一、污水處理背景我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家

淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，僅為世界平均水平的1/4、美國(guó)的1/5，在世界上名列121位，是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。

據(jù)監(jiān)測(cè)，目前全國(guó)多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢(shì)。日趨嚴(yán)重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，對(duì)我國(guó)正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來(lái)了嚴(yán)重影響，而且還嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。

以西安市為例，2000年西安市建成區(qū)面積已達(dá)187k，人口326萬(wàn)。根據(jù)《西安市排水規(guī)劃(1995年至2010年)》，西安市中心市區(qū)分為六個(gè)污水收集系統(tǒng)，現(xiàn)狀污水排放總量約80萬(wàn)/d，污水處理率約34%.

西安市現(xiàn)狀排水服務(wù)面積約152.2k，排水管道除老城區(qū)及東北郊部分為合流管外，其余以分流制為主。排水管網(wǎng)總長(zhǎng)約835.4km.其中污水管道490km(包括現(xiàn)狀合流管)，普及率67%，雨水管渠345.4km，普及率45%，管渠密度約5.5km/k.目前污水管網(wǎng)接納城市污水量約80萬(wàn)/d，已建成城市污水處理廠兩座，總處理能力27萬(wàn)/d，污水處理率34%，其中北石橋污水處理廠15萬(wàn)/d，鄧家村污水處理廠12萬(wàn)/d.

同時(shí)，西安市是一個(gè)水資源缺乏的城市，全市人均占有地表水資源量不足350，僅為全國(guó)和世界人均占有量的1/6和1/20，大大低于國(guó)際公認(rèn)的維持一個(gè)地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境所需1000的臨界值，隨著今后城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，水資源短缺將會(huì)影響城市供水。而污水是一種穩(wěn)定可靠的、可再生利用的水資源，是解決城市缺水的一條重要途徑，污水經(jīng)深度處理后可回用于工礦企業(yè)、市政環(huán)衛(wèi)、園林綠化以及城市河道景觀等方面。

二、污水處理技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)在的污水處理一般都采用傳統(tǒng)的污水處理工藝，采用絮凝沉淀、砂濾系統(tǒng)，設(shè)計(jì)投加氯化鐵藥劑于A2/O系統(tǒng)終沉池配水井中，強(qiáng)化生物除磷，降低終沉池出水中磷的濃度。沉淀后出水經(jīng)提升泵站至砂濾池，采用氣水反沖洗濾池，過(guò)濾后水至清水池，加壓后進(jìn)入回用水管網(wǎng)。如西安市鄧家村污水處理廠，西安市北石橋污水凈化中心，西安市紡織城污水處理廠，西安市店子村污水處理廠等基本上都采用了這種污水處理系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)中，采用沉淀池進(jìn)行污水凝沉淀，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能生成團(tuán)粒型絮凝體，使得固液分離效率很低。

三、污水處理新技術(shù)——造粒流化床污水處理技術(shù)

1、流化床基本概念

當(dāng)一種流體以不同速度向上通過(guò)顆粒床層時(shí)，可能出現(xiàn)以下幾種情況。 固定床——當(dāng)流體的速度較低時(shí)，流體只是穿過(guò)靜止顆粒之間的空隙而流動(dòng)，這 種床層稱為固定床，如下圖a所示。 初始或臨界流化床——當(dāng)流體的流速增大至一定程度時(shí)，顆粒開始松動(dòng)，顆粒位 置也在一定的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，床層略有膨脹，但顆粒仍不能自由運(yùn)動(dòng)，這時(shí)床層處于初始或臨界流化狀態(tài)，如下圖b所示; 流化床——如果流體的流速升高到全部顆粒剛好懸浮在向上流動(dòng)的氣體或液體中而能做隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)顆粒與流體之間的摩擦力恰與其凈重力相平 衡。此后床層高度L將隨流速提高而升高。這種床層稱為流化床。如下圖 c\d所示; 稀相輸送床——若流速再升高達(dá)到某一極限值后，流化床上界面消失，顆粒分散為懸浮在氣流中，并被氣流帶走，這種床層稱為稀相輸送床。如下圖e所示。

不同流速時(shí)床層的變化(a) 固定床(b)初始或臨界流化床(c)散式流化床(d)聚式流化床(e)輸送床

2、流化床的特點(diǎn)

流化床中的氣固運(yùn)動(dòng)狀態(tài)很像沸騰著的液體，并且在許多方面表現(xiàn)出類似于液體的性質(zhì)。流化床具有象液體那樣的流動(dòng)性能，固體顆?？蓮娜萜鞅诘男】讎姵?。并象液體那樣，從一容器流入另一容器;再如，比床層密度小的物體可很容易的推入床層，而一松開，它就彈起并浮在床層表面上;當(dāng)容器傾斜時(shí)，床層的上表面保持水平，而且當(dāng)兩個(gè)床層連通時(shí)，它們的床面自行調(diào)整至同一水平面;床層中任意兩截面間的壓強(qiáng)變化大致等于這兩截面間單位面積床層的重力。

3、造粒型流化床污水處理技術(shù)

自我造粒流化床是運(yùn)用化學(xué)工學(xué)中準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)操作原理和反應(yīng)工程理論，結(jié)合混凝工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出的一種新型水處理技術(shù)。該技術(shù)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

§ 初段化學(xué)混凝反應(yīng)在水力混合器中完成，水力停留時(shí)間在1 min以下;

§ 自我造粒反應(yīng)在上向流機(jī)械攪拌裝置內(nèi)完成，機(jī)械攪拌強(qiáng)度(G值)在30s-1左右，水力停留時(shí)間為10-20 min;

§ 固液分離在自我造粒流化床上部的固液分離區(qū)內(nèi)完成，水力停留時(shí)間為5-10 min;

§ 污泥在分離的同時(shí)自動(dòng)完成濃縮過(guò)程，以無(wú)機(jī)懸浮顆粒為主的體系，分離污泥含水率可達(dá)80%～85%，有機(jī)成分和無(wú)機(jī)懸浮物共存體系，分離污泥含水率為90～95%;

§ 分離出水SS濃度通常小于5mg/L，分離區(qū)設(shè)置強(qiáng)化分離輔助裝置后分離出水SS濃度通常小于1 mg/L;

§ 適用范圍：原水(污水、廢水)SS濃度1，000-20，000 mg/L，COD不大于1，000 mg/L.

該技術(shù)在特殊設(shè)計(jì)的一體化裝置得以實(shí)現(xiàn)。其主要特點(diǎn)是水力停留時(shí)間短，體積小，占地面積小，適用性廣，使用靈活，處理效率高，可同時(shí)完成固液分離和污泥濃縮。

該技術(shù)可廣泛用于高濁度給水處理、高懸浮物濃度廢水處理與回用、水廠和城市污水廠污泥濃縮、建筑工地廢水處理、災(zāi)害救助水處理等。

4、造粒型流化床污水處理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景

在積極實(shí)施《全國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》的過(guò)程中，水資源的綜合利用、水資源再生以及水污染治理是尤為重要的環(huán)節(jié)。因此水處理設(shè)備的市場(chǎng)容量會(huì)大幅度增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將是技術(shù)水平、適用性和價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)。采用該技術(shù)的系列設(shè)備具有技術(shù)先進(jìn)，體積小，成本低的特點(diǎn)，并可按照用戶要求進(jìn)行生產(chǎn)，在環(huán)保設(shè)備市場(chǎng)上將具有強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。設(shè)備的主要用戶將是中小工業(yè)企業(yè)的工業(yè)用水處理、廢水處理、工業(yè)水循環(huán)再利用，城鎮(zhèn)中小型給水處理、污水廠污泥處理等。

近年來(lái)自我造粒型流化床在水處理過(guò)程中得到開發(fā)應(yīng)用，尤其是以污泥脫水和高濁度原水、高濃度廢液的固液分離為目的的造粒流化床研究引起了國(guó)內(nèi)外水處理界的關(guān)注。在國(guó)外已經(jīng)有許多專家學(xué)者開始對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，也有了很多研究成果。然而在國(guó)內(nèi)該技術(shù)起步較晚，尚需要繼續(xù)完善!

對(duì)造粒流化床技術(shù)的研究主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是從實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`中研究，主要是針對(duì)造粒流化床技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐的研究。例如，王曉昌教授的《自我造粒型流化床中顆粒流態(tài)的試驗(yàn)測(cè)定》以及潘涌章的《造粒流化床技術(shù)在洗車廢水回用處理中的實(shí)驗(yàn)研究》等;另一個(gè)是進(jìn)行理論研究，主要是對(duì)流化床中顆粒絮凝機(jī)理的研究以及對(duì)流化床的中固液流動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算等。例如，黃廷林教授的《結(jié)團(tuán)體流化床的運(yùn)動(dòng)平衡》、以及王曉昌教授的《Kinetic study of fluidized pellet bed process.Development of a mathematical model》等。然而，總的來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)對(duì)該技術(shù)的研究主要還是停留在實(shí)驗(yàn)研究上。

五、造粒流化床技術(shù)用于污水處理的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于造粒流化床技術(shù)具有能夠高效進(jìn)行固液分離，它廣泛用于高濁度給水處理、高懸浮物濃度廢水處理與回用、水廠和城市污水廠污泥濃縮、建筑工地廢水處理、災(zāi)害救助水處理等。

運(yùn)用造粒型高效 固液分離技術(shù)處理高懸浮物濃度工業(yè)廢水在以下幾個(gè)方面優(yōu)于傳統(tǒng)處理工藝：

(1) 處理效率高 ，效果好 .高效固液分離裝置主體設(shè)備的水力停留時(shí)間為9min 左右，加上前面水泵和管道混合，總水力停留時(shí)間在10min 以內(nèi)，遠(yuǎn)比傳統(tǒng)處理工藝所需的停留時(shí)間短.經(jīng)這樣短的處理時(shí)間，裝置出水濁度已滿足工業(yè)回用水質(zhì)要求.且需要的無(wú)機(jī)混凝劑投量低于傳統(tǒng)混凝沉淀工藝。

(2) 分離污泥含水率低，無(wú)須專門濃縮處理 .高效固液分離裝置的分離污泥脫水性能非常好，在存泥區(qū)停留1h 以上，污泥含水率就降到85 %以下 ，無(wú)須專門濃縮即可進(jìn)行最終污泥處理.

(3) 操作靈活性強(qiáng)，能滿足不同處理需要，高效固液分離裝置不僅能進(jìn)行廢水連續(xù)處理，也能進(jìn)行間歇處理， 且抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)， 在超過(guò)額定負(fù)荷50 %的情況下也基本上能保證處理水質(zhì)。

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