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分析污水處理的必要性論文
1分析污水處理的必要性
1.1水資源面臨的危機(jī)
目前，隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人口數(shù)量的增加，人們有了逐漸增加的水資源需求，因此，很多國(guó)家都面臨著缺水的危機(jī)，也在很大程度上限制了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)水資源有著多部門(mén)性，這對(duì)于綜合利用水資源有著很大的妨礙，加深了水資源供需之間的矛盾。目前，應(yīng)該迫切解決綜合管理并利用、保護(hù)水資源的相關(guān)問(wèn)題。
1.2污水處理的必要性分析
現(xiàn)階段，我國(guó)有著非常稀缺的淡水資源，也面臨著逐漸嚴(yán)重的水資源危機(jī)，我國(guó)人均的水資源占有量在世界上的排名在一百一十名，僅僅為平均水平的四分之一。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市當(dāng)中的生活方面污水排放量基本上占到了一半的排放總量，很多年之前我國(guó)處理污水的基本重心是對(duì)處理工業(yè)污水，現(xiàn)在對(duì)該重心進(jìn)行了徹底的改變。現(xiàn)在，處理污水的實(shí)際過(guò)程有著非常復(fù)雜的工藝，我國(guó)相對(duì)于國(guó)外來(lái)講，各個(gè)工藝段的相關(guān)設(shè)備都比較落后，在處理污水的實(shí)際過(guò)程當(dāng)中會(huì)受到很多外界因素的嚴(yán)重影響。在我國(guó)，對(duì)于污水廠有著比較高的要求，已經(jīng)制定出了比較嚴(yán)格的國(guó)家出水標(biāo)準(zhǔn)，并在逐漸提高污水廠能耗方面的要求。這就需要更高的污水處理的技術(shù)。
2國(guó)內(nèi)外污水處理研究現(xiàn)狀
2.1國(guó)內(nèi)污水處理研究現(xiàn)狀
在發(fā)達(dá)國(guó)家，污水處理效率比我國(guó)高出一大截，我國(guó)污水處理事業(yè)發(fā)展緩慢的原因有三點(diǎn)：一是落后的污水處理工藝。我國(guó)的污水處理技術(shù)主要實(shí)參考國(guó)外的污水處理工藝，但與國(guó)外同期的技術(shù)發(fā)展水平有相當(dāng)大的差距，有處理效率不高、自動(dòng)化程度偏低、能量消耗較大等問(wèn)題；二是投入資金不足造成的資金短缺問(wèn)題。相較于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平還有待提升，污水處理能力較低在資金方面表現(xiàn)為大規(guī)模的污水處理廠建設(shè)投資不太可能，另外，污水處理廠的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用也比較高；三是管理能力不夠。傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)較為繁瑣，相較于國(guó)外的操作人員而言，我國(guó)的操作人員在管理水平以及技術(shù)素質(zhì)上顯然還是有一定的差距的，這就是我國(guó)部分污水處理廠不能正常的進(jìn)行運(yùn)行的原因之一。就污水處理工藝而言，我國(guó)的污水處理技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期。一是七五時(shí)期，這個(gè)時(shí)期是指國(guó)家對(duì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)以及氧化塘等自然技術(shù)處理方面做了科技攻關(guān)；二是八五時(shí)期這個(gè)時(shí)期國(guó)家深入研究了一體化氧化溝以及高負(fù)荷活性污泥，并引進(jìn)了相關(guān)處理工藝，如SBR、A2O、AO、AB等；三是九五時(shí)期，這個(gè)時(shí)期主要對(duì)占地規(guī)模以及能耗等問(wèn)題做出了解決，并探討了成套的污水處理技術(shù)。我國(guó)經(jīng)過(guò)這三個(gè)時(shí)期的努力，在污水處理工藝上取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步，幾乎達(dá)到了發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，大多數(shù)的污水處理要求被滿足。但是，我國(guó)缺少系統(tǒng)的、完整的污水處理技術(shù)上，其引進(jìn)的污水處理技術(shù)不一定適用我國(guó)的國(guó)情。
2.2國(guó)外污水處理研究現(xiàn)狀
發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)70年代就達(dá)到了污水處理的二級(jí)處理水平，其中，世界上建設(shè)污水處理廠最多的國(guó)家是美國(guó)。但是，二級(jí)處理因其能耗高、運(yùn)行費(fèi)用以及投資建設(shè)費(fèi)用較大等缺點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行改進(jìn)以及新技術(shù)的研究，其中，污水處理利用技術(shù)收到很大程度的重視。國(guó)外的污水處理技術(shù)主要有SBR法、電磁化法、隔膜吸附過(guò)濾法、生物降解法以及活性污泥法等，其污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格。其中，應(yīng)用最為廣泛的方法是活性污泥法，主要是應(yīng)用在大型的城市污水廠當(dāng)中。比較發(fā)達(dá)的國(guó)家在廣泛普及二級(jí)處理之后，投入了大量的科研力量以及資金來(lái)對(duì)處理污水的設(shè)備的運(yùn)行、檢測(cè)以及管理進(jìn)行了有效的加強(qiáng)，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了很多高科技的技術(shù)應(yīng)用。在上個(gè)世紀(jì)的七十年代美國(guó)開(kāi)始進(jìn)行自動(dòng)控制污水處理廠，現(xiàn)在處理污水的工廠大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制以及測(cè)試。
3建立污水處理系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本內(nèi)容
目前，我國(guó)有了逐漸增加的污水的處理系統(tǒng)，在整個(gè)處理污水的相關(guān)領(lǐng)域當(dāng)中，污水的處理技術(shù)有著逐漸重要的作用，所以建立合理的污水處理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型也越來(lái)越重要，數(shù)學(xué)模型主要包括下面幾個(gè)方面的內(nèi)容：水力過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；去除污染物質(zhì)的數(shù)學(xué)模型；轉(zhuǎn)移氧的數(shù)學(xué)模型；有機(jī)碳簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型以及該模型的線性化等。
4污水處理流程
就城市污水處理為例，簡(jiǎn)單對(duì)污水處理流程做出介紹。城市污水具有收集容易、穩(wěn)定、量多等特點(diǎn)，因此，世界各國(guó)通常將處理后的城市污水作為可利用的第二水源來(lái)解決水資源緊缺的問(wèn)題。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，我國(guó)的水資源呈現(xiàn)出緊缺甚至匱乏的態(tài)勢(shì)，因此，我國(guó)緊迫需要對(duì)城市廢水進(jìn)行二次回收利用，一方面可以緩解水資源匱乏造成的壓力，另一方面可以提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
4.1污水處理方法
第一，物理處理方法。物理處理方法就是通過(guò)物理作用對(duì)漂浮在水中以及懸浮在水中的物質(zhì)進(jìn)行清理且污水的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變。常用的方法有過(guò)濾法、離心分離法、重力分離法等；第二，化學(xué)處理方法�；瘜W(xué)處理方法就是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)對(duì)水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化或者去除，從而產(chǎn)生凈水作用。常用的方法有氧化還原法、中和法、電解法等；第三，生物處理方法。生物處理方法是指通過(guò)微生物對(duì)污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，使污水得到凈化。常用的方法有生物膜法、活性污泥法等。
4.2城市污水處理級(jí)別分類(lèi)
所謂城市污水一級(jí)處理，即機(jī)械處理或者預(yù)處理，主要處理設(shè)備包括沉淀池、沉砂池、破碎機(jī)以及格柵等。通常情況下，一級(jí)處理只是二級(jí)處理的前期處理，只保證了二級(jí)處理能夠順利進(jìn)行，而不能保證凈化后的污水水質(zhì)。污水二級(jí)處理主要包括曝光池和二次沉淀池，是污水處理過(guò)程中最為重要的部分。污水三級(jí)處理是在一級(jí)、二級(jí)之后的處理，是深度處理，能夠去除污水中的病原體等物質(zhì)，其運(yùn)行費(fèi)用較高。
5部分污水處理工藝介紹
5.1SBR污水處理工藝
SBR工藝，又稱序列式活性污泥法工藝。這是由美國(guó)學(xué)者在20世紀(jì)70年代提出的，80年代，美國(guó)建立了第一個(gè)SBR污水處理廠，之后其他發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用研究SBR法來(lái)進(jìn)行污水處理。80年代中期，我國(guó)開(kāi)始對(duì)SBR污水處理方法進(jìn)行研究。SBR方法非常經(jīng)濟(jì)高效且管理便利，很適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。SBR工藝采用間歇操作的反應(yīng)器并按照時(shí)間順序進(jìn)行排序，包括曝氣池、初次沉淀池、二次沉淀池，很大程度上減少了處理廠的占地面積。SBR工藝分為進(jìn)水階段、反應(yīng)階段、沉淀階段、出水階段以及閑置階段五個(gè)工序。進(jìn)水階段是指污水進(jìn)入反應(yīng)池的過(guò)程，水位在未達(dá)到最高水位或者設(shè)定時(shí)間時(shí)會(huì)處于上升狀態(tài)。反應(yīng)階段利用曝氣池中的微生物呼吸作用來(lái)對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行分解，其中，曝氣量的大小根據(jù)溫度、水質(zhì)、水量等外界因素考慮而確定，過(guò)多或過(guò)少的曝氣量都會(huì)造成一定的問(wèn)題。沉淀階段是液體和活性污泥等分離過(guò)程，出水過(guò)程一般將液體水位降至最低，從而使活性污泥達(dá)到循環(huán)利用的效果。閑置階段是指沉降階段到下個(gè)周期這一時(shí)間段。
5.2PLC污水處理工藝
PLC控制技術(shù)，又稱可編程邏輯控制器。PLC和相關(guān)模塊共同組成了PLC系統(tǒng)，PLC是為工業(yè)環(huán)境而量身定制的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。因其強(qiáng)大的邏輯操作性能，特別適合開(kāi)關(guān)量控制，還能夠進(jìn)行模擬量控制。同時(shí)，配備的模擬量模塊可對(duì)參數(shù)進(jìn)行控制和測(cè)量，例如壓力、水位、溫度等。上位機(jī)通關(guān)連接PLC自身的通訊端口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，便于接收來(lái)自PLC的數(shù)據(jù)。其中上位機(jī)不參與過(guò)程控制，只進(jìn)行監(jiān)控和系統(tǒng)管理，其要求是計(jì)算速度快、儲(chǔ)量大的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成。具體工作包括顯示工藝流程動(dòng)態(tài)、故障報(bào)警、打印報(bào)表等�？刂坪凸芾硎窍到y(tǒng)的核心人物，管理站操作主要是進(jìn)行著兩個(gè)人物，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)站進(jìn)行直接控制，因此操作管理站的主要工作在于控制策略的選擇以及優(yōu)化參數(shù)，控制管理站需要對(duì)回路的工作信息進(jìn)行反映來(lái)確保其功能的實(shí)現(xiàn)。具體反映方式包括歷史趨勢(shì)的記錄、顯示和警報(bào)等以及工業(yè)流程圖的顯示等。
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