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那些处理过的污水,当然不是供人饮用,而是供采莲河作为景观用水,每天供水约2万立方,其余的则排放到船房河和西坝河作景观用水,这些河道的补水水质,达到了国家要求的标准。
厂区除了简单的办公楼,吸人眼球的是环形的污水处理设施。
穿过绿化带来到污水池边,就是翟媛每天取样的地方,正在净化的污水不停地翻滚着,多少会有一丝腥味。
戴上手套,手握取样瓢,翟媛从污水池中舀出污水注入两个塑料容器中,30分钟以后,她开始观察和记录,回到办公室,她将这些数据输入电脑中进行分析,为下一步的污水处理提供参考。
这几乎就是25岁的翟媛每天的工作。
2011年的时候,翟媛考上昆明理工大学,就读的专业,就是水处理。在校期间,除了理论学习,她还来到昆明市第一水质净化厂进行实习,对整个水质处理工艺流程进行初步的了解;学习期间,班上的学生通过学校组织,对昆明市现有水处理工艺有了初步的认识。
2014年,她又进入昆明市第二水质净化厂进行毕业实习,主要是对各个岗位的跟班实习。翟媛的悟性很好,仿佛生来就跟水有,理论和实践的结合让她如鱼得水。
翟媛天性文静,这让她面对任何与水有关的事务都能沉得下心来,认真负责,积极学习相关工作流程及专业技术知识,塑造了较高的业务水平和沟通协调能力,在实习中积累了丰富的经验。
2015年7月,翟媛考进昆明滇池水务股份有限公司进行上岗培训,对昆明滇池水务股份有限公司旗下所有水质净化厂现有的水处理工艺有了进一步的了解。7月底,在水务公司组织下,翟媛对资质认证进行了培训考试,并以优异的成绩获得了国家废水处理工四级证书。8月,她正式分配到昆明市第一水质净化厂生产科工作,主要负责生产运行报表整理及工艺运行总结。
开始进厂的时候,翟媛看到那些报表上的数据,还是有点蒙。数据的变化意味着水质的变化,但究竟如何从专业上进行解读,她还得请教师傅。大概每一个年轻人的成才,都离不开师傅的传帮带。不过师傅领进门,修行在个人。能否出师,就看自己的造化了。
翟媛没有让自己失望,也没有让师傅失望,她如饥似渴地学习岗位技能知识及实际操作技能,做到了理论与实际相结合。
参加工作还不到一年,机会来了。2016年4月,她代表昆明市第一污水净化厂参加云南省第十三轮职工技术技能大赛污水处理工种的比赛,让自己的专业技能知识又有了进一步的飞跃,也接触到了自己在厂内工作岗位上无法接触到的知识及实际操作技能。
随后通过层层选拔进入了云南省第十三轮职工技术技能大赛污水处理技能竞赛决赛,并获得了技术技能状元称号,同时获得了国家废水处理工二级证书。
1.1强化环保水保后续设计工作
在环境影响报告书和总体设计报告的基础上,建管局委托设计单位开展了各种后续设计并陆续组织实施。设计单位先后编制完成了《龙开口水电站生活垃圾处理方案设计报告》、《龙开口水电站鱼类增殖站设计报告》、《龙开口水电站环境友好工程实施方案》、《龙开口水电站燕子崖砂石加工废水处理系统改造方案设计报告》、《龙开口水电站进场公路绿化工程设计报告》、《龙开口水电站鱼类增殖站展厅设计方案》、《龙开口水电工程枢纽区景观提升方案设计》、《龙开口水电站永久放流码头设计方案》等一系列后续设计方案和报告。后续设计对环保水保报告书要求进行了细化,同时又促进了各项环保水保措施的落实。
1.2重视环保宣传教育工作
在工程建设过程中,龙开口建管局高度重视环境保护宣传教育工作,在鱼类增殖站设置了水生生态保护科普教育基地,采取张贴宣传画、组织讨论、各单位交叉检查等多种形式开展环境保护宣传活动,做到集中培训和现场操作相结合,普及培训和专题培训相结合,以此来提高全员的环境保护意识。建管局牵头定期组织施工区管理人员学习环保知识:每月强制性地要求各单位按所报计划在龙开口培训教育中心开展自身的培训教育工作;不定期组织各单位交流自己的经验做法,共同学习;邀请政府环保和水行政主管部门、科研设计单位来工地集中进行法律法规及有针对性的环保知识培训。
1.3严格督促环保设施运行
龙开口水电站十分重视已投运环保水保设施的运行管理,与运行单位签合同前即要求其制定运行管理制度,明确分管领导和责任人。砂石系统、拌和系统等设施的运行管理包含在所在标段的承包合同内,由承包单位运行管理,监理单位及业主进行监管。承包单位定期对设施运行情况进行自检,建管局每月对设施运行情况进行考核,不运行则不予计量并给予处罚,考核不合格的进行整改;从而提高了设施的运行管理水平。业主营地和承包商营地饮用水水源、生活污水、垃圾填埋场运行等,采取单独委托承包单位签订运行合同的方式,保证了环保设施正常有效运行。同时,委托具有相应资质的第三方监测单位开展监测工作,保证了监测数据的可靠性。监测工作一直按环评报告要求进行。建管局还制定了相关的考核、评比、奖罚制度,并设立环境保护奖励专用基金,定期对各单位和其实施项目进行检查考核,保证了管理体系的有效运行。
1.4实行环境保护与水土保持单项工程验收制度
按照国家建设项目竣工环境保护、水土保持验收管理的相关要求,结合龙开口水电站环保工作实际,由建管局牵头制定了《龙开口水电工程环境保护与水土保持单项工程验收管理规定》,对具备验收条件的环保水保单项工程组织验收,对不满足要求的项目进行专项整治。实行验收制度,既可以检查环保、水保项目的实施到位与否,也为以后的环保阶段检查验收和环保竣工专项验收奠定了良好的基础,保障了环保水保工作的有序推进。
2工程施工期的环保措施
(1)鱼类保护措施。2010年,龙开口水电站投资2000多万元在业主营地建成了面积1.33hm2的大型珍稀鱼类增殖放流站,在建成的当年便实现了短须裂腹鱼的人工增殖和放流。2011年,在云南省首次成功完成岩原鲤的人工增殖。2012年,建成了展示厅科普教育基地。今后,该电站将逐步扩大放流规模,每年向金沙江放流32万尾的珍稀鱼苗。电站还持续开展鱼类捕捞过坝放流工作,以保证大坝上下游鱼类种群间遗传基因的交流。截至目前,龙开口水电站已进行了十余次捕捞过坝放流工作,放流数量36800余尾,总质量达2150多kg,放流的对象为在大坝下游江段捕捞的28种主要金沙江水系土著鱼类。
(2)创新措施保废水零排放。根据龙开口水电站基坑内现状情况、基坑施工用水特点,利用右岸冲沙底孔明渠段布置施工期废水处理设施,采用混凝沉淀/中和组合工艺。废水经沉淀池、调节池、中和池处理后,回用于绿化用水及施工场地冲洗,日处理量500t。该废水处理设施具有工艺运行稳定、操作管理方便、处理效果良好等优点。混凝土拌和系统废水采用絮凝沉淀工艺处理,废水经沉淀池沉淀处理后进入清水池,重复利用于拌和楼冲洗及系统场地冲洗。砂石加工系统采用预沉/混凝/机械脱水沉淀法处理方案,主要设施有沉淀池、干化池、洗砂机和细砂回收装置、高效污水净化器、陶瓷过滤机、回收水池及泵房等,处理后的废水回用于骨料冲洗。业主营地和承包商营地采用地埋式污水成套设施,处理后的水通过回用水泵与绿化用水管网相连用于周围草坪绿化灌溉。这些处理措施的合理运用,使得生产、生活污废水处理率达到100%,成为龙开口水电站环境保护工作的一大亮点。
(3)绿色电站。龙开口水电站建设过程中,对施工区、生活区及与周边村庄接壤的区域进行了绿化,对渣场进行了综合治理,并将库区内的珍稀植物红椿树移栽到业主营地内予以保护。截至目前,工区内已完成绿化面积50万m2,种植各种树木2万余株,极大地提升了工区的整体形象。
(4)垃圾处理无害化。生活营地和施工区均设置有专门的垃圾收集场所,并安排专人进行管理。工区建有专门的生活垃圾填埋场,投资约200万元。填埋场库容约9200m3,使用年限76个月;渗滤液采用外置式膜生化反应器处理工艺进行处理。施工区所有的垃圾都运到此集中填埋,垃圾每填埋40cm就覆盖一层土。垃圾场的底部有防渗层,在垃圾池下还有渗滤液调节池,将渗滤液集中,然后统一用渗滤液处理装置进行处理。
(5)声环境和大气环境保护。施工期间,建管局制定了施工区道路交通管理办法,明确夜间禁止运输活动;在大坝工程二次筛分系统生产车间设置隔音墙,在砂石料加工系统安装了离线分室脉冲袋除尘器;对周边三堆石村一户居民实施了环保搬迁,对周边居民采取了经济补偿;在交通沿线设限速标志、禁鸣标志、减速坎等。施工过程中,洒水降尘、设置除尘装置、加强施工管理并进行道路绿化等措施的实施,减少了施工扬尘的影响。
(6)在开发中节约资源。通过优化施工总平面布置,合理安排工程占地;燕子崖砂石系统采用6700m多长距离运输洞代替运输道路,减少了耕林地占用面积;龙开口工区设有多个弃渣场,用来集中存放施工过程中产生的各种弃渣;为了节约用地,将位于淹没区外的6号弃渣场进行了综合治理,建成了集绿化、美化环境、体育健身设施于一体的“花园”式渣场;对淹没区内的3号、5号等弃渣场加以治理后用作施工场地。目前,工区大部分加工厂、修理厂、仓库都修建在弃渣场上,大大减少了工程临时占地。碎石类、土石方类的弃渣,则采用加工成混凝土骨料、地基填埋、铺路等方式加以再利用。
3施工期环保工作管理成果
龙开口水电站工程在环保管理中所做的工作,得到了行政主管部门的认可。2011年7月,由长江水利委员会水土保持局、云南省水利厅等单位组成的检查组对龙开口水电站工程进行了水土保持监督检查。检查组对工程建设中已建成的水土保持设施和工程建设中水土保持工程建设、管理、监理、监测等工作给予了高度评价。2011年8月,环保部西南督察中心督察组组织到龙开口水电站进行现场督察,云南省环保厅等多家单位参与了此次检查。检查组认为,龙开口水电站在有序开展工程建设的同时,高度重视环境保护工作,环境管理体系健全且运行有效,严格执行了“三同时”制度。龙开口水电站环评批复落实较好,环境保护工作达到预期目标。2012年8月,环境保护部环境工程评估中心在龙开口水电站召开《金沙江龙开口水电站蓄水阶段环境保护验收调查报告》技术审查会。审查组查看现场、查阅资料、认真讨论后,高度肯定了龙开口水电站的环保工作,认为龙开口水电站环境保护工作在国内同类电站中处于领先水平,具备了下闸蓄水环保验收条件。龙开口水电站自开工以来,环境保护工作一直随主体工程同步开展,有的工作如环境监测、植被恢复超前考虑,还有的工作如基坑废水处理由龙开口建管局牵头开展探索研究。正是这种高度重视环保工作的理念和施工中及时采取的环保措施,环保工作才取得了丰硕成果,也得到了主管单位的认可。
4结语
龙开口水电站施工期环保工作取得了显著的成效,总结出以下几点值得借鉴的经验:
(1)领导重视、认识到位是基础。从龙开口水电站筹建伊始,建管局就对工程建设过程中的环保工作的重要性有着清醒的认识。在工程建设过程中,各参建单位各级领导也高度重视环保工作,落实各级管理人员尤其是保障部门人员的责任,使环保工作贯穿于工程建设的全过程;对存在的问题进行持续跟踪、监督、复查,使环境保护措施落到实处。
(2)管理体系到位是前导。在工程建设之初就明确,环保工程项目实施由建管局领导分工负责,合同中约定各单位必须建立单独的环保管理体系,建管局与各承包单位签订《环保水保、文明施工协议书》,明确各级人员的责任和相关要求。工区成立了环保管理委员会,检查环保措施的落实情况,对施工单位定期进行考核,对考核结果优良的单位进行奖励,对考核较差的单位下发限期整改通知,对考核不合格的单位进行经济处罚。在周例会和月计划会上,把环保工作列入议事日程,并根据工程进展情况,多次组织自查自纠,及时发现和解决问题。
(3)落实各项措施是关键。龙开口水电站在招标阶段,即将环保工程作为一项重要的合同内容纳入招标范围。各施工合同,均明确了环保工作的责任要求和规定。在工程项目开工前,施工单位根据各标段对环保工程的要求,编制施工组织设计,明确环保措施,经监理部审批同意后方可开工。在施工过程中,龙开口水电站环保管理委员会办公室定期、不定期地对全工地环保情况进行巡视检查,并对检查中存在的问题限期整改,由相关部门和监理工程师跟踪落实。建管局还主动邀请或积极配合行政主管部门到施工现场进行监督和指导。工程所有施工期环保监测项目,如环境监测、水土保持监测、生态监测、人群健康调查等工作在筹建期就已经全部启动,从而保证了在抓好已投运环保设施运行管理的同时,能够用监测数据指导环保水保管理工作,改进运行中存在的问题,确保环保水保设施发挥实效,达到预期目的。此外,电站工区绿化和有条件区域的植被恢复与主体工程施工同时进行。截至目前,已完成了施工区内共三期绿化、进场公路绿化和渣场综合治理、机电安装工程临建仓库等施工迹地的植被恢复等项目,美化了施工区环境。
关键词:降低成本 污水处理厂 运行成本
1、引言
中国正在大力加强环境保护方面的建设,在政府各项环保投资方面,城市污水处理方面占首位。污水处理厂的投资巨大,一座日处理能力十万立方米的污水处理厂(约合50万人口当量)仅污水处理部分其投资就约达一亿五千万人民币,不仅如此,其建成后的年运行费用也将是数以千万计。因此,如何能节约污水处理厂的建设投资,如何能节约污水处理厂的运行成本,最终使得市民在保障水体质量不受危害的前提下支付的费用最少,这涉及的不仅仅是技术层面,而且涉及立法,决策等多种层面,很显然不是一两篇文章就能将其阐明。 本文从德国污水处理厂的立项、设计、招标、工艺技术以及污水处理厂的优化运行等方面的实践经验出发,阐述降低污水处理厂成本的因素与措施。
2、规划和设计的影响
2.1 概述
污水处理厂的建设可划分为以下八个阶段:立项、基础数据收集、初步设计、详细设计、施工图设计、招标、施工建设、工程决算。随着项目的进展,对项目成本影响的可能性也就逐渐减少。 图1给出了各阶段对项目成本的影响可能性及其总的发展趋势。项目的初期阶段的决策对污水处理厂成本的影响最大。在立项阶段需要决策的问题有:新建污水处理厂的必要性;有否旧污水处理厂可供扩建;是否可在原处进行新污水处理厂的建设,还是要寻找新的厂址;是集中处理还是分散处理;等等。基础数据收集阶段对污水处理厂成本的影响也很大,它直接影响到污水处理厂的规模,如,确定采用的设计废水温度就对污水处理厂的规模有直接影响。随着项目的深入,越到后期对建设成本的影响便越来越小。
在图1中明显地表示出在招标和发标过程中对项目成本的影响可能性有很大的增加。在该阶段为项目引入了新的公司-建设公司,该新公司的进入将带入新的意见和经验,并通过竞争能降低成本。
2.2 显著影响费用的因素
根据对德国约30座处理规模为6,000人口当量(约1,200立方米/天)至1,600,000人口当量(约32万立方米/天)污水处理厂建造成本分析发现下列因素对成本的影响最为显著:
- 厂址的选择
- 服务规模
- 措施的范围
- 对出水水质的要求(监测值、设计温度)
- 废水成分
- 现有装置可利用的程度
- 设计指标
- 施工标准
- 经济发展快慢/市场行情
- 招标和合同形式
3、节约成本的可能性
3.1 基础数据的确定
在设计阶段,影响投资的最重要因素是设计基础数据的确定。在开始设计时必须非常认真地确定废水处理厂负荷数据。在德国的行标A-131中建议要尽量对较长时间的实测进水量和负荷量数据进行分析整理,而避免较多地使用文献中的数据。
有关含氮物质的波动系数,应当从至少两周的连续测定的变化曲线中获取。并通过与文献值进行比较后调整。
在已测数据的基础上对今后污水处理厂的发展进行预测。在进行预测时应与有关管理部门取得联系,以便使预测的值不会落后于经济发展的需要,但要考虑实施的可行性。
例如:废水水温就是一个对污水处理厂规模影响很大的因素,也是基础数据收集时的一个重要方面。微生物对污染物的降解速度,特别是对硝化作用的影响很大,因此设计水温对生物处理段的建设投资影响明显。
图2给出了一大型废水处理厂(规模为80万人口当量)一年废水温度的发生天数。即使在相对寒冷的冬季,也只有为数不多的几天废水温度低于12oC,因此德国行标A131中推荐采用的设计水温为12 oC。另外,较低的水温也并不是连续出现。
为了保证设计基础数据的可靠、避免产生偏差,可通过同时考虑两个不利因素产生的影响。图3清楚地给出了达到设计负荷48000公斤/天时,但没有温度低于12oC的情况。在低温情况下只有低负荷情况。相反,高负荷与高水温相匹配,即在此时,生物段具有更强的降解能力。
3.2 工艺技术及其设计
在初步设计和详细设计过程中可以通过选择适合的工艺流程和采取合理的设计技术来降低投资。在此必须对整个污水处理流程进行考虑,而不只是单独地考虑其中的各个阶段。比如人们应对初沉池、活性污泥池和二沉池的容积进行通盘考虑,因为它们的总容积决定了总的构筑费用。
在很多情况下采用调节池、工艺水的调配或(当管网具有足够的调蓄容量时)堵水回流至管网以缓冲进水负荷波动是较为经济的方法。采用工艺水的调配则几乎始终都是经济的。
对于一些较复杂的工艺方法,虽然可以减小容积,但不一定就能够降低费用。例如:
-单独的工艺水的处理:特别是氨气吹脱法会导致较高的后继运行费用。
-高温厌氧二级污泥处理工艺的设备费用或运行费用较高。
-固定床和流动床技术所需的水池容积非常小,然而它们的单位容积费用却非常高。活性污泥池(包括机械装备在内)的净单位容积费用约为600~1200马克/m3;而固定床技术的单位费用高达25000~40000马克/m2左右,即约为 10000 DM/m3。
在脱氮工艺的各个设计步骤中所包含的(非)安全性必须已知和具透明性,以免各种不同的安全性相互重叠。因此,在使用诸如安全系数、波动系数、剩余污泥量、污染物负荷量和温度等来确定所需好氧泥龄的标准设计参数时,不必都同时加以考虑。有时为了获得更合适的池容积,也可以不用完全遵造常用的设计方法及其设计数据,但在这种情况下必须根据(大、中型技术装置的)试验结果或根据对设施的动力学过程的模拟计算结果阐述改动设计过程的理由。 在二沉池的设计过程中已考虑到安全性,所以在选择污泥指数时毋需再考虑安全系数的问题。这一点非常重要,因为根据德国行业标准A-131,在选择污泥指数的同时也就确定了活性污泥池中的最大固体含量(见图3)。活性污泥池中的固体含量与水池容积成反比,因此对费用会产生很大影响。
对于化学除磷工艺,必须采用最大值(磷负荷量、b值)进行设计。而计算污泥增长量时采用平均值就足够了。
在污泥处理工艺的设计过程中也要检验:在不设置前置缓冲容积(如初级浓缩池)的情况下后继处理设施的负荷是否也能保持均衡。 对于生物除磷工艺来说一般情况下不设置附加的除磷容积。可以采用空余出来的容积(比如在部分负荷或污水温度较高的情况下)进行生物除磷。当然在设计时就必须考虑到这一点。
在设计各构筑物的布置时需注意:平行廊道越多则分配、测量及调控费用越高,因此应尽量避免。阶梯式布置(按流程设置各个水池)的额外投资费用也较高,但动力学有利。在此可设置一些能进行调节变化的区域,以能降低运行费用。
3.3 招标过程
为了在招标过程中获得较大的竞争结果,必须尽可能地公开招标情况。投标单位数量较少时,如竞争价格结构已知则会导致费用升高。 同时,工程目录的详细度必须保证不会对市场产生限制作用。这一点对于机械技术装备尤其重要(如格栅装置、清泥系统等)。
对污水处理厂总包招标,在很多情况下是采用初步设计招标方法(含处理效果图)。
招标方法及合同形式的影响见图4,该图中以新建的、已投入运行的污水过滤装置为例。从图中可知,在其它边界条件(材料标准、施工标准、自由选择工艺等)相同的情况下,最重要的费用因素是过滤面积。过滤方法、招标形式(初步设计招标或详细设计招标)或总包形式(总承包公司)对单位费用都没有明显影响。
与此相反,在萨克森州有两个新建污水处理厂都以初步设计招标的方式分别发给了总承包公司,其建造费用明显低于平均水平。其原因首先是:总承包公司能根据以前项目的"投标价格"确定最低的价位;其次,总承包公司对内容广泛的技术性合同的各个环节都很熟悉,可制定出合理而经济的解决办法。
4、成本优化的限制
4.1 法律规定
根据德国相关法律(WHG、LWG、AbwAG)对污水处理厂出水排放至公共水体及其监测方法(质量随机样)的规定,污水处理厂必须保持高度的运行可靠性,其出水质量必须持续性地达到标准。 然而污水处理厂的运行中始终存在有超过标准值的危险。这些危险会导致污染物排放量的增加,或者根本就违反了有关的法律规定,且会受到处罚:
1) 未经准许而造成水体污染或因其它行为负面性地改变了水体性质的人,将受到 最长可达5年的剥夺自由处罚或金钱处罚。
2) 这种尝试也将受到处罚。
3) 如果行为人因过失造成水体污染或负面性地改变了水体性质,则将受到最长可 达2年的剥夺自由处罚或金钱处罚。
如果根据监测值确定已发生了超标现象,则表明已构成了要受到处罚的行为事实,对此要追究责任人的个人责任。此责任人可以是企业领导、政府行政领导、部门领导或市长。同时市政部门也应对相关人员提供法律保护。很多情况下,在案件中受到处罚的人正是那些在污水处理厂的新建或扩建工作中作出决策,对污水厂的费用产生巨大影响的人。要避免这种情况应尝试通过加大公共资金的投入而降低个人的风险。
4.2 风险评估及费用
污水处理厂进水的污水量、负荷量以及污染物浓度始终都在剧烈地波动之中。污水厂本身的结构非常复杂,要解决上述问题存在有各种各样的可能性。对于污水厂中的工作人员来说,通过培训或者解释往往很难让他们完全胜任工作。因此始终都存在有出水水质监测值超标的危险。人们可以采取构造措施或工艺技术措施降低这种风险,然而费用也将随之升高(见图5)。所以很有必要由企业管理者作为业主与设计工程师共同寻找一个平衡点,使风险程度和要投入的费用达到一个可接受的比例。当然前提是管理者和设计者必须相互信任。
在此举一个风险评估的典型例子。人们一直在讨论一个问题:要满足服务人口超过十万人的城市污水处理厂的最低要求(在此主要是磷的出水标准值为1mg/l),是否必须后置一个过滤装置?可以肯定的是,当污水成份有利、二沉池效果良好及沉淀剂投放过程可调控的情况下即使没有后置过滤装置也能达到出水值要求。这样可以大大地节省费用,但另一方面,超标风险也毫无疑问地将随之大大增加。如果将这种风险以(可能受到追究的)法律责任的形式由地区负责人或负责设计的工程师承担,那么,大部分情况下会促使人们选择高投入而低风险的工艺。
4.3 运行方面
从污水处理厂的运行可靠性和运行人员的安全角度考虑,存在有一系列限制因素,限制过度节省费用:
- 污水处理厂的运行可靠性要求高度的可运行性和必须设置备用装置(尤其是对一些重要设施,如污水流动干线中的泵站)。
- 防腐蚀措施是费用因素中的一个重要组成部分,但由于污水中污染物的多样 性必须采取。
- 事故保护及工作场所规定中的安全注意事项中要求必须配备有一定的安全装置 ,这笔费用不得减免。
- 对一些易维护且运行费用较低的设施经常要支付一定的额外费用,这些费用的 支出被证明是经济的。
- 人们讨论得最多的是那些能方便运行的附加费用,如地板砖、交通便利、安装 /拆卸、清洁工作、库存备用机组和建造房屋以保障冬季运行等的费用。为此有一定的最低要求,具体费用应单独进行确定。
4.4 设计费支付办法的影响
负责设计的工程师的酬金根据设计费计算办法付给。对于重要的设计工程来说,项目的建造费用是确定酬金的最重要的参比参数。这是完全正确和合理的,因为污水处理厂越大、越复杂则建造费用越高,同时所要求的设计工作量及费用也越大。至今还没有发现有比建造费用更好的参比参数。
个别情况下根据以上设计费计算办法会陷入困境,也就是:当工程师深入寻找更经济的工艺方法时要相应地支出一部分附加费用,这同时也导致了他本人的酬金的减少。针对这种情况人们德国在1996年对设计费计算办法进行了补充修改,增加了鼓励设计人员深入研究新的、更经济的处理工艺的条款,使酬金问题更加合理化。
4.5 结论及总结
- 在污水处理厂的设计和建造的各个阶段中存在有许多节省费用的可能。特别是在早期的设计阶段,能更多地降低费用。
- 为了充分利用价格竞争效果,应将竞争引入到设计阶段中。
- 应努力达到内容广泛的基础数据。
- 在设计中应重点评价可靠性与最大值的叠加情况。
一、2013年主要环保工作情况
(一)全面推进生态区和环保模范城创建工作
1、生态细胞工程有突破。镇、街道通过国家级生态镇(街道)考核验收,全区80%的镇、街道(4个镇、街)达到省级以上生态乡镇考核要求;87%的行政村(20个行政村)达到市级以上村考核要求,全面实现细胞工程创建目标。
2、重点项目有进展。年初市委、市政府下达我区《生态文明建设目标书重点项目表》中的13个重点项目,目前已完成8个,分别是:金狮达树脂生产废水深度处理系统建设、非法采砂制砂点的取缔工作、钢源粉体钢铁渣微粉生产线建设、城区敏感点油烟整治工作、城区“三厅”噪声污染整治工作、城区建筑施工噪声整治工作、市金狮达树脂有限公司和宇通工贸有限公司环境安全隐患整治工作,其余项目正在有序推进。
3、创建宣传有力度。将“生态创建”作为年度宣传工作重点,以短信、网络等平台为宣传阵地,多层次、多角度地向全区群众宣传生态区创建基础知识及重大意义,强化公民环保意识,提高创建知晓率。截止目前已发送宣传信息50余万条,创建报道70余篇,设立宣传广告牌20余处,拍摄《“和谐宜居、生态”》主题宣传片1部,制作发放《“生态、宜居城市”》专题画册450本,生态文明宣传单10000份。
4、省级生态区迎检工作准备就绪。我区创建省级生态区迎检工作已基本完成,创建软件材料已整理归档完毕,2条验收路线已妥善安排,申报材料已上报至省环保厅,待环保厅组织专家莅临验收。
(二)持续深化污染物总量减排工作
前三季度,我区化学需氧量(COD)完成188.19吨削减任务,预计年度可削减314.19吨,比2012年减少6.74%;氨氮(NH3-N)完成6.34吨削减任务,预计年度可削减16.39吨,比2012年减少2.71%;二氧化硫(SO2)完成394.95吨削减任务,比2012年减少12.56%;氮氧化物(NOx)排放总量保持不增不减。对照市政府年初下达工作目标,可完成年度减排任务。
1、工业源减排项目。天尊新材料制造有限公司烧结机脱硫中控系统已于2013年2月完成安装调试并通过减排项目竣工环境保护验收,本年度将有效提高综合脱硫效率。同时,该企业已计划更换烟气进口自动监控设备,确保每季度的污染源自动监测数据有效性审核;健盛食品股份有限公司生产废水深度生化处理系统已完成污水总排口规范化改造,在线监控设施已由我区拨付专款,目前已完成设施安装并着手验收工作。
2、园区污水处理厂项目。经济开发区计划对小蕉母本园道路及桐仔窠道路进行提升改造,并建设污水管网2.5公里,将母本园(新材料产业园)及桐仔窠(自动化装备园)两大区域的企业污水列入小蕉污水处理厂进行处理。目前,小蕉母本园道路及桐仔窠道路的提升改造已正在施工。项目建成后新材料产业园及自动化装备园两个片区的污水将实现集中收集处理,发挥应有的减排效益。
3、城镇污水处理项目。已完成、镇各生活污水处理站出口流量计安装,生活污水处理设施已开始发挥其应有的减排效益。
4、畜禽养殖污染治理工程。市芦坪养殖有限公司、市碧海乳业有限公司小溪养殖小区已完成养殖场所改造;市金穗王农业发展有限公司、市再金养殖有限公司养殖场所改造已接近完工,目前正在加快推进,确保年底前通过验收。
(三)着力推进水流域环境综合整治工作
今年来,我局切实履行流域整治办职能,及时调整流域整治工作领导小组,统一协调整治工作,并将整治工作与创建国家生态区和环保模范城工作同计划、同部署,细化整治任务,强化整治责任,圆满完成省、市政府下达的各项任务。
1、扎实开展工业企业整治。进一步加大对沙溪流域企业的日常监察和新建项目“三同时”监察力度,对不符合环保要求的企业采取停产、限期治理等措施;结合减排工作,落实专项资金590万元,并进行跟踪服务,完成流域重点项目区经济开发区污水处理厂污水管网建设;如期完成金狮达树脂有限公司废水深度治理系统建设,化学需氧量(COD)年可减排314.19吨、氨氮(NH3-N)年可减排6.34吨,有效改善沙溪流域段的水质。
2、加快推进畜禽养殖整治。坚持处理好畜禽养殖科学发展与养殖业污染整治关系,在日常工作中既加强对两特别是禁养区的巡查,严防重现养殖业无序发展态势,又强化禁养区外各养殖场污染整治和技术、资金扶持,指导养殖户科学养殖、生态养殖。2013年,市芦坪养殖有限公司、市再金养殖有限公司如期完成猪舍改造和雨污分离工程建设,其中再金养殖公司还新建一口氧化塘;同时还对8家禁养区外养殖污水达标治理无望的生猪养殖场实施拆除。
3、严格控制采石洗砂行为。建立支流采石、采砂污染源巡查长效机制,对经过审批的采石、采砂点,污染物排放必须符合环保要求,否则责令停业整改,直至达标排放;对未经审批的坚决予以打击取缔,同时禁止各类弃土弃渣行为。
4、切实抓好生活污染治理。结合农村连片综合整治工作,重点推进生活污染集中处理设施建设,进一步提高生活垃圾、生活污水等的收集处理能力;科学规划垃圾堆放场所及处理方式,实现生活垃圾集中处理。目前,我区城镇生活垃圾无害化处理率达98%,农村生活垃圾无害化处理率达97.7%;城镇生活废水处理率达95.8%,农村生活废水处理率达87%。
(四)全面建立农村环境连片整治长效管理机制。
为确保连片整治示范工程持续发挥效用,出台《区农村环境连片整治示范项目长效运行管理暂行办法》,完成长效管理运行资金测算并上报区财政部门;配套制定生活垃圾和污水处理设施的长效运行管理制度,落实村一级的目标责任制;健全完善垃圾清运管理及保洁员工作制度、污水处理设施管理及管护员工作制度,将具体工作责任分工到人。初步建立农村环境连片整治长效运行管理机制,有效巩固示范工作成果。
(五)全面开展环保综合整治工作
以环保专项行动为载体,结合“12369”环保投诉热线,持续强化环境综合整治。截止目前,出动执法人员670余人次,检查企业298家次,处理环保投诉510余件,下达整改通知书8份,移交工商局2件;环保投诉处理率100%,办结率100%,群众满意率98%以上。辖区环境质量良好,镇和镇饮用水源水质达标率为100%,地表水(碧溪)功能区达标率为100%;城区空气质量和声环境质量达到功能区标准。
(六)切实做好建设项目环保审批工作
严格执行建设项目环评和“三同时”制度,切实提高项目审批的服务意识,对低能耗、低污染、科技含量高的项目,开辟审批“绿色通道”。今年来,项目审批服务窗口多次被评为“示范窗口”;严格把好建设项目环境准入关,对不符合国家产业政策的项目,坚决不予审批。截止今年11月,共审批环评项目68个,验收15个。
(七)依法实施排污许可证发放和排污费征收工作
严格按照《排污许可证管理条例》、《排污费征收使用管理条例》及相关法律法规要求,根据排污单位行业性质的不同,认真核定污染物种类,严格发证时的检查制度。对收取排污费本着“严格、及时、公正”的原则,实行“申报—审核—核定—收缴—建档”五个步骤征收排污费,强化监督机制,实行政务公开制度,保证排污费征收依法、全面、足额。截止目前,共发放排污许可证60余份,征收排污费70.3万元。
(八)大力开展环境保护宣教工作
一是以“6.5世界环境日”等为契机,开展多场以“生态文明、公众参与”为主题的环保宣教活动,发放宣传资料1800余份,服务150余人次,现场受理环保投诉12人次。二是针对辖区重点排污企业负责人及环保工作人员组织开展全区“两高”司法解释宣传培训,切实增强企业遵法守法的紧迫性和自觉性。三是开展“环境友好社区”创建工作,高岩社区、青山社区、东乾社区等9个社区已申报市级“环境友好社区”验收。
二、存在问题
(一)生态区创建问题。一是部分建设指标存在差距。主要体现在主要农产品中“三品”种植面积比重指标(目前为57.96%)尚未达到国家级考核标准(60%),但差距较小。二是部分重点项目推进有难度。受市场大环境影响,我区部分企业经营效益不断下滑,对于环保设施建设投入逐步减少,导致部分重点生态项目进展较慢。三是创建工作时间紧,任务重,是一项庞大的系统工程,需要各级各部门密切配合,通力协作。四是生态区创建需要一定经费,需区里给予大力支持。
(二)流域水环境整治问题。一是依然有不少畜禽养殖场处于禁建区内(不属禁养区内),治理压力大。二是部分片区急需完善生活污水处理设施,并制定垃圾处理方式,以妥善解决城镇污水垃圾治理问题。三是治理资金不足,给整治工作带来极大困难。
(三)减排空间不足。经过前几年对重点企业、重点行业、重点流域、重点区域的污染综合治理,全区绝大多数重点污染源、重点排放大户完成了治理任务,削减了排放量,现有工业企业减排的空间非常有限,削减难度较大。
(四)环保队伍能力建设问题。我区在环保队伍能力建设中,环境监察、监测、信息、宣教等在人员编制、业务经费、业务用房、设备配置等方面与国家标准化建设的要求差距较大。
三、明年工作思路
(一)抓紧落实国家级生态区创建工作。进一步加强组织领导、强化宣传造势,掀起新一轮“生态创建”热潮;加大考核指标和重点项目推进力度,确保达到国家考核标准;加快生态区创建步伐,主动出击,提前做好国家级生态区迎检工作,确保2014年底通过验收考核。
(二)继续抓好污染物总量减排工作。严格控制新上高耗能高污染项目,从源头上把关预防,鼓励发展低投入、低能耗、低污染、高效益的“三低一高”产业。积极走新型工业化道路,调整优化工业结构,提高高新技术产业在工业中的比重。
(三)积极参与环保模范城创建工作。按照市里的要求,积极参与环保模范城的创建工作,进一步推进总量减排工作,全面加强烟尘控制区、噪声达标区的管理,提升辖区环境质量,保证辖区内的各项指标达到考核要求。
关键词:活塞杆镀铬 清洁生产 含铬废水零排放。
中图分类号:TQ637 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(a)-0070-02
活塞杆镀铬又称“镀硬铬或耐磨铬”。镀铬层具有很高的硬度,根据镀液成分和工艺条件不同,其硬度可在很大范围(HV400MPa~1200MPa)内变化。镀铬层有较好的耐热性,在500℃以下加热,其光泽性、硬度均无明显变化。镀铬层的摩擦系数小,特别是干摩擦系数,在所有的金属中是最低的。所以镀铬层具有很好的耐磨性。铬镀层具有良好的化学稳定性,在碱、硫化物、硝酸和大多数有机酸中均不发生作用。在可见光范围内,铬的反射能力约为65%,介于银(88%)和镍(55%)之间,且因铬不变色,使用时能长久保持其反射能力而优于银和镍。由于镀铬层具有上述优良的性能,可大大延长工件使用寿命。因此,活塞杆镀铬工序一直被广泛应用至今。
电镀废水的产生主要分为电镀前的前处理漂洗废水和电镀后的镀后清洗废水两大类。对活塞杆镀铬而言,前处理漂洗废水的主要污染物是pH、COD和石油类,无重金属污染;镀后清洗废水的主要污染物是Cr6+和Cr3+,是造成重金属污染的主要因素。
目前国内含铬废水基本是采用末端化学处理法,虽然可达标排放,但无法从源头减少电镀料液的用量和废水的排放量。本次研究的总体思路是将电镀后工件的“盆浴”改成“淋浴”,通过对工件采用“气雾喷淋”后,用水量仅为原先的5%~8%。同时,由于洗下来的废液中电镀液元素较高,采用大气蒸发浓缩装置,使含铬漂洗水浓缩后全部直接回用至电镀槽,从而实现含铬清洗水零排放,有效地避免了环境污染风险。除此之外,与传统化学法相比最大的区别还在于不形成含铬污泥和残渣,避免了此类物质对环境和人类的危害。
含铬废水零排放是一项系统工作,涉及设备、工艺、管理等方方面面,需要进行全面分析和研究。笔者根据近几年的镀铬生产技术改造和清洁生产审核工作实践,结合国内电镀行业技术管理水平现状,试图对活塞杆镀铬中含铬废水零排放的清洁生产措施进行一些研究和分析,通过系统实施污染预防的环境策略,力求改善活塞杆镀铬中尚普遍存在的粗放型加工方式,实现“节能、降耗、减污、增效”的预期目标。
1 活塞杆镀铬生产中含铬废水零排放的可行性分析
电镀工业是我国重要的加工业,广泛地分布在各行业中,经统计33.8%的电镀企业分布在机械制造业、20.2%分布在轻工业、5%~10%分布在电子业,其余主要分布在航空、航天及仪器仪表业。
镀铬在电镀工业中占有极其重要的地位,是电镀单金属中较为特殊的镀层。镀铬层是带有微蓝的银白色,具有较高的硬度和耐磨性能。对钢铁基体来说,镀铬层属于阴极镀层。由于金属铬有很强的钝化能力,在空气中很容易生成一层很薄的致密氧化膜,所以镀铬层有较好的耐蚀性,并显示了贵金属的特点。
镀铬的用途可分为装饰性镀铬和镀硬铬两大类。前者往住需要中间镀层打底,镀层薄,能使镀层成为蓝白色,外表美观,起到装饰作用,因而命名为装饰性镀铬。后者镀层较厚,具有较高的硬度,因其有良好的耐热、耐磨和抗腐蚀性,常用来做耐磨镀层和修复镀层,称为镀硬铬,被广泛应用于工程机械、矿用机械、汽车减震器、自卸车举升油缸以及液压工具等诸多领域。本次研究主要针对活塞杆镀铬,属镀硬铬(也称“耐磨铬”)。
根据《清洁生产标准电镀行业》(HJ/T314-2006)及修改方案,对镀硬铬的清洁生产指标要求见表1;《电镀行业清洁生产评价指标体系(试行)》表1中综合类电镀企业定量化评价指标体系对镀硬铬的的要求见下面的表2。
1.1 废水减量的原则
(1)质量优先原则:保证产品质量是电镀加工的根本所在,同时质量也是企业生存和发展的命脉。减少清洗水用量必须以保证产品质量为前提,否则会产生废品,工件需要退镀、重镀,反而使废水排放量增大,同时也会导致企业生产成本上升。
(2)源头削减优先原则:废水减量措施遵循循环经济的“3R”原则(即减量化、再利用、资源化),在方案实施过程中要优先实施“减量化”方案,其次是“再利用”技术,最后才考虑“资源化”措施,例如含铬废水零排放方案必须基于镀铬槽上部气雾喷淋、减少带出液、大气蒸发浓缩等源头削减方案,同样,镀前漂洗废水处理回用的基础也是源头削减措施。
1.2 含铬废水零排放的可行性分析
清洗废水占镀铬废水总量的绝大部分,而镀后清洗废水是造成重金属污染的主要原因,清洁生产审核过程需要重点关注含铬废水的排放。
(1)工艺:依然采用传统含氟镀铬工艺;未考虑槽液回用,镀液带出量大;镀液浓度较高、粘性大,需要大量清洗水冲洗才能洗净。
(2)设备:我国除了少部分正规专业镀铬厂拥有国际先进水平的工艺设施外,大多数中小型企业仍然使用陈旧简陋的设备,以手工操作为主,敞开式冲洗的清洗方式仍较普遍,跑冒滴漏现象严重。
(3)镀液回收:镀槽顶部回收未设置回收喷头,再加上手工生产出槽速度一般较快,带出的液量较多;大多数中小型企业镀铬设备没有回收槽,工件表面镀液带入清洗工序易造成清洗水用量增大;掛具设计不合理,致使聚集在工件内的镀液回收困难,带入清洗工序易造成清洗水用量增大。
(4)清洗水回用:受传统“末端治理”观念影响,企业关注废水处理甚于废水回用,企业大多采用开路式清洗水系统,虽然有部分回用,但大部分清洗水外排。
(5)用水管理:水费在企业成本中比例不高,间隙电镀加工采用连续清洗方式,存在长流水现象;设备用水开关安装位置不合理,员工需要中断正常操作且花费较多时间才能关闭水龙头,企业用水计量考核不到位。
2 活塞杆镀铬生产中含铬废水零排放的对策
2.1 工艺技术和过程改进
(1)采用高效镀铬工艺:高效镀铬工艺简称为HEEF(即High Efficiency Etch Free,意为高效率无侵蚀)工艺。高效镀铬液是在传统镀铬溶液的基础上,再加入一种或几种有机添加剂并辅加少量的无机化合物,使其获得优良的性能,其工艺特点表现为:具有较高的电流效率及沉积速度,阴极电流效率为22%~27%,较传统镀铬液高出l倍,从而降低电能消耗;由于高效镀铬允许采用较高的电流密度,沉积速度可大幅度提高等。高效镀铬的工艺特点主要有:①镀液中不含氟,故不侵蚀镀件的低电流密度区。②铬层的硬度高,HEEF-25的显微硬度为HV900NPa~1000MPa。③耐磨性一般可提高20%,滑动摩擦系数减小25%。④镀铬层具有高的裂纹条,一般可达400条/cm,提高了铬层的抗蚀能力和活塞杆的滑动性。⑤镀液的分散能力优于传统镀铬,可使用高电流密度(在70A/dm2以下)电镀,一般不会产生镀层烧焦及粗糙等现象。⑥传统的镀铬工艺很容易转化成高效镀铬工艺。只要保证镀液中的金属杂质低于7.5g/L、氟化物小于0.2g/L、氯离子不超过100mg/L,再加适量的添加剂即可(如表3)。
(2)改进过程控制:将人工操作改造为自动(或半自动)生产线,能有效减少废水的跑、冒、滴、漏现象,避免人工操作引起的回收工序停留时间不足、人工冲洗导致用水浪费等不规范操作现象。
2.2 减少镀液带出量的措施
减少镀件出槽时带出的附着液量是减少污染和提高原材料利用率的重要环节,也是电镀行业推进清洁生产的基本要求。
(1)降低镀液粘度和浓度镀件(活塞杆)从镀槽中提出时,在其表面附着一层镀液液膜,其附着量与镀液的黏滞性有关。镀液黏度和镀液的浓度和温度有关,在镀槽上方两侧设置气液喷头,当活塞杆出槽是首先进行喷淋稀释,降低镀液粘度和浓度,然后再利用压缩空气向下吹风,迫使镀液返回镀槽。
(2)增设回收槽镀槽后增设回收槽是必需的,这样可以回收镀液和降低含铬废水浓度,是电镀行业常用的方法之一,具有简单易行、投资少、效果好等优点。经过一级回收槽可以将工件表面40%~80%的带出液清洗下来。当回收槽中液体含铬浓度达50g/L左右时就要进行更换,更换下来的回收液经过“大气蒸发器蒸发浓缩”全部回用到镀槽。
(3)优化工件出槽时间优化工件出槽停留时间需要综合考虑两个因素:一是要尽量减少工件带出液;二是要避免因此降低生产效率。根据经验总结,活塞杆提出镀槽12s,镀液回流的效率最高,约50%以上,活塞杆(镀件)停留17s后,回流效率显著降低。因此,对于简单结构活塞杆停留时间控制在5~8s,空心等较为复杂活塞杆控制在7~12s。
(4)改进挂具电镀对挂具的要求是尽量简单、平滑、不留淤存镀液的死角。目前企业对挂具的设计不够重视,不管活塞杆的形状、特征、电镀工艺要求,一般只用一两种通用挂具,这对减少挂具的带出量是极为不利的。在设计制作挂具时应注意尽量减小提干的直径,否则要增加挂具表面积,相应增加挂具的带出液量。同时尽可能少用通用挂具,推广使用组合挂具,对于批量较大的产品应采用专用挂具,最大程度的减少挂具带出液量。另外,要特别注意,挂具的绝缘部分要平滑,不能有裂缝和沟槽,不绝缘部分要及时作退镀处理,防止带出液积聚和黏附。
2.3 大气蒸发闭路循环清洗工艺
镀铬废水治理比较理想的方法是从工艺中闭路循环。主要是利用镀铬液工作时温度较高(一般在58℃左右),镀槽水分蒸发量较大,同时镀硬铬时间很长,因此,完全可以使蒸发用水和回用补充水达到平衡。由于铬酸黏度大,容易造成铬酸无法洗净,为解决清洗方法,推荐采用气液喷淋式逆流漂洗和逆流喷淋混合式多级清洗方法,一般情况下经回收槽后用3~4级漂洗就可满足工艺要求。大气蒸发器蒸发浓缩闭路循环处理含铬废水工艺流程。镀铬溶液对回用及清洗用水要求很高,为可防止镀铬液中金属杂质浓度升高而影响铬镀层质量,回用流漂水必须采用纯水或蒸馏水。
大气蒸发器主要由热交换器、蒸发器、气液分离器、冷凝水箱、泵等设备组成,其优点主要有以下几个方面。
(1)应用无沸点液体表面汽化技术制成的大气浓缩器,蒸发温度控制在50~55℃,同镀铬槽工作温度接近,因此浓缩过程中不发生成份的化学变化,适用于稀铬酸的直接浓缩。(2)蒸发浓缩过程中,不需化学药品,浓缩液可回用于原生产系统中。达到闭路循环,节约原料,避免污染的目的。(3)整个工作过程不耗用冷却水,不产生污泥废渣。
2.4 强化环境管理
据经验表明,强化管理能消减40%的污染物产生,是一项投资少而成效大的有效措施。因此许多企业提出了“靠管理求效益,靠技术求发展,靠质量求生存”的口号,说明管理对企业来讲和技术同等重要,缺一不可。
工业污染源主要来自资源、能源的浪费,而实行清洁生产,通过节能降耗和综合利用资源、能源,正是发展生产、保护环境的重大举措。加强企业环境管理,弄清污染排放与生产过程的内在联系,将有助于企业管理水平的提高、增长生产、降低物耗能耗、减少污染物和降低成本,从而实现经济增长方式的根本改变。因此,加强环境管理,是建立现代企业制度的一项重要内容。具体措施主要有以下几点:(1)安装必要的监测仪器,加强计量监督。(2)加强镀液维护管理,减少换槽次数和废镀液产生量。(3)加强设备维护、维修,杜绝跑、冒、滴、漏。(4)建立有环境考核指标的岗位责任制与管理制度。(5)完善可靠的统计和审核机制。(6)产品的全面质量管理;以降低次品率,减少产品退镀和重镀率。(7)改进清洗方法,节约用水。(8)加强人员培训,提高员工素质。
2.5 应用实例
电镀自动线一般按其结构特点、镀件装挂方式和镀层种类来分类。按结构特点可分为直线式(程控行车式)自动线和环形(椭圆形、U形)自动线。针对活塞杆镀铬工艺一般确定选用直线门式行车电镀自动线。
3 结语
实现清洁生产是一场工业革命,高度重视电镀废水减量的清洁生产是电镀业改变粗放型加工的最有效、最现实的途径之一。本次研究通过实施多项行之有效的节能、节水、节约原材料的新工艺和新技术,改末端治理为源头和生产过程中消减污染物的产生量,实现了含铬漂洗废水的零排放。
考虑到镀铬过程中还存在操作时的跑、冒、滴、漏现象,在槽要设边防溅挡板,在镀铬自动线四周设置防渗漏围堰,以确保实现含铬废水不外排。
参考文献
[1] 钟战铁,翟宝庆.电镀废水减量的清洁生产对策[J].材料保护,2007.
[2] 胡如南,陈松祺.实用电镀技术[M].北京:国防工业出版社,2005.