养学生独立工作能力的重要步骤。文章结合我校市政、环境类专业毕业设计中常见问题,提出了一些实践对策,供同行参考,希望能有利于工程类高校实践能力培养质量的提高。参考文献:
[1] 潘一山.探索三学期制运行模式 推进校企合作教育[J].中国高等教育,2013(Z1):57-58.
[2] 王蕾,王秀丽.应用创新型人才培养的思考[J].辽宁工程技术大学学报:社会科学版,2010,12 (6):647-649.
[3]李喜林,曹启坤,肖建华.大四学生教学管理中出现的问题分析及对策研究[J].土木建筑教育改革理论与实践,2010(12):58-61.
[4]郭登峰,潘剑波.高校本科毕业论文质量下降原因剖析及对策[J].江苏工业学院学报:社会科学版,2009,10(4):107-109.
[5] 张庆乐,董建,王虹,等.环境工程专业毕业设计存在的问题及对策研究[J].中国电力教育,2012(5):66-67.
[6] 廖志凌,邵学军,刘贤兴,等.高校本科毕业设计中存在的问题及对策[J]. 江苏大学学报:高教研究版,2004,26(2):82-85.
[7] 方茜.给水排水专业毕业设计质量的实践与探索[J].高等建筑教育,2009,18(6):118-121.
[8] 李喜林,刘海卿,曹启坤,等.给排水科学与工程专业合作教育模式[J].辽宁工程技术大学学报:社会科学版,2014,16(4):430-432.
截止目前,乌海市建成投产氯碱项目4个,产能为106万吨,在建氯碱项目1个,产能为50万吨,总生产能力达156万吨/年。目前我市已投产和在建PVC项目全部采用电石法生产PVC,乙炔气清净普遍采用次钠清净工艺,全部采用离子膜法生产烧碱,VCM聚合除一家采用本体法聚合外全部采用悬浮法聚合,乙炔气发生有的采用干法乙炔生产工艺,有的采用湿法乙炔工艺。
2乌海市PVC行业工艺废水处理现状
调查乌海市近几年建成投产的和在建的PVC企业的工艺废水处理措施及去向,分析PVC行业工艺在经济可行的前提下目前是否能够做到废水零排放。通过对乌海市现有及在建氯碱项目废水处理工艺及废水去向的调查可知:
1)我市PVC行业氯碱界区工艺废水(包括酸碱废水、含盐废水)所采取的处理工艺相同,全部是经中和、絮凝、沉淀处理后用于化盐,在氯碱界区实现了废水零排放。
2)固碱蒸发工段的蒸汽冷凝水已建企业中有的进行了回收利用,有的直接排入大气,未进行回收利用;固碱蒸发冷凝水实现零排放在乌海有运行实例。
3)已建PVC项目离心母液处理工艺虽然不相同,工艺较完善、处理效果较好的工艺为两级生化+絮凝沉淀+过滤+次钠消毒工艺,最简单的工艺为沉淀池沉降+纤维过滤器工艺,但去向全部是补入循环冷却水系统,不外排;目前在乌海最好的工艺为加药絮凝沉淀+BAF+臭氧氧化+曝气还原+BAF+双膜工艺+混床处理工艺对离心母液进行处理,处理后60%回用于聚合系统,40%回用于循环冷却水系统,不外排,实现了离心母液零排放。
4)含汞废酸全部采用盐酸解析技术处理后,用做VCM酸洗用水,不外排。
5)其它含汞废水全部经处理达标后回用于VCM碱洗或水洗用水,不外排。含汞废水处理工艺较先进的为硫化钠-氯化铁沉淀+三级活性炭+三级离子交换器处理工艺,处理后废水蒸发结晶处理,产生的结晶盐送有资质单位处理,实现含汞废水零排放。
6)次钠废水的处理:有的送至全厂综合废水处理系统经生化处理后用于乙炔发生和自备电厂冲灰,有的单独设置一套处理装置,采用汽提+冷却+加药混凝沉淀工艺,处理后部分回用于乙炔发生,部分回用至次钠配置单元,少量进入综合处理单元处理后排入园区污水处理厂,有的采用加药混凝沉淀+次钠氧化工艺处理后用于乙炔发生,但乙炔发生产生的电石渣浆有部分排到渣场。
7)电石渣浆:有的采用沉淀+浓密池澄清+板框压滤工艺处理后用于乙炔发生和排至自备电厂灰场降尘,有的采用沉淀+浓密池澄清+板框压滤工艺,处理后部分回用于乙炔发生,有的采用沉淀+板框压滤工艺处理后部分用于乙炔发生,部分随电石渣一起排到渣场,有的因采用干法乙炔发生工艺不产生电石渣浆废水;由以上分析可以看出,采用干法乙炔生产工艺,不产生电石渣浆,采用湿法乙炔生产工艺,少数企业做到了电石渣浆不外排,多数企业均有电石渣浆排至灰渣场,故电石渣浆实现零排放有待进一步探讨。由以上分析可以看出,由于项目筹备和建设时间不同,乌海市PVC项目废水治理工艺出不同,总之,随着建设时间的推移,在总结已投运的PVC企业的经验教训的基础上,废水处理工艺和回用途径的设置也越趋合理,在废水分类处理、废水分质使用方面也采取了一些较好的措施,如乌海市君正化工40万吨PVC及40万吨烧碱项目在废水分类处理、废水分质使用方面做的相对较好,对次钠废水进行了单独处理,并采取了蒸发装置的蒸汽冷凝水回用纯水站;纯水站浓水回用乙炔清净;干燥蒸汽冷凝液回用聚合热水槽入聚合釜等废水回用措施但仍未实现工艺废水零排放。
3与国内当前较成熟氯碱行业废水处理工艺及排放水平的对比分析
目前国内氯碱界区产生的工艺废水(包括酸碱废水、含盐废水)普遍采用中和、絮凝、沉淀处理工艺处理酸碱和含盐废水,处理后全部用于化盐;对固碱蒸发产生的蒸汽冷凝水收集回用于化盐系统和电解槽。PVC界区产生的含汞酸采用共沸解析技术和加盐解析技术处理后,用做VCM酸洗用水;产生的其它含汞废水采用硫化钠-氯化铁沉淀+三级活性炭+三级离子交换器处理工艺,处理后废水有的回用于VCM碱洗用水,有的回用于VCM水洗用水,有的直接排放;离心母液普遍采用两级生化+絮凝沉淀+过滤工艺处理后补入循环冷却水系统;采取加药絮凝沉淀+BAF+臭氧氧化+曝气还原+BAF+双膜工艺+混床处理工艺处理离心母液目前主要处于中试阶段,处理后母液60%回用于聚合系统的企业尚未实现长期稳定运行;次钠废水单独设置处理装置,采用汽提+冷却+加药混凝沉淀工艺,也逐步开始在各大企业中推广应用;电石渣浆普遍的处理方法是沉淀+浓密池澄清+板框压滤工艺,处理后回用于乙炔发生,或采用干法乙炔生产工艺杜绝电石渣浆的产生。由此可见,乌海市PVC项目废水治理基本上全部采用了国内较为成熟的治理工艺,君正化工40万吨PVC及40万吨烧碱项目经内部挖潜,在某些方面还优于国内普遍水平,但次钠废水仍做不到零排放,有少部分需处理达标后排至园区污水处理厂,工艺废水做不到零排放。
4乌海市现有PVC及烧碱项目存在的问题及解决办法
4.1存在的问题乌海市现有PVC及烧碱项目废水治理主要存在以下问题:
1)有的企业固碱蒸发工段的蒸汽冷凝水直接排入大气,未进行回收利用。
2)离心母液部分企业采用的处理工艺达不到循环水补充水水质要求,造成循环冷却水系统排水水质不能满足环保要求。
3)含汞废酸共沸解析技术和加盐解析处理装置运行不稳定。
4)其它含汞废水处理工艺参差不齐,有些企业处理工艺较简单落后,实现达标有一定的难度。
5)次钠废水经处理后普遍做不到零排放。
6)有些企业有部分电石渣浆随电石渣一起排到渣场或灰场,未实现零排放。
4.2解决方法
1)针对部分企业固碱蒸发工段的蒸汽冷凝水直接排入大气,未进行回收利用这一问题,因乌海当地已有成功经验,对现有企业可以通过技术改造回收利用这部分蒸汽冷凝水,实现固碱蒸发冷凝水的回收利用,针对新建项目,可通过环保三同时要求实现蒸汽冷凝水零排放。
2)针对部分企业离心母液采用的处理工艺达不到循环水补充水水质要求,要求部分企业学习先进经验,改进离心母液处理工艺,保证处理后水质能够满足循环冷却水系统对水质的要求,全部补入循环冷却水系统,不外排;
3)含汞废酸共沸解析技术和加盐解析处理装置运行不稳定,积极寻求技术支持,做好设备防腐蚀工作,保证处理装置稳定运行。
4)改进含汞废水处理工艺,以保证含汞废水实现稳定达标。
5)次钠废水做不到零排放,主要原因有两个:一是部分企业未对这部分废水进行有效的处理,不能满足回用于乙炔发生用水要求;二是即使对这部分废水单独进行了处理,能够满足乙炔发生用水水质要求,但由于乙炔发生产生的电石渣制水泥对氯根的要求,不能全部回乙炔发生,剩余次钠废水又找不到合适的去向及用途,只能外排。最好的解决办法是改变乙炔清净工艺为硫酸清净,但又出现固废硫酸处理问题,在我市及周边硫酸处理企业几乎没有,故改次钠清净为硫酸清净不现实,着眼于实际,解决办法是次钠废水单独设置处理系统,处理后废水在满足水泥生产要求的前提出尽可能回用,剩余部分立足于其它对水质要求不高的用水单位及项目进行回用。
6)针对电石渣浆有部分外排这一问题,因我市已有成功实例,立足于加强管理,废水分质使用,学习先进经验,来实现零排放。
5乌海市现有PVC及烧碱项目及新建氯碱项目发展方向初探
目前乌海市已投产和在建PVC项目普遍采用电石法生产PVC,采用离子膜法生产烧碱,乙炔气发生正在由湿法乙炔向干法乙炔转变,乙炔气清净普遍采用次钠清净工艺。一方面,PVC项目产生的大量废水外排,得不到综合利用,造成环境污染。另一方面,我市处于缺水地区,用水量不足已成为制约企业发展的一个重要因素。故本论文立足于节约用水,提高水资源利用率,按照废水分质使用、梯级利用的原则,希望乌海市PVC及烧碱项目将来的发展方向应为:从生产工艺角度分析,希望乙炔发生采用干法乙炔生产技术以彻底解决电石渣浆外排的问题;采用低汞触媒,改进含汞废水处理工艺,处理后含汞废水采取蒸发结晶的办法实现含汞废水的零排放;在引进废硫酸处理工艺及项目的前提下改次钠清净为硫酸清净,以期彻底解决次钠废水外排问题和电石渣氯含量高影响水泥质量的问题。从废水处理方面分析,希望根据废水特点,分别设置废水处理系统。对电石渣浆,经厢式压滤机压滤后,采用多级冷却技术进行降温,通过加药沉淀处理后解决水温高、易结垢的问题全部回用;对离心母液,采用两级生化+絮凝沉淀+过滤+次钠消毒工艺处理后水质能够满足循环冷却水系统对水质的要求,全部补入循环冷却水系统,并将最终回PVC聚合釜作为以后探索、试验及发展的方向;对次钠废水,应单独设立废水处理系统,处理后部分回用,剩余寻求其它利用途径或处理达标后回用。
6几点建议
为节约用水,提高水资源利用率,逐步达到PVC及烧碱项目工艺废水零排放的目标,提出以下几点建议:
1)由于PVC及烧碱项目循环冷却系统排污水和自备电站水处理及锅炉排污水的量也很大,采取反渗透处理工艺将这部分水进行处理回用于生产。
2)开展部分废水处理课题研究,如次钠废水脱氯、高含盐废水脱盐等课题的研究。
具体内容(课题背景和意义、国内外研究现状、课题主要内容、课题研究方案、日程安排、参考文献)
一、课题背景和意义
造纸工业是能耗高、物耗高,对环境污染严重的行业之一。造纸工业的污染问题十分严重,受到了人们普遍的关注。在世界范围内,造纸工业废水都是重要的污染源,例如日本、美国分别将造纸工业废水列为六大公害和五大公害之一。
在我国,造纸工业废水污染已成为造纸生产及相关行业能否生存和发展的关键因素。据环保统计公报数字表明,县及县以上制浆造纸和纸制品废水排放量占全国工业总排放量的11%,仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量,居第三位,其中达标排放量仅占造纸总排放量的14%,排放废水中COD约占全国总排放量的45%。
目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位[1]。 近年经多方不懈努力,造纸工业废水污染防治已经取得了一定的成绩,虽然纸及纸板产量逐年增加,但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出,造纸工业初步实现了增产减污的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理,废水污染防治任务还相当繁重。
制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液),洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水,它们都对环境有着严重的污染。
一般每生产1 t硫酸盐浆就有1 t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1 t亚硫酸盐浆约有900 kg有机物和200 kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源,也会造成大量的资源浪费[2]。
近年来,一些以制浆造纸为主要工艺的小型企业由于受白水困扰被迫停产或转产。随着造纸行业的发展,受原料林资源的约束,废纸作为再生纤维资源在造纸工业原料中的重要性与日俱增,我国产量名列前几位的造纸企业大部分是以废纸为原料。
废纸作为造纸原料之一,即可减轻环境污染,又可减少森林砍伐,节省原料纤维资源,缓解原料紧张局面,经济和社会效益十分显著。尽管废纸造纸废水污染物产量比化学制浆造纸减少了85%以上,但废水的COD、SS浓度仍然较高[3]。
某造纸厂主要以商品木浆为原料,生产各色特种装饰钛白印刷面纸、平衡纸系列、印花原纸系列、瓜子袋纸系列、特种长纤维纸系列、水松纸产品等各种高档特种工业印刷纸以及文化用纸,总产量为1.2万t/a,排放造纸废水约8000t/d。
目前,这些废水若未经处理就排入附近水体,将对环境造成严重污染[1 ~4] ,同时该厂生产耗水量大,如处理后进行回用,将产生巨大的经济效益废液排入江河中不仅严重污染水源,也会造成大量的资源浪费。所以对造纸废水的处理在我国也是非常重要的,其中造纸白水对环境造成的影响,是本论文论述的主要观点。
二、国内外研究现状
2.1、造纸工艺
目前国内废纸造纸主要流程为碎浆、磨浆、筛选、打浆、造纸、烘干、卷取等[4]。 简要流程如下:
图1 造纸工艺流程
2.2 、处理工艺
目前国内外针对白水所采用的处理工艺主要有以下几种:
2.2.1、气浮法
气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物,它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合,进行气浮操作过程。完成分离后,清水入清水池供纸机回用,短纤维进入浆池供造纸机回用。气浮法在我国造纸企业中有较广的应用。
2.2.2、絮凝法
絮凝法在造纸白水处理中也有应用,即利用适当的絮凝剂处理废水,可以使其中的细小纤维和其他细小固体颗粒悬浮物沉淀下来。在造纸白水的处理过程中,造纸白水先经微孔过滤处理回收纤维,降低白水中的悬浮物含量,再加入混凝剂和助凝剂,使白水中的细小纤 维、填料、胶体性物质及部分溶解性有机物聚沉,处理后的澄清水可完全回用于生产或排放。
化学絮凝处理造纸白水具有投资少、工期短、处理系统运行管理简单、操作灵活、处理效果好等特点。能有效去除再生造纸废水中的SS、色度以及有机物等,得到的泥浆经过适当处理后还能用作生产箱纸板的纸浆,处理的上清液可以作为工业水循环使用,因此,其经济效益和环境效益相当显著。
2.2.3、过滤法
应用于白水处理的过滤法常见的有两种:真空过滤法和微滤法。
真空过滤法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点,处理后的白水可直接用于造纸过程。近年来国内的一些大型造纸企业大力推广真空过滤机用于白水处理,使得白水的处理与循环回用的程度大大提高。
微滤法采用的过滤介质为不锈钢丝网或化纤网,其过滤孔径的大小可根据用户的废水种类、浓度等的不同而随意选择,最小孔径当量可小于20 um。其优点更在于工艺简单、占地少、投资省;过滤能力大、效率高、运行费用低、操作极其简便。
2.2.4、膜分离法
膜分离技术处理造纸白水,可以较彻底去除造纸白水中的金属离子和溶解性无机盐物质,是实现造纸零排放目标的有效措施之一。然而,膜分离法处理水量能力不大、费用较高,在用于造纸白水处理方面还处于实验室的研究阶段,距离实际生产还有很长的路要走[5]。
三、课题主要内容
1、设计流量:Q=1500 m3/d Kz=1.1
2、进出水水质,最后出水符合《辽宁省污水与废气排放标准》(DB 21-60-89)二级标准
3、运用大学期间所学的专业知识,理论和毕业实习中学到的实践知识,对造纸生产工艺的最终出水进行处理设计。
4、污水处理工艺流程的确定 5、主要构筑物设计计算
6、依据具体地形对污水处理厂进行平面布置。
7、高程布置。
8、并对建成的运行管理提出要求和建议。
9、在对造纸废水(白水)进行设计过程中,要知道造纸废水中是多种多样的,不能设想只用一种处理方法,就能把污染物取值殆尽,往往要采用多种方法组合的处理工艺系统,才能达到处理效果。应尽量选取较好的处理方法。
10、在对废水处理工程设计过程中,应尽量运用清洁生产的理念,降低废水中复杂成分,使得在后续废水处理中降低难度和提高效率。
四、课题研究方案
废纸回收利用过程中,从工艺上分为抄纸段产生的废水称为白水。由于白水日排水量 大,含有大量的软纤维和填料,悬浮物含量高,它所引起的污染令世人瞩目。目前,国内外处理造纸自水的方法主要有气浮法、絮凝沉淀法、过滤法、膜分离法等,综合各种方法的优缺点,我选择气浮法进行对造纸污水(白水)进行处理。
采用混凝气浮为主的工艺流程处理造纸废水,处理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分别达到90%、74%和80%以上,出水达到设计要求,可以直接回用于生产工艺中,并可回收纸浆。实现了生产用水的闭路循环运行,达到了废水零排放。此工艺避免了生化处理占地面积大、投资和运行费用高等缺点,并且处理费用低,运行稳定,维护简单,具有显著的环境效益。气浮法在我国处理造纸污水(白水)普遍使用,气浮法不仅经济效应低,并且处理效果非常好,占地面小,运行操作简单[6]。
结合造纸废水目水质的特点,实验拟采用采用混凝气浮+水解酸化+接触氧化的处理工艺。
五、日程安排
1、资料收集、方案对比 2017.3.17~2017.3.23 一周
2、撰写开题报告、开题答辩、英文翻译 2017.3.24~2017.3.30 一周
3、主体构筑物设计计算 2017.3.31~2017.4.6 一周
4、附属构筑物及高程设计计算 2017.4.7~2017.4.13 一周
5、流程图、总平面图绘制 2017.4.14~2017.4.20 一周
6、高程图绘制 2017.4.21~2017.4.27 一周
7、构筑物图绘制 2017.4.28~201.5.4一周
8、构筑物图绘制 2017.5.5~2017.5.11 一周
9、构筑物图绘制 2017.5.12~2017.5.18 一周
10 、设计说明书编制 2017.5.19~2008.5.25 一周
11 、修改设计说明书 2017.5.26~2017.6.1 一周
12 、修改图纸 2017.6.2~2017.6.8 一周
13 、毕业设计答辩 2017.6.9~2017.6.15 一周
六、参考文献
[1] 田启平.斜网-混凝沉淀-二段A/O组合工艺处理造纸废水的研究.浙江大学硕士学位论文.2007,2.
[2] 胡雪莲,叶新强,庞艳.生化法处理废纸再生造纸废水.环境工程.2004.6,22(3):43~44. [3] 丘旭平.非脱墨废纸造纸废水处理工艺研究及实例.造纸科学与技术.2007,26(3):60~62.
关键词:给水排水工程;毕业设计;选题
中图分类号:TU9903;G642477 文献标志码:A 文章编号:
1005-2909(2012)03-0133-03
毕业设计是理论与实践相结合的学习过程,是对四年专业学习一次全面、彻底的总结和应用,同时也是培养学生结合工程实际提高分析、解决问题能力的必要环节。毕业设计对巩固、深化和拓展学生所学知识,培养学生独立思考能力和创新能力具有重要意义[1]。毕业设计由多个环节组成,其中选题是做好毕业设计的基础,决定了毕业设计的研究方向和研究内容,直接影响毕业设计质量[2]。给水排水工程专业是涉及多学科知识体系并且与工程实践紧密结合的综合学科[3],在此笔者根据其培养目标及教学基本要求和教学工作实践,对给水排水专业毕业设计的选题工作进行探讨。
一、现状及问题分析
给水排水工程专业的毕业设计题目可以分为设计和论文两大类,设计类主要包括给水排水管道系统、给水系统、城市污水处理厂、工业废水处理厂(站)、建筑给水排水等;论文类有各种水处理的试验研究和其他专题研究等,因此,给水排水毕业设计可供选题的范围非常广泛。学校给水排水专业近几年毕业设计题目和选题人数见表1。
(3.5%)由表1中可以看出,目前给水排水专业的毕业设计大多是设计类题目,论文
类的题目比较少。在设计类题目中,城市污水处理厂、建筑给水排水和给水排水管道系统设计的题目占有较大比重,约占毕业设计题目的75%左右。结合学生毕业设计成果对近年毕业设计的题目进行分析,发现存在以下几个方面的问题。
(一)选题与工程实际结合不紧密
设计类题目可以是直接选自工程实践中的实际课题,也可以是明确工程背景下的模拟课题。由于采用实际课题不易把握工程量和时间进度,选题难度较大;而模拟课题工作量和时间进度容易掌握,便于指导教师按照毕业设计的要求进行安排和组织教学,因此目前毕业设计题目大多是模拟课题。模拟课题由于缺少实际工程背景,涉及实际问题较少,需要学生分析的客观资料不多,导致一些学生的毕业设计缺乏深度,图纸与工程实际有较大差距。
(二)题目范围过大
闫怡新,等 给水排水工程专业毕业设计选题探讨
毕业设计是从调查研究、查阅文献、收集资料、理论分析、制订设计方案到设计、计算、绘图以及编制技术文件等过程对学生综合能力的全面锻炼。宏观的题目会使学生感觉无从下手,顾此失彼。目前学校给水排水专业学生毕业设计工作的总学时只有14周左右。在这14周的时间内,除了要完成设计说明书的撰写和绘图工作外,还要进行外文资料的阅读翻译以及答辩的准备工作等。一些毕业设计的题目范围过大导致学生对设计说明书的撰写不够细致,涉及范围虽广但不深入,工程制图也过于简单,与实际工程相差较远,还有的学生为了应付差事,出现一些抄袭行为。
(三) 选题内容重复性高
给水排水专业的毕业设计多集中于城市污水厂、建筑给水排水及给水排水管道系统的设计等,虽然其题目较多,但是设计内容比较固定。例如,城市污水处理厂的设计虽然可以根据不同的处理规模和处理工艺给出较多的设计题目,如奥贝尔氧化沟、卡鲁赛尔氧化沟、三沟式氧化沟、TE氧化沟、A2O、A/O、SBR、CASS、UCT工艺等,但是由于城市污水水质变化不大,而且其处理模式比较固定,基本上都是粗格栅—提升泵房—细格栅—沉砂池—生物处理系统—二沉池—消毒池,重复性内容较多,导致学生抄袭现象有增加趋势。特别是近年来毕业设计成果均有电子版本,网络上甚至出现了给水排水专业的全套毕业设计成果可以下载,更为学生抄袭提供了方便。
(四)论文类题目较少
给水排水专业的论文类题目中,主要是采用生物、物理和化学等方法来进行各种水处理的试验研究。论文类题目中虽然涉及的专业知识范围较小,但是对具体问题研究深入,有利于考上研究生或将来从事相关工作的学生继续学习或研究。然而受试验条件的限制,给水排水专业的论文类题目一直较少。
二、 对毕业设计选题改进的建议
(一)加强毕业设计与工程实际相结合
为使毕业设计更好地与工程实际相结合,有人提出选择实际课题进行真题真做的毕业设计模式[4]。这固然是使毕业设计贴近工程实际的好方法,但是由于设计时间和学生的设计能力有限,采用学生毕业设计的图纸作为实际工程的施工依据显然并不合适,所以真题真做在给水排水专业的毕业设计中不可行。但是毕业设计选用真题,有利于激发学生对毕业设计的兴趣和积极性,增强学生对设计工作的责任感,并且真题可为学生提供更为详实的设计资料,促进学生在设计过程中对诸多因素进行综合考虑,提高解决实际问题的能力。因此,在毕业设计中可以采用真题假做的方式,一方面制造一个实战的氛围,让学生感到在参与一项真正的设计工作;另一方面,虽然是模拟,但仍然按照实际工程的标准来要求,使学生高水平完成设计课题。真题假做吸取了实际课题和模拟课题的优点,既发挥了模拟课题对学生进行综合能力训练比较方便快捷的长处,又使毕业设计更切合工程实际,在给水排水专业的毕业设计中应以提倡[5]。