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1、雾和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶组成的水汽凝结物,只是雾生成在大气的近地面层中,而云生成在大气的较高层而已。雾既然是水汽凝结物,因此应从造成水汽凝结的条件中寻找它的成因。
2、大气中水汽达到饱和的原因不外两个:一是由于蒸发,增加了大气中的水汽;另一是由于空气自身的冷却。对于雾来说冷却更重要。当空气中有凝结核时,饱和空气如继续有水汽增加或继续冶却,便会发生凝结。凝结的水滴如使水平能见度降低到。
(来源:文章屋网 )
每次出现雾霾天气过程,基本上都是由不利气象条件、本地污染物排放以及污染物的传输共同造成的。
一、不利气象条件
1.静稳天气的出现。静稳天气是产生雾和霾的必要条件。就水平方向来说的“静”,是指风小,冷空气活动比较弱,污染物水平输送弱;就垂直方向来说的“稳”,指的是大气层结构比较稳定,如出现大气逆温现象,不利于污染物扩散,才造成了雾霾天气。
2.空气湿度较大。空气湿度较大造成了雾,而霾是空气污染物形成的。但在有雾的情况下,霾颗粒因为吸收到了湿气,也会变大,从而增加霾的严重程度。
2016年12月16日至21日,京津冀地区雾霾来势凶猛,影响范围广、持续时间长、污染程度重,主要原因就是地面平均气压十多年来最低,地面风速明显偏小,与逆温状况联系紧密的大气中层温度也达到10多年来最高水平,不利于污染物的稀释、扩散和消除。
二、污染物排放
1.工业生产产生的大量烟尘和烟气。目前,我国仍处于快速现代化进程之中,工业生产在加快,火力发电量在上升,钢铁、水泥都在加快生产。工业化的发展依靠强度极高的物质消耗,同时污染物、排放物强度也在加大。所以,现阶段我国发生雾霾的频度和程度高也是必然的。
2.汽车等交通工具排放的大量尾气。使用柴油的汽车会排放大量的细颗粒物,使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物,比如氮氧化物等,但碰上雾天,也很容易转化为二次颗粒污染物,加重雾霾。
3.冬季大量燃煤取暖产生的烟尘。我国能源结构以煤炭为主,我国煤炭消费仍维持在65%以上;石油、天然气、水电、核电及其他能源所占比重总体趋势缓慢上升,但上升幅度不大,消费比重仍远远落后于发达国家。可见,我国能源消费依旧严重依赖煤炭,其燃烧直接破坏空气质量,引发大规模的雾霾天气。冬季,由于北方大部分地区处于供暖季,再加上部分地区散煤燃烧量开始加大,所以雾霾北方比南方乐亍
4.农村居民大量燃烧秸秆产生的烟尘。
5.城市建筑工地露天施工产生的扬尘和粉尘。
6.森林覆盖率降低,不能有效吸收有害气体。
三、污染物的传输叠加
由于区域经济发展不协调也导致了严重的空气污染问题。以北京、天津为例,虽然作为重要生产原料的燃煤使用量逐年减少,并且未来仍将继续下降,但北京、天津周边省份的燃煤量却在增加,重化工也已遍布周边各省,从华北北部,尤其是北京西南方向延伸至河北省南端的大面积污染排放带,易于造成大范围、区域性的污染累积;最后,在静稳天气条件下,弱的偏西南和偏南气流有利于把西南污染排放带上累积的污染物缓慢输送到北京和天津地区,与当地累积的污染物一起叠加就形成重污染。
四、我国雾霾日数夏季少于冬季的原因
1.近地面气温高,逆温现象少,空气对流旺盛,有利于烟尘颗粒的扩散。
2.生活用煤量少,烟尘排放少。
3.植被茂盛,吸烟除尘作用强。
4.与冬季相比,夏季盛行东南季风,局部地区位于山地夏季风的迎风坡,气流沿山地抬升,有利于污染物的扩散。
5.夏季降水多,空气较湿润,有利于尘粒沉降。
五、治理对策
1.调整产业结构。优化产业结构,大幅减低高能耗、高污染排放产业和产品需求;寻找使用清洁能源低污染的生产方式大力发展新兴工业和第三产业;同时加强区域经济协调发展,单个城市采取应对措施难以达到治污控霾的效果,而是需要区域协同发展,共同促成产业结构转型,淘汰高能耗、高污染、低效率的产业,从而减少工业污染物的排放。
2.改善能源结构。节约能源资源,提高能源效率,加大能源勘探投入,建立必要的战略储备。积极发展先进核能及清洁能源,以缓解能源供需矛盾,减轻环境污染。
3.大力发展公共交通。根据城市发展规划,合理控制机动车数量,实施公交优先战略,提高公共交通出行比例。同时鼓励绿色出行,减少汽车尾气的排放。
4.大力加强城市绿化建设,增加绿地面积。
在音乐之都游览的时候,路过了一家普通的超市。
“去买些水果来吧。”妈妈话音未落,亮闪闪的欧元硬币已经落在了我的手心里。走进超市,琳琅满目的商品让我目不暇接。时间有限,我开始寻找卖水果的地方了。说来也奇怪,偌大的一个超市里,你竟然看不到一个工作人员,想找人问问都难。
转了一圈,终于看到了货架上五颜六色的各类水果,还真有几种没怎么见过。“咦,没有工作人员,难道都是自助的?”正当我自言自语的时候,一位年轻人走过来,挑了一把香蕉,放到电子秤上,摁了一个编号,电子秤自动打出一张条形码,他熟练贴在了香蕉上离开了。原来如此,我这才看明白:每一种商品货架上都有一个编号,电子秤上也有编号与它对应,因此价格和重量都由电子秤搞定了。顾客所要做的就是选择正确的编号,还真是先进啊,我心里暗自寻思。
看明白了,我也准备买些苹果,刚要拿起一个又大又红的苹果时,突然诧异地发现光苹果就四五种,那这价格肯定不一样啊?我偷偷瞄了一眼电子秤上对应的价格,还真是的。有1.9欧元的、有2.5欧元的,还有3欧元的。我四下里瞧了瞧,空无一人。这时,我心里有个声音偷偷地说:拿3欧元的苹果,按1.9欧元的编号,我岂不就赚到了?
正当我暗自纠结,打着自己的小算盘的时候,陆续走过来了几位顾客。他们有着不同的肤色、有的头发花白、有点穿着时尚,但每一个人选好水果,竟然都会自觉地、有顺序地在电子秤上称重、选择正确的代码、贴上标签。这个过程是那么的有条不紊,毫不犹豫。看着看着,我开始为我刚才的“小念头”感到惭愧了,这个电子秤测量的不仅仅是水果的重量和价格,它也测量了人的诚信、人的品格。我不敢怠慢,伸手挑了几个苹果,小心翼翼地放到了电子秤上,郑重地选择了“正确”的编号。
泡沫一般分为三种形式[4]:
①启动泡沫。活性污泥工艺运行启动初期,由于污水中含有一些表面活性物质,易引起表面泡沫。但随着活性污泥的成熟,这些表面活性物质经生物降解,泡沫现象会逐渐消失。
②反硝化泡沫。如果污水厂进行硝化反应,则在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用,产生氮等气泡而带动部分污泥上浮,出现泡沫现象。
③生物泡沫。由于丝状微生物的异常生长,与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。生物泡沫对污水厂的运行是非常不利的:在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生物,水面上漂浮、积聚大量泡沫;造成出水有机物浓度和悬浮固体升高;产生恶臭或不良有害气体;降低机械曝气方式的氧转移效率;可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫[5、6]。
1 生物泡沫的形成及影响因素
1.1 生物泡沫的形成机理
①与泡沫有关的微生物大都含有脂类物质,如M.parvicella的脂类含量达干重的35%。因此,这类微生物比水轻,易漂浮到水面。
②与泡沫有关的微生物大都呈丝状或枝状,易形成网,能捕扫微粒和气泡等,并浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了其表面的张力,使气泡不易破碎,泡沫就更稳定。
③曝气气泡产生的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力。颗粒利用气泡气浮,必须是形小、质轻和具有疏水性的物质。所以,当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时,则易产生表面泡沫现象。
1.2与生物泡沫形成有关的菌属
生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的生长和种类有关,但至今仍有许多现象不能简单地进行解释。世界上普遍承认的与生物泡沫有关的菌属主要有[5]:①放线菌,包括:Nocardia amarae,革兰氏阳性,枝状菌丝;Nocardia pinesis,革兰氏阳性,松枝状;Rhodococcus sp.,革兰氏阳性,枝状菌丝。②丝状菌,包括:Microthrix parvicella,革兰氏阳性,丝状、无鞘无分枝;Eikelboom type 0675,革兰氏阳性,有鞘无分枝;Eikelboom type 0092,革兰氏阴性,无鞘无分枝。上述菌种中,最常见的是Nocardia amarae和Microthrix parvicella(见图1、2)。
1.3 生物泡沫形成的主要因素
①污泥停留时间。由于产生泡沫的微生物普遍生长速率较低、生长周期长(见表1),所以长污泥停留时间(SRT)都会有利于这些微生物的生长。如采用延时曝气方式就易产生泡沫现象,而且一旦泡沫形成,泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间,易形成稳定持久的泡沫[7]。
表1 微生物的生长周期与生长温度
菌类 生长周期(d) 生长温度(℃) 最佳温度(℃) 2~4 10~40 Rhodococcus sp. 4~7 23~37 28 Nocardia amarae 6~10 8~35 25 Microthrix parvicella 10~21 15~31 18~25 Nocardia pinesis Type 1863 30
②pH值。有报道指出:pH值从7.0下降到5.0~5.6时,能有效地减少泡沫的形成。Nocardia amarae的生长对pH值极敏感,最适宜的pH值为7.8,当pH值为5.0时,就能有效控制其生长。Microthrix parvicella最适宜pH值为7.7~8.0。
③溶解氧(DO)。Nocardia 是严格的好氧菌,在缺氧或厌氧条件下,不易生长,但也不死亡。Microthrix parvicella却能忍受缺氧状态[5]。
④温度。与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度[2](见表1),当环境或水温有利于它们生长时,就可能产生泡沫现象。
⑤憎水性物质。虽然原理不很清楚,但有试验说明,不溶性或憎水性物质(如油、脂类等)有利于放线菌的生长。
⑥曝气方式。据观察,不同曝气方式产生的气泡不同,微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫,并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。
2 生物泡沫的控制方?
①喷洒水。这是一种最常用的物理方法。通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面的气泡, 来减少泡沫。打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能,但丝状细菌仍然存在于混合液中,所以,不能根本消除泡沫现象。
②投加消泡剂。可以采用具有强氧化性的杀菌剂,如氯、臭氧和过氧化物等。还有利用聚乙二醇、硅酮生产的市售药剂,以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长,却不能消除泡沫的形成。而广泛应用的杀菌剂普遍存在负作用,因为过量或投加位置不当,会大量降低反应池中絮成菌的数量及生物总量[2]。
③降低污泥龄。一般采用降低曝气池中污泥的停留时间,以抑制有较长生长期的放线菌的生长。有实践证明,当污泥停留时间在5~6 d时,能有效控制Nocardia菌属的生长,以避免由其产生的泡沫问题[8、9]。但降低污泥龄也有许多不适用的方面:当需要硝化时,则污泥停留时间在寒冷季节至少需要6 d,这与采用此法矛盾;另外,Microthrix parvicella和一些丝状菌却不受污泥龄变化的影响。
④回流厌氧消化池上清液。已有试验表明,采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法,能控制曝气池表面的气泡形成。厌氧消化池上清液的主要作用是能抑制Rhodococcus菌,但利用此法在几个污水处理厂进行实际操作时,并没有取得象实验室那样的成功。由于厌氧消化池上清液中含有高浓度好氧底物和氨氮,它们都会影响最后的出水质量[5],应慎重采用。
⑤投加特别微生物。有研究提出,一部分特殊菌种可以消除Nocardia菌的活力,其中包括原生动物肾形虫等。另外,增加捕食性和拮抗性的微生物,对部分泡沫细菌有控制作用[5]。
⑥选择器。选择器是通过创造各种反应环境(氧、有机负荷或污泥浓度等),以选择优先生长的微生物,淘汰其他微生物。有研究报道:好氧选择器能一定程度地控制M.parvicella,但对Nocardia菌属无大影响;而缺氧选择器对Nocardia菌属有控制作用,却对M.parvicella无作用[10]。
3 实例分析
参考文献:污泥污水污泥处理厂;生物泡沫;形成机理
中图分类号:TU992.3] 文献标识码: A 文章编号:
当前,大部分污水污泥处理厂都利用了活性处理技术进行污水污泥处理,这也是当前最为广泛是用的生物污水污泥处理工艺,而在活性污泥工艺的应用过程中,往往容易出现表面泡沫问题,产生的气泡会全部覆盖曝气池,一旦出现外泄情况,则会造成整体环境以及使用设备的污染,造成发臭、恶化的环境这就为污水污泥处理厂进行实际的运行以及操作带来了困难,对污水污泥出水水质造成影响,因此,对活性污水污泥处理厂泡沫的产生机制以及处理方法加强研究意义重大。
一、活性污水污泥处理厂生物泡沫的成因分析
污水污泥处理厂实际的生产过程中会产生三种泡沫,一是开始运转阶段产生的泡沫,二是脱氮环节产生的泡沫,三是由于表面活性剂的作用产生的泡沫,第四种就是论文论述的生物泡沫。生物泡沫的形成机理主要包括以下几部分。
与产生泡沫息息相关的元素,如微生物的形态多呈现出树枝状或者丝状,容易形成网状结构,这些网状结构容易捕捉到气泡或者微粒,保持在水面漂浮的状态,而被丝状包围的气泡,其表面的张力也不断增大,则这些气泡不容易被打破,形成了较为稳定的泡沫;
同生物泡沫有直接联系的,多是含有脂类相关物质的微生物,例如,M.parvicella物质包含了高达36%的脂类含量,与水的密度比较,该类微生物密度偏小,因此容易在水面漂浮。
在产生曝气气泡的过程中,形成泡沫的重要动力来源于气浮作用,水中质量低、形体小、疏水性良好的颗粒通过气泡的气浮作用漂浮,因此, 一旦水中含有脂类物质、油类物质或者微生物,容易出现生物泡沫现象。
生物泡沫的形成细菌种类中,丝状菌的浓度显示为最高,用数学公式进行表示,生物气泡主要是由絮粒、气泡以及丝状微生物共同构成,当前生物泡沫产生的主要菌种包括放线菌:枝状菌丝——革兰氏阳性,Rhodococcus sp以及松枝状菌丝——Nocardia pinesis,革兰氏阳性等。
二、活性污水污泥处理厂控制生物泡沫的措施研究
在水中添加特别性质的微生物
通过对生物泡沫中物质的研究发现,其中存在多种特殊的菌种,如原生动物的肾型虫,能够有效消除活性菌的活性,具有拮抗特性以及捕食特性的部分微生物也能有效控制生物泡沫中细菌的活力。
在水中添加消泡剂消除泡沫
可以通过添加消泡剂的方法控制生物泡沫,这些消泡剂包括市面上出售以硅酮、聚乙二醇为原材料的消泡剂或者以臭氧、氯气以及过氧化物为原料氧化性较强的生物杀菌剂,还可以利用铜材酸与氯化铁混合的药剂。在使用药剂的过程中,须明确其只能抑制泡沫的增长,而无法直接消除泡沫,但是由于当前污水污泥处理厂广泛应用的杀菌消泡剂存在一定的副作用,所以一旦投放的位置不正确或者用量过大,反而会大大降低处理过程中微生物的数量以及絮成菌的总量。
降低处理过程中污泥的泥龄
活性污水污泥处理厂常见的生物泡沫控制方法是减少污泥在曝气池内的对应停留时间,由于放线菌生长周期较长,这一方法通常用以实现抑制放线菌生长的目的,通过实践操作可以发现,一般污泥在曝气池中保持5天至6天的停留时间,则能最大程度上抑制Nocardia一类菌种,达到避免生物泡沫产生的效果。但事实上,通过降低污泥泥龄的方法控制生物泡沫还需要在多种方面进行强化研究:如在进行硝化过程中,一旦出现外界环境温度较低的情况,则污泥基本的停留时间须保持在6天以上,这就与上文提到过的最佳停留时长产生矛盾;而在污水污泥中仍存在部分丝状菌以及部分其他微生物产生生物泡沫时,不会受到泥龄长短的直接影响,这也是下一阶段实现这一方法提升的关键问题。
4.污水污泥处理厂消化池实现回流厌氧清液
处理厂中消化池实现清液回流的工艺能对曝气池进行表面气泡实现有效抑制,消化池实现回流厌氧清液在对污水污泥中的Rhodococcus生物菌进行有效抑制的过程中,降低了气泡的产生数量。不过由于实验室与污水污泥处理厂的实际情况不同,利用这一工艺最终获得生物泡沫控制结果也会有所差异,厌氧池具有浓度较高的氨氮以及氧化物质,对出水的质量影响较大,使用该工艺须对整个流程的操作细节要求较高。
三、结语
通过实验可以发现,活性污水污泥厂生物泡沫多是由丝状微生物产生异样生长之后形成,实现对生物泡沫的有效控制须在对生物泡沫形成机理的研究基础上进行,除了论文提到的几种泡沫控制工艺之外,还须进行更为广泛深刻的研究,通过更加科学合理的控制方法有效抑制生物泡沫的生长,确保活性污水污泥处理厂有效的运转。
参考文献:
[1]李探徽,彭永臻,陈志根.活性污泥法的生物泡沫形成和控制[J].中国给排水工程,2004(04).