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关键词:小区污水处理
第一章 小区污水处理及技术
一、概 述
医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区,我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域,其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准,必须设置独立的污水处理设施,这就是我们所指的小区污水处理。
小区污水系统的处理能力,各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过1400m3/d,美国则把小厂的处理能力限定在3785 m3/d的范围内。根据我国情况,建议把等于或小于4000 m3/d的处理厂定义为小区污水处理厂。
小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水),属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大,污染物浓度偏低,即比城市污水低,污水可生化性良好,处理难度小。
小区污水的处理工艺依据小区污水排入水体的功能不同而异,常用处理方法有:化粪池、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。由于小区污水处理水量较小,管理水平不高,所以,在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺,以防止因污泥处理不善造成二次污染。目前,较为常用的处理工艺有:①污水调节池初次沉淀池生物接触氧化池二沉池出水,生物接触氧化是应用最广泛的方法,主要优点是停留时间短、易挂膜,尤其适合设备化,埋地建设倍受环保公司及用户青睐,但由于维修管理及设备防腐等方面的问题,近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式,设置人员通道以便维修,此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场,但这种方式一般处理规模较小,每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理,推荐采用地面建设方式,生物处理部分可采用接触氧化,也可采用SBR或其改进型CASS工艺,曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。②污水调节池混凝沉淀过滤出水,对处理程度要求不高,且水量较小时,可采用此工艺,具有占地面积小,异味小,管理简单等优点。另外,在好氧生物处理之前加上酸化水解,有利于降低能耗,提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积,如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车,应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。
二、小区污水处理厂设计原则
1. 处理出水要求和处理程度
一般来说,不同小区对出水的要求差异较大。应根据我国《地面环境质量标准》(GB3838—88)和《污水综合排放标准》(GB8978—96)的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度,以确保出水水质。如果出水采用土地处理法处理,则按土地处理法的要求计算;
2.污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点,即外观设计上要与小区建筑环境相协调,以求美观;
3.在污水处理工艺上力求简单实用,以方便管理;
4.在高程布置上应尽量采用立体布局,充分利用地下空间。平面布置上要紧凑,以节省用地;
5.污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向,与其它建筑物有一定的距离,以减少对环境的影响;
6.设备化,定型化,模块化,施工安装方便,运行简易,设备性能稳定,
适合分期建设;
7.处理程度高,污泥产量少,并尽可能采用节能处理技术;
8.处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大,使系统有较好的经受冲击负荷的能力。
9.小区内的人口是逐渐增加的。因此,小区污水处理厂应按可预期的发展规划作为流量设计的基础。根据我国情况,可考虑采用20年的设计周期。
三、小区污水处理技术及流程
新编《建筑给水排水设计规范》(征求意见稿)中补充了小区污水处理的内容。因此,本部分内容以此为基础,包括了化粪池的设置、含油废水的预处理、医院污水的消毒和放射性废水、有毒有害废水的预处理、高温废水预处理、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。本节第一部分先介绍新编(设计规范)
4.8小型生活污水处理的内容, 然后重点介绍二级生物处理及水回用方面的内容等。
(一) 4.8 小型生活污水处理(摘自新编《建筑给水排水设计规范》(征求意见稿))
4.8.1 公共食堂和饮食业的污水以及其它含油污水,应经除油装置后方允许排入污水管道。
4.8.2 隔油池设计应符合下列规定:
l.污水流量应按设计秒流量计算。
2.污水在池内的流速,应根据含油污水性质确定;
1)含食用油污水,不得大于0.005m/s。
2)含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水,宜采用0.002~0 0lm/s。
3.停留时间可按下列规定确定:
l)含食用油污水宜为2~10min。
2)含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水,宜为0.5~lmin
4.人工除油的隔油池内存油部分的容积,不得小于该池有效容积的25%。
5.池内污水池进水管应考虑有清通的可能,并应设活动盖板。
6.污水夹带其它沉淀物时,在排入隔油池前未经沉淀处理者,应在池内另附加沉淀部分容积。
7.油脂及沉淀物清除周期不宜大于6d。
8.除油池出水管管底至池底的深度,不得小于0.6m。
4.8.3 温度高于40℃的排水,应首先考虑将所含热量回收利用,如不可能或不合理时,在排入城镇排水管道之前应设降温池,降温池应设置于室外。
4.8.4 降温宜采用较高温度排水与冷水在池内混合的方法进行。
冷却水应尽量利用低温废水。所需冷却水量应按热平衡方法计算。
4.8.5 降温池的容积应按下列规定确定:
l.间断排放污水时,应按一次最大排水量与所需冷却水量的总和计算有效容积。
2.连续排放污水时,应保证污水与冷却水能充分混合。
4.8.6 降温池管道设置应符合下列要求:
l.有压高温污水进水管口直装设消音设施,有两次蒸发时,管口应露出水面向上;无两次蒸发时,管口宜水内200mm以上。
2.冷却水与高温水混合可采用花管喷洒,采用生活用冷水做冷却水时,应采取防回流污染措施。
3.降温池虹吸排水管管口应设在水池底部。
4.应设通气管,并引至不妨碍通行处。
4.8.7 建筑物生活排水在下列情况下宜设置化粪池:
l.城镇、居住小区或厂区无污水处理设施,污水排入江河湖海时;
2.城镇污水处理厂设施和市政污水管道已满负荷运行,无法接纳时;
3.居住小区、医院等设有生活污水处理设施,需要预处理时。
4.8.8 化粪池的设置应符合下列要求:
1.化粪池宜设置在接户管的下游端,便于机动车清掏的位置。
2.化粪池池外壁距建筑物外墙不宜小于5m,并不得影响建筑物基础。
3.化粪池距离地下水取水构筑物不得小于30m。
4.化粪池不得设置于建筑物内。
4.8.9化粪池有效容积应为污水部分和污泥部分容积之和。其计算参数应符合下列规定;
城镇污水处理厂是城镇重要的公共基础设施。近年来,特别是开展“811”环境污染整治行动以来,我省城镇污水处理厂建设不断加快,到*年底将全面完成县以上城镇污水处理厂建设的目标任务。但是,目前城镇污水处理厂建设和管理方面存在的问题仍然比较突出,主要表现为:建设滞后、总量不足,管网不配套、污水收集率低,工艺落后、处理效果差,体制机制不完善、监督管理不到位等。为进一步加强城镇污水处理厂建设管理工作,经省政府同意,现就有关事项通知如下:
一、加强统筹,科学编制城镇污水处理设施建设规划
各地要从城乡统筹出发,根据城乡规划和土地利用总体规划以及地区环境容量和污染防治要求,抓紧组织编制县市域污水处理设施建设规划。要坚持“规划先行,分步实施,管网建设与集中处理设施并重,管网先行、处理跟进”的工作方针,按照《*省城乡给排水专业规划编制导则》的要求,以加强城乡生态环境建设为重点,调整和完善城乡给排水专业规划。要根据当地实际,统筹城乡供水和污水处理基础设施布局,实现区域内供水、污水处理等设施共建共享。有条件的区域,要根据主要污染源情况确定建设工业污水处理厂或生活污水处理厂,工业企业相对集中、主要污染源为工业污水的地区,应建设市场化运作、兼顾生活污水处理的工业污水处理设施,优化资源配置,避免重复建设和资源浪费,提高投资效益。各地在完成县以上污水处理厂建设任务的基础上,要重点规划建设中心镇和工业园区的污水处理设施,有计划、分步骤开工建设,扩大城乡污水收集处理覆盖面。
二、加大力度,加快城镇污水处理工程建设
(一)加快完成“811”环境污染整治建设任务。按照率先建成县以上城镇污水处理厂的目标要求,各地要进一步加强对污水处理厂建设的组织领导,积极筹措资金,用足用好省级各项补助资金,加快工程建设步伐。列入“811”环境污染整治建设项目的城镇污水处理厂,必须于*年底建成并投入运行。其他已建的城镇污水处理厂,要加快配套污水管网建设,提高污水收集处理率,实现城镇污水处理厂投入运行后一年内实际处理负荷不低于设计能力的60%,三年内不低于设计能力的75%。
(二)严格执行污水处理厂建设各项规定。城镇污水处理厂建设必须坚持节约集约利用土地、切实保护耕地的原则,选址应符合土地利用总体规划并认真执行建设项目环境影响评价、环保“三同时”及竣工验收制度。要严格基建程序,在项目准备阶段,要抓好项目建议书、可行性研究、扩初设计、环境评价的编制和审批工作,有条不紊地按照基本建设程序执行;在项目执行阶段,重点抓好招投标与监理工作,按照“公开、公正、公平”的原则,严格执行工程招标投标制度;在项目竣工阶段,重点抓好工程试运行与财务决算等工作。项目的招投标率和工程监理率要达到100%。加强工程建设质量管理,按照《建设工程质量管理条例》的要求,加强建设施工监督管理,建立和完善工程项目质量管理体系;实施政府工程质量监督管理制度,加大执法力度,重点加强对法律、法规和强制性标准执行情况的监督检查,督促建设单位严格执行国家技术标准,落实有关责任人对工程质量终身负责的制度,确保工程建设质量。
(三)规范城镇污水处理厂设计,完善工艺。要严格执行污水处理厂设计规范,根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地实际,选择适用的污水处理工艺。新建城镇污水处理厂必须采用脱氮除磷工艺。已建成的污水处理厂出水水质氮、磷等指标超标的,要制定限期治理方案。要配套建设污水处理厂环保设施,落实污泥处理、噪声控制、除臭、消毒等措施。
(四)切实做好城镇污水处理厂验收工作。城镇污水处理厂建设完工后,建设单位要及时向环保部门提出试运行申请,环保部门应当在受理申请之日起20日内提出是否同意的审核意见。试运行期间,城镇污水处理厂废水排放应当符合环保部门规定的排放要求。试运行三个月内,建设单位应向环保部门申请建设项目竣工环境保护验收,经验收合格后方可投入正式运营;试运行阶段废水排放不符合要求的,建设单位应向环保部门提出延期验收申请,延期验收期限一般不超过一年。
三、加强监管,保障污水处理厂正常运营
(一)严格实施排水排污许可制度。加强对排水企业的监管,建设、环保部门要严格实施和执行对排水企业的排水、排污许可证制度。通过污水处理厂与排水企业签订服务协议,明确排水企业的责任;加强对进入城镇污水收集系统的主要排放口特别是重点工业排放口水质水量的监测,禁止超标污水进入收集管网;严格按照设计要求、处理工艺接纳工业污水,禁止接纳超过处理能力或接纳不符合处理工艺的工业污水,以保证污水收集系统和城镇污水处理厂安全、正常运行。
(二)加强城镇污水处理厂水质管理。城镇污水处理厂运营单位要负责做好污水处理设施的正常运转,依法做好排放污水的申报登记工作。确保排放水质符合国家和省里规定的污染物排放标准。超标排放的,必须进行限期整治,并按超过排放标准的倍数加倍征收排污费。在污水处理厂出水不能稳定达标排放的情况下,要严格控制纳管排污单位新增污染物排放总量的项目建设,确需建设的应相应削减原有项目的排污量。
(三)加强城镇污水处理厂在线监测监控。城镇污水处理厂排污口要按照国家和省里的规范要求设置,并安装水量自动计量装置、等比例采样器和pH值、化学需氧量、氨氮、总磷等主要水质指标在线监测监控装置。在线监测监控应与环保、建设部门联网,实现实时监测监控。建立城镇污水处理厂进出水水质取样、检测和化验制度、监测公示制度,定期监测信息,接受社会监督。
(四)加强城镇污水处理厂应急处置能力。各级建设、环保部门和城镇污水处理厂、排水企业要按照有关规定和污水处理厂运行维护及其安全技术规程,制定相应的监管制度和突发事故应急预案。运营单位发现进水水质、水量发生重大变化影响污水处理设施正常运行;或设施设备发生故障、不能正常运行;或出水水质严重超标、超量,应及时采取措施或启动应急预案,防止污染事故发生,并向建设、环保部门报告。情况紧急时可采取关闭超标排污单位污水纳管阀门等措施,防止总排口出水水质超标。
城镇污水处理厂运营单位需要停止或部分停止污水集中处理设施运转的,应当提前15天向建设、环保部门提出申请,报经同级政府批准同意。当地政府或建设、环保部门应当向社会公告城镇污水处理厂停运情况,并采取相应的限产、限排等措施;对于因突发事件或事故造成污水处理关键设备停运的,运营单位必须采取措施,尽快抢修恢复正常运行,保证城镇生活生产秩序正常运转。
四、深化改革,完善城镇污水处理厂管理体制和运营机制
各地要按照政事分开、政企分开的原则,深化城镇污水处理厂管理体制改革,理顺政府部门与运营单位的关系,使城镇污水处理运营单位逐步成为产权清晰、独立核算、自主经营的经营实体。按照产业化发展、企业化经营、社会化服务的方向,鼓励各地以资源为基础、以资本为纽带组建供水排水一体化的企业集团。积极推进城镇污水处理厂特许经营制度和项目代建制,鼓励社会资本特别是专业性公司参与城镇污水处理厂建设和运营,建设部门与污水处理运营单位签订特许经营协议,要明确协议双方的权利与义务。对暂不具备条件实行特许经营的城镇污水处理运营单位,可在核定实际污水处理量及处理成本的基础上,由建设部门与运营单位签订委托经营协议及污水处理厂服务合同。鼓励有能力的工业污水处理企业,按有偿原则承担城镇生活污水的处理。
要进一步建立健全城镇污水处理收费制度。尚未开征污水处理费的城市,*年6月底前必须开征污水处理费;已开征污水处理费但平均征收标准低于0.80元/立方米的城市,应按照省物价局等部门《关于加快落实污水处理收费制度的通知》和《关于进一步加快落实城镇污水处理收费制度的补充通知》的要求,于*年底前调整到位。要加强对自备水源单位的污水处理费征收工作。对自备水源单位,可依据水资源行政主管部门核定的取用水量征收污水处理费,计收标准与城镇供水的同类用户相同,并按照有关规定通过协议方式委托银行直接划拨污水处理费。对未向城镇污水集中处理设施排放污水的单位,未缴纳排污费的,应当收取污水处理费;已缴纳排污费的,不再收取污水处理费。各地征收的污水处理费在保证城镇污水处理厂正常运行的前提下,应将剩余资金优先用于污水收集管网的建设。
五、加强科研,大力推广污水处理新技术、新工艺
各地要加大科研投入,组织科技、建设、环保等部门加强对污水处理等环保技术的科技攻关,开展新技术新工艺的研发工作,积极推广和大力使用节地、节材、高效的经济型污水处理工艺、技术和设备。要采取措施,加大城镇生活污水处理厂的回用水利用率,鼓励市政、环卫、园林绿化、消防等行业和新建小区推广使用回用水,节约水资源。
切实做好城镇污水处理厂污泥的处理和处置工作。城镇污水处理厂运营单位应当按照有关规定对产生的污泥进行综合利用或无害化处置,对不能进行综合利用的污泥,必须进行稳定化、无害化处置;经鉴别属于危险废物的污泥,必须按危险废物管理要求进行处理处置。
六、加强领导,健全城镇污水处理厂建设管理保障机制
根据生态省建设和环境污染整治要求,各地要将城镇污水处理厂建设管理纳入地方各级政府生态建设和环境污染整治任务考核内容。要切实落实各职能部门的责任,建设部门要加强对城镇污水处理厂的规划、建设和运营的监督管理,编制污水处理厂和污水收集管网建设及其污泥处置专项规划,并将其纳入城市总体规划。环保部门要依法加强城镇污水处理厂环境保护的监督管理,将污水处理厂作为重点污染源进行管理,加强对污水处理厂运行以及污染物排放情况的监督管理,定期公布出水水质监测结果,并会同有关部门制订符合国家有关规定和我省实际的污水处理厂纳管标准和综合评价考核标准。财政部门要从完善城乡基础设施出发,加强资金保障,并会同有关部门加强对国债资金的管理。“十一五”期间,省财政将继续安排专项资金,采取以奖代补等方式,支持各地特别是欠发达地区加快污水处理等基础设施建设。发展改革、经贸、科技、国土资源、水利、质量技术监督、物价等部门要履行各自的职能,做好相关的指导管理工作。
正确理解、熟练应用有关环境标准与设计规范是对环保工程师的基本要求。因此,在毕业设计之初,教师为学生做环境标准与规范的专题讲座,讲解各标准的适用范围、条文、质量标准与排放标准间的相互关系、设计规范的技术规定,为学生毕业设计过程中的实际应用奠定良好的基础。需要重点学习的环境质量标准主要有:《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、《地下水质量标准》(GB/T14848-93)、《海水水质标准》(GB3097),排放标准主要有《污水综合排放标准》GB8978-1996)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002)、5个城市污水再生利用系列标准以及一些行业标准。需要重点学习的设计规范主要有《室外排水设计规范》(GB50014-2006)、《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)、《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)以及为某些工艺制定的技术规范。
疑点、难点专题讲解
1曝气系统的设计
在大多数污水处理厂中,曝气都是一个举足轻重且能耗最大的过程,占据了污水厂总能耗的45%~75%。因此,在污水处理工程实践中掌握曝气系统的设计计算非常关键。曝气系统的设计是毕业设计的难点之一,从学生的角度来说,难点在于需氧量的计算及鼓风机出口风压的计算。教师对此需作专题讲解。
1.1关于需氧量的计算
活性污泥法需氧量的计算方法较多,学生对此极易混淆。指导教师须从需氧量计算的基本原理角度讲解各公式,进而明确各公式的适用范围。随着环境水体水质的富营养化不断加剧,排放标准也不断提高,目前的污水处理系统设计通常要考虑脱氮、除磷问题。计算脱氮除磷工艺系统的需氧量则需要考虑硝化、反硝化对需氧量的贡献,此时需氧量公式由四部分组成:
1.2关于鼓风机出口风压的计算
根据笔者多年指导毕业设计的体会,空气管道系统的布置对于大多数学生来说是较易掌握的。但是,空气管道压力损失的计算对于很多学生来说则是难点。主要原因在于空气管道压力损失的计算需要考虑较多的因素。不论是查图表计算,还是直接使用公式计算,都要考虑空气流速、管道上各种配件、气温、空气压力等诸多因素。指导教师须通过实例讲解,帮助学生明确计算的路线图。要求学生要么查图、要么直接计算,但是不允许估算。压力损失计算也是培养学生严谨求实的工作作风的途径之一。如果采用查图表计算,教师须让学生清楚在查图表时需要考虑的约束条件及图表的使用方法;如果是使用公式计算压力损失,指导教师则须讲解诸公式使用时须考虑的因素及公式中有关参数的获取方法,并藉此指导学生学习有关工具书的使用。
2高程设计
高程设计是污水处理工程设计的重要内容之一,对于初学者来说,高程设计也是一大难点。因此,高程设计是笔者每年指导毕业设计时专题讲解的内容之一。高程设计的目的是对各单元处理构筑物与辅助设施等的相对高程作竖向布置;通过计算确定各单元处理构筑物和泵站的高程、各单元处理构筑物之间连接管渠的高程和各部位的水面高程,以确保处理系统在良好水力条件下运行,且能量消耗最小。高程设计的合理性直接影响污水处理厂(站)的工程造价、运行费用、维护管理和运行操作等。
水污染控制工程设计与水力学结合紧密。高程设计的主要计算内容是处理流程各区段的水头损失(沿程的、局部的、处理构筑物内的),需要通过水力计算来实现,需要运用水力学知识,同时如局部阻力系数等参数还须通过有关工具书来获取。
局部水头损失的计算是水力计算中的难点。笔者的具体做法是从工程实例入手,针对具体的水力计算草图,避免泛泛而谈,结合水力学中的压力损失理论及《给水排水设计手册》(第1册)讲解局部水头损失的计算程序,这样,讲授的针对性强,一方面,使学生加深对高程设计概念的认识,提高学生的水力学实际应用能力;另一方面,促使学生理论联系实际,在水力计算之前尽可能详细的设计处理系统中各处理构筑物的细部构造,规划连接管渠的附属管件,如必要的弯头、异径管、三通、阀门、计量设备等,以较精确的计算水头损失,进而受到工程训练,提高工程应用能力。
3图纸绘制
3.1绘图规范性问题
毕业设计作为环境工程本科的一个教学环节,受各种因素的制约,其实用性不强,但是它作为一个教学环节,保证制图的规范性,使学生受到基本的绘图训练,掌握绘图的基本功却是必须要求的。在学生开始绘图时,指导教师首先是指导学生复习、巩固制图的基础知识,讲解房屋建筑制图统一标准(GB/T50001-2001)和《给水排水制图标准》(GBPT50106-2001)的条文规定,使学生熟悉图样画法、尺寸标注、图纸幅面设置以及线型运用、字体和图线等有关规定。在毕业设计成果整理阶段,也需要做专题检查、指导。学生线型运用存在的问题主要是工艺管线、构筑物轮廓线和尺寸线粗细不分、虚实不分。解决办法是指导教师和学生一起对照《给水排水制图标准》来检查、修改。尺寸标注存在的问题主要反映在构筑物和管渠缺少定形和定位尺寸,以及尺寸标注不集中。解决办法是结合工程制图教科书的相关知识,实时纠正存在的问题,使学生温故而知新。对发现的共性问题及时集体指导。
3.2图纸表达的准确性
图纸是工程师的语言,是环境工程师与甲方和施工人员沟通的工具。由于缺乏绘图经验和实际工程经验,导致学生在图纸表达时存在问题较多。常见问题有图纸表达能力欠缺,剖切位置不当,平、剖面图不对应,图面布局不合理,标注不完整、缺少定形和定位尺寸,设计说明和材料表不全等。解决的办法是在学生毕业实习阶段、在污水处理厂实习期间,结合实习单位提供的单体构筑物施工图,安排专题讲座。在图纸绘制期间,结合一定数量的有针对性的、质量较高的图纸,为学生做专题讲解,同时这些图纸也作为学生绘图时的有益参考。
结语
[关键词]水污染控制工程 卓越工程师 课程教学改革 环境工程专业
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0144-03
为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》、《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》以及中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署,自2011年开始国家在相关高校开展“卓越工程师教育培养计划”,我校(安徽科技学院)环境工程成功入选国家第三批“卓越工程师教育培养计划”专业。
水污染控制工程是我校环境工程专业核心课程之一,主要讲授污水的物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法,并根据不同的水质特点对常见的污水处理工艺进行系统学习,使学生能够熟悉或掌握:各种污水处理方法的基本原理、常见污水处理构筑物的设计与计算以及根据不同水质特点选择合适的处理方法或处理工艺。为了达到国家“卓越工程师教育培养计划”要求,我们立足区域实际情况,服务于区域发展需要、行业企业需求,有条不紊地推进环境工程专业建设。专业建设的立足点是课程建设,尤其是核心课程的建设。为此,水污染控制工程课程组在教学观念,教学内容,教学设计、方法和手段以及实践教学等方面做了相关的教学改革探索,取得了较好的实际效果。
一、“三个面向(面向工业界、面向世界、面向未来)”教学理念的转变
根据教育部“卓越工程师教育培养计划”“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念,我们在水污染控制工程课程教学过程中必须坚持以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。安徽科技学院是一所地方性应用型人才培养高校,因此我们以区域内突出的水环境污染治理问题(如淮河流域治理、农业面源污染、门台工业园区工业废水处理、城镇生活污水处理和规模化养殖废水处理)为抓手,完善学生的知识结构,强化其综合能力以及提高其工程素质,进一步加强学生的工程意识,工程实践、设计和创新能力。水污染控制工程作为环境工程专业核心课程,为适应新形势下该专业发展的需要,教学理念的改革主要体现在以下三个方面:1.结合企业进行相关教学;2.按照企业或行业要求培养水污染控制工程方面的人才;3.着力强化学生在水污染控制工程领域的工程实践和创新能力。
二、以工程应用型知识模块为主线组织教学内容
我校环境工程专业“卓越工程师教育培养计划”的培养目标为以推进高素质的本科工程型人才培养模式创新为改革目标,大力培养高素质的本科工程型人才;培养具有从事工程技术工作所需的工程科学技术知识以及一定的人文和社会科学知识,掌握扎实的工程基础知识和本专业的基本理论知识,拥有解决工程技术问题的操作技能,了解本专业的发展现状和趋势,掌握选用适当的理论和实践方法解决工程实际问题的能力,并具有工艺设备、工程项目设计与管理经验,具备良好沟通与交际能力,具有职业道德和责任心、高素质的本科工程型人才。
水污染控制工程课程是环境工程专业的核心课程之一,支撑着该专业及其学科的发展,是一门系统性和工程应用性很强的课程,同时也是一门涉及数学、物理、力学、化学、生物等学科交叉的课程。为此,我们以工程应用为主线构建相关知识模块,从而提高学生的工程素质,具体知识模块如下:
1.污水水质指标和污水出路:重点阐述不同水质特点的工业废水或生活污水等的监测项目、排放标准以及污水回用目的和标准;
2.污水的物理处理法:重点阐述格栅、沉砂池和沉淀池的功能和特点,掌握其设计规范和计算方法;
3.污水生物处理法:重点阐述活性污泥法、生物膜法和厌氧处理法的特点,掌握其设计规范和计算方法;
4.污水化学及物理化学处理法:重点阐述氧化还原法、中和法、离子交换法、萃取法和膜析法的工程和特点;
5.污泥的处理与处置:重点阐述污泥浓缩、污泥脱水和污泥消化的特点,掌握不同构筑物的污泥特点及其适合的处理方法;
6.污水处理厂的设计与计算:重点阐述工艺流程的设计与计算和平面、高程的布置,掌握设计规范和计算方法。
三、立足校内外实践教学基地,强化学生工程能力培养
在人才培养方式上改革传统的以知识传授为主的教学体系、课程体系和教学内容,建立以工程能力系统化培养的应用型人才培养教育教学体系。从学生能力培养要求出发,统筹规划学生的知识、能力、素质培养体系,将工程能力培养贯穿于各教学环节。为此,我们在教学过程中,牢牢结合校内和校外教学实践基地强化学生的工程能力培养,具体如下:
1.生活污水处理能力培养:掌握格栅、沉砂池、沉淀池、曝气池(完全混合法和推流式)的设计与计算;熟悉氧化沟工艺,序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process,SBR),厌氧 / 缺氧 / 好氧(Anaerobic / Anoxic / Oxic,A / A / O),完全接触氧化法等相关设备的运行管理;熟悉凤阳富春紫光污水处理厂氧化沟工艺、德力小型生活污水处理工艺运行管理;
2.难降解工业废水处理能力培养:熟悉铁碳微电解、臭氧紫外、Fenton试剂法等高级氧化技术设备的运行管理;熟悉安徽凤阳染料化工厂染料废水处理工艺的运行管理;
3.养殖废水处理能力的培养:熟悉膜生物反应器和活性炭生物滤池等设备的运行管理;熟悉凤阳族光生态养殖有限公司沼气发电及沼液处理工艺的运行管理;
4.农业面源污染治理能力的培养:熟悉无土栽培技术与水体富营养化植物修复技术;熟悉生态沟渠、氧化塘和人工湿地的设计与计算;熟悉蚌埠龙子湖人工湿地系统的构建、运行与管理。
四、多元化教学设计、方法和手段提升教学质量
水污染控制工程是一门工程应用性很强的课程,在组织教学活动过程中,首先培养学生自主获取知识的能力,以培养学生工程实践能力,提高学生工程素质为目标,充分利用多媒体、网络和电子数据资源等现代信息技术,逐步形成一套完整的教学设计、方法和手段:充分利用多媒体和网络技术,采用启发式、讨论式将课堂知识讲授与校内外实践基地相结合、教材知识和学科前沿相结合、工艺理论与仿真运行过程相结合。
1.三结合教学设计。课堂知识讲授与校内外实践基地相结合,如讲授城镇生活污水处理时将污水处理方法与校内外实践基地的氧化沟、A / A / O、SBR、完全接触氧化法等工艺设备结合起来,做到理论与实践、课堂教学与现场教学的统一,提高学生理解知识和运行知识的能力;教材知识和学科前沿相结合,如在讲授生物脱氮除磷理论时,将厌氧 / 好氧除磷与厌氧 / 缺氧(即反硝化同步脱氮除磷)理论结合起来,使学生掌握相关知识的前沿动态,开阔学生视野,以便激发学生的学习兴趣以及为以后硕士阶段研究工作打下基础;工艺理论与仿真运行过程相结合,如在讲授格栅、沉淀池、活性污泥法等构筑物或工艺时,利用Flash技术制作相应的模拟动画,将抽象的理论具体化,有助于学生对知识的理解和掌握。
2.启发式和讨论式教学方法:采用启发式教学法,将基本原理讲通、讲透,以便充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,加强师生互动交流,以启发学生思维,调动学生学习的主动性和积极性,如讲授曝气池的设计与计算时,以曝气池微生物量或有机物量为单元进行物料衡算,逐步引导学生推导和验证污水处理基本数学模型;采用讨论式教学法,培养学生独立思考、归纳总结的能力以及创新思维,如在讲授完城镇污水处理工艺时,让学生查阅资料,归纳总结,然后对不同污水处理工艺的特点、适用范围、设计与计算进行小组讨论。
3.充分利用多媒体和网络技术。在教学手段改革中,充分利用Powerpoint、Flash和录像等多媒体与网络技术,把抽象的单元处理概念、流程、内部构造及运行过程等转化为直观、生动、形象的多媒体信息,使复杂内容简单化、静态内容动态化,并强化了学生的工程理念;利用网络资源和立体化教材体系,提供给学生互动学习平台,促进“自主学习”和“交互学习”,加大课程信息量和增加课堂教学的有效性和趣味性。
五、多层次实践教学过程增强学生工程应用和创新能力
水污染控制工程实践教学是将理论知识应用于实践的过程,对理解知识,掌握技能,培养学生工程应用能力起着重要作用。为此,我们在实践教学过程中坚持“理解知识、掌握技能、提高工程素质”的教学思路,促进学生工程应用能力的发展,构建三个层次的实践教学过程,具体如下:
1.认知实践过程。该阶段主要认识和理解污水处理过程中构筑物、工艺或设备的基本原理、运行和管理,着重培养学生理解知识和应用知识的能力;校内认知的相关工艺或设备有:完全混合活性污泥反应器、絮凝沉淀实验装置、曝气充氧实验装置、竖流式圆形溶气加压气浮装置、SBR法间歇式设备、A2 / O工艺城市污水处理模拟装置;校外认知的相关工艺或设备有:染料化工染料废水处理工艺和设备、凤阳污水处理厂工艺和设备、规模化养殖废水厌氧-好氧处理工艺和设备、石英砂磨洗废水混凝沉淀处理工艺和设备。
2.设计与计算过程。该阶段主要让学生掌握各种构筑物的结构、设计规范和原则、设计与计算方法以及AutoCAD绘图,着重培养学生工程设计、计算以及绘图能力,主要包括:格栅的设计与计算,平流式沉砂池和曝气沉砂池的设计与计算,平流式沉淀池、竖流式沉淀池和福流式沉淀池的设计与计算,推流式曝气池和完全混合式曝气池的设计与计算,生物脱氮工艺设计与计算,生物除磷工艺设计与计算,生物滤池的设计与计算,人工湿地的设计与计算;
3.创新实验过程。该阶段主要依托产学研合作项目和国家级、省级以及校级大学生创新课题,着重培养学生发现问题、分析问题和解决问题的工程应用能力,主要包括:难降解工业废水的高级氧化技术,城镇生活污水的脱氮除磷技术、城市污泥资源化利用技术、农业面源污染的人工湿地治理技术、重金属废水的活性炭吸附处理技术等。
六、结束语
为达到国家环境工程专业“卓越工程师教育培养计划”要求,我们对水污染控制工程核心课程进行了一系列教学改革,形成一整套完整的教学体系,着力培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,取得了较好的效果。改革后的教学体系主要包括:坚持“三个面向”教学理念;重组教学内容,突出了工程应用型知识模块;充分利用校内外教学实践基地培养学生工程能力;多元化教学设计、方法和手段提升教学质量;多层次实践教学过程增强学生工程应用和创新能力。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 联邱微,南军,袁一星.卓越工程师教育培养计划创新课程体系及其特色――以哈尔滨工业大学土建类工科为例[J].黑龙江高教研究,2015(1):164-167.
[2] 仲伟峰,何小溪.创新型工程科技人才培养模式的研究[J].黑龙江高教研究,2014(2):137-139.
[3] 明银安,张娜,余训民等.基于“卓越工程师”培养的《水污染控制工程》教学改革研究[J].长江大学学报(自科版),2014(1):96-98.
[4] 段蓉,董涌波.“卓越工程师教育培养计划”的认知与实践[J].宿州学院学报,2012(8):78-80.
[收稿时间]2014-12-17
关键词:中小型医疗机构污水,一体式污水处理设备污水达标排放
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
前言:中小型医疗机构的污水主要来自诊疗室、化验室、病房、洗衣房、X光照相洗印、生化室、手术室等排水及医院的行政管理人员和医疗人员排放的生活污水等。
医疗机构污水来源及成分复杂,含有病原微生物、有毒有害的物理化学污染物和放射性污染物等,具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征,不经有效处理会成为一条疾病扩散的重要途径和严重污染源。医院污水受到粪便、传染性细菌和病毒等病原性微生物污染,具有传染性,可以诱发疾病或造成伤害,医院污水中含有酸、碱、悬浮固体、BOD、COD和动植物油等有毒、有害物质。牙科治疗、洗印和化验等过程产生的污水含有重金属、消毒剂、有机溶剂等,部分具有致瘟、致畸或致突变性,危害人体健康,并对环境有长远影响。
偏远地区中小型医疗污水处理现状
偏远地区、小城镇、小乡镇污水管网系统覆盖面小,有的只有主街道有,有的甚至没有排水系统。有城市管网的地方,一些卫生所、卫生院的小型医疗机构污水,有的经过简单消毒处理,有的几乎未经过任何处理就直接排入污水管网。没有污水管网的地方,有的中小型医疗机构污水排入地下渗坑,有的排入明渠,这样,医疗污水通过地底渗入地下或流入地表水体,这样,对地表水体水质有很大的污染。
小型医疗机构污水处理设计
工程概况
乌尔禾柳树街社区卫生服务中心,建筑面积为1662㎡。由乌尔禾区发改委投资建设,该建筑从使用功能上来说排出的污水会产生含有病原微生物、有毒有害的物理化学污染物、有机物、悬浮物等。
本工程采用一体式污水处理设备处理污水,通过污水处理工艺使其出水各项指标达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)的规定。
(二)设计依据
1.建设单位提供的污水水质等基础资料以及现场勘察所了解的信息;
2.《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)
3.《医院污水排放标准》(GBJ48-83);
4.《室外排水设计规范》
(三)设计原则
1.防止医疗污水输送过程中的污染与危害,采用医疗机构内部就地处理原则;
2.确保处理后排放的污水各项出水指标达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)的规定;
3.合理科学设计,以便减少工程投资
4.严格控制二次污染的产生
(四)设计水量
1、排水量宜为给水量的85%-95%。
2、医院的综合排水量与小时变化系数、规模、设备完善程度等有关,亦可按照下列数据计算(均已包括门诊、厨房、洗衣污水量)
(1)设备比较齐全的大型医院:平均日污水量为400~600L/床·d,k=2.0~2.2
(2)一般设备的中型医院:平均日污水量为300~400L/床·d,k=2.20~2.5
(3)小型医院:平均日污水量为250~300L/床.d,变化系数为k=2.5。
本工程中乌尔禾柳树街社区卫生服务中心属于中小型医疗机构,但是因随着人民生活水平的提高,医院病房设施更趋于人文化,综合病房最终确定日平均污水量按300 L/床.d,日变化系数为k=2.5。,
污水排放量:20床×300 L/床.d=6000L/床.d=6m3/d
最大日排放量为:6m3/d×2.5=15m3/d
(四)工艺设计
二级处理工艺流程:
格栅池:
拦截污水中的漂浮物和大的悬浮物,一般粗格栅往往不能满足要求,需要采用细格栅,细格栅接污量大,必须及时清除栅渣,确保后续处理设备正常运行。
调节池:
用以调节水质水量,一般调节池容积是每小时处理水量的6-10倍,用提升泵提至缺氧池。
缺氧池:
缺氧池为脱氮处理而设置,经过格栅分离后的污水经调节池中的污水提升泵进入缺氧池与池中的回流硝化液相混合,缺氧池中放置NZP-Ⅱ型填料作为反硝化细菌的载体,对氮、磷、硫化物去除效果好,停留时间为2小时与前续工艺中的污泥池相结合形成A/O法处理工艺,从而达到脱磷、脱氮的目的。
生物接触氧化池:
共分两级,总生化时间6-8小时,前一级采用NZP-Ⅰ型填料,该填料水流特性十分优越,第二级采用流动载体填料,该填料比表面积大,有利于微生物生长处理负荷达30KgBOD/M3.d是一般软性填料的7倍以上,生化池采用中心廊道微孔曝气,污水在生化池内不断循环,充分的与填料上的生物相接触,达到有机物迅速降解作用。
二次沉淀池:
经过生物处理后,污水中的溶解性BOD和COD都转化成了微生物膜,老化脱落的生物膜随水流进二次沉淀池,二沉池设计表面负荷0.9-1.2M3/M2.h,二沉池水槽为可调水位,齿形集水槽,其槽集水均匀出水效果好,二沉池的污泥气提升至污泥池。
消毒池:
按国家标准:消毒池停留时间为1.5h。选用固体消毒氯片消毒,具有无毒、运行管理无危险性、排放简单方便、不受PH影响,宜用于规模较小的污水处理系统。
污泥池:
经格栅拦截的污物和二沉池污泥均进入污泥池,污泥池内设有污泥消化系统,污泥池上清液回流至调节池。
风机与配电柜:
风机与配电柜均设置在设备房内,一般设备机房内设风机两台交替运行,当一台风机发生故障时,另一台能自行启动设备可连续运行;当污水断流时,风机能自动停止运行,以保护生物的正常生长。
(五)排放标准
(1)进水水质指标(参考医院污水水质平均检测结果)单位:mg/L
(2)排放水质指标:
根据《医疗机构污染排放标准》(GB18466-2005)中的有关规定和医院的排水实际情况,以及厂家提供资料,确定将排放标准执行为下述标准:
消毒接触池的接触时间≥1.5h,接触池出口总余氯为2—8 mg/L
(六)根据污水量以及出水水质要求以及投资造价,最终选用成品的处理量为20m³/d一体式污水处理设备。
结论
偏远地区的中小型医疗机构产生的污水,不能未经任何处理排进水体,以及市政污水管道,中小型医疗机构污水必须选择合适的污水处理工艺进行处理。
本设计采用一体式污水处理设备是多功能水处理工艺的集合体,处理效果好、出水水质稳定、管理方便、占地面积小、运行方便、可代替传统单一功能的水处理构筑物,在中小型污水处理系统中具有独特的优势。
参考文献:
[1] 给水排水设计手册 第一册