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[关键词]膜过滤;废水处理;应用;研究
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)08-0365-01
1 概述
膜分离技术由于具有常温下操作,无相态变化,高效节能,在生产过程不产生污染等特点,因此在饮用水净化、工业用水处理、食品与饮料用水除菌,生物活性物质回收与精制等方面得到应用,井迅速推广到纺织、化工、电力、食品、冶金、石油、机械、生物、制药、发酵等各个领域。分离膜因其独特的结构,在环境保护和水资源再生方面异军突起。在环境工程,特别是水处理方面有着广泛的应用前景。在中国,膜技术主要应用在水资源领域,在水处理中的应用己经占其所有应用的70%―80%。由于其突出的优点,膜技术已经成为在水处理领域最先进、最有发展前途的技术之一。
膜分离技术是当前人类解决所面临的能源、资源、环境等重大问题的一项崭新的高科技工程技术。但是在实际工艺应用中,浓差极化和膜污染两大因素制约了膜滤技术的推广与应用。对膜滤过程的强化是膜技术应用中的重要一环。由于各种流体成分的复杂性及膜材料性能各异性,至今对膜滤强化尚未提出一种普适性的措施。
2 废水处理发展存在的问题
2.1 管理水平低
一直沿用旧的技术,不能及时顺应潮流的发展不能更新技术是阻碍城市污水处理的重要原因,此外,我国虽然已经拥有先进的处理技术,但对于工作人员的培养还相对滞后,落后的管理水平根本无法适应新建的较高技术的污水处理厂的运营。
为了解决这些难题,有关部门也做了相的规定,对于城市污水处理率不能小于60%而镇级污水处理率要大于50%,应用大城市与小城镇双管齐下的政策将逐步改善我国不容乐观的污水处理现状。
2.2 污水处理技术滞后
技术的不断革新才是解决城市污水体系发展问题的硬道理。多年来,我国虽然一直致力于将国外先进污水处理技术同我国不断更新的技术相结合的研究中。但是,社会的不断进步往往又让我们在沿用欧美国家技术的同时存在明显的滞后现象。技术和设备与当代的欧美国家相比又有一段很长的差距。他们在污水处理厂的竞标中的优势一般表现在高效节能和环保上,此外,越来越令人关心的维修方案方面他们也做得很好。我国同行业的竞争者也需要提高机械的自动化程度。
2.3 管理机制的不健全
在对工业废水处理过程中,需要我们用有健全的监管机制作为保障,为废水处理提供有利的条件。但是在现有的市场环境下,监管机制还不够健全,发展比较缓慢,尤其是行政性的干预比较严重,没有一个统一的规章制度进行管理和制约,对于废水处理来讲极为不利。
3 废水处理中膜过滤技术的应用探讨
3.1 在含油废水中的应用
传统的处理含油废水的方式有三种。一是采用管式聚亚乙烯氟超滤膜进行含油废水过滤处理。该超滤膜的使用可去除97%的油脂,这是基于总悬浮固体质量浓度和油脂质量浓度分别小于25mg几和50m留L时计算得出的数值3[]。二是使用定制的复合膜进行过滤。其污染程度相对较小,截留率较高。三是使用陶瓷膜和聚偏氟乙烯膜。这两种滤膜可以旋转,提高湍流程度,能够有效的降低渗透通量和浓差极化,处理含油废水效果较好。两者比较,前者的出水水质和耐久性明显高于后者。
3.2 在含煤废水中的应用
处理含煤废水需要依赖一定的废水处理系统。该系统由气动挠性阀、模式过滤器、控制装置等组成。其废水处理流程主要包含以下几点:①加药,进行曝气。在该类伴有细小颗粒的废水进人调节池时首先应该进行加药处理,曝气或者搅拌,之后在过滤器中过滤。②过滤操作。含煤废水到达模式过滤器后,在进行过滤时,相对较浊的液体会经过内部滤元,而相对较轻的液体会进人上腔进行适当利用。这个过程会在滤袋的表面截留很多固体,最终形成滤饼。③进行反冲洗,排出滤饼。反冲洗速度较快,以秒计,可达到瞬时反流清洗状态,然后经由气动挠性阀排出所有滤袋表面的滤饼。
3.3 在印染、纺织污水中的应用
印染、纺织污水色度较高、盐度较、化学需氧量较高,同时可生化性较差。采用膜过滤技术可以在去污泥、沉降、滤砂之后进行更为细致的膜滤。这种操作可以有效的降低污水中的色度,并减少生物降解较为困难的物质的含量。对于该类污水应该首先进行生物处理,然后再采取纳滤过程,这样可以使污水的色度、有机物浓度和硬度与地下水的水平相近。采用纳滤处理该类污水,其循环利用率高达80%一90%之间。
3.4 井在渗沥液处理中的应用
渗沥液,多在填埋城市垃圾时产生,其间会伴有大量的污染物,其污染浓度较高、组分变化较大、成分较为复杂,传统的活性炭吸附和生化联合方法难以高效的处理该类物质。而采用膜过滤方法可以有效的处理这类物质。针对该类物质,应该采取膜过滤中的纳滤和反渗透方法。反渗透膜可以对无机成分和有机成分进行去除。产生的滤过液可以排放也可以进行工艺循环使用。通过蒸发残留液获取固态废物。对其进行填埋。而预处理主要可以采用超滤或微滤方式。
3.5 在城市生活废水处理中的应用
处理城市生活废水可以采用梯度氧化铝膜管进行污水净化,该氧化铝膜便于清洗,不会造成孔隙淤塞,可以将污染物截留在控制层表,截留率较高。该膜的控制层的孔径多为0.1-O.35Lm,可以有效的截留固体悬浮物。同时,也可以使用无机膜一生物反应器处理该类污水。对该膜的清洗应该采用化学清洗方式和物理清洗方式联合的方式。
4 结束语
通过对膜过滤技术在废水处理中应用的研究分析,我们可以发现,在当前各种条件下,废水处理工作中依旧存在着多方面的问题,有关人员应该从其客观实际需求出发,研究制定最为符合实际的膜过滤技术应用实施策略。
参考文献
[关键词]化学化工实验;废水排放;监测治理
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0112-01
过去我国为了促进经济的快速增长,而加大了化学化工发展力度,却忽视了化学化工对环境的污染和破坏[1]。如今随着人们经济水平的提升和环保理念的宣传,人们认识了环境保护的重要性,并了解到对环境造成污染比较严重的源头,如化学化工实验废水[2]。为了改善水质质量,我国加强了水质检测标准,化学化工实验技术人员也提高了废水处理技术,以期实现将废水处理成无害标准,确保废水不会对水质及其他环境造成危害。
一、化学化工实验废水成分分析及安全隐患
当前社会发展中,很多行业和领域所产生的废水,处理方式和处理程度均存在较大的差别,其中化学化工实验废水与其他废水存在明显的差异,如废水总量偏少、废水产量不稳定、有毒物质较多、危险性大等,而且很多化学化工实验废水成分非常复杂,如果处理不及时和妥善,将会出现大面积环境危害情况的发生。一般情况下主要将化学化工实验废水分为有机废水和无机废水两类,其中无机废水包含大部分一类污染物及酸碱、硫化物等,有机废水包含少部分一类污染物,如烷基汞、苯并芘等,还包含有机溶剂、有机酸、有机磷化合物等[3]。
目前很多化工类和环境类等专业中,很多课程都需要进行化学实验,如环境科学系和环境工程系等,需要进行环境综合实验。在进行化学需氧量的测定中,需要应用到硫酸汞、重铬酸钾、硫酸等,所产生废液浓度较高,如果处理不及时或直接进行排放,将会对周边环境造成极大的影响。因此实验部门需要针对废水问题及时进行监测和治理,确保化学化工实验废水处于无害状态。
二、化学化工实验废水排放现状及造成危害
随着我国化学领域和工业生产的快速发展,无论是化工类专业教学还是其他领域,化学化工实验越来越常见,但是针对化学化工实验所产生的废水排放问题却没有得到妥善的解决。如今我国化学化工实验废水排放存在周期不稳定、成分复杂等特征,如洗涤剂有机物、酸碱和重金属等,对其的排放处理工作应当比较精细。然而在实际化学化工实验废水排放处理中,很多实验场所往往只单纯建立一个小型的污水处理站,或直接进行废水排放,导致废水处理不完善,直接对周边环境及人们的健康产生重大的影响。在化学化工实验废水中,存在一些有机物质难以被分解,而且该类废水还含有较低的水溶性和较高的脂溶性,无法实现自然降解。另外化学化工实验废水还具有较好的毒性,一般所能无在接触到废水后,难以将其排除体外,尤其是动物、植物体内重金属物质较多,如果接触废水,会致使动物和植物死亡。化学化工试验废水还存在较强的会发作用,包含的苯、丙酮等重金属会对生物免疫系统造成巨大的损害,如果长时期接触废水,还会危害生物的生殖系统和引发癌症。
三、化学化工实验废水排放监测方法
在针对化学化工实验废水排放进行检测时,要监测废水的总排放量和废水中生化需氧量、pH值、铬、汞等。在进行生化需氧量监测时,需要利用重铬酸铬滴定法进行分析,需要运用以期WMX微波密封消解COD速测仪。在进行废水流速的测定时,需要利用浮标、秒表等仪器,即利用浮标法测量流速。在进行pH值测定时,需要运用pHS-3C精密pH计进行分析,一般采用玻璃电极法进行测定。在进行汞指标监测时,需要利用原子荧光法,涉及仪器为原子荧光光谱仪。在进行铬重金属元素质变监测时,需要利用分光光度计进行检测。一般情况下,生化需氧量与废水排放量具有反向关系,如果化学化工实验废水排放量越大,则生化需氧量越少。根据相关调查研究可知,常规化学化工实验废水有机物含量比生活污水有机物含量较高,且生化需氧量在140mg/L以内,属于城市污水排放二级标准。
四、化学化工实验废水排放治理措施
(一) 常规废水排放处理措施
在进行化学化工实验废水排放治理时,需要根据废水的特征进行处理,如面对一些重金属含量较低的常规化学化工实验废水,技术人员可以直接运用传统废水处理工艺进行处理。对于含油类的化学化工实验废水,技术人员可以通过废水的颜色进行区分,一般呈现为浅黄色或深化色,对此类化学化工实验废水,可以采用中和反应进行处理,即将废水中化学混合物的含量控制在低毒、低害标准,当原水样与油进行混合后,pH值会处于7.8至7.85,TP值为处于6.326mg/L,NH3-N的标准为46.7mg/L。此外,重铬酸盐指数为940mg/L,5日生化需氧量标准为320mg/L。
(二)沉降法处理技术
在化学化工实验废水排放中,对于臭氧发生器中废水的排放,可以利用板框压滤机进行处理,针对难以处理的废水可以采用絮凝沉淀技术进行处理。一般利用絮凝沉淀技术联合格栅井处理积水后,需要将废水原水样pH值处于7.2,TP值为处于4.904mg/L,NH3-N的标准为45.5mg/L。此外,重铬酸盐指数为913mg/L,5日生化需氧量标准为310mg/L。在进行格栅井进行处理时,可以通过加入石灰粉磨进行干化消毒。此外技术人员还可以通过加入混凝剂的方式,使混凝沉淀池中的混合物产生污泥,随后通过铲除污泥的措施,将污泥运送至指定地点进行处理。
(三)过滤器废水处理措施
针对化学化工试验废水中的生物柴油类废水,技术人员可以利用三氧化铁和PAM进行处理。设计人员需要运用沉淀池对废水中的杂质进行沉淀和初步过滤,同时运功过滤器加快废水处理速度。为了确保过滤器废水处理措施处理的废水达到排放标准,技术人员需要利用氢氧化钠溶液进行检测,如果没有白色沉淀物产生,便可以将废水直接排放。
(四)调节池废水处理措施
针对含铬元素的废水,技术人员需要结合实验步骤和废水生产工序的不同,采取相应的处理方法进行处理。技术人员可以在废水中加入胶凝物质进行混凝,随后在调节池中利用气浮原理进行物理浮选,实现去除固体悬浮物的作用。
结束语
综上所述,由于化学化工实验废水包含重金属及有毒物质,如果不妥善处理将会危害周边环境和人体的健康。技术人员在进行化学化工实验废水处理时,需要根据废水的特征选择合适的处理措施,确保废水达标后再将其排放至自然界中。
参考文献:
[1]戴荣华,刘昊,陈凡立,蒋文强,孙斌.城镇污水处理厂污泥在化工废水处理中的应用研究[J].山东化工,2015,21:168-169+174.
关键词:EPC工程总承包; 项目管理总承包; 污水处理; 工业废水处理
引言
机电工程项目的实施是一个繁杂的系统工程,但相同类型的机电工程项目有其内在的客观规律,必须采用与之相适应的承包管理模式和管理方法去实现。特别是工业废水处理项目必须采用EPC承包+运营管理模式才能实现有效的工程目的:达标排放。这是因为:首先,每一个工厂产生的废水都不一样而且波动性很大,对处理工艺必须有专业化的争对性设计并且要做中试,才能确定废水处理工艺;其次,运营中还要据厂家排放废水的质和量对工艺进行不断的调整;再其次,项目所用部分关键设备均为非标需要定制,项目自动化、复杂程度要求越来越高。本文据我公司机电工程承包管理经验浅析EPC工程总承包与项目管理总承包在我公司未来开展小城镇污水处理和工业废水处理业务上的主要发展方向。
我公司在过去近20年中所承接的环保机电工程总承包业务涉及水电站、自来水、城市生活污水处理、工业废水处理、水利工程等等,服务的内容涵盖了工程咨询、项目机电设备供应及安装总承包、设备招标、设备进出口、设备监理、技术服务等多方面,共承接了约56个环保机电工程类项目,部分主要业绩如下:徐州20万吨/日地面水厂、南京北河口水厂30万吨/日、仪征化纤10万吨/日水厂、伊朗莫格汉2×6.5MW水电站、常州10万吨/日污水厂世行贷款、镇江污水截流工程世界银行贷款、无锡芦村常州城北10万吨/日污水厂世行贷款、太仓10万吨/日第二水厂、10万吨/日盐城城东污水厂、10万吨/日宿迁城南污水厂、10万吨/日无锡城北污水厂、10万吨/日 深圳横岗污水厂、10万吨/日徐州荆马河污水厂、10万吨/日常州江边污水厂、苏州园区清源水业公司30万吨/日 自来水厂10万吨/日 污水厂、南京金迪水务有限公司4万吨/日 珠江镇污水处理厂、无锡市新城水处理厂5万吨/日 污水厂(膜处理)、镇江谏壁丁卯污水处理厂4万吨/日 污水厂(世行贷款)、南京大厂污水处理厂5万吨/日污水厂等。
过去近二十年我公司在行业内有一定的知名度并取得良好的经济效益,随着我国经济形势不断发展,世行贷款项目将逐步减少,总承包管理项目将越来越少。而大中型污水处理厂BOT模式将成主流,而小城镇污水处理及工业废水处理则主要以EPC模式和EPC+O模式发展。江苏省环境保护工业工程总公司成立于1993年,原为江苏省环境保护厅唯一直属企业,2006年为实现政企分开,整体划转入江苏省设备成套有限公司(现隶属于中江国际集团),为省属国有企业。
省环保总公司的转入为我公司向EPC模式和EPC+O模式发展垫定了坚实的基础,省环保总公司有近二十年小城镇污水处理及工业废水处理EPC项目总承包管理模式经验,已先后完成了一百多项污染治理工程,主要业绩见下表并拥有10多项专项技术,其中大部分项目为自行设计并提供成套设备和工程项目EPC总承包,在高难度污水治理项目的研究、设计、施工和工业废水再生利用工程方面取得显著成效。而我公司有大中型污水处理厂设备供应和安装总承包管理经验,经整合后我公司在未来几年业务拓展中只要把握好几个区域小城镇污水处理及一、二个行业的工业废水处理EPC项目总承包并向EPC加运营管理经营模式发展则我公司在省内将在水处理行业占有一席之地。
一、 EPC工程总承包模式(交钥匙工程)
在我国EPC工程总承包主要特证是指:承包商通过投标或议标的方式,中标后按合同约定,对工程项目进行设计、采购、施工、试运行全过程实施总承包,并对工程质量、工期、费用、安全全面负责的总承包建设模式,这与国际上工程管理界EPC总承包理念基本一致。
(一)、EPC工程总承包模式的主要优点:
1、业主为达到工程建设目的能提前有效控制工程总造价,我公司在多个印染污水处理EPC总承包项目中业主都得到很好的投资回报率。
2、大幅减少业主协调设计与施工方的管理工作量。
3、工业废水处理项目作为配合工程一般工期很紧,EPC模式能有效缩短工期,使工程及时投入使用。
4、由承包商承担全部工程质量事故的责任。但在工业废水进水水质与合同约定发生较大变化时,易发生争议。我公司在今后类似EPC总承包项目中,在合同签约时做重点约定。
(二)、EPC工程总承包模式的主要缺点:
1、由于在招标前业主对工程项目污水处理的质和量没有准确的把握,使双方约定的工作范围和排放标准极易产生争议。
2、EPC工程总承包商前期议标、投标费用较大,特别是业主需要设计方案以中试作为支撑并得到相关权威专家的论证。
3、EPC模式:设计、采购、施工、试运行等一体化分包交叉作业对承包商综合工程管理水平要求很高。
4、承包商负责工程项目的总设计,业主只能据合同约定提总体要求,具体详细设计业主控制很少。
5、EPC模式:合同责任中总承包商非常大,一旦项目失败将对承包商的经营信誉、生存、发展造成很大的冲击。
二、业主选择EPC总承包商的主要原则
(一)、EPC总承包商要在行业内的有较好的类似工程经验、较高的知名度及履约信誉等。
(二)、EPC总承包商要具有较强的综合技术能力,特别是工程工艺优化设计能力,废水处理工艺设计最后竣工验收能否达标排放将是工程项目成败的关键。
(三)、EPC总承包商要具有很强的综合工程管理能力,能全面控制工程的工期、成本、质量、风险、及安全,并且具有很强的协调能力,对设计、施工分包、设备材料供应等能全面把控。
(四)、业主要求EPC总承包商具有较好的财务能力和项目融资能力,这样才能保证工程项目的顺利实施。
(五)、业主要求EPC总承包商具有高效率的组织机构,高效率的组织机构层次清晰,部门及员工职责分工明确,人力资源配备充足,员工业务素质高、工程管理经验丰富,授权充分,项目管理体系文件完善,这是工程项目顺利实施的重要保证。
三、 业主选择EPC总承包商的方法
我国选择EPC总承包商的方法有三种:公开竞争性招标、邀请招标及议标。
(一)、公开竞争性招标通常适用于工程投资严格限制技术又相对简单的工程项目,前期业主已经基本完成了初步设计,招标文件中已明确了工作范围及技术标准要求,一般采用符合招标文件基本要求时最低标中标法,此类EPC总承包工程竞争激烈、利润低薄。
(二)、邀请招标主要用于工业废水性质特殊及处理工艺技术复杂的EPC总承包项目,业主邀请的EPC总承包商通常是行业内有较好的业绩、信誉、综合技术实力,邀请招标能减轻业主的工作压力,能择优选择行业内的EPC总承包商。邀请招标的EPC总承包项目一般利润较好,根据我公司以往的中标经验,邀请招标是公司主要业务来源之一,因此公司在某一行业内保持良好的信誉非常重要。
(三)、议标通常是邀请招标的特殊形式,业主只邀请一到两家有过友好合作经历的EPC总承包商直接商谈,一般EPC总承包商具有某工业废水处理的专利技术或专项技术,处理工艺独特,项目利润很好,业主也很放心。我公司利用现有的专项技术通过议标承接了一些EPC总承包项目,取得良好的经济效益。
四、 EPC总承包商的投标
EPC项目投标流程与其它项目基本相类似,主要包括:项目前期跟踪、项目投标决策、项目投标组织、购买招标文件、市场调研、现场踏勘、招标文件的研究、质疑与答疑、编制投标文件、投标文件的递交、投标答辩,EPC项目由于业主在招标文件中主要提供现状及要达到的项目目的,因此承包商的投标工作内容复杂、数量大、关注问题多。
(一)、EPC项目的投标决策
EPC项目投标消耗大量的人力、物力、财力的同时,还需较长的时间。由于有的业主在招标文件中要求承包商在投标文件中提出废水处理的工艺设计方案达到初步设计的要求,承包商要化费大量的精力进行前期市场调研与现场勘察,费用达到投标报价的1.5%左右。因此,合理选择一个合适的业主的EPC总承包项目去投标,是项目成功中标的关键的第一步。项目投标决策主要考虑的因素包括:
1. 公司的经营宗旨与目标发展方向:将要投标的EPC项目是否
在公司确定的发展区域和行业内,是否符合公司的长远市场开拓计划。
2.公司的自身条件:对公司自身的综合技术、财务、工程管理、信誉、业绩经验等进行SWOT优势、劣势和机会分析,明确公司是否具备承担该EPC项目的设计、采购、施工等综合技术管理能力。
3. EPC项目的情况:业主的行业资信,业主是否需要承包商协助融资,项目的技术复杂性及规模,项目实施的现场条件,项目的社会环境等。
(二)、EPC项目投标工作组织
EPC总承包商在正式投标工作开始时根据项目特点成立专业的投标项目部是编制具有竞争力投标文件的有力保证。EPC项目投标部通常由综合组、技术组及商务组组成。
1、综合组成员主要来自公司项目经理部及合约部,主要负责投标期间的组织、总体协调及相关对外法律合同事宜的处理。具体职责如下:
(1)、组长负责整个投标项目的总体管理和协调,并编制落实投标计划向公司全面负责投标项目的实施。
(2)、代表公司业主联络,组织成员现场勘察参加标前会议,负责安排谈判。
(3)、审查招标文件中有关合同双方的权利、义务、担保、索赔、仲裁等条款。
(4)、审查合同条款的均衡性,并对合同的全部风险做出正确评估,供公司领导层决策。
(5)、负责汇总投标文件,确保商务标与技术标一致及整个投标文件的完整性,向业主提交投标文件。
(6)、主持投标阶段的内部会议及中标前的对外合同谈判。
2、技术组成员主要由公司设计部、控制部、施工部及相关技术部门组成,负责投标文件中技术标的编制,同时对商务标的编制及对外协调提供技术支持。具体职责如下:
(1)、研究招标文件中技术标的要求。
(2)、与综合组进行现场勘察,并提出技术上的相关质疑,要求业主进行答疑。
(3)、与综合组、商务组确定工作范围。
(4)、提出总体设计方案及污水处理工艺技术的选择。
(5)、对EPC项目实施所需设备、材料、人工等进行估算。
(6)、提出EPC项目总体的施工方案及施工设备造型与数量。
(7)、提出项目分包内容及推荐分包方式的主要意见。
(8)、负责技术标的编写及初步评审。
(9)、安排员工参加项目内部审核会及对外谈判。
3、商务组成员主要由财务部、采购部及控制部组成,主要是在技术标完成的基础上编制商务标,并提供整个项目对外谈判的商务支持。具体职责如下:
(1)、对技术组给出的项目工作范围、施工方案、实施条件制定的设备、材料采购方案,取得相关成本数据,并对其风险评估。
(2)、分析招标文件中业主的付款及支付条件,并提出支付保证建议。
(3)、分析EPC项目的资金筹措状况,并做出相应的现金流量分析。
(4)、分析EPC项目支付及开支的货币种类、汇率变化等情况,并提出风险防范措施。这非常重要,我公司在某工业园区污水项目总承包项目中选择欧元支付,近六个月人民币升值后,仅汇差项目盈利近200万元。
(5)、研究税法确定EPC项目中各子项的税率,提出合法避税措施。
(6)、研究EPC项目合同中保险条款的要求,调查保险市场,提出投保的相关条件和要求,进行保险询价。
(7)、据综合组对合同的风险的建议估算出EPC项目工程风险费。
(8)、根据以上工作考虑利润额度编制估算初步的工程报价。
(三)、EPC项目投标报价的构成
EPC工程项目最终报价的确定承包商能否中标及获得利润的关键一环。投标报价显示承包商自身竞争实力的同时也体现了其期望中标与将获得利润之间的平衡与决策技巧。
1、 EPC项目费用构成:
(设计+采购+施工)费用=工程总成本+总部管理费+盈利
2、 工程总成本:直接费+间接费
(1)、直接费:人工费、材料费、设备费、设计施工仪器和设备费、分包费。
(2)、间接费:投标费、保函费、保险费、税金、业务费、临时设施费、贷款利息、现场管理费及其他费用。
3、公司总部管理费
4、盈利:利润+风险费
(四)、EPC项目的风险因素
EPC项目的风险费用的确定主要取决于招标文件中业主要求承包商承担的风险项目有多少及承包商对风险的控制和管理能力。与工程报价有关的主要风险因素有以下方面:
1、设计技术风险:污水处理工艺设计技术不够成熟、中试条件受限、设计有偏差、业方进水发生较大的变化等。
2、工程进度风险:工程项目审批不及时、外部干扰多、业主变更多。
3、工程设备材料风险:供货厂家变化、运输装卸、物价上涨等风险。
4、劳动生产率的风险:主要由施工现场条件、施工组织、气候条件、员工素质、施工设备等因素引起。
5、工程分包合同的风险:主要由分包商施工能力不够及分包合同纠纷引起的风险。
6、工程延期的风险:没有按合同约定的工期完成工程项目引起的罚款。
7、EPC项目工程性能保证金:主要由设计的污水处理工艺技术及设备性能没有达到合同约定引的风险。
8、货币兑换汇率风险:进口设备外币支付时与采购时贬值或升值等引起的风险。
9、各类外部环境的风险:社会动荡、战争、政局的不稳、法律法规的变化等引起的风险。
EPC项目承包商报价时考虑的具体风险费用限于篇幅本文不作详述。
(五)投标书的编制、组成及注意事项
EPC项目承包商编制和提交投标文件一定要严格按招标文件中的“投标须知”编制和提交,否则会引起废标。主要包括以下内容:
1、按“投标须知”要求的使用语言编制投标文件。
2、投标价格的说明,通常是按招标文件的要求承包商投标报价的是固定总价还是固定综合单价。
3、投标报价使用的货币及支付使用的货币,若不同时一定要注意货币转化时兑换汇率的规定,是固定汇率还是浮动汇率。
4、投标文件的有效期。
5、编制详细的投标文件与招标文件的偏差表。
6、如招标文件要求提出“替代方案”,则投标人提供良好的“替代方案”可增加中标的可能性。
7、按招标文件要求提交投标保函。
8、投标人的授权函及每页的小签,投标文件的正本、副本份数等内容。
9、投标文件组成主要包括:投标函及其附录、商务建议书、技术建议书、及其它补充文件。
(六)、EPC项目合同谈判与签约
EPC工程项目谈判是一个复杂的过程,每次谈判要有充分的计划准备。主要内容有:谈判的目的、目标、人选、时间、地点、谈判的方案、达成一致的预期目标,谈判是一个相互让步与妥协的过程,成功的谈判结果对双方基本是公平的。谈判结束后双方可按约定进行签约本文不做详述。
(七)、小结
根据国际上EPC工程项目承包模式结合我公司在小城镇污水处理项目及工业废水处理业务的业绩及发展现状,我公司将调整公司内部组织机构,加强工艺技术设计能力,提高工程实施综合管理能力,增强项目团队建设,将来采用设计、采购、施工管理承包+运营管理为主要模式,为公司在环保领域某一区域和行业占有一席之地适应激烈的EPC工程项目竞争市场而不断学习、提高和追求。
参巧文献:
关健词:污水处理;处理现状;技术动态;
1 城市污水处理设施的建设与发展
我国解决城市污水的净化问题始于二十世纪70年代。80年代,随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视,城市排水设施建设有较快发展。国家适时调整政策,规定在城市政府担保还贷条件下,准许使用国际金融组织、外国政府和设备供应商的优惠贷款,因此,推动了一大批城市污水处理设施的兴建。“八五”期间,随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大,城市污水处理设施的建设经历了一个发展时期。
2 城市污水处理现状
2.1工艺技术
目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中,各种类型的活性污泥法仍为主流,占90%以上,其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质。化学法是指向废水中投加化学物质,通过化学反应达到净化废水的目的。生物法指采取一定的人工措施,创造微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量繁殖,从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。生物法主要用于去除废水中呈溶解态和胶态的有机物,与物理和化学法相比,生物处理在去除废水中有机碳、硫、氮、磷等污染物质方面,存在许多优越之处。
总的说来,传统的废水生物处理方法无论在设计理论和实际运行管理等方面,都有比较成熟的经验。我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果,某些研究成果达到国际先进水平。国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国,AB法、氧化沟法、A/O 工艺、A2/O 工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用。污水处理工艺技术在过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场。
随着我国对水环境质量要求的提高,修订后的国家《污水综合排放标准》(GB8978一l996)也越来越严格。特别是对出水氮、磷的要求提高,使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。由此开发了改良A2/O工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺,并已开始在实际工程中应用。从工程规模上看,一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。
2.2规划布局
目前,大型集中污水处理厂在城市污水处理面发挥着重要作用,具有较明显的规模效益。大型污水处理厂在单位水量投资和运行费方面较小型污水处理厂有明显的优势;随着污水处理厂规模的增加,单位污水量的建设费用和运行费用都会下降。
3 城市污水处理发展趋势 .
3.1 技术动态
随着社会经济的发展,城市污水排放量持续增加,1997年,全国城市污水年排放量达到35l亿m3,而污水处理率只有25.84%,其中集中处理率仅为13.65%。因此提高处理率以及处理的技术成了当今城市污水处理技术的当务之急。
随着石油化工和有机化工的发展,有机物的种类和数量不断增加,城市废水水质处理越来越复杂,需要研究开发新的废水处理生物技术。另外,随着水资源的日益紧张和人们环保意识的提高,进一步寻求能够高效除去生物难降解物质和氮磷营养物质也要求研究开发新的废水处理生物技术。
3.1.1技术动态
近年来城市污水处理技术的发展方向主要有:对传统的活性污泥法流程和技术进行革新,使之更为经济合理;研究开发可以代替活性污泥法的处理流程和技术;研究开发目标为城市废水回用的处理流程和技术,由此开发了许多废水处理的新工艺,如吸附生物降解(AB)工艺,序批式间歇反应器(SBR)、膜分离活性污泥法、氧化沟工艺等。
3.2发展趋势
从近几年污水处理厂建设的情况来看,污水处理厂的建设有向小型化、分散化发展的趋势,出现这样的情况主要是由于两个因素造成的,一是缺水城市和缺水地区越来越重视处理后污水的再生利用;另一个因素是随着污水处理厂的普及,一些小城镇和远离城镇的别墅区和渡假村也都开始兴建污水处理设施,进一步促进小型污水处理设施的建设。
3.2.1 污水资源化使污水处理厂向小型、分散化发展
污水处理厂布局充分考虑了现有污水管道系统、污水回用、用地条件等因素,贯彻了污水处理厂集中与分散相结合、污水处理与回用相结合的原则。
3.2.2 污水处理厂的普及促进小型污水处理设施的建设
近几年来我国城市污水处理厂建设步伐明显加快,大中城市污水处理普及率逐步提高。一些小城镇、工业开发区、别墅区和度假村等也开始建设污水处理厂站。
3.2.3污水处理厂布局规划应考虑的主要因素
污水处理厂布局规划是污水管道和污水处理厂建设的关键,科学合理的处理厂规划方案,可以降低污水管道和处理厂的建设和运行费用,并有利于污水的回用和排放。在编制污水处理厂布局规划应考虑以下主要因素:
(1)处理厂规模要考虑大中小相结合
大型集中污水处理厂具有明显的规模效益,且来水水质稳定,易于日常运行管理。但处理厂过于集中,必然造成污水管道工程量加大,整个污水系统的初期投资较高,实施困难。因此,污水处理厂布局应因地制宜,规模大、中、小相结合。
(2)污水处理厂厂址的选择上要考虑上中下游相结合
在传统的处理厂布局规划中,一般都将处理厂安排在城市的下游,这样可以使尽可能多的污水自流进入处理厂。
(3)污水处理厂布局上要考虑集中与分散相结合
根据城市的特点综合考虑现状污水管道系统、处理厂用地条件、污水排放与回用情况等因素,综合分析后确定。
(4)应充分考虑污水回用的需求
水资源短缺已经成为我们面临的一个重要问题,北方缺水城市在编制污水处理厂布局规划时一定要将污水回用作为一个重要因素加以考虑。
3.3管理体制与相关政策
3.3.1管理体制
我国城市水环境污染控制体制是依据国务院各部门分工和《城市规划法》、《水法》、《环境保护法》、《水污染防治法》的规定,采取分级和分部门管理体制,即中央、省、自治区、直辖市和县、镇级分设行政主管部门;城市的独立工矿企业单位的水污染处理设施由各自行政部门管理,但业务、技术上受同级城市环保、建设部门的指导。相关部门责任如下:
(1)环境保护部门负责审查。
(2)建设部负责建设行政管理。有关供水的水资源调配、水污染防护和治理、饮水卫生与健康,分别由水利部、国家环保总局和卫生部协同管理。
(3)水利部门按照国家资源与环境保护的有关法律法规和标准,组织水功能区的划分和向饮用水源区等水域排污的控制,监测江河湖库的水质.审定水域纳污能力,提出限制排污总量的意见。
3.3.2相关政策法规
为推动产业发展,政府先后实施颁发了《城市排水当前产业政策实施办法》和《关于加快城市污水集中处理工程建设的若干规定》。
为确保排水设施安全正常运行,进一步控制超标污水进入排水设施造成人员伤亡事故和排水设施的损坏,制定了相应运行管理标准和《城市排水许可管理办法》、《城市污水水质检验方法标准》、《城市排水监测工作管理规定》,同时为加大对污水的监测力度,建立了《国家城市排水监测网》,并对监测网的成员单位进行了国家级城市排水监测计量认证。《中华人民共和国水污染防治法》要求建设、完善城市排水管网和污水处理设施,建立建设项目的环境影响评价及报告制度、排污收费制度。全国开始征收排污费和城市排水设施有偿使用费,明确要求城市排水设施有偿使用费做到专款专用于排水设施的维修养护、运行和建设。
(1)规划目标
根据我国国民经济发展计划和水污染防治规划中城市污水处理规划要求:到20l0年,我国城市化率将达40%,城镇人口总量将从现在的3~8亿增加到6~7亿,城镇需水量将从目前的858亿m3 增加到l290亿m3 。污水处理率城镇不低于50%,城市不低于60%,重点城市不低于70% 。城市污水处理系统的规划在我国正受到越来越多的重视,规划目标主要包括水源保护目标、水环境质量控制目标和污水再生利用目标三个方面。
(2)政策体制改革
①管理体制:基于市场机制和政府宏观调控相结合的水工业管理与法律保障体系正在建立和逐步完善;政府、企业的职能和作用正在重新定位,机构正在重组;近几年还颁布了《城市供水价格改革管理办法》、《关于加大污水处理费征收力度的通知》等一系列法规政策。
②运营机制:供水与排水开始走向一体化,逐步建立适应社会主义市场经济的投资、建设、运营机制。
③投资:采取多渠道、多层次、多元化的资金筹措体制,投资建设城市污水处理厂。
④污水处理费及水价政策:《城市供水价格管理办法》对城市供水价格的概念、组成、制定原则、制定程序及主管部门等都做了明确规定。
强化混凝作用机理与常规混凝并无太大差别,主要包括压缩双电层作用、吸附电中和作用、吸附-架桥作用、沉析物网捕作用和特殊混凝作用等[2]。向污染水体投入混凝剂后,一方面通过压缩双电层和吸附电中和作用,胶体扩散层被压缩,ξ电位降低,胶体脱稳;另一方面通过吸附-架桥和沉析物网捕等作用使脱稳后的胶体相互聚结成大的絮体并沉淀,最终固液分离。新型高分子混凝剂的使用使以上作用得到强化,它不仅具有以絮凝体吸附水中非溶性大分子有机污染物的物理吸附作用;又能对水中溶解性低分子有机物产生很强的化学吸附和强氧化等多种净化效果,从而可以提高污染物的去除率。但是,要取得良好的混凝效果还和许多因素有关,其中包括混凝剂品种、混凝剂投加量、水质、水力条件、水温、碱度和pH等。只有优化这些反应条件,使混凝剂在最佳条件下起作用,才能达到强化混凝提高常规混凝效果的目的。
1 强化混凝技术在国内外的应用
1.1 在生活污水处理中的应用
英国[3]早在1870年就开始应用混凝技术,但很快被生物处理所取代,到了20世纪80年代,随着新型高效混凝剂的不断问世,同时为了进一步提高污水中有机物和磷的去除率,强化混凝技术开始应用于实际工程。
美国对于强化混凝技术在给水处理中的研究和应用较多[4],但是在城市污水处理中也有报道[5]。美国落杉矶市的Hyperion污水处理厂采用一种阴离子高聚物(0.15 mg/L),与10 mg/L的FeCl3复配处理城市污水,连续运行6 a,SS和BOD5的一级处理去除率稳定在83%和51%左右,同时对磷和重金属的去除效果也很好,而其基建费和运行费却只有二级处理厂的30%左右。南加利福尼亚4大污水处理厂通过对传统一级处理的工艺进行改进,投加FeCl3混凝剂和部分助凝剂,处理效果大幅度提高。改进后的一级处理工艺,SS去除率达到了85%,BOD5的去除率增加到50%以上。Mete等[6]认为,从经济和技术上来讲,强化混凝法是一项简单而有效的水处理技术,能有效去除水中溶解性有机物、胶体杂质等。
此外,以色列[7]、埃及[8]、日本[9]和挪威等国[10]对强化混凝的研究和应用均有较多成功的实例。近年来,随着环境保护力度的加强,强化混凝技术在我国也得到一定的发展。
Harleman等[11]在香港最大的一座CEPT污水处理厂建造之前,曾做了强化混凝工艺和常规一级处理工艺的比较试验。试验表明,10 mg/L的FeCl3和0.15 mg/L的聚合物能使SS的去除率从71%提高到91%,BOD5的去除率从42%提高到80%,且可节省30%沉淀池体积。
台湾的Chen Chiuyang研究了城市污水排海前的强化混凝处理,投加硫酸铝和PAC各30 mg/L,沉淀1 h,SS和BOD5的去除率分别为70%和60%,比强化处理前提高了25和35个百分点。
王东海[12]、任洁等[13]采用无机絮凝剂处理低浓度生活污水,当PAC投加量为30~50 mg/L时,CODCr去除率达70%以上,达标排放。
强化混凝处理生活污水在国内外均有很多成功的实例,北欧大型湖泊周边城镇和南欧地中海沿岸城镇经常采用强化混凝技术作为生活污水处理技术,可以说强化混凝是仅次于生化处理的生活污水处理主流技术。在强化混凝技术研究和应用方面,国内外均注重于现有常规混凝剂及絮凝剂的组合或复配,以求达到低成本和高去除率的统一。相对于常规生化处理工艺,强化混凝技术可以节省工程投资,减少水处理成本费用和节约用地面积,特别是该技术对导致水体富营养化元素之一的总磷的去除率能达到90%以上,是很多常规生物处理技术不可比拟的。因此,强化混凝技术是解决我国城镇由于资金不足导致污水处理率低的出路之一。上海市在建的两个超大型污水处理厂:竹园污水处理厂(一期)与白龙港污水处理厂(设计日处理能力分别为170万m3与130万m3)也采用以强化混凝为主的处理工艺流程。随着强化混凝技术在我国的普及,2003年颁布的国家城镇污水处理厂排放标准(GB 189118-2002)中对该工艺技术的排放标准进行了规定。
1.2 在工业废水处理中的应用
强化混凝技术广泛应用于工业废水的(预)处理,特别是在化工废水、染整废水和造纸废水的预处理中更为普遍。阮湘元等[14]用PAC、PAM预处理富含有机染料的染整废水,联合氧化絮凝床,出水可达工业污水排放标准;朱虹等[15]研究表明,新型絮凝剂聚磷硫酸铁是一种更为有效的染整废水处理絮凝剂。另外,强化混凝在染整废水的脱色处理中应用较多,这方面,李春华等[16]做过比较详细的综述。
此外,强化混凝在造纸废水处理中的应用较多,李福仁[17]用PAC与PAM复配预处理,联合气浮工艺处理高浓度CTMP制浆造纸废水,处理效率高,出水水质稳定,可直接排入城市污水处理厂集中处理;张学洪等[18]比较了多种混凝剂对造纸废水的处理,发现PAC最为合适,不必调节pH,出水达国家污水排放标准。
强化混凝在其他工业废水处理中的应用国内常有报道。姚文娟等[19]研究表明,PAC、壳聚糖、膨润土和PAM等絮凝剂对酒精槽的离心废液有较好的絮凝效果,SS去除率为86.57%~89.62%,CODCr去除率为58.2%~59.2%;相波等[20]用Na2S、FeCl3、PAM复配对铜酞菁废水预处理,联合缺氧-好氧生物接触氧化工艺,取得良好的效果,各项指标均达国家一级排放标准。吴敦虎等[21]研究表明,用聚合氯化硫酸铝和聚合氯化硫酸铝铁混凝剂处理COD为1000~4000 mg/L的制药废水,去除率达80%。
与生活污水的强化混凝技术相比,工业废水的强化混凝技术研究更注重于针对不同种类废水或污染物,开发处理效果更佳的新型混凝剂或含有新型混凝剂的复配混凝剂,以及强化混凝与其他工艺的联合使用,而对经济方面的要求相对较宽松。这是由于一些工业废水含有有毒有害物质不能直接进行生物处理的原因。因此,研究更多更有效的新型混凝剂将推动强化混凝技术在工业废水处理中的应用,也是治理工业废水污染的有效方法之一。
1.3 在污染地表水处理中的试验
近几年,强化混凝在污染地表水处理中的应用渐渐受到关注。中科院王曙光等[22]采用聚合氯化铁(PFC)为混凝剂,对深圳市的龙岗河、观兰河、燕川河、大茅河水体进行了强化混凝处理的试验研究。结果表明,当PFC投加量为50 mg/L时,观兰河(原水CODCr=48.0 mg/L)的CODCr去除率达70%以上,浊度去除率达91%,TP的去除率达到95%,TN的去除率达41%;大茅河(原水CODCr=84.0mg/L)的CODCr去除率达到50%以上,浊度去除率达78%,TP的去除率达96.5%,TN的去除率达41.6%,对重金属也有一定的去除效果。处理后水质达到或接近地面水水质标准。
孙从军等[23]以多种混凝剂,对数条严重污染的苏州河支流水体进行强化混凝实验室研究。结果表明,硅藻土较为有效,在最佳投药量为200 mg/L的条件下,CODCr去除率为43%~59%,P去除率为92%~100%,但NH3-N几乎没有去除。
Cheng Wenpo等[24]用Al2(SO4)3、PAC、FeCl3和 PFS等混凝剂处理水库水。结果表明,PFS比 FeCl3有更好的溶解性有机物(DOC)去除率和更少的铁残留;Al2(SO4)3对浊度、色度和细菌的去除效果最好,但是对DOC的去除效果不够理想;当PFS和 Al2(SO4)3联合使用时,处理效果最佳,DOC、浊度、色度都能得到很好的去除。
污染地表水是介于污水和清洁地表水之间的那部分水,特别是小型封闭水体,包括污染的城市景观水体。这部分水体的治理,是强化混凝技术应用的新领域,国内已开始研究。由于其污染物浓度较小,相对去除率较低,但是磷的去除相当可观,能有效防治水体的富营养化,具有广阔的应用前景。通常可以采取建造构筑物或直接投撒的方式来实现污染水体的强化混凝处理。上海佛欣河道公司应用投撒混凝剂来压制藻类的泛滥取得较好的效果。但是,某些混凝剂的安全性令人担忧,特别是一些新型高效混凝剂和生物混凝剂的应用,在考虑到其处理效果和处理成本的同时,更应考虑其安全性。
2 强化混凝技术研究新进展
2.1 混凝剂研究新进展
2.1.1 无机高分子混凝剂
无机高分子混凝剂(Inorganic Polymer Flocculant,IPF)以其投药量少、无毒或低毒、价廉和处理效果好等优点,越来越受到人们的重视,逐渐成为给水、工业废水和城市污水处理的主流混凝剂[25],被称为第二代混凝剂。目前应用比较多的还是聚铝、聚铁两大系列,如PAC、PAFC等,但是新型的聚硅、聚磷和聚硫也不断面世,并显现出不凡的混凝效果,如聚硅酸铝、聚磷酸铁等。因此,无机高分子混凝剂呈现多品种、多组份和多功能的发展趋势,但品种繁多,产品质量不够稳定。在今后的研究应用中,应优化混凝剂的制备工艺,改进产品的性能和稳定性,同时根据特定的水质成分开发相应的混凝剂品种和配方,并结合高效混合反应器和智能化投药监控技术,进一步提高混凝效果。
2.1.2 有机高分子絮凝剂
有机高分子混凝剂主要是通过其链状分子的吸附-架桥而起作用,它的应用能有效提高絮体颗粒尺寸,絮体颗粒直径要比单一投加PAC形成的颗粒直径大3~5倍[26],所以在强化混凝中得到广泛应用。
有机高分子絮凝剂可分为天然和合成两大类。合成有机高分子絮凝剂由于分子量大,分子链官能团多的结构特点,在市场上占绝对优势,其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛,由于其残留单体具有毒性,限制了其在某些水处理领域的发展。天然有机高分子絮凝剂由于原料来源广泛,价格低廉,无毒,易于生物降解等特点显示了良好的应用前景,但由于其电荷密度小,分子量较低,且易发生生物反应而失去絮凝活性,使其用量远小于有机合成高分子絮凝剂。经过改性的天然高分子絮凝剂能克服以上缺点,特别受到关注。其中,淀粉改性絮凝剂的研究开发尤为引人注目[27]。因此,研究和开发高效、安全、可生物降解的有机高分子絮凝剂是今后的发展方向。
2.1.3 其他混凝剂
除无机高分子混凝剂和有机高分子絮凝剂两种主流混凝剂外,微生物絮凝剂(Microbial Flocculants MBF)近年来受到研究者极大关注[28]。它是利用生物技术,从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理絮凝剂[29]。MBF可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的安全与环境污染方面的缺陷,易于生物降解,无二次污染。目前,已应用于纸浆废水、染料废水处理及污泥脱水、发酵菌体去除等领域,取得了良好的絮凝效果[30]。但是,目前国内的研究多限于对其在实际应用中的研究,而对其作用机理等基础性研究较少,有待进一步加强。余荣升等[31]指出,由于生物技术的飞速发展,人们对微生物细胞基因的认识和控制也越来越自如,即可根据不同的废水水质研制出具有针对性的高效MBF,这样不仅可大大降低絮凝剂的投加量,还可以降低处理成本。
另外,近年来矿物类混凝剂也有一定的发展,粉煤灰、硅藻土、沸石粉和膨润土等矿物质制成的混凝剂也开始应用于水处理中。据报道,黄彩海[32]、于衍真等[33]制备的粉煤灰混凝剂,混凝效果优于传统的单一铝、铁混凝剂,可用于各种工业废水的处理。
2.1.4 混凝剂的改性和复配
混凝剂的改性和复配能优化混凝剂性能,提高混凝效果。江霜英等[34]对上海污水二期工程污水强化混凝处理的试验研究表明,聚合双酸铝铁同有机高分子絮凝剂复配经济有效。Petzold [35]、李尔 等[36]也做过类似的研究,表明两种或两种以上混凝剂处理废水,处理效果优于单一混凝剂的使用,有机和无机混凝剂相配合更为有效,具有广阔的工程应用前景。
2.2 强化混凝机理研究新进展
2.2.1 表面络合原理及其定量计算模式在强化混凝中的应用
70年代初期Stumn等首先提出对水合氧化物的分散体系中金属离子的专属吸附采用配位化学的处理方法,认为颗粒物界面上与H+、OH-和金属离子的结合属于络合化学反应,此时的吸附量可以用与溶液中络合平衡类似的方法,按质量作用定律加于讨论。Schindler等对这一概念加于进一步的阐述,因而后来被称为Stumn-Schindle络合模式,近年被广泛应用于固液界面上反应机制的研究。由于表面络合模型的计算相当繁杂,主要应用计算机模块来进行多组分多相的复杂计算,目前主要的计算机程序有REDE-QL,MINEQL,MICROQL,SUREQL,HYDRAQL,FITEQL等。它们可用来计算各种化学平衡和表面络合反应中的平衡常数和组分浓度。例如MICROQL可以计算饱和Al(OH)3溶液中铝的形态分布及其表面平衡常数。王向天等[37]应用Stumn-Schindle络合模式,计算了高岭土、二氧化硅的表面络合常数,得到了与实验数据相吻合的计算结果。
2.2.2 分形理论在强化混凝中的应用
分形理论用于对混凝的研究也是一种有效的新手段。絮体结构和性能在混凝研究中一直有十分重要的地位,其大小、强度、密度与穿透性等特点对于污泥处置和出水水质至关重要,其形成往往具有分形特征。通过分形结构分析,用一非整数维数来描述非规则体中的无规则程度,为这些看起来复杂不规则形态提供一种数学框架,从而得以定量的描述,而分形结构分析中最重要的特征参数是分形维数(分维)。一般认为,对应于分形体的不规则和复杂性或空间填充程度,分维不同则反映了聚集体结构所具有的开放程度,在混凝研究中应用分维可以对不同条件下形成的絮体结构进行更为准确的描述。关于分形理论和研究方法及其在强化混凝中的应用,王东升等[38,39]作过比较详细的论述。
2.2.3 混凝作用机理研究逐渐向半定量仍至定量化发展
表面络合理论和分形理论的引入推动了混凝研究的半定量和定量化进程,发展了多种计算模式和软件,但多限于应用在传统混凝剂,对新型高分子混凝剂混凝过程的计算尚存在困难,有待进一步的研究。王东升等[40]以典型IPF-颗粒物-水溶液体系的相互作用为例,对Dentel的吸附沉积-电中和模式(Precipitation Charge Neutralization Model,PCNM)作了适当改进,能够较好地预测聚合铝的混凝特征,实验结果与模式预测值基本吻合。
2.3 其他方面研究新进展
2.3.1 混凝过程的在线控制
由于流动电流原理及其检测技术在混凝中的应用,实现了混凝过程的在线控制,保证了混凝剂的最佳投药量。另有报道,利用水中颗粒物对光的散射作用能很好地实现混凝过程的在线监测。金鹏康等[41]根据这一原理研制的光散射颗粒分析仪(Photometric Dispersion Analyzer,PDA)对腐殖质混凝过程进行在线监测,并对得到的FI(Flocculation Index)曲线的特征参数进行分析,发现FI曲线及其特征参数受混凝剂投药量的影响很大,其变化情况与胶体稳定情况(ξ电位)及混凝效果(TOC去除率)具有良好的相关性,说明这种在线监测技术对混凝过程的在线监测是有效的。
2.3.2 强化混凝设备的开发
混凝设备中混合器最为关键,其主要作用是让药剂与水尽快混合。常用的混合设备有水泵混合、管道混合、压力式孔板混合、机械搅拌混合、涡流式混合及射流混合等,其中射流混合是混合技术的新发展,具有混合速度快,功率损失小、絮凝效率高等优点[42]。具体过程为用注入管将絮凝剂注入接近反应池的进口处,注入管的侧面周边有几个小孔,混凝剂经小孔以很大的速度进入。在垂直于原水管的中轴处水流的紊动强度最大,混凝剂射流由此进入最易与原水完全混合。
3 结 语
强化混凝技术近年来得到了迅速的发展,在研究和应用中都取得了较大的进步。由于一些新理论新方法的引入,使对强化混凝的研究得以深入,特别是一些基础性的机理研究越来越受到重视,但由于强化混凝是一个相当复杂的过程,其中的许多问题有待于进一步的深入研究,特别是以下几方面应得到加强:
(1)继续研制高效混凝剂和混凝设备,提高其混凝效果,降低其生产成本;
(2)加强强化混凝的机理研究,寻找研究强化混凝的有效方法,如研究无机高分子絮凝剂中最佳形态的鉴定和定量分析方法等,最大限度地提高其中最佳形态的含量及其稳定性;
(3)加强强化混凝动力学的研究,将化学反应动力学与混合的流体动力学结合起来全面描述絮凝剂投入水中后的形态变化及污染物的脱稳模型,以便对强化混凝进行预测和控制,最终服务于工程实践。
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