發(fā)布時間：2023-12-26 10:41:28
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的超聲波污水處理的方法樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】工業(yè)自動化儀表；污水處理；設(shè)計改造
冶煉總廠原來的污水處理工藝較簡單，基本由人工操作控制，隨著企業(yè)污水種類的增多，水質(zhì)復(fù)雜且不穩(wěn)定，采用人工操作控制污水很難達標排放。近兩年此冶煉總廠對污水處理站的工藝和儀表進行了技術(shù)改造，污水處理已基本實現(xiàn)全自動化操作控制。
1、自動化儀表在污水處理中的重要性
在現(xiàn)代化污水處理過程中，無論采用何種工藝，其工藝過程都存存大量需要檢測的參數(shù)，因此目前大型生活污水處理廠或者工藝污水處理廠一般都設(shè)有液位、液位差、流量、壓力、PH值、溫度、溶解氧、污泥濃度、氧化還原電位、污泥界面、在線BOD、在線COD、在線氨氮、在線總磷等自動化儀表。通過這些檢測儀表獲取的各種上藝檢測參數(shù)從而對工藝過程中的各種工藝設(shè)備進行控制，協(xié)調(diào)供需之問、系統(tǒng)各組成部分之間、各污水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。其中工藝過程中的一些重要工藝參數(shù)例如溶氧值、曝氣量等都是保證工藝自動控制的重要保證，通過這些儀表檢測值來自動調(diào)節(jié)和控制工藝設(shè)備的合理運行。這些自動化儀表不僅對于污水處理工藝過程起著不可替代的指導(dǎo)作用，同時也可以對工藝處理過程進行監(jiān)控報警，保障生產(chǎn)和設(shè)備安全，而且還起著向相關(guān)管理部門提過檢測指標的重要作用。綜上所述，可以看到自動化儀表對于污水處理過程起著重要的作用，是計算機控制的前提條件和自動化控制的基礎(chǔ) 。
2、主要儀表設(shè)計與應(yīng)用
在污水處理中的自動化儀表主要分為熱工儀表和成分分析儀表。熱工儀表主要包括溫度、壓力、液位、流量這些物理量檢測儀表，熱工儀表大致都由測量元件(傳感器)部分、中間傳送部分和顯示部分(包括變換成其他信號)構(gòu)成。成分分析儀表存污水處理過程中常常稱之為水質(zhì)分析儀表，例如溶解氧儀、在線BOD儀、在線COD儀等。這部分儀表的主要特點是專用性強，形式多樣，但每種成分分析儀的適用范圍往往都限于某種介質(zhì)成分分析。
2．1溫度與壓力儀表
在厭氧消化過程中為保證其正常良好反應(yīng)，介質(zhì)溫度需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，因此需要設(shè)置溫度檢測點，通常設(shè)計的典型熱敏元件是鉑熱電阻。由于熱電阻信號需要自動控制系統(tǒng)配套專用熱電阻模塊，而水處理過程中的溫度監(jiān)測點并不多，因此可以考慮存儀表設(shè)計時采用溫度變送器將熱電阻信號轉(zhuǎn)換為4～20m A信號從而接入標準的模擬量模塊。
污水處理中壓力檢測多為泵出口處設(shè)置就地壓力表或壓力變送器，如果需要設(shè)置壓力變送器則多選用目前應(yīng)用非常廣泛技術(shù)也很成熟的智能型壓力變送器，以便于通過配合手操器對壓力變送器進行量程設(shè)置、調(diào)零等操作。
2．2流量儀表
相對而言，在污水處中流量計是非常重要的一類儀表。污水處理廠的進出水水量、回流污泥量、曝氣量以及消化池產(chǎn)氣量等都是工藝生產(chǎn)所必須測量的流量參數(shù)。另外，為了對污水處理廠的運行經(jīng)濟效果進行考核、分析，也要依靠流量測量儀表來提供必要的數(shù)據(jù)。
在污水處理廠流量測量儀表中，目前應(yīng)用較為廣泛的是電磁流量計、超聲波流量計、差壓式流量計以及明渠流量計等。
2．3物位儀表
物位檢測儀表按照被測介質(zhì)分為液位檢測儀表和料位檢測儀表，污水處理中使用較多的是液位檢測儀表，其中又以超聲波液位計為主。這種液位計無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、排泥水池等的液位測量。
超聲波液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時間可確定傳感器與液面之問的距離，即可換算成液位。
其精確度為±0．5％。根據(jù)超聲波液位計的非接觸式測量原理，因此從理論上來講，它適用于污水處理工藝過程中的液位測量。但在實際應(yīng)用中它會受到各種因素如安裝位置、溫度、壓力、濕度以及被測介質(zhì)表面的泡沫、浪涌等的影響。因此，正確選擇和使用超聲波液位計有著十分實際的意義。應(yīng)根據(jù)實際的測量范圍來選擇合適的儀表。根據(jù)超聲波特性，頻率越低，傳輸距離越遠，但聲波的指向性就越差；頻率越高，指向性越好，但傳輸距離越小。目前超聲波液位計的測量范圍從0．5米到幾十米。
此外對于工藝不要求連續(xù)檢測僅需報警或聯(lián)鎖設(shè)備動作的池內(nèi)、活液罐等設(shè)備液位可采用液位開關(guān)進行檢測，從而控制儀表設(shè)備的投資。
2．4分析儀表
在污水處理過程中，有許多反映水質(zhì)的重要參數(shù)如：溶解氧(DO)、PH、污泥濃度、濁度、SS懸浮物等。在線檢測這些參數(shù)可以實時地了解和掌握污水處理的情況，并根據(jù)這些參數(shù)對工藝及設(shè)備的運行進行自動控制和調(diào)整，以確保污水處理的正常運行并達到排放標準。在以往的水處理廠中大多是采用化驗分析的方法來得到的，隨著自動化儀表測量技術(shù)等領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水質(zhì)分析儀表逐漸應(yīng)用于污水處理。這類儀表主要包括：溶解氧儀、化學(xué)需氧量(COD)分析儀、PH計等。
2．5其他儀表
污水處理系統(tǒng)自動化儀表還有無紙記錄儀、電磁閥、自攪拌排污泵、壓力自動開關(guān)等。無紙記錄儀具有高速信息采集和處理、萬能信號輸入、大容量閃存芯片實現(xiàn)超長時間數(shù)據(jù)存儲、使用us B接口存儲備份或轉(zhuǎn)存歷史數(shù)據(jù)等功能，并能同時指示各路通道的上、下限報警。合理的電路設(shè)計使攪拌器、泵和電磁閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)了全自動污水處理。
3、污水處理工藝流程
此冶煉總廠污水處理工藝流程見圖1。污水處理站污水處理能力約為500m／d，采用石灰中和加硫化處理的三級處理工藝，各級處理均通過儀表實行自動控制。一級中和用石灰乳與酸性污水反應(yīng)生成石膏，通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在5左右。二級中和也通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應(yīng)槽出口pH值在9左右，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)充分反應(yīng)后除去大部分重金屬。在硫化反應(yīng)槽內(nèi)，通過1臺電磁流量計按比例固定加入Na：S溶液，以除去污水中殘留的重金屬；同時通過在線pH計利用酸性污水反調(diào)將出口pH值控制在7～9。各級反應(yīng)槽出口pH值均控制在較小的范圍內(nèi)變化，如果人工操作控制是根本無法實現(xiàn)的。例如一級中和處理中石灰乳泵只要多開十幾秒，一級中和反應(yīng)槽出口pH值就會立刻由4變到8以上，由此可見用自動化儀表進行操作控制的必要性。
4、儀表設(shè)計原則與注意事項
4．1污水處理儀表主要設(shè)計原則
在污水處理工藝流程中，現(xiàn)場儀表不僅負責(zé)采集工藝參數(shù)，以確保自動控制系統(tǒng)正常運行和控制，還是科學(xué)管理、環(huán)保監(jiān)控的重要基礎(chǔ)保證，因此在設(shè)計選型時應(yīng)盡量選用高精度、高穩(wěn)定性、免維護或低維護的智能儀表，為了生產(chǎn)過程中便于現(xiàn)場巡視與儀表維護，設(shè)計中可采用帶現(xiàn)場顯示的變送器，與此同時也應(yīng)盡量注意儀表的性價。
比在設(shè)計配置污水處理儀器儀表時，必須考慮到安全防護手段。由于污水處理環(huán)境比較惡劣，很多現(xiàn)場儀表在井下或則露天環(huán)境，更有些浸泡在污水里。井下儀表和浸泡存污水里的儀表防護等級可選IP68，露天的儀表選IP65，同時應(yīng)該根據(jù)儀表的具體考慮設(shè)置儀表保護箱，在北方等溫度較低地區(qū)還應(yīng)考慮保溫措施。
儀表的設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境的適應(yīng)性。特別是傳感器如直接與污水、污泥介質(zhì)接觸，很容易腐蝕和結(jié)垢。因此應(yīng)盡量選擇非接觸式的、無阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器(如超聲波、電磁式等)。
在儀表設(shè)計中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護周期較長的儀表，方便維護管理。在儀表設(shè)計中優(yōu)先考慮節(jié)能型的儀表產(chǎn)品。儀表設(shè)計中對于特殊場合應(yīng)考慮儀表的防爆性能。對于處于雷區(qū)的污水處理，儀表變送器的電源和送信號到PLC的輸出端應(yīng)接防雷器，保證系統(tǒng)的安全可靠性。對于泥區(qū)的儀表，由十泥區(qū)的整個空氣中，有較大比例的沼氣。儀表配置應(yīng)選用本安型儀表，在進行電器連接時應(yīng)與安全柵組成本安防爆系統(tǒng)。而且安全柵和電源置于安全區(qū)。安全柵在選型時一定要注意防爆等級及廠家是否有防爆合格證。
4．2 污水處理中儀表設(shè)計中的注意事項
許多分析儀表的傳感器是電極(PH計、溶解氧等)組成的，而在實際使用中，電極易被油脂或污物覆蓋而不能測量。因此在這些分析儀的選型時，必須充分考慮電極的清洗問題。目前，清洗方式有人工定期清洗，或機械清洗、超聲波自動清洗、溶液噴射清洗以及空氣噴射清洗。在儀表設(shè)計中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護閩期較長的儀表的同時，對于清洗、維護及更換時必須拆卸的管道式安裝儀表及其傳感器，應(yīng)在管道上設(shè)計安裝旁通閥，以免在其更換或發(fā)生故障時，需要停止工藝運行。
污水處理中儀表設(shè)計需要與工藝緊密結(jié)合，選取合適的測量或取樣位置。分析儀表的安裝位置一定要選擇在活動的區(qū)域，不能設(shè)置在死區(qū)。若設(shè)置在引出工藝管路時，這根工藝管路中介質(zhì)必須是流動的。
5、結(jié)束語
該冶煉總廠污水處理站自2007年開始實施自動化儀表改造，目前各類設(shè)備運行情況良好，處理后的污水能夠穩(wěn)定達標排放。自動化儀表的設(shè)置不但大大減少了操作人員的工作量，而且能夠?qū)崟r、準確地反映污水處理裝置的重要參數(shù)，為保證整個污水處理系統(tǒng)長期、穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。
參考文獻
[1]武江津．三廢處理工藝技術(shù)手冊(廢水卷)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．
關(guān)鍵詞：污水處理；AAO工藝；自動化儀表；自動控制系統(tǒng)
Abstract: the sewage treatment plant to automatic control system should not only security process equipment running water stability also to meet standards and saving energy and reducing consumption demand. This paper expounds the AAO sewage treatment process automation instrument Settings and the design of the automatic control system, in order to get good technical and economic indexes, and can have a long-term, stable and efficient operation.
Keywords: sewage treatment; AAO process; Automation instrument; Automatic control system
中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著社會的進步，人類對環(huán)境保護越來越重視，國家對各個污水處理廠的排放標準也有了更高的要求，因此在新建污水處理廠中，AAO工藝越來越多的被應(yīng)用，已達到更好的脫磷除氮的效果。AAO工藝處理流程主要分四階段：預(yù)處理階段，生化處理階段，深度處理、出水階段以及泥處理階段，以下分別探討各個階段中儀表自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。
一、 預(yù)處理階段
該階段主要包括粗格柵及進水泵房、細格柵及沉砂池以及進水水質(zhì)檢測、計量。主要需要參與聯(lián)鎖控制工藝設(shè)備為粗格柵、污水提升泵、細格柵等。因此需要設(shè)置的自動化儀表為：
在粗格柵前以及進水泵房分別設(shè)置超聲波液位計1套，利用2套超聲波液計檢測的液位值，由上位機計算出液位差值來控制粗格柵的運行、停止；利用進水泵房的超聲波液位計來控制污水提升泵的啟動、停止。由于超聲波液位計檢測的液位值是連續(xù)的，因此可根據(jù)工藝要求，只用1套超聲波液位計即可在上位機通過軟件實現(xiàn)對多臺污水提升泵的啟動停止控制。
在細格柵前后設(shè)置超聲波液位差計，直接檢測細格柵前后的液位差值，以控制細格柵的運行、停止。
在細格柵后還應(yīng)該根據(jù)國家環(huán)保部門要求，對污水處理廠進水水量、酸堿度（PH）、濁度（SS）、生物需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）等檢測，相應(yīng)的需要設(shè)置電磁流量計、在線PH測定儀、在線SS測定儀、在線COD分析儀以及在線氨氮分析儀。該部分儀表檢測的數(shù)據(jù)不僅需要上傳到污水處理廠控制室，還需要上傳到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門。
在儀表設(shè)置上，粗格柵采用超聲波液位計而細格柵采用超聲波液位差計主要從經(jīng)濟指標上考慮，粗格柵后面的超聲波液位計及參與粗格柵前后液位差的計算又可參與污水提升泵的控制。
二、 生化處理階段
該階段主要包括AAO生物反應(yīng)池（主要分為厭氧池、缺氧池以及好氧池）、鼓風(fēng)機房、污泥泵房、二沉池以及加藥部分。主要需要參與聯(lián)鎖控制的工藝設(shè)備為鼓風(fēng)機以及回流污泥泵等，生物處理階段是整個污水處理廠的核心部分，是影響出水水質(zhì)的關(guān)鍵。同樣也是整個處理過程中自動化控制最復(fù)雜的部分。需要設(shè)置的自動化儀表主要有：
在AAO生物反應(yīng)池的厭氧池設(shè)置在線氧化還原電位（ORP）測定儀，檢測厭氧池的厭氧程度；在缺氧池設(shè)置在線溶氧（DO）測定儀，檢測缺氧池的溶氧濃度值；厭氧和缺氧的溶氧值控制污泥回流量，為污泥反硝化和磷的釋放提供良好的反應(yīng)條件，確保生物除磷、脫氮的效果。在好氧池的中部以尾部設(shè)置在線溶氧（DO）測定儀以及在線污泥濃度（MLSS）測定儀，檢測好氧池的溶氧濃度值以及污泥濃度值。
在鼓風(fēng)機的出風(fēng)管設(shè)置熱值式空氣流量計以及壓力變送器，熱值式空氣流量計既可以檢測鼓風(fēng)機的曝氣量又可以檢測空氣溫度。
在污泥泵房設(shè)置超聲波液位計，檢測污泥泵房的液位值，用于對污泥泵的啟動、停止控制。
鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的控制：作為廠區(qū)的控制關(guān)鍵，控制水平的高低直接關(guān)系到整個污水處理廠的經(jīng)濟、合理運行。傳統(tǒng)方法中主要采用溶氧單回路定制調(diào)節(jié)或者溶氧、流量串級調(diào)節(jié)的方法，由于鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的非線性，大滯后性、多擾動性、決定傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方法在控制的實時性，準確性都有一定的欠缺，并且能耗相對高，因此為了節(jié)能降耗，越來越多的智能型精確曝氣系統(tǒng)被運用到實際中，智能型精確曝氣系統(tǒng)的模型能在其控制過程中根據(jù)系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)（溶氧值、壓力、溫度、流量、PH）自動的優(yōu)化調(diào)整，可以實現(xiàn)間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣以及溶解氧分布控制等各種復(fù)雜的的曝氣方案，并且根據(jù)曝氣量的需要，通過鼓風(fēng)機MCP控制柜實現(xiàn)對多臺鼓風(fēng)機的循環(huán)啟停，變頻控制等，譬如當(dāng)下比較流行的AVS（Aeration Volume control System）精確曝氣系統(tǒng)。
三、 深度處理、出水階段
該階段主要包括濾池(高效濾池/濾布濾池等)、紫外線消毒渠以及出水水質(zhì)、流量檢測部分。深度處理各個部分的設(shè)備一般成套化，有獨立的控制系統(tǒng)，水力學(xué)控制模型比較成熟。出水部分主要設(shè)置電磁流量計、在線PH測定儀、在線SS測定儀、在線COD分析儀、在線氨氮分析儀以及在線TP(總磷)分析儀。該部分儀表檢測的數(shù)據(jù)也既需要上傳到污水處理廠中央控制室，也要上傳到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門，做為污水廠收費以及達標排放的依據(jù)。
四、 泥處理階段
泥處理階段主要指剩余污泥的脫水、濃縮、暫時儲存以及外運等，是整個污水處理工藝的附加階段。污泥的堆肥或者焚燒發(fā)電等處理方法是現(xiàn)階段污泥處理中比較先進的工藝，也有利于實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和廢物的利用。
單獨的自動化儀表僅做為檢測執(zhí)行級是不能夠滿足廠區(qū)的自動控制運行，根據(jù)集散型控制系統(tǒng)的原理，一個完整的控制系統(tǒng)由檢測執(zhí)行級、現(xiàn)場控制級以及中央監(jiān)控級組成。綜合污水處理工藝過程、構(gòu)筑物布局、設(shè)備和檢測儀表分布等相關(guān)因素，可在每個工藝處理階段設(shè)置一個現(xiàn)場控制站PLC，現(xiàn)場控制站PLC做為現(xiàn)場控制級負責(zé)各個工藝處理階段工藝設(shè)備運行數(shù)據(jù)以及自動化儀表數(shù)據(jù)的采集、控制。中央監(jiān)控級主要由互為熱備的兩臺中央監(jiān)控計算機組成，并設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫存儲服務(wù)器以及投影儀、打印機等附屬管理設(shè)備。所有的工藝設(shè)備均采用手動（就地）、自動（遠程）兩種控制方式，手動－自動控制轉(zhuǎn)換由設(shè)備就地控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。二種控制方式手動優(yōu)先，自動次之。
中央監(jiān)控級通過組態(tài)軟件能直觀的對整個工藝流程進行動態(tài)模擬，趨勢分析，對整個污水處理過程實行實時監(jiān)控，實時接收跟蹤PLC數(shù)據(jù)，并對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分析處理，并且制表打印等，污水廠的三層控制結(jié)構(gòu)保證了生產(chǎn)過程的獨立性和安全性。
現(xiàn)場控制級與中央監(jiān)控級之間采用100M光纖快速工業(yè)以太網(wǎng)，組成環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)，100M光纖快速工業(yè)以太網(wǎng)傳輸距離遠和網(wǎng)絡(luò)速度快的特性適應(yīng)了中央監(jiān)控級覆蓋全廠地域的特點和大數(shù)據(jù)量交換的要求。冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)避免了單一線路故障帶來的系統(tǒng)失效，大大提高了可靠性。以太網(wǎng)的應(yīng)用符合現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展的趨勢，靈活的拓撲形式和開放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以便于系統(tǒng)擴展。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,生產(chǎn)生活自動化水平的提高是必然的趨勢,關(guān)鍵要實現(xiàn)設(shè)計的自動化水平和應(yīng)用水平相結(jié)合,因此在線檢測儀表與自動控制系統(tǒng)以適用、可靠、先進、經(jīng)濟為基本原則，充分考慮處理規(guī)模、工藝特點等綜合因素，對污水處理過程進行實時監(jiān)測和控制，保證出水水質(zhì)、安全生產(chǎn)、降低運行成本，獲得良好的經(jīng)濟技術(shù)指標。同時可以減輕勞動強度，提高勞動效率和效益，使污水廠的資源最優(yōu)組合，有效的節(jié)約能源。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：污水 處理
從我國中長期的發(fā)展戰(zhàn)略來講，污染物的減排將已經(jīng)被列為首位，能耗高的水處理工藝必然在未來失去競爭力，節(jié)能降耗型的水處理工藝技術(shù)必然會成為我國長期的發(fā)展方向。因而綠色水處理的技術(shù)開發(fā)，正在推動著環(huán)境科學(xué)以及工程學(xué)科的進步發(fā)展，對于人類社會的綠色的可持續(xù)發(fā)展有著現(xiàn)實意義。
一、現(xiàn)代污水處理技術(shù)
水處理的技術(shù)可以說在我國目前的國民生產(chǎn)生活當(dāng)中占重要地位，但是水處理的服務(wù)在中國還是一個新型行業(yè)，水處理的技術(shù)有以下幾種。
1、膜分離技術(shù)。膜分離的技術(shù)是近30年內(nèi)發(fā)展起來的。與常規(guī)的分離方法比較，膜分離的過程中存在著能耗低、單級的分離效率較高、工藝比較簡單、對環(huán)境不會構(gòu)成污染等特點，在廢水的處理過程中可實現(xiàn)水閉路的循環(huán)，達到除污效果的同時化廢為寶，符合了綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略技術(shù)。
2、綠色的氧化技術(shù)。綠色的氧化技術(shù)在處理廢水的研究上最近幾年取得了非常大的進展。廢水綠色的氧化技術(shù)運用了光催化氧化、無毒藥的荊催化氧化、化學(xué)的氧化以及生物的氧化都互相結(jié)合的手段來處理廢水技術(shù)。
3、臭氧生物氧化技術(shù)。利用臭氧的氧化相結(jié)合生物處理，是對來自填埋場中出現(xiàn)的濾出液和被染料或是表面活性劑等污染的工業(yè)廢水所進行的生態(tài)性處理，這個技術(shù)目前也有良好的處理效果。
4、綠色中和技術(shù)。Mg(OH)2的緩沖性好、活性吸附的能力較強、無腐蝕性、并且安全、無毒害，因而被叫做“綠色的水處理劑”。近年來較多的應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理。
5、綠色絮凝的技術(shù)。最近幾年，不同種類的生物絮凝劑得以開發(fā)利用，改方法處理廢水的技術(shù)也綠化起來。利用了絮凝劑所產(chǎn)生的菌產(chǎn)生生物絮凝物質(zhì)。其絮凝范圍廣泛、高效無毒、易于生物降解，可消除二次污染。生物絮凝劑處理廢水的技術(shù)是具有廣闊應(yīng)用前景的綠色技術(shù)。
6、超聲波技術(shù)。超聲波是一種比較新的綠色的水處理技術(shù)。它是頻率高于20kHz的聲波。一定強度的超聲波通過媒體時，會產(chǎn)生一個系列的物理的化學(xué)效應(yīng)。用超聲波處理有毒害和難降解的有機枷是非常簡便和有效的。
二、水處理技術(shù)在污水處理中的運用
我國的水處理技術(shù)在上個章節(jié)已經(jīng)描述過，本章主要講述的是水處理技術(shù)在污水處理中的運用問題。污水處理的問題一直圍繞著解決水中的污染物質(zhì)來展開說明的,當(dāng)前CO2的排放是作為全球氣候變暖的罪魁禍首，CO2的排放已經(jīng)被各國列入了控制排放的黑名單之中。這個變化對我們國家傳統(tǒng)使用的污水處理的觀念提出了新的挑戰(zhàn)。
污水回用在目前的水處理技術(shù)中逐漸被重視起來。這樣受重視的原因主要有:我國人口最近幾年不斷的增加，用水量也在不斷的提升，現(xiàn)有的水資源壓力已經(jīng)接近崩潰邊緣，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民素質(zhì)的逐漸提升，越來越多的人意識到污水的回用是非常重要的，它是一種非?？煽康墓┧?。污水回用工程已經(jīng)逐漸的展開。蓄水工程(如水壩)的環(huán)境成本、經(jīng)濟成本則越來越高，而為滿足高品質(zhì)水的標準而進行污水處理廠的更新改造的成本也是不斷增加，過度的用水已經(jīng)影響到有關(guān)的環(huán)境，供水以及污水的處理行業(yè)則意識到污水的回用具有著非常廣泛的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，因而經(jīng)濟適用的趨向于回收成本的水價制度的則引入并促進了污水的回用。
三、污水處理后的運用
污水處理的應(yīng)用分為2個部分，一部分是工業(yè)用水的回用，還有就是生活用水的回用。
1、工業(yè)用水的回用。經(jīng)過處理的污水可以回用于各種不同程度的需要，以及符合飲用水的水質(zhì)要求的工業(yè)企業(yè)。各種工業(yè)的生產(chǎn)中所用的冷卻水、鍋爐的用水、生產(chǎn)加工產(chǎn)品的用水、清洗、輔助的用水(澆地)，都是可以利用經(jīng)處理過的污水的。當(dāng)然可以使用經(jīng)過處理的污水的行業(yè)也是非常多的。包括旅游點、商業(yè)洗衣、商業(yè)洗車、造紙廠、電站、、石油精煉廠、釀酒廠,以及混凝土、磚、紡織品、礦山、道路建設(shè)企業(yè)等。日本有接近40%經(jīng)處理的市政污水是被用在工業(yè)用途的。
(2)居民及社區(qū)的非飲用水回用。對居民來說，污水的回用可以用在沖洗馬桶、家庭洗車、家庭清洗以及澆植物、灌溉花園。社區(qū)的方面來看，污水回用的非飲用水的用途也是非常的廣泛的，還能夠節(jié)約成本，包括社區(qū)室外的植物灌溉，各種娛樂場所的用水。在美國的加利福尼亞州，在1961年就把經(jīng)處理的污水用在有游船或是能夠垂釣的湖泊附近了。提供一種非飲用水的使用，建立一套有效的分質(zhì)供水系統(tǒng)是我們的當(dāng)務(wù)之急。
三、總結(jié)
伴隨著人們認識的發(fā)展，生活環(huán)境的進一步改善，事前的處理(預(yù)防為主)的方式擺在人們面前，:這要求水系統(tǒng)要不結(jié)垢、不腐蝕、同時還要安全和衛(wèi)生、經(jīng)濟與環(huán)保，并且能夠持續(xù)的運行。在面對著國際的競爭，想要與世界接軌的中國要在節(jié)能減排等方面做出貢獻，獲得成功，這條路還需要我們繼續(xù)努力。
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關(guān)鍵詞：污水處理；自動化在線監(jiān)測儀表；作用；應(yīng)用；注意事項
一、污水處理中常用的儀表類型及其構(gòu)成
1、污水處理中常用儀表的類別。污水處理工作所要進行測量的參數(shù)信息是多樣化的，其中就包括了液位、流量、溫度、壓力、酸堿值、污泥濃度、溶解氧、在線氨氮等。一般講液位、溫度與壓力等稱之為熱工量；而酸堿值、污泥濃度、溶解氧等則被稱之為成分量。應(yīng)用在對熱工量進行測量的儀表通常即被稱作熱工測量儀表；而進行成分量測量的儀表則稱其為成分分析儀表。這些儀表在我國的普及應(yīng)用時間較短，因而選用國外性能優(yōu)越的產(chǎn)品，符合長期性的經(jīng)濟價值。
2、測量儀表構(gòu)成。測量儀表的類型十分繁多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時各自還有著同樣的工作任務(wù)，即將測量出所需測量的參數(shù)值。因此，其在構(gòu)成上也就存在著十分顯著的共同特性，大都是經(jīng)由測量元件、中間傳送與顯示等部分共同構(gòu)成。
二、自動化在線檢測儀表在污水處理中的作用
現(xiàn)代化污水處理廠的每一項生產(chǎn)過程都會同有關(guān)儀表及其自動技術(shù)密切相關(guān)。儀表可對各工藝參數(shù)進行持續(xù)性檢測，依據(jù)相關(guān)的參數(shù)內(nèi)容來實施手動或自動化控制，進而對供需要求、系統(tǒng)各構(gòu)成部分、不同的污水處理工藝等方面進行有效調(diào)節(jié)，從而促使各種設(shè)備與設(shè)施能夠更加全面、充分的得以應(yīng)用。并且，鑒于檢測儀表測定數(shù)值與設(shè)定值予以持續(xù)對比，在出現(xiàn)偏差情況時即刻予以調(diào)整，進而便可保障污水處理的質(zhì)量水平。依據(jù)儀表檢測參數(shù)，可實現(xiàn)對污水處理設(shè)備的自動化控制與調(diào)節(jié)，促使管理工作更加趨向于合理化，實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益。鑒于儀表有連續(xù)監(jiān)測、超高報警等相關(guān)功能，有助于對事故問題的快速反應(yīng)處置，并且儀表也是促成計算及控制的一項重要條件。因此在有關(guān)的污水處理系統(tǒng)之中，自動化儀表的作用至關(guān)重要。
三、自動化在線檢測儀表在污水處理中的應(yīng)用分析
1、污水處理中的流量測量儀表應(yīng)用分析。流量測量儀表在污水處理中應(yīng)用最為廣泛，是應(yīng)用最多的一類測量儀表。在污水處理過程當(dāng)中所有的進出水量、污泥回流量、曝氣量及消化池產(chǎn)氣量等均要進行測量。此外，為了針對污水處理廠的運行經(jīng)濟效果開展考核、評估工作，時常也需利用流量測量儀來提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。（1）超聲波流量計。在儀表技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，各類超聲波流量計主要被應(yīng)用在了渠道測量、管道測量以及管道鉗夾式測量當(dāng)中。超聲波流量計的主要優(yōu)勢特性體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，安裝簡易便捷，在對超聲流量計進行安裝與維護時無須在管道中采取打孔處理或?qū)⒘髁壳袛啵稍谝汛嬖趫龊现苯舆M行安裝，特別是在大口徑管道檢測系統(tǒng)中尤為適用。第二，具有較大的口徑范圍，同時不會產(chǎn)生額外的成本開支。第三，測量穩(wěn)定性較高。第四，不會發(fā)生壓力受損情況。第五，對于流體參數(shù)不會產(chǎn)生任何干擾。第六，可直接輸出標準直流信號，能夠極為便捷地進入到自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中。（2）電磁流量計。采用電磁感應(yīng)原理制作出流量測量儀表，可對包含纖維素、固體顆粒懸浮物以及其他具有導(dǎo)電性質(zhì)的介質(zhì)進行測量。在實際的測量過程當(dāng)中，液體自身即為導(dǎo)體，磁場可基于安裝在管路上的兩個線圈形成。線圈通過交流抑或是直流電源來實現(xiàn)勵磁，磁場作用在管道之中所流經(jīng)的液體，在管道之中將形成一個和被測流體均勻流速V所對應(yīng)的電壓值，同時這一電壓值和液體流速分布沒有直接相關(guān)性。
2、污水處理中的液位測量儀表應(yīng)用分析。隨著科技的進步發(fā)展，污水處理廠測量設(shè)備的測量精度也越來越高，自動化水平取得了顯著提升。超聲液位計的傳感器是由發(fā)射與接收換能器共同構(gòu)成，其測量精確高、性能穩(wěn)定，不僅能夠及時做出反應(yīng)指示，同時還可將信號進行遠程傳輸，尤其是超聲波液位計的應(yīng)用越發(fā)廣泛。依據(jù)發(fā)射到接收過程之間的間隔時間可確定出傳感和液面間的間隔距離這一原理，可將之轉(zhuǎn)換成為液位，精度誤差可限定在±0.5%之間。
3、污水處理中的溶解氧測定儀應(yīng)用分析。溶解氧測定儀應(yīng)用對于污水廠的y量工作具有重要意義。溶解氧在線測量是污水處理廠溶解氧進行自動調(diào)控的核心構(gòu)成部件，對整體系統(tǒng)的調(diào)控起著關(guān)鍵性的作用，同時，也是污水處理工作人員對運行工藝進行控制的一項核心依據(jù)。溶解氧測定儀器主要是由傳感器與變送器兩部分共同構(gòu)成。如果從傳感器結(jié)構(gòu)形式上進行劃分，大致可劃分為有膜電極與無膜電極兩類。此兩類均通過陰、陽兩極以及電解液共同構(gòu)成。對于溶解氧的測定采取傳統(tǒng)活性污泥法OOC工藝，在5個圓形曝氣池當(dāng)中全定出氧區(qū)，而后安裝測量范圍在0.05～10mg/L的溶解氧計，對于溶解氧氣濃度予以測定，進而傳輸至PLC與上位機中。在實際所測得的濃度低于設(shè)定值時，自動控制系統(tǒng)便會開啟鼓風(fēng)機設(shè)備，為曝氣池充氧；反之，若氧氣充足之時便會將鼓風(fēng)機關(guān)停。利用溶解氧計來控制鼓風(fēng)機開關(guān)，能夠在確保曝氣池菌群具備較好的生化能力時還可降低能源耗損，延長設(shè)備的使用壽命，極大地促進了好養(yǎng)菌群分解能力。
四、污水處理中自動化在線檢測儀表應(yīng)用的注意事項
污水處理中自動化在線檢測儀表必須使用固態(tài)電路，同時還要具備溫度補償功能；具備基礎(chǔ)的防塵、防水功能。室外應(yīng)用時，應(yīng)該具備防水、防雷擊和防曬功能，具有便于清晰的維護結(jié)構(gòu)。為了保證自動化在線測量儀表的使用安全，可以給其配置不間斷電源和開關(guān)，積極做好接地和屏蔽，儀表電纜還要使用封閉金屬管保護。此外還需要注意以下事項：
1、保證自動化檢測儀表傳感器的清潔。定期由專人對探頭進行清理，保證采集數(shù)據(jù)準確。由于自動化儀表在污水環(huán)境下工作，儀表的污染狀況較嚴重，所以必須及時對儀表進行清潔，尤其是與污水直接接觸的溶解氧計，污泥濃度測量計和氧化還原電位計等分析儀表。清洗時可以每周急性一次，按照清洗要求，選擇柔軟的材料經(jīng)常清理，避免損壞儀表。
2、保證儀表供電的穩(wěn)定性，延長儀表的使用時間。瞬間電擊最容易損壞儀表，很多污水處理廠在使用中，發(fā)現(xiàn)很多儀表運行中的供電電壓非常不定，損壞了超聲波液位差計和超聲波液位計變送器，給系統(tǒng)自動化工作造成了很大影響。
3、定期對各種儀表進行矯正。儀表在長時間運行過程中經(jīng)常會產(chǎn)生各種測量誤差，所以在使用中必須及時對儀表進行矯正，提高儀表測量的準確性，可以每月對各種儀表進行一次矯正。同時，還可以要求實驗室工作人員選擇合適的方法對儀表項目進行檢測，同時與下現(xiàn)場檢測結(jié)果進行比對分析，如果出現(xiàn)較大的偏差，必須及時矯正，保證測量數(shù)據(jù)的準確性。
結(jié)束語
自動化檢測儀表是自控系統(tǒng)之中最為核心的一項子系統(tǒng)。隨著科技的進步發(fā)展，自動化檢測技術(shù)取得了巨大進步，并且在污水處理工作中得到了廣泛性的應(yīng)用，提高了污水處理工作效率，同時還能夠?qū)ξ鬯幚砉に囘M行及時調(diào)整。
參考文獻：
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（3.5）
=0.517 0.4 (280-12.5) 0.001 kg/d
=0.055319 kg/d
≈ 0.056kg/d
總排泥量： 0.056/0.8 kg/d =0.07 kg/d
= 2 \* gb3 ② 按污泥泥齡計算:
（3.6）
=(0.05 3200 0.001) 2 kg/d
= 0.06kg/d
= 3 \* gb3 ③ 按排放濕污泥量計算：
剩余污泥含水率按99%計算，每天排放濕污泥量：
0.06/1000 t =6 10 -5 t(干泥)
(6 10 -5 ） (100%-99%) m³=0.006m³
3.5回流污泥流量計算
反應(yīng)池中懸浮固體（mlss）濃度：4000mg/l, 回流比r=0.75， =0.4 0.75 m³=0.3 m³/d，則回流污泥濃度：
（3.7）
=9333.3 mg/l
≈10000 mg/l
3.6好氧區(qū)需氧量計算
（3.8）
=0.4 (280-12.5) 0.68-1.42 0.056 1000kg/d
=77.833 kg/d
≈78 kg/d
3.7空氣量計算
采用管式微孔擴散器，設(shè)計好氧池邊長0.4m，有效水深0.37m，安裝距池底0.05m，則擴散器上靜水壓0.32m，池缸封蓋部安裝一下垂攪拌器，水體從反應(yīng)池上部0.37m處流入沉淀池。
溶液中溶解氧濃度c取2.0，ρ=1，α取0.7，β取0.95, 曝氣設(shè)備堵塞系數(shù)f取0.8，ea=18%, 擴散器壓力損失在4kpa，20℃水中溶解氧飽和度為9.17mg/l。
擴散器出口處絕對壓力：
（3.9）
=（1.013 105+9.8 10 3 0.32）pa
= 1.04 10⁵pa
空氣離開好氧池面時，氣泡含氧體積分數(shù)：
（3.10）
= [21 （1-0.18）] [79+ 21 （1-0.18）] 100%
=17.9%
20℃時好氧硝化區(qū)混合液中平均氧飽和度：
（3.11）
= 9.17 [ (1.04 10 3 2.026 10⁵)+(17.9 42) ]
= 8.62 mg/l
將計算需氧量換算為標準條件下（20℃，脫氧清水）充氧量：
（3.12）
=78 9.17 [0.7 (0.95 1 8.62-2.0) 1.024(20-20) 0.8] kg/d
=206.37 kg/d
=8.6 kg/h
好氧區(qū)供氣量：
=170.6 m³/h
3.8缺氧區(qū)容積設(shè)計
據(jù)a/o工藝設(shè)計參數(shù)計算，好氧區(qū)硝化段水力停留時間3h，則缺氧區(qū)反硝化水力停留時間根據(jù)a段：o段=1：3得出，缺氧區(qū)停留時間為1h。
=0.149m³
≈0.15 m³
缺氧區(qū)容器的邊長大約在0.54m
3.9前置反硝化系統(tǒng)缺氧區(qū)需氧量計算
總凱氏氮（tkn）由氨氮和有機氮組成，一般氨氮占進水tkn 60%-70%，計算取65%,進水總凱氏氮nk=35/65%=53.85mg/l,出水總凱氏氮nke=5/65%=7.69 mg/l,出水總硝態(tài)氮濃度noe約取5 mg/l。
=19350.87 g/d
=19.35 kg/d
=0.806 kg/h
3.10豎流式二沉池設(shè)計
表面水力負荷范圍0.6-1.5 m³/（m²·h），q取0.6m/h. 沉淀時間常規(guī)可取范圍1.5-4.5 h，取1.0 h. 固體通量負荷≤150kg/（m²·d），取120 kgss/（m²·d）.
①沉淀池表面面積
=0.028 m²
二沉池進水管、配水區(qū)、中心管、中心導(dǎo)流筒等的設(shè)計應(yīng)包括回流污泥量在內(nèi)。
②中心管面積
qmax —每池最大設(shè)計流量，m³/s ；
νo——中心管內(nèi)流速，取15mm/s.
③中心管直徑
=0.0198 m
≈0.02 m
④中心管喇叭口與反射板間的縫隙高度
=0.05m
ν1——污水從中心管喇叭口與反射板間縫隙流出速度，m/s，
取4 m/h，1.1 10-3 m/s.
h——喇叭口高度，h /do=1.35, h=0.027 m
⑤沉淀池直徑
=0.1899m
≈0.19m
⑥沉淀池部分有效水深
沉淀池水力停留時間（沉淀時間）一般取1.5-4h，取1.0h. 污水在沉
池中流速v取0.6 m/h，1.7 10-4 m/s。
（3.21）
=qt
=0.6 1.0 m
=0.6 m
⑦沉淀部分所需總?cè)莘e
（3.22）
= ∆x總 t 1000
=0.07 1.0 1000 m3
=0.007 m3
∆x總——每天總排泥量，kg/d
t —— 兩次排泥時間，d
s ——每人每日污泥量，l/(人∙d)，一般采用0.3-0.8
n ——設(shè)計人口數(shù)
⑧沉淀池污泥區(qū)容積（污泥斗容積）
（3.23）
=(0.75 0.4 1.0) 24 m3
=0.0125 m3
vs——污泥斗容積
ts——污泥在沉淀池中的濃縮時間
⑨圓錐部分容積
h5 = 0.24m
r——圓截錐上部半徑，m，取r= d=0.19m
r——圓截錐下部半徑，m，取r=0.06m
h5——污泥室圓截錐部分的高度，m.
⑩沉淀池總高度
超高h1取0.06m，緩沖層高度h4取0.05m，h2=0.6m，h3=0.05m，
h5=0.24m，總高度h:
（3.25）
= （0.06 +0.6+ 0.05+0.05+ 0.24）m
= 1.00m
⑪排泥管下端距池底距離≤0.20m，取0.02m
⑫ 排泥管上端超出水面距離，取0.4m
3.11傳統(tǒng)工藝最終污泥產(chǎn)量
傳統(tǒng)活性污泥法以0.4m3/d流量 計算 ，大概排放的剩余污泥量為0.06kg/d—0.07kg/d。
3.12超聲波-缺氧/好氧工藝與傳統(tǒng)工藝污泥產(chǎn)量的比較
表3. 2[1]各種污泥減量化技術(shù)方法的比較
tablel 3.2[1] comparison of strategies for reducing the production of exeess sludge
技術(shù)方法
污泥減量化效率(%)
提高污泥停留時間
100
熱誘導(dǎo)溶解和隱性生長
60
臭氧誘導(dǎo)溶解和隱性生長
100
好氧中溫消化(20℃)
50
好氧高溫消化(60℃)
52
原生動物捕食
12一43
原生動物和后生動物捕食
60一80
細菌過量產(chǎn)生代謝產(chǎn)物
59一61
解偶聯(lián)氧化磷酸化
45一100
增加維持功能的能量需求
12
好氧一沉淀一厭氧
20一65
活性污泥法
30
生物膜法
25
投加酶
50
蚯蚓生物濾池
95一100
超聲波輻射
90-100
傳統(tǒng)活性污泥法工藝污泥減量效果，大概可以減少30%—40%，超聲波-缺氧/好氧工藝在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上結(jié)合了超聲波預(yù)處理活性污泥的前沿技術(shù)，實驗預(yù)計污泥減量效果將達到90%—100%。暫且以90%計算進行比較：
以0.4m3/d流量計算，假設(shè)未用傳統(tǒng)活性污泥法前，總排泥量s，用傳統(tǒng)活性污泥法處理，污泥減量30%，s （1—30%）=0.06kg/d，s=0.06 /（1—30%）kg/d，超聲波-缺氧/好氧工藝處理，污泥減量90%，設(shè)剩余污泥排放量為x，x=s （1—90%）=（1—90%） 0.06 /（1—30%）kg/d=0.0086 kg/d.
結(jié) 論
超聲波—缺氧/好氧組合體系是前沿技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法的綜合，該工藝能夠達到較高的污泥減量化效果，更加適應(yīng)了污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)良性運行、防止污水處理出現(xiàn)二次污染、使污水治理更具有環(huán)境效益的需要，是值得學(xué)術(shù)界進一步探討和研究的領(lǐng)域。
整個設(shè)計中，某些設(shè)計參數(shù)是一個嘗試性選用，是一個摸索探究的領(lǐng)域，與常規(guī)性設(shè)計有些出入，有待在往后的實驗、工藝運用中，進一步論證和加以完善。特別是超聲波處理裝置的設(shè)計以及污泥處理參數(shù)的選用，更加需要努力鉆研和探討。
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摘要：
隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，新型污染物塑化劑類對食物、大氣、水和土壤等環(huán)境的污染越來越突出。針對水體中較高的塑化劑類污染，本文選定塑化劑類中的鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯作為研究對象，采用超聲波、紫外光和超聲波聯(lián)用紫外光處理系統(tǒng)控制水中DMP、DEP的濃度。結(jié)果表明，在單一的超聲波條件下DMP和DEP的降解效率要稍高于紫外光的處理，但效果并不明顯。而將US/UV聯(lián)用后，經(jīng)過120min處理后，DMP的去除率為45.3%；DEP的去除率為50%,處理效果得到明顯提高。可見，US/UV聯(lián)用不失為控制水中塑化劑類污染物的有效方法。
關(guān)鍵詞：
塑化劑；紫外光；超聲波；控制
塑化劑主要用于增加塑料、橡膠產(chǎn)品的可塑性及強度，經(jīng)常出現(xiàn)在兒童玩具、化妝品、個人護理品、血袋、有機溶劑、殺蟲劑中。近年來，塑化劑被大量廣泛使用，逐漸成為普遍存在的環(huán)境污染物，由于它們與塑料分子之間不是通過化學(xué)連接而是物理連接，因此比較容易在包裝或者制造過程中遷移到食物、飲用水中[1]。加上化工廠、垃圾填埋場、城市和工業(yè)污水處理廠的排放，使得地表水、地下水、飲用水中都不同程度地受到了塑化劑的污染，在地表水、城市污水廠、底泥中的污染也很嚴重。研究發(fā)現(xiàn)塑化劑可干擾生物體的內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，是常見的環(huán)境雌激素[2]，美國國家環(huán)保局（EPA）已將該物質(zhì)列為優(yōu)先控制的污染物[3]。塑化劑是由剛性平面芳環(huán)及可塑的脂肪側(cè)鏈組成，不同的脂肪側(cè)鏈決定了化合物的性質(zhì)。本文主要研究的DMP、DEP相對較易溶于水，分子量介于194.2～222.2，logKow介于1.60～2.42之間[4]。UV（紫外光）常用于飲用水消毒，主要通過對微生物的輻射損傷和破壞核酸的功能使微生物死亡，從而達到消毒的目的。UV氧化有機物的反應(yīng)過程非常復(fù)雜，其主要原理是產(chǎn)生氧化能力很強的自由基，將有機物氧化成水和二氧化碳。直接光解主要依賴于物質(zhì)吸收發(fā)射光的能力，當(dāng)有機物的最大吸收波長和UV波普范圍重合時，降解效率較高[5]。US（超聲波）是近年來發(fā)展起來的一種可高效降解有機污染物的新型水處理技術(shù)，降解條件溫和、降解速度快、操作簡單，是一種集多種高級氧化技術(shù)特點于一身的非常有前景的技術(shù)。它既可以單獨用于處理有機污染物，也可與其它技術(shù)聯(lián)用。US降解水體中有機污染物主要受超聲系統(tǒng)因素（超聲頻率、聲能強度、聲能密度、聲壓振幅、超聲波反應(yīng)器結(jié)構(gòu)）、反應(yīng)體系性質(zhì)因素（液體中的飽和氣體、液體的粘度、液體的表面張力、液體的靜水壓力、液體的溫度、液體的pH值、污染系的性質(zhì)、溶液的初始濃度）等影響[6]。US/UV體系聯(lián)合處理塑化劑中的DMP和DEP國內(nèi)外研究較少，將US/UV結(jié)合起來處理有機廢水，能在較短時間內(nèi)達到較高的降解率和礦化度，并且該法可以使包括難生物降解化合物在內(nèi)的大多數(shù)有機污染物氧化為無毒的H2O、CO2以及其他無機物，很少產(chǎn)生二次污染，是處理難降解有機污染廢水領(lǐng)域里的一項新技術(shù)。因此研究DMP和DEP在US/UV體系中降解規(guī)律，就能有效地預(yù)測該系統(tǒng)下的降解可行性，無疑對于將此聯(lián)用技術(shù)應(yīng)用于實際環(huán)境污染治理中具有非常重要的理論價值。
1實驗部分
1.1主要試劑及儀器
試劑：碳酸氫鈉、丙酮、無水硫酸鈉（北京化工廠）；氯化鈣（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；DMP；DEP；正己烷、二氯甲烷（色譜純，天津市富晨化學(xué)試劑廠）；甲醇（色譜純，天津市富宇精細化工有限公司）；超純水（電阻率為18.2MΩ•cm，MilliporeSAS67120）。儀器：氣相色譜儀(PerkinElmerClruas680)；毛細管柱（15m×0.25mm×0.25μm,DB-5）；K-D濃縮儀（上?；茖嶒炂鞑模?；水浴鍋（上海宜昌儀器紗篩廠HHS-2S）；抽濾裝置（天津津騰T-50）；分液漏斗（上海博賦玻璃儀器）；干燥柱（BondElute硫酸鈉干燥柱）；電子調(diào)光器（上海博堅電器科技）；紫外光強度計（SENTRY®先馳光電股份公司）。
1.2試驗裝置
本實驗采用波長為253.7nm、功率為10W的紫外燈為光源，ZFDY-200型超聲波發(fā)生器，超聲系統(tǒng)頻率為20kHz，研究了US/UV體系中DMP、DEP的降解效果。反應(yīng)裝置如圖1所示。實驗基準參數(shù)設(shè)定為：在實驗開始后，于特定時間取樣分析，每組實驗重復(fù)3次。
1.3樣品分析
方法水樣中鄰苯二甲酸酯分析方法參照EPA-606標準方法，主要檢測水樣中的DMP、DEP?；旌蠘藴蕛湟杭盎旌蠘藴氏盗腥芤旱呐渲七^程如下：分別量取DMP和DEP標準品100mg溶于正己烷溶液中，定容至100mL完成單標儲備液的配制。分別量取兩種單標儲備液各10mL，使用正己烷定容至100mL，配制完成100mg/L的混合標準儲備液。量取一定量的混合標準儲備液，使用正己烷分別稀釋至0.5，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0mg/L，置于4℃保存以進行氣相色譜分析。DMP和DEP由GC-FID測定，色譜柱為DB-5毛細管柱（15m×0.25mm×0.25μm），高純N2為載氣，進樣量為1μL，進樣口溫度290℃，檢測器溫度300℃。程序升溫條件：150℃保持1min，然后以10℃/min升到280℃保持1.5min。
2結(jié)果與討論
2.1UV降解水中DMP和DEP實驗研究
采用去離子水配制一定濃度的模擬廢水（約5mg/L），H2O2投加量為330mg/L，在常溫常壓下處理120min，研究UV對DMP、DEP的處理效果，DMP、DEP在波長為253.7nm、功率為10W的紫外燈照射下的處理效果圖、一級反應(yīng)動力學(xué)擬合曲線如圖2、3所示。由圖可見在單一的紫外光輻照下DMP和DEP的降解效果并不很明顯，經(jīng)過UV照射120min后，DMP的去除率僅為17.6%，降解速率常數(shù)為0.0017min-1；DEP的去除率為24%，降解速率常數(shù)為0.0022min-1，這與SeungminNa等[7]測定的0.0023min-1相近。本實驗結(jié)果要低于曾燕艷[8]的研究結(jié)果，主要是因為本實驗的UV光照強度相對要低，從而導(dǎo)致降解效率相對低一些。
2.2超聲波降解水中DMP和DEP實驗研究
實驗研究在頻率為20kHz超聲反應(yīng)器中DMP、DEP的處理效果，結(jié)果如圖4、5所示，從圖中可以看出在單一的超聲波條件下DMP和DEP的降解效率要稍高于紫外光處理，但效果也并不明顯。經(jīng)過120min處理后，DMP的去除率僅為20%，降解速率常數(shù)為0.0020min-1；DEP的去除率為30.5%，降解速率常數(shù)為0.0030min-1。Yim等[9]研究發(fā)現(xiàn)DEP在US輻照下的反應(yīng)有•OH反應(yīng)、熱反應(yīng)和水解作用，每個反應(yīng)占整個反應(yīng)的比例隨著溶液的pH而變化，在pH4～11的范圍內(nèi)，•OH反應(yīng)是主要的反應(yīng)過程。pH超過11時，由于水解作用的增強而使得降解速率得到提高。
2.3紫外光聯(lián)用超聲波技術(shù)控制DMP和DEP研究
研究波長為253.7nm、功率為10W的紫外燈與頻率為20kHz的超聲發(fā)生器聯(lián)用對DMP和DEP的降解效果，結(jié)果如圖4、5所示，發(fā)現(xiàn)聯(lián)用系統(tǒng)處理DMP、DEP后降解效率得到明顯的提高。經(jīng)過120min處理后，DMP的去除率為45.3%，降解速率常數(shù)為0.0050min-1；DEP的去除率為50%，降解速率常數(shù)為0.0053min-1。UV、US、UV/US降解DMP、DEP一級反應(yīng)動力學(xué)方程及協(xié)同效應(yīng)見表1所示，從表中得出將US/UV聯(lián)用處理效果得到明顯提高，主要是因為UV將US過程中產(chǎn)生的H2O2分解成•OH，•OH再與DMP、DEP反應(yīng)，從而提高了有機物的去除效率。Legrini等[10]研究發(fā)現(xiàn)H2O2吸收254nm輻射（摩爾吸收系數(shù)18.6Lmol-1cm-1），在此波長下H2O2被分解成•OH。US/UV系統(tǒng)中的去除率要低于UV/H2O2系統(tǒng)，主要是因為在本研究中采用的超聲波發(fā)生器的頻率較低，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生的H2O2濃度較低，但是較低的超聲波頻率可以減少能量的消耗，同時可以降低超聲波對實驗人員的身體健康的損害，在后續(xù)的實驗中可以適當(dāng)提高超聲波的頻率以提高US/UV系統(tǒng)對DMP、DEP的去除效果[11]。為了估計US/UV系統(tǒng)中•OH的消耗量，Seung-minNa等[12]測定了US、UV、US/UV各個過程中H2O2的濃度，發(fā)現(xiàn)在單獨US系統(tǒng)中，H2O2的濃度隨著時間延長而呈線性增長，而在單獨UV系統(tǒng)中，H2O2的濃度非常低且?guī)缀鯙槌?shù)，而將UV與US聯(lián)用后，H2O2的濃度大幅度下降。H2O2hv•OH+•OH在相同的操作條件下，DEP的US/UV降解速率要高于DMP，然而協(xié)同效應(yīng)要低于DMP，這是因為DMP在聯(lián)合處理系統(tǒng)中的降解效率要遠高于單一處理（US或者UV），盡管DEP在聯(lián)合處理系統(tǒng)中的降解效率同樣高于單一處理（US或者UV），但是相比而言DEP的聯(lián)合處理與單一處理之間的差距并不太大，所以協(xié)同效應(yīng)要低于DMP。
3結(jié)論
（1）單一紫外光照射對DMP和DEP的降解效率不佳。
（2）在單一的超聲波輻照下DMP和DEP的降解效率要稍高于紫外光處理，但效果也并不明顯。經(jīng)過120min處理后，DMP的去除率僅為20%，降解速率常數(shù)為0.0020min-1；DEP的去除率為30.5%，降解速率常數(shù)為0.0030min-1。
（3）超聲波和紫外光體系聯(lián)用后，處理效果得到明顯提高，經(jīng)過120min處理后，DMP的去除率為45.3%；DEP的去除率為50%。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】富營養(yǎng)化；洗滌劑；超聲波
【中圖分類號】X524
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672—5158（2012）10-0331-01
水資源是人類賴以生存的基本物質(zhì)，隨著人口增長和社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，水的需要量急劇增加，而水資源污染也日益嚴重。我國自20世紀80年代以來，由于經(jīng)濟的急速發(fā)展和環(huán)境保護的相對滯后，許多湖泊、水庫已進入富營養(yǎng)化，甚至嚴重富營養(yǎng)化狀態(tài)。2000年對我國18個主要湖泊的調(diào)查表明，其中14個已進入富營養(yǎng)化狀態(tài)。
1 水體富營養(yǎng)化的危害
水華的出現(xiàn)使水味變得腥臭難聞，降低水體的透明度，增加濁度。水面被藻類遮蓋，陽光難以進入，嚴重抑制了深層水體的光合作用，降低溶解氧。死亡藻類不斷沉到底部，加快了底部氧的消耗，使表面以下的水體處于厭氧狀態(tài)，造成好氧生物死亡。除散發(fā)臭味、破壞景觀、破壞水生生態(tài)環(huán)境外，部分藻類還能分泌藻毒素，引起鳥類、牛、羊等動物中毒，可能有致突變作用，對人類也有很大的潛在危險。富營養(yǎng)化對水體生態(tài)和人們生活造成很大影響，對于那些依靠富營養(yǎng)化水體為飲用水源的城市來說，情況尤為嚴重。水中的藻類會大大提高化學(xué)需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、懸浮固體（SS）等的濃度，增加水處理負擔(dān)。藻類在過濾時會堵塞濾料，在氯化消毒時產(chǎn)生三鹵甲烷（THMs）等有毒副產(chǎn)物。藻類代謝物如糖酸等在混凝過程中與混凝劑反應(yīng)，降低處理效果，增加混凝劑用量，而生成的絡(luò)合物又會導(dǎo)致管網(wǎng)腐蝕。藻毒素不能以常規(guī)方法去除。因此，富營養(yǎng)化水體作飲用水源會嚴重影響水廠的工藝運行、腐蝕管網(wǎng)、惡化出水水質(zhì)。
2 處理工藝
2.1 營養(yǎng)物質(zhì)的控制
2.1.1 工農(nóng)業(yè)廢水控制
改進施肥方式，減少農(nóng)業(yè)廢水中氮磷的含量，加強水土保護，是全世界的共識，也是保護環(huán)境、防止水體富營養(yǎng)化的最佳方案，我國在這方面也作了持續(xù)的努力。然而，由于種種原因，效果不佳，部分地區(qū)水土流失日益嚴重。工業(yè)廢水的處理近年來取得相當(dāng)成績，使水體富營養(yǎng)化得到了有效控制。
2.1.2 洗滌劑禁磷
生活污水中的磷25％來自含磷洗滌劑，許多國家均有禁止或限制使用含磷洗滌劑的政策，我國深圳市、太湖與滇池流域也采取了類似措施。然而，日本在禁磷前后對琵琶湖的監(jiān)測表明，由于洗滌劑中的磷酸鹽占水體總磷污染的比例較低，該政策并不能明顯改變水中磷的含量。同時，洗滌劑中磷酸鹽的替代品沸石會較大程度地增加污水處理廠污泥的體積，給污泥處理帶來困難。因此，人們對洗滌劑禁磷的環(huán)境效應(yīng)有著很大的爭論。
2.1.3 城市污水除氮除磷
在城市污水處理中除氮除磷又稱三級處理，在歐美等發(fā)達國家運用較多。三級處理有化學(xué)法和生物法2種，化學(xué)法以絮凝劑沉淀溶解性磷，再通過硝化和反硝化工藝處理；生物法利用微生物除氮脫磷，常用的有AO、AAO（A20）、OAO（AO2）等工藝。為促進除磷，也有工藝投加揮發(fā)性有機酸或糖類物質(zhì)。三級處理主要是除氮，除磷效果不明顯，而且某些工藝會造成二次污染。此外，三級處理工藝復(fù)雜，費用較高，我國城市污水集中處理量還很低，難以大規(guī)模地在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上再增加三級處理。因此，生活污水中氮磷的控制在我國大部分地區(qū)尚難實行。隨著城市化的進程和居民生活水平的提高，生活污水中氮磷會有進一步的上升。
2.1.4 分污引水
污水分流、部分排出污染水體中水量、引入清水沖污等措施雖然可以部分減輕污染水體的壓力，但是工程巨大，而且將污染轉(zhuǎn)移到分流區(qū)域，可能造成新的污染區(qū)。玄武湖和西湖的經(jīng)驗表明，污水分流和引水沖污難以取得預(yù)期效果，藻類繁殖在短暫受抑制（3個月）后又恢復(fù)原狀。
2.1.5 底泥挖掘
富含營養(yǎng)物質(zhì)的底泥在一定條件下會釋放出氮磷，成為水體的內(nèi)源性污染源，因而底泥挖掘一度成為富營養(yǎng)化水體治理的重要措施。然而底泥挖掘工程巨大，挖出的底泥難以進一步處理，從經(jīng)濟上來說，這可能是最昂貴的措施。由于底泥中氮磷的吸收和釋放過程復(fù)雜，目前尚無明確認識，底泥挖掘常常收不到預(yù)期效果。甚至因為破壞了水體底部生物和水生植物環(huán)境，將深層底泥暴露，使其中所含的氮磷溶解到水體中，而在一段時期內(nèi)加深水華。玄武湖和西湖的經(jīng)驗證明了該法弊病很多，必須慎重考慮。
2.1.6 混凝除磷
投加混凝劑沉淀溶解性磷，使其不能被藻類利用，在美國和澳大利亞運用較多，常用的混凝劑有鐵、鋁鹽。該法效果不錯，特別是在較深的湖泊，磷酸鹽絡(luò)合物可沉降到湖底同溫層而不再返回表層。但是，在缺氧或氧化還原電位降低的條件下，這些絡(luò)合物不穩(wěn)定，會釋放出溶解性磷。此外，混凝劑用于大面積水體時用藥量大，可能與水體中其他物質(zhì)發(fā)生不利反應(yīng)，因此具有一定的潛在危險。
2.2 抑藻殺藻
2.2.1 深層曝氣
針對藻類的過度繁殖引起表層以下厭氧狀態(tài)，導(dǎo)致其他生物死亡，人們試圖用機械攪拌或曝氣來提高水中的溶解氧量。然而水體中氧的主要來源是水生植物的光合作用，富營養(yǎng)化水體表面并不缺氧，表面下水體因被藻類遮蓋得不到陽光而缺氧，機械攪拌或曝氣不能改變這一根本原因，收效甚微。
2.2.2 藥物除藻
常用的除藻劑有硫酸銅、氯、二氧化氯等，此外，臭氧和高錳酸鉀作為除藻劑也有研究。這些氧化劑可以較快地殺藻，并進一步氧化藻細胞損傷釋放的代謝物質(zhì)和有毒有害物質(zhì)，效果顯著。但是這些藥劑價格較貴，而且對水生生物的影響以及與河水中溶解性離子的反應(yīng)均未得到排除，可能引起二次污染。
2.2.3 生物控制
利用水生生物對藻類的捕食或競爭作用，投加這些抑制性的生物，再定期捕撈。該法投資省，而且利于建立合理的水生生態(tài)循環(huán)，因此，國內(nèi)外從20世紀70年代起進行了廣泛的研究。在分析魚的種群的基礎(chǔ)上，可針對實際情況選擇適當(dāng)?shù)聂~類以濾食藻類及食藻微生物，包括我國常見的梭魚、鰱魚、草魚等?？捎玫慕?jīng)濟類水生植物有鳳眼蓮、蓮子草、慈姑、茭白、水花生、菱角等。然而，這些生物在減少藻類的同時，本身也會排泄相當(dāng)量的營養(yǎng)物，這意味著同時有較大比例的營養(yǎng)物進入礦化循環(huán)而沒有真正被去除。水生生態(tài)十分復(fù)雜，在人為強烈干擾下，將造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，難以控制，不屬于當(dāng)?shù)刈匀环N群的引進生物可能留下長期隱患。因此，采用生物控制時必須仔細考慮帶來的不利生態(tài)后果。
2.2.4 機械捕集
在水華出現(xiàn)時用船只捕撈藻類，收獲的藻類可以加工成魚食，在上海等地有使用。該法易于控制，短期效果顯著，但在藻類大量繁殖后再去除，工作量極大，事倍功半。
2.2.5 超聲波除藻
一、培訓(xùn)情況
國家環(huán)境保護總局環(huán)境監(jiān)察局為切實解決好國內(nèi)污染源監(jiān)控裝置安裝、運營、管理中存在的問題，在組團之初廣泛征求各省市環(huán)保職能部門的意見，制定了詳細的培訓(xùn)計劃。到達美國后即按計劃開展了培訓(xùn)，培訓(xùn)的主要內(nèi)容包括國外在線監(jiān)控儀器的新技術(shù)和新儀器;便攜式快速監(jiān)測儀器的新技術(shù)、新儀器;實驗室分析的新技術(shù)及進展;美國國家環(huán)保局對排污企業(yè)的管理和監(jiān)督模式;美國對城市及河流污染物進行控制、消減的主要方法;現(xiàn)場參觀美國的城市及河流污水監(jiān)控儀器的運行狀況等內(nèi)容。
(一)在線水質(zhì)監(jiān)控儀器
美國hach公司是世界著名的水質(zhì)監(jiān)測分析儀器的生產(chǎn)廠商，在線水質(zhì)監(jiān)測儀器產(chǎn)品眾多，且在技術(shù)上處于領(lǐng)先地位。我們主要接受了在線cod、在線流量計、在線氨氮、在線toc、多參數(shù)水質(zhì)分析儀等項目的培訓(xùn)。培訓(xùn)側(cè)重于目前世界上廣泛采用的技術(shù)原理、每種方法的優(yōu)缺點及該公司儀器的特點等方面內(nèi)容。
1、cod max 型水質(zhì)在線分析儀
美國hach公司生產(chǎn)的cod max 型水質(zhì)在線分析儀，主要用于企業(yè)排放的污水中cod的監(jiān)測，該儀器采用符合中國國家環(huán)?？偩执_定的cod鉻法進行監(jiān)測，儀器中采用活塞泵代替了傳統(tǒng)的及目前國內(nèi)常用的蠕動泵，解決了目前國內(nèi)通常所使用的儀器由于泵管的磨損及老化引起的每三～六月需要更換泵管的問題，同時提高了儀器的試劑加注精度。該儀器安裝了安全面板，在儀器中試劑不排空的情況下，該面板是不能被打開的，消除了因儀器內(nèi)含有高濃度硫酸而對操作人員可能造成的傷害，而且儀器在未安裝安全面板及關(guān)閉面板的情況下是不能開機的。該儀器在分析高濃度氯離子的污水等方面也有優(yōu)勢。
2、在線流量計
對排污企業(yè)排放的污水進行準確的計量一直是困擾國內(nèi)環(huán)保部門的難題。hach公司在污水計量方面有許多產(chǎn)品，且有優(yōu)勢。一種是8100、8500型，分固定和便攜兩種型式，主要用于對污水排放管為滿管狀態(tài)的測量，儀器采用超聲波多普勒原理，可方便安裝在水泥管、鐵管及玻璃鋼管外，與污水不直接接觸，安裝方便，測量精度高，適用范圍廣;另一種為900型，主要適用于排污管道水平且未充滿污水的狀態(tài)，該類儀器有兩個超聲波探頭，一個豎直安裝在管道內(nèi)側(cè)上壁處，用于對管道液面高度的測量，一個置于水底中，對液體流速進行測量，通過對兩個探頭所得的數(shù)據(jù)及已知的管道尺寸參數(shù)進行計算就可得到污水流量，儀器分便攜式和固定式兩種。目前世界上該類儀器普遍采用的是超聲波多普勒法，只是各家廠商生產(chǎn)的儀器在安裝、使用上有繁有簡，使用的方便程度及測量方式不同，廣泛地了解每個公司的產(chǎn)品，對我國眾多的排污企業(yè)及其多變的排污方式的污水測量有較大的幫助。
