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【Abstract】With the increasingly stringent environmental requirements, most of the domestic thermal power plants to complete the flue gas desulfurization, denitrification equipment installation and transformation, in the removal of flue gas pollutants (SOX, NOX and particulate matter) made a great contribution, but desulfurization and denitrification system will produce waste water or waste liquid. At present, this part of the waste water cannot be completely purified to achieve harmless emissions, based on this, paper began to study the thermal power plant flue gas desulfurization denitrification tail biological treatment technology, hoping to make a little contribution for improving the environment.
【关键词】火电厂;烟气脱硫、脱硝系统;生物处理技术
【Keywords】 thermal power plant; flue gas desulfurization and denitrification system; biological treatment technology
【中图分类号】X78 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)06-0183-02
1 引言
目前,社会经济的不断发展,人们对电力的需求逐渐增加。以煤炭为燃料的火电厂在进行发电的同时,还会排放出大量的SOX、NOX和颗粒物等污染物,严重污染了环境,影响着人们的生活质量。近年来,随着环保要求日益严苛,国内大部分电厂完成了脱硫、脱硝装置的改造,为减少火电厂烟气污染物排放做出了贡献。
通常情况下,火电厂烟气脱硫、脱硝尾液(简称废水)经过物理方法、化学方法去除废水中的固体悬浮物、重金属和部分有害物质后综合利用或排放至全厂废水处理系统;现有的尾液处理工艺过程,并不能处理掉全部的氮氧化合物和其他酸根离子。这部分废液不经过进一步处理进入水体,就会造成水体污染,从而产生新的环境问题。因此,开展火电厂烟气脱硫、脱硝废水的新的处理技术提上日程。
2 火电厂烟气脱硫脱硝废水处理工艺分析
2.1 废水的物理、化学处理工艺
在对火电厂废水进行物理处理时,主要采用的是过滤、混凝沉淀以及调节pH值等物理和化学相结合的方法完成废水处理过程的[1]。具体的工艺流程包括以下几点:①在废水处理站中建立一座废水调节池,尽量保证水力停留12小时以上,这样能够对废水水质和水量进行更好地调节。②脱硫系统或脱硝系统废水pH值一般偏酸性,要在废水沉淀池前面设置调节pH值的装置,pH值调节添加物质一般为生石灰或Ca(OH)2等碱性物质,可以调节废水pH值的同时去除废水中的重金属离子。③废水中含有大量的悬浮物、固含量和细微粉尘,在进行废水沉淀前要添加混凝剂,才能够保证沉淀的效果。④废水悬浮物沉淀和去除工艺对整个废水处理效果和废水后续处理工艺比较重要,根据目前运行经验,有澄清浓缩器+压滤机工艺和竖流式沉淀池+石英砂滤料2种处理工艺,前者一般用于只需进行物理化学处理的废水处理工,后者一般用于还有后续精处理工艺的流程。具体采取何种工艺需依据项目具体情况和废水水质条件确定。
经过上述物理和化学处理过程,能够基本上去除废水中悬浮物和大部分的重金属离子,但是对于废水中的酸根离子和氨氮没有去除作用。
2.2 废水生物处理工艺
为了更进一步去除废水中的有害物质和氨氮,可采用生物处理技术处理火电厂脱硫、脱硝的废水。
在火电厂烟气脱硫脱硝废水处理过程中,脱硫脱硝废水的进水温度以及初始氨氮的浓度都比较高,但是脱硫脱硝废水内的有机物浓度却相对较低。这种废水环境十分有利于厌氧氨氧化自养菌的生长。因此,一般采用厌氧氧化工艺对火电厂烟气脱硫脱硝废水进行处理。
但是在实际操作过程中,采用厌氧+好氧相结合的生物处理方法比单纯使用厌氧氧化工艺效果更好,各部分主要配置如下:
①厌氧池工艺,主要采用的是封闭钢制圆形反应器,同时在池顶设置了硫化氢收集装置,这个装置可以尽可能地收集硫化氢气体。
②兼氧池工艺。兼氧池工艺主要采用的是封闭钢制圆形反应器,同时在池顶设置一个搅拌器。
③好氧池工艺。好氧池工艺主要采用的也是封闭钢制圆形反应器,但是在池底设置了微孔曝气器,主要借助鼓风机完成供气需求。
通过物理化学处理工艺和生物处理工艺后,废水排放水质可达标排放。
3 工程案例分析
某火电厂的装机容量是1台350MW燃煤发电机组,采用石灰石-石膏法烟气脱硫工艺,脱硝工艺为选择性催化还原(SCR)工艺;该发电厂烟气脱硫、脱硝装置产生的尾液(废水)设计值是240m3/d;经过测量,该发电厂烟气脱硫、脱硝装置产生的废水水质指标如表1所示。
由上表可看出,该废水为酸性环境,废水中含有固体物、悬浮物、酸根离子、COD超标及氨氮超标;为了使得该电厂废水满足达标排放要求,拟采用物理化学处理工艺+生物处理工艺完成废水处理过程。先用物理、化学处理工艺提升pH值,去除固体物、悬浮物和部分酸根离子,使得废水水质满足生物处理工艺的相关要求,然后采用厌氧氧化+好氧相结合处理工艺,降低废水中氨氮和化学耗氧量及部分酸根离子,该发电厂脱硫、脱硝废水处理的具体流程如图1所示。
现场实测数据表明,经过上述处理工艺后,废水处理系统出口的水质指标分别是:pH值7.0左右,TSS的数值指标是100.0 mg・L-1,BOD5数值指标是50.0 mg・L-1,CODCr数值指标是100.0 mg・L-1,SO42- 数值指标是300.0 mg・L-1,T-N数值指标是125.0 mg・L-1,NH3-N数值指标是35 mg・L-1,基本满足工业废水排放标准要求。
4 结语
通过相关的实验和工程实例表明,火电厂烟气脱硫脱硝废水采用物理化学处理工艺+生物处理技术可满足工业废水达标排放要求[2],该组合工艺中最重要的部分就是厌氧工艺的使用,可以最大限度地处理掉废水中氨氮和化学耗氧量,这对于水质的清洁有相对较好的作用。实际运行工程表明,当火电厂脱硫脱硝尾液中的硫酸根含量过多时,通过厌氧工艺的处理无法产生很好的效果,甚至还可能产生制约的影响。因此,对于火电厂烟气脱硫脱硝尾液生物处理技术还要经过不断地研究和探索,以期完善处理方式,使得处理后的水能够达到相对比较干净的状态。
【参考文献】
关键词:公路工程施工;软弱基础病害;旧路改建
中图分类号:TU471 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)21-0101-02
采用先进的施工技术,以预防性的工作,确保在改建工程中,避免造成类似的病害,大幅提高改建公路的使用寿命及使用质量。本文主要针对以下两方面:一是新老路基结合部位不均匀沉降的主要原因和产生的后果;二是如何应对?
1 新路基与老路基沉降不同步的原因
旧路改建工程中出现不同程度的沉降,造成纵向裂缝是公路改建工程中经常遇到的。特别是软弱土地基、高填土路段,因新填土与老路基沉降时间的差异,导致了沉降不均匀;特别是在新老路结合部位,新填土方在外力作用下会引起附加沉降,应当引起重视。新老路产生不均匀沉降的主要原因有:(1)新加宽部分施工工艺、材质和质量的不同。由于新老路施工工艺不能统一,而且新老路基拓宽处理很难做到路基材质和路面结构层厚度的统一,这样就会产生纵向结合部强度不一;即使做到材质相同,也难以保证横向施工质量的连续性,这样就会在结合部位产生一个临界面,为道路开裂留下隐患。(2)新加宽部分土的压缩变形和塑性累积变形大。老路修建时间早,新建部分往往在老路成型十年以后进行,在新建部分施工的时期老路基已经基本完成了沉降,这样会造成新填土路基在进行自然沉降的时候,与老路基的沉降不同步,在一定时期内,沉降的数值不同会造成结合部出现较大的裂缝,这个因素在加宽宽度较小的路基中更加明显。(3)因施工难度较大,施工质量及工模艺造成的因素,如密实度达不到设计标准等。(4)水的作用。水侵害是公路工程施工中不可忽视的,地下水位对路基施工质量也有很大的影响,新建部分多是在老路的边沟和排水沟加宽,而边沟排水沟都是经过多年的水侵害,其间不适宜路基的填筑材料如果不清理完全,腐殖质会在路基成型之后对新建路基的填方路段沉降产生较大影响。
2 填方路段及软弱土路段的路基处治
对改建路段的路基建立数字模型,模拟施工过程中会出现的各种病害或隐患,有针对性地进行处治,是提高改建公路工程质量及使用寿命的前提。需要做好以下几方面的工作:进行摸底,熟悉老路路基的结构及构造、地质情况、水文情况,利用老路路基的设计及施工资料,对老路路基的沉降进行分析,并且结合新路基可能出现的沉降情况,确定合理的施工工艺及技术,确定合适的处理方式,达到以下四个处治目的:
(1)通过新技术新工艺以及对施工质量的严格要求,确保新老路路基结合部位结合强度,尽量避免或减轻因筑路材料、施工质量及其他原因造成的隐患,确保施工质量。(2)通过路基处治,预留一部分沉降量,对日后因自然沉降造成的沉降差引起的改建公路的质量有很好的预防性改良。(3)采用新技术、新工艺、新材料,从根本上解决新老路基沉降存在不同步的问题。(4)处理好老路边沟排水沟的清理工作,完善改建工程路面排水系统,及时排除路面积水、积雪,避免因积水引起的道路病害。
3 改建路段地基处治
3.1 利用公路工程施工的传统工艺进行常规处治
3.1.1 清表:对改建路线范围内的清表处置,应按适用性原则,对不适于作为路基填料的草皮、树根及腐植土等杂物,清除出路基范围,对填方标高不等的路段进行挖台阶处理;并对清表后的路基进行压实,对压实度达不到设计要求的,要进一步挖除,回填质量合格的填料,确保原路基达到使用要求。
3.1.2 土工布处理:在低路堤填筑路段,采用三层防土工布处理,土工布宽一般为4m以上,水平铺在新路基与老路基结合部位,按填土厚度,每层相隔不超过单层填土厚度。
3.1.3 拆迁构造物基础处理:在改建路线范围内的构造物,如房屋、桥涵等的基础要彻底挖除,确实因施工原因无法完全挖除的,其原址填土高度不得低于1.5m。当构造物基础材料与周围地基存在较大差异时,更应该做好处治。不完全挖除,不仅造成施工难度加大,施工质量无法保证,更存在较大的质量隐患,造成路面的反射性开裂现象。
3.1.4 对高填方路段的处理:由于高填方路堤存在的填料沉降差大造成较大的影响,故在高填方路段的新老路基与路面结合部位采用高强度的土工格栅处理,以加强新老路基的结合强度。土工格栅按以下方式布置:
3.2 软弱地基处治
4 对旧路改建拓宽的探讨
随着经济的发展,越来越多的公路不适应新的要求,旧路改建工程越来越多,旧路路基加宽比新路基的填筑有着更高的要求,特别是特殊路段如高填土及软弱基础路段的拓宽,对不同条件下的自然沉降有更高的不同层次的要求。我们应当认真调查了解旧路路基及拓宽改建范围内的地质水文情况,根据不同的施工条件确定不同的施工技术和工艺,尽量采用新工艺、新技术、新材料,达到预想当中的施工效果,确保工程质量。
参考资料
[1] 公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ 017-96)[S].
[2] 折学森.软土地基沉降计算[M].北京:人民交通出版社,1998.
关键词:浆液中毒;脱硫系统;环保
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.213
1 前言
目前我国脱硫系统内主要使用的烟气脱硫技术为石灰石-石膏烟气脱硫法。随着这种工艺的不断投产,浆液中毒现象成为脱硫系统运行时经常会发生的状况。脱硫系统浆液中毒的主要表现是内部脱硫效率的降低和石膏脱水难度的增大。下面,笔者将这种情况加以仔细分析并且分析其原因,并针对原因提出有效的预防处理措施。
2 湿法脱硫的一般反应过程
湿法脱硫在吸收塔内一般的反应过程,是把碳酸钙浆液注入脱硫系统内进行烟气的洗涤以获得脱硫的效果。首先,浆液中富含的碳酸钙会和塔内烟气中富含的二氧化硫进行反应,生成半水亚硫酸钙。然后半水亚硫酸钙会以细小颗粒的状态向中下部的氧化区流动,在氧化区内氧化成二水硫酸钙。二水硫酸钙会在反应的持续进行中逐渐聚集,长大为颗粒状的晶体。最后,通过系统内的浆液排出泵将吸收塔下部结晶区的石膏浆液抽出来,送往石膏旋流站进行下一级的脱水旋转分离。细小颗粒的浆液会重新吸收进吸收塔,而浓度较高的浆液则会被通过真空皮带过滤机进行二级浆液脱水。通过脱水,将浆液的含水率降低到百分之十一下,从而生成副产品石膏。
3 关于脱硫系统内浆液中毒原因的几点分析。
3.1 吸收塔内ph值对于反应的影响。
浆液的ph值是脱硫系统的一个重要的参数,因为ph值与整个反应中碳酸根、硫酸根以及亚硫酸根的含量有着直接的关系,是衡量整个反应的反应物和生成物的一个重要依据。同时,控制ph值也是控制吸收塔内烟气脱硫反应的一个重要手段,过高或过低的ph值对塔内反应都有着不利的影响。如果ph值过高,有利于二氧化硫的溶解吸收,脱硫效率高,但是碳酸钙利用率低,容易造成设备堵塞,石膏脱水困难。如果ph值过低,则会造成碳酸钙难以溶解,脱硫效率低,设备容易腐蚀等问题。所以,不管是偏酸性的ph值还是偏碱性的ph值都会影响吸收塔内反应的进行。要保持吸收塔内的ph值的均衡应该综合考虑烟气流量、煤种含硫量、吸收塔容积、烟气停留时间等各方面因素,根据经验,一般情况应下设定在5.2到5.6之间。
3.2 吸收塔内氧化区的风量的影响。
氧化区的氧化风量是影响浆液内半水亚硫酸钙的氧化程度和氧化效果的重要因素,对吸收塔内反应的连续性也有着重要的影响。氧化风量充足,则半水亚硫酸钙的氧化充分,这样生成的二水亚硫酸钙石膏的晶体也会质量相当好,容易脱水。如果氧化量不充分,则反应物反应会生成含有大量亚硫酸钙的小晶体,亚硫酸钙的大量存在会使石膏的脱水工作变得十分困难,而且亚硫酸根是一种晶体污染物质,对塔内设备还有一定的影响。同时,亚硫酸盐的大量溶解同样会形成一种碱性的环境,其饱和浓度过于高时,碱性增强,从而影响了碳酸钙的溶解。造成碳酸钙的分子的大量增加。造成浆液密度的增大,也影响了对烟气的吸收率。这时,如果大量的二氧化硫溶入浆液中,ph值就会快速的降低,浆液密度就会增大,造成ph值偏低的浆液中毒现象。
3.3 塔内的杂质对吸收的影响。
塔内的复杂环境会不可避免的有一些灰尘和杂质的出现影响反应的正常进行。浆液中出现的杂质一般来源于烟气中的灰尘,还有一些则来源于石灰石的原料。由于在购买煤炭的时候的标准不够统一,使得锅炉燃烧时的煤种可能不是设计时的标准煤种。除尘设备发生故障时,难以保证烟气的含灰量处在理想的指标上。从而导致脱硫系统内内的灰尘也经常性超标。灰尘对浆液的影响主要有以下几种。
(1)灰尘和细小颗粒物很容易进入二水亚硫酸钙的水分游离通道,一旦堵塞,将会造成石膏的脱水困难,也会给石膏的形成和成长造成一定的困难。
(2)灰尘中的铝化物和氟化物是两种极易造成浆液中毒的物质。如果在ph值较高的情况下,会和浆液发生反应形成氟铝络合物。氟铝络合物一般呈絮状,会包裹在碳酸钙的表面而阻止碳酸钙在水里的溶解。这样就给脱硫造成了很大困难,影响了脱硫的效率,导致石膏因为碳酸钙含量的增多而难以脱水,导致吸收塔内反应流程的中断。这时应在吸收塔内注入氢氧化钠来缓解这种状况。
(3)灰尘中含有的氯离子和铜离子等不稳定粒子。由于氯离子的活性比碳酸根离子活性强,会和浆液中溶解的碳酸钙的钙离子形成氯化钙。而氯离子又比亚硫酸氢根的活性强,会抑制二氧化硫形成亚硫酸氢根,降低对二氧化硫的吸收。而铜离子的“铜离子效应”,又抑制了碳酸钙的溶解。因此,不能够忽视灰尘杂质对浆液中毒方面的影响。
3.4 浆液密度值对吸收效率造成的影响。
吸收塔内浆液的密度值是塔内反应物和合成物的饱和程度的反映。若浆液密度过低,表明硫酸钙的含量很低,这样碳酸钙的相对含量就会很大,但这并不能表明碳酸钙的实际浓度就很大,也不能认为浆液已经具有大量吸收二氧化硫的能力。此时出产的石膏也不易出水,造成碳酸钙浆液的失效。如果密度很高的话,说明硫酸钙的含量过高,则导致二氧化硫难以溶解,浆液吸收二氧化硫的能力也相对下降。多余的二氧化硫则随废弃排出,导致二氧化硫排放超标。这种情况下只有增加碳酸钙溶液的供给,造成碳酸钙的过剩。
4 浆液中毒的应对措施和预防浆液中毒的措施。
对于不同的浆液中毒现象应该采取不同的方式处理,现一一介绍浆液在不同情况下的处理措施。
(1)对于浆液密度低,ph偏高而吸收率较低的浆液,应该减少补浆量,加大对浆液的稀释力度。还要确保吸收塔的浆液循环泵都处在运行状态,以增加浆液的活性。针对石膏脱水困难的情况,应适当的加大出石膏的力度。在后期处理时应确保氧气量的充足,把握冲水量和新浆液打入量。冲水不能过多,对于浆液进入的量也要进行适度的控制。
(2)对于浆液密度高,但ph值低吸收率也低的情况,说明从吸收到反应再生产出石膏的过程已经中断,是一种很棘手的现象。如果条件具备,应该压低机组的负荷,减少入口烟气的含量,提高浆液的ph值,从而提高浆液的反应速度和石膏的生成速度。在负荷较低时加快换浆的速度,并迅速提高塔内的换氧量,再启动脱水系统将浆液中的硫酸钙脱出。浆液的密度和ph值回转后,才可以逐步恢复脱硫。脱硫应该分析浆液内碳酸钙的含量,避免大量的二氧化硫溶解。
(3)由于除尘设备的灰尘过多,而导致的氟化物和铝化物过多,也会造成一定程度浆液中毒现象。形成的氟铝絮状物包裹到碳酸钙表面从而阻止了碳酸钙的溶解。针对这种情况应加强对上游除尘设备的维护检修,防止各种控制柜出现跳闸或管路泄漏等缺陷。对于杂质离子应保持对浆液的化验,按照标准来控制杂质的浓度,定期排放滤液,避免因杂质而造成的中毒。
为了有效防止浆液中毒现象的发生,在平时也应该有一些预防的措施。比如:
(1)保证定期投用废水系统。脱硫系统在运行时,塔中会混入一些杂质颗粒或者异物,随着浆液的循环,这些杂质和异物会导致石灰石包裹效应,降低吸收塔的脱硫效率。因此应当定期投用废水系统,以去除浆液中的杂质、重金属离子、CL离子等。
(2)对燃用煤和石灰石加大品质管理力度。燃用煤的含硫量是影响废气内二氧化硫浓度的重要因素,因此对于燃用煤种的引进应该进行一定的监管。对于不符合标准的煤种在一定程度上进行合理掺配,避免长期使用高含硫量煤种的使用。对于石灰石的管理应保证石灰石的碳酸钙含量不得低于90%,其他的杂质金属盐类等也不应超过3%,以免有大量的杂质离子混入制浆系统中。
5 结语
影响吸收塔内的脱硫系统的浆液中毒的原因是多方面的,同时也是紧密关联的。要保证吸收塔内脱硫工作的正常运转,就需要加强对脱硫设备的运行和管理,提高运行人员的判断能力,重视化学试验的检验和排查。通过一系列的措施,有效预防浆液中毒现象的发生,同时做到废弃的合理达标排放。
参考文献:
[1]杨芳,王建新.详解湿法烟气脱硫中的设备―吸收塔[J].现代制造技术与装备,2008(04).
[2]贾立军,刘炳光.我国烟气脱硫技术综述[J].盐业与化工,2006 (05).
关键词:研究性教学;教学模式改革;创新能力
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)15-0070-02
1998年,美国博耶研究型大学本科生教育委员会的报告“重建本科教育:美国研究型大学发展蓝图”中提出:教学应与研究相结合,学生的学习应基于研究,建立以研究为基础的教学模式。2005年,国家教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确提出:“要积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”,说明大学本科教学应以研究性教学作为教学模式改革的趋势。
一、研究性教学概述
所谓研究性教学是指以解决问题的方式组织教学过程,把课程内容转化为需要研究的“课程课题”,将其放置在社会需求背景下,引导学生自主研究和体验知识产生过程,通过师生互动、双向交流的形式,鼓励质疑批判和发表独立见解。通过研究性教学,可以培养学生提出问题、分析问题、解决问题和评价问题的能力,培养创新思维和创新能力。
二、教学模式改革探索
教学模式是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的,在教学过程中必须遵循的,比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。研究性教学是传统教学模式的一种改革与补充。本文主要探讨将研究性教学引入到独立课程《电机与电力拖动基础》中的初步尝试。《电机与电力拖动基础》课程是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课。课程的研究性教学尝试主要由问题提出、讨论与研究、解决问题、教学评价四个环节组成。1]问题提出:提出的问题应符合服务社会需求原则、前沿性和创新性原则、师生发挥自身优势原则和可行性原则。在课堂教学中,以问题为主线组织教学,使学生在教师的引导下,主动去发现、分析和解决问题,成为知识的发现者。在讲授直流电机与拖动部分内容的时候,为了让学生逐渐适应研究性教学模式,由教师在固定的几个知识点处提出问题,例如直流电机结构中的铁芯为什么采用硅钢片?直流电动机的制动运行有何意义?在学生逐渐适应这种教学模式之后,就鼓励学生自己发现问题并提出问题。[2]讨论与研究:按照问题的复杂程度或以个人为单位或以小组为单位查阅资料,小范围讨论和自主研究后将解决方案以大作业或小论文的形式提交。3]解决问题:由教师为主导分析各种解决方案的特点与不足,学生之间相互分享成果,学会理解和宽容,学会分析、思考和申辩。[4]教学评价:没有评价的教学活动是没有生命力的。对于研究性学习突出的学生酌情在平时成绩中加分,以激励学生更多地发现问题和研究问题,不断推进研究性教学的发展。
三、具体案例
在讲解他励直流电动机逐级切换电阻起动一知识点时,为了引出与之相关的各知识点可提出问题:他励直流电动机起动时如何确定切换几级电阻,电阻值如何计算,实际实现时用什么设备,如何确定什么时候切换。问题的提出很自然地就引出了起动电阻的工程计算、过渡过程的研究与过渡时间计算等知识点的讲解。例如直流电动机相关参数为PN=16kW,UN=220V,IN=86A,nN=670r/min,TZ=0.7TN,经过工程分析,可采取两级起动,图1为两级起动原理图。工程计算的结果为:R1=0.506Ω,R2=1.28Ω,RΩ1=0.306Ω,RΩ2=0.774Ω。R2维持的时间为和t1=0.069s,R1维持的时间为t2=0.026s[4]。用什么设备具体实现两级起动的问题在教材中找不到答案,这正是理论联系实际的关键点,是最吸引学生的环节。教师将这一问题交给学生,由学生自行查找资料自主研究解决。图2是两级起动电气控制图。
通过分析理解图2的实现过程,学生学习到直流电动机起动需要借助于接触器和时间继电器等设备的配合。当然研究性学习过程中涉及到的电气控制方面的知识除了学生自主学习之外,教师有必要进行相应的指导,使学生理解接触器和时间继电器的动作原则,理解工程计算中的电阻值和时间值如何与电气设备的设置参数对应,较为顺利地解决问题。在建立解决专业问题自信的同时,让学生也意识到专业问题的解决是综合应用各种专业知识的过程,从而使学生的创新能力得到培养。
研究性教学模式使学生成为探索知识的主体,学会思考和研究的方法,它的长期效应远高于目前的直观效应,是传统教学模式所不能达到的。这种教学模式在《电机与电力拖动基础》课堂教学中值得进一步探索和研究。
参考文献:
[1]博耶研究型大学本科生教育委员会.重建本科生教育:美国研究型大学发展蓝图[J].教学参考资料,2000,(19).
[2]刘婉华,罗朝猛.聚焦研究性学习:从理论到实践[M].广州:中山大学出版社,2002,(2).
[3]曲继方.研究性教学背景下教学方案创新设计[J].教学研究,2011,(3):20-26.
关键词:污泥; 机械脱水; 前处理方法
中图分类号: U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
引言:
我国城市污水处理厂和工业污水处理厂站中所用污泥机械脱水机的品种名目繁多, 大体有转鼓真空过滤机, 板框压滤机, 又分人工、半自动和自动板框压滤机多种, 辊压转鼓脱水机, 叶片式滤机, 带式压滤机, 离心脱水机等多种。
8 0 年代以来, 由于带式滤机有其优越性,我国城市和工业部门纷纷引进国外产品, 至1 9 8 5 年前后我国工业和城市部门消化吸收, 又制造了自己的产品。同时又以日处理1 0t 干污泥( 绝对干的) 量的不同污泥脱水机。带式滤机具有建设投资者, 耗用钢材较少, 装机动力容量少等特点, 并且使用稳定,污泥脱水处理成本较低等优点, 目前在城市和工业污水处理中的污泥脱水中广为应用, 另外, 离心脱水机也有体积小, 建筑面积小, 投资低等优点, 估计今后会在应用中显示其优越性, 但目前尚处于研制阶段。
污泥机械脱水的难点
初始污泥的含水率一般在96%~ 98%, 剩余活性污泥的含水率在99. 5%~ 99. 8%, 其水分一般由表面吸附水、间隙水、毛细结合水和内部结合水组成[9] 。经过浓缩作用和机械脱水后, 污泥的含水率仍高达70%~ 80%, 解决不了污泥干化时消耗大量能量的问题。国内外学者针对污泥脱水后含水率仍较高这一问题进行了大量研究, 田禹等通过真空过滤法测量比阻发现, 当污泥的含水率小于97%后, 污泥的比阻显著增大; 何培培等对污泥进行水解酸化实验、超声波法和离心法研究, 结果表明污泥的脱水性能受到污泥黏液层的可溶性蛋白质和蛋白质多糖影响; 董辉等认为污泥的颗粒大小会影响污泥的脱水性能; Houg hton 等的实验研究表明一定含量的胞外聚合物( EPS) 能提高污泥的脱水性能; U rbain 等的研究结果表明EPS 的含量与污泥的容积指数成正比; 而Pox on 等的研究则表明EPS 对脱水性的影响并不明显; 倪丙杰等认为当EPS 中的碳水化合物和蛋白质质量增加时, 污泥脱水性能变好, 但随着类脂的增加, 脱水性能变差。
上述研究结果表明当污泥的含水率较低时, 污泥中的固体物质可能会吸附在一起, 使其中的内部结合水的量变多,同时固体颗粒变大, 影响到污泥的过滤; 污泥中的有机物和微生物含量也会影响污泥的脱水, 当有机物含量较多时, 微生物的生长繁殖迅速, 胞外聚合物的含量增加。由于胞外聚合物是菌胶团之间连接的媒介, EPS 含量的增加使得菌胶团结构更加稳定, 而菌胶团是污泥网状结构的基础, 也就是使得污泥的网状结构更加稳定, 其中包含的水量增多, 并且较难脱去, 造成浓缩作用和机械脱水只能去除部分间隙水、表面吸附水和毛细结合水, 造成处理后的污泥含水率仍然较高, 因此污泥机械脱水的难点在于如何去除其余的毛细结合水和内部结合水。
机械脱水前处理方法
针对污泥的部分结合水较难用机械方法脱去这一难题,国内外学者经过大量的试验和研究, 提出了以下几种提高污泥机械脱水性能的前处理方法, 具体包括: 物理法、化学法、生物法。
1.物理法
物理法主要是通过物理的方法改变污泥的结构或者破坏污泥中微生物细胞, 降低污泥与水的结合作用, 从而释放出部分内部结合水。传统的物理法包括: 添加粉煤灰等物质、热处理法、冷冻法等。由于传统方法的技术比较成熟,在此就不做介绍了, 本文主要介绍几种新兴的方法, 如磁场法和超声波法。
超声波能在一定程度上有利于污泥的脱水是因为超声波使污泥中的菌胶团结构和微生物的细胞膜破坏, 改变了污泥的结构, 同时污泥中的内部结合水和吸附水变成自由水, 从而使得污泥的脱水性能有了很大的提高; 但是高强度、长时间的超声波处理可能会完全破坏菌胶团的结构, 使微生物中的黏性物质流到污泥中, 增加了其黏性, 还可能使污泥颗粒的比表面积过大, 吸附水量变多, 进而恶化了污泥的脱水性能。因此, 在实际应用过程中应选用适宜的超声条件, 如在低强度、短时间的超声处理下进行。
2.化学法
化学法主要是通过向污泥中添加絮凝剂改变污泥的絮凝特性来影响污泥的脱水性能, 化学絮凝剂按照试剂的化学组成可分为无机和有机絮凝剂; 按分子量的大小可分为普通絮凝剂和高分子絮凝剂, 其作用机理主要有压缩双电层、吸附架桥、网捕和卷扫作用。
当单独使用普通无机絮凝剂时, 污泥的絮凝效果不好且成本较高, 所以目前对无机絮凝剂的研究主要集中在聚复合铁盐、聚复合铝盐、聚复合铁铝盐等高分子无机絮凝剂上。文献[ 22- 24] 的研究结果表明, 使用铝盐、铁盐单独聚合或者不同阳离子之间聚合得到无机絮凝剂能提高污泥的过滤脱水性能。对于有机絮凝剂而言, 虽然合成高分子絮凝剂的絮凝效果较好, 但在使用后不易被微生物降解, 为污泥的后续处理带来困难, 因此, 部分学者把研究重点放在了改性天然高分子絮凝剂的研究中, Ca ldwel[ 25] 最早用阳离子淀粉和正磷酸通过热反应得到两性型改性淀粉天然高分子絮凝剂, 国内对此研究的起步较晚, 主要集中在对淀粉、木质素、壳聚糖的改性研究上。文献[ 26- 28] 主要介绍了我国改性天然高分子在非离子型、阳离子型、阴离子型和两性离子型上的发展, 从中可以得出改性天然高分子絮凝剂的研究重点是阳离子型和两性离子型絮凝剂。
3. 生物法
生物法主要是利用某些微生物的代谢产物能产生高效絮凝作用或者利用微生物的还原作用。国内外现在对生物法的研究主要包括向污泥中加入微生物絮凝剂、生物沥浸等。
结束语:
污泥机械脱水前处理方法能改善污泥的脱水性能, 决定了它在污泥机械脱水中具有十分重要的地位, 尤其物理法和生物法能使污泥的含水率降到45%~ 65% 左右, 并且不会造成二次污染, 使得它们成为污泥机械脱水前处理中较好的方法。然而, 仍有许多方面需进一步研究。
1.�磁场法和超声波法研究重点应集中在作用时间和作用强度的选择上, 其中磁场法应在低电磁强度、长时间的磁场处理条件下进行; 超声波法则在低强度、短时间的超声处理条件下进行。
2.�微生物絮凝剂法的研究重点应集中在新的絮凝剂菌种培养及菌种培养条件优化上; 生物沥浸的作用机理尚未明确,应着重研究其作用机理, 同时还应开发新的生物前处理方法。
3.�污泥的机械脱水是一个复杂的过程, 影响其脱水过程的因素很多, 如pH 值、有机物含量、粒径分布、含水率等, 这些因素之间相互影响, 使得单一使用某一种方法, 很可能达不到理想的效果, 所以未来的发展方向是各种方法之间的联用,以达到最好的脱水效果。
参考文献:
[1] 尹军, 谭学军, 廖国盘, 等. 我国城市污水污泥的特性与处置现状[ J] . 中国给水排水, 2003,