污水循環利用范文
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篇1
【關鍵詞】循環利用;污水治理;技術研究
一、城市污水的循環利用
(一)城市污水循環利用的原因
污水循環利用在發達國家已得到廣泛應用,而且越來越多的行業已經開始利用處理后的污水。污水循環利用越來越受到重視的原因主要包括:人口增加和用水量的增加對現有水資源的壓力越來越大;人們開始意識到污水循環利用是一種非常可靠的供水源;成功的污水循環利用工程越來越多;供水和污水處理行業越來越意識到污水循環利用的經濟和環境效益;蓄水工程(如水壩)的環境和經濟成本越來越高;人們逐漸意識到與過度用水有關的環境影響;趨向于回收成本水價制度的引入促進了污水的循環利用;為滿足高水質標準而進行污水處理廠更新改造的成本不斷增加。
(二)城市污水循環利用的意義
推進污水的循環利用充分體現了科學發展觀以人為本的要求,反映了廣大人民群眾的迫切愿望,是推進城市化建設的客觀需要,是實現水資源合理配置、科學保護、循環利用的重要手段,對建設資源節約型、環境友好型社會意義重大,對我國經濟又好又快發展意義重大。
二、城市污水治理技術研究
選擇城市污水處理工藝的關鍵在于入口的水質水量特性和出水水質標準,但二者恰好也是在中國當前技術條件下的薄弱方面,特別是存在于城市污水處理的工程設計中。所以,要想使污水能夠循環利用,還需對污水的處理進行進一步的技術研究。
(一)城市污水循環利用的原則
中國目前也花費巨資建設了許多城市污水處理廠,但不足的是,再生水經過處理后卻并沒有充分利用起來。有的地區竟然將未經處理的污水與處理后的再生水混合起來并讓其隨意流淌,有的地區沒有合理利用再生水,而是將它直接排入大海,這樣嚴重浪費了淡水資源。為此,充分考慮污水的再生利用成為城市污水處理決策中的重點。經過城市污水處理廠處理過的出水一方面可以用作補充地下水、農業灌溉、市政雜用水、工業用生產冷卻用水等;另一方面,也可把經過城市污水處理廠處理過的出水當作水文循環的組成部分,質量合乎要求的出水,可以排放到河流水體中,這樣可使河流水體成為原水源來維持或供下游河流使用,不但具有經濟可行性,而且使河流自凈能力得到發揮并可使風險減少。
根據中國的城市污水處理技術政策,各類規模的污水處理設施應以經濟合理和衛生安全為原則實行污水再生利用。使再生水在城市雜用、農業灌溉、生態恢復、綠地澆灌和工業冷卻等方面的利用得以發展。用水的水量和水質,根據用戶需求和用途以及城市污水再生利用原則進行合理確定。污水再生利用的方法可選用混凝、過濾、消毒或自然凈化等深度處理技術。因此,水環境污染嚴重的地區和缺水城市,城市污水再生利用工程的積極實施和低投資性或非投資性的節水減污工作的完善,成為遠距離調水規劃建設之前應準備的任務。
依據現狀水量及用水需求,以實際可能的原則和客觀需要并按照遠期規劃確定最終規模為依照,來確定城市污水再生利用規劃建設的實施規模。國情、實際條件和用戶需求是城市污水再生利用技術選擇與工程實施要考慮問題,對于選擇城市污水再生利用的處理程度、再生水質、處理流程、規模、使用用途、輸水方式上,既要經濟合理,又要滿足要求。工業冷卻、市政雜用、農業灌溉、生態環境、景觀水體、生活雜用和補充地表水是目前城市污水再生利用所著重的。
經過全面的技術經濟比較后,再根據水質特性、再生水用途、處理規模及當地的實際情況和要求,確定城市污水再生處理工藝的優選。另外,再生處理單位水量投資、再生處理單位水量電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體經濟與社會效益等是工藝選擇的主要技術經濟指標。詳細調查或測定再生水水源的現狀、水質特性和污染物構成,做出合理的分析預測是城市污水再生利用工程設計的基本原則,還應注意工藝設計參數的優化和不同的單元工藝組合的采用,以便于再生水水源水質和再生處理水水質要求的切合實際且安全可靠的確定。
(二)幾種先進的污水處理技術
1.CCAS連續循環曝氣系統
CCAS工藝,即連續循環曝氣系統工藝(Continuous Cycle Aeration System),是一種連續進水式SBR曝氣系統。它是在SBR(Sequencing Batch Reactor,序批式處理法)的基礎上通過改進而形成的工藝。1914年前,SBR工藝就研究開發成功了。但存在很多問題,比如人工操作管理太煩瑣、監測手段落后及曝氣器易堵塞等,因此難以推廣應用在大型污水處理廠中,而只被普遍認為在小規模污水處理廠適用。進入60年代后,有了飛速發展的自動控制技術和監測技術,也研制成功了新型不堵塞的微孔曝氣器,創造了廣泛采用間歇式處理法的條件。1968年,在美國ABJ公司與澳大利亞的新南威爾士大學合作下, “采用間歇反應器體系的連續進水,周期排水,延時曝氣好氧活性污泥工藝”便問世了。1986年,CCAS工藝被美國國家環保局正式承認為屬于革新代用技術(I/A),目前它成為最先進的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。
2.SPR高濁度污水處理技術
SPR污水處理系統采用的是化學方法,在真溶液狀態下析出溶解狀態的污染物,具有固相界面的膠粒或微小懸浮顆粒便可形成;至于有機污染物、色度等可采用高效而又經濟的吸附劑將其從污水中分離出來;然后污水中的各種膠粒和懸浮顆粒在采用了微觀物理吸附法的作用下凝聚成大塊密實的絮體;再使絮體與水快速分離,由于絮體在自行設計的SPR高濁度污水凈化器內,所以要依靠旋流和過濾水力學等流體力學原理來實現。而且凈化器出水達到三級處理的水準并可實現回用,那是由于清水經過罐體內自我形成的致密的懸浮泥層的過濾;污泥則高度濃縮在濃縮室內,靠壓力定期排出,由于排出的污泥具備了含水率低、脫水性能良好的優勢,因此能夠直接送入機械脫水裝置。經脫水之后的污泥餅還可以制造人行道地磚,使二次污染也得到免除。
3.BIOLAK污水處理技術
百樂卡工藝是一種多級活性污泥污水處理系統,它同時具有脫氮除磷的功能,是在最初采用天然土池作反應池的基礎上經過發展改進而形成的污水處理系統。1972年以來,經多年研究,最終形成了采用土池結構、利用浮在水面的移動式曝氣鏈、底部掛有微孔曝氣頭的一種具有一定特色的活性污泥處理系統。此系統由于采用土池而使建設投資大大減少,由于采用曝氣鏈曝氣系統使氧的轉移效率得到進一步強化,大大增強了處理效果,并降低了運行費用。該工藝具有簡捷的設計,管理不復雜,同時具有較大的經濟和社會效益。
結論
篇2
關鍵詞 自然循環;污水處理;技術;應用;原理;
Abstract: With the social development and progress, more and more attention to the natural cycle of sewage treatment technology, the natural cycle of sewage treatment technology is of great significance for real life. This paper describes the natural cycle of the application of the sewage treatment technology and innovation.
Keywords natural cycle; sewage treatment; technology; applications; principle;
中圖分類號:U664.9+2文獻標識碼:A 文章編號:
引言
生物濾池是以土壤自凈原理為依據發展起來的生物處理技術。生物接觸氧化法已應用多年,并在實踐中不斷得到總結提高,特別是濾料的研究和應用,穩定提高了污水處理的凈化度和出水水質。日本自然循環污水處理技術是生物濾池技術的先進典型代表,采用自然的凈化原理和自然的凈化材料,應用淹沒式生物濾池工藝對污水進行凈化處理。具有處理效果好,污染物去除率高,運行穩定,易于操作管理,運管費用低,抗沖擊負荷強,氨氮的去除率較高,無需專門培養菌種,污泥產生量少,占地面積小等特點。
1、自然循環方式污水處理技術原理
自然循環方式污水處理技術是由日本東京大學發明,該技術的創新點在于模擬土壤和水田對污水的自然凈化原理,不使用任何化學藥品,完全利用天然微生物對污水進行非介入凈化處理,以經過加工的落葉,朽木、木炭、石塊等生物相容性高的天然材料作為填充過濾凈化材料,富集優勢微生物群落,通過科學的組合,形成的一套比較新穎的污水處理系統(見圖1).
2、自然循環方式污水處理系統組成
自然循環方式水處理工藝根據上壤和水田處理自然凈化系統設計的基本模型(圖2),包括污泥消解槽、沉淀槽、厭氧生化槽、好氧生化槽、脫磷槽和吸附過濾槽.每個反應槽分兩格:第一格為下向流,無填料或充填大孔隙率人工填料,可使污水中的大顆粒污泥沉淀分離并維持一定的生化作用;第二格為上向流,在水流與曝氣的協同下,發揮了效能顯著的防止填料堵塞和污水短流的作用.格內填充本工藝的特有填料,實現相應的水處理功能.并設置有反沖洗系統,實現反沖洗和排泥功能.
2.1沉淀槽
原水經格柵后由分配槽進人沉淀槽,污水中約有50 %的駱和20%的COD在沉淀槽內以污泥的形式去除
2.2厭氧生化槽
經沉淀槽溢流的污水進人到厭氧生化槽,該槽內填充有塑料接觸濾料,其目的是深度過濾和水解酸化,進一步攔截污水中的懸浮物質和毛發等物,提高污水生化性。
2.3好氧生化槽
好氧生化槽內填充有經特殊加工的生物木碳填料,底部設有曝氣系統,生物木碳具有比表面積大,孔隙率高、中大孔發達(圖3),生物親和性強,微生物相豐富(圖4)等優點,在溶解氧充足的條件下,污水中有機物和磷在本槽內被吸附、分解,部分有機氮在生物碳表面的微生物好氧和厭氧微環境中被同步降解.
2.4脫磷槽
脫磷槽內填充有廢鐵屑等脫磷填料,可以起到固定磷的作用,進一步去除污水中剩余的磷酸鹽.
2.5吸附過濾槽
吸附過濾槽內填充有比表面積非常大的闊葉林木炭,具有很好的吸附和脫色除臭作用,使污水得以深度凈化.
2.6污泥消解槽
污泥消解槽的每個槽均有污泥沉降和收集系統,污泥通過污泥泵或氣提泵被移送至污泥消解槽進行曝氣消解,進一步降低污染物,削減污泥量.
具體應用時可根據實際情況對各處理構筑物進行相應調整,填充不同生物接觸材料,以實現不同的功能.系統污水全部以自流形式進人各處理槽,不設提升泵.令該項技術在有機物降解、除磷、脫氮和運行能耗等方面明顯優于傳統生物污水處理技術,出水經消毒處理后可達GBT 18921一2002所規定的回用水要求.
3、日本自然循環污水處理技術的應用
2006年,海埂會議中心片區污水處理工程作為云南省環境保護廳的示范工程,引進日本自然循環污水處理技術,經消化吸收后進行設計開發:
(1)整個系統采用推流式接觸氧化池,一次提升,節約電能。
(2)脫氮池采用腐朽木作為填料,補充c源,提高TN的去除率。 ’
(3)除磷池采用鐵屑作為除磷劑,采用廢棄物以自然狀態有效除磷。
(4)采用專用的不飽和炭,確保污水的凈化度和出水要求。
(5)完全采取自然培養適生菌,不需專門培養菌種,運行管理簡便易行。較適用于水質、水量變化大的機關、學校。
(6)由于項目位于滇池度假區內會議中心,環境對噪聲要求高,設計采用沉水式鼓風機,有效控制噪聲,減少風機房。
(7)主體設施置于地下,覆土綠化,以獲得較好的周圍環境。
(8)出水回用于景觀、綠化、地坪清掃。
4、工程總結
工程于2008年10月建成投入運行,2a來,多次監測結果顯示:操作管理簡便易行,運行費用低,除磷脫氮效果好。
4.1 出水水質
經10次跟蹤監測,出水水質穩定,污染物去除率高,運行平穩。其監測分析數據見表1。
由表Z可以看出NH3一N的去除率較高,而COD由于進水濃度較低,去除率也較低,但是此去除率是在較低進口濃度下得到的,而在國外、省外高濃度進口條件下,此去除率)95 %,在國外、省外低濃度進口條件下,此去除率,50%,同等水質去除率達到了國內先進水平。
4. 2采用鐵屑自然除磷
污水處理采用鐵屑填料,利用鐵氧化為鐵離子自然除磷,減少了強化除磷藥劑的使用,降低了管理、運行費用,便于管理。
4. 3采用腐朽木作為補充C源
隨著城市用水量的增加,污水C/N越來越低,對于低C/N比城市污水,要處理達標排放,需要補充C源。藥劑增加、運行成本高。采用價廉易得的腐朽木作為生物接觸氧化填料,提高了脫氮能力和凈化度,具有良好的處理效果。
4. 4優質的不飽和炭是確保水質凈化度的關鍵
不飽和炭是專門為凈化處理污水開發的具有物理吸附/生物分解特殊功能的污水凈化材料。不飽和炭具有多孔性和大小不一的孔徑,非常適合微生物和原生動物的生長繁殖,多氨基葡萄糖復合體是具有生物活性的物質,’經過多氨基葡萄糖復合體覆蓋在各種木炭表面和內部孔徑的表面,更有利于微生物棲息繁殖,提高污水的凈化度。
4. 5自然除臭,對周圍環境影響小
系統采用活性炭、木炭、腐朽木等多種多孔吸味材料,大大抑制了臭氣的溢出,可最大限度地消減氣味,降低了對周圍環境的影響。
4. 6采用先進的沉水式風機,滿足周圍環境要求
采用沉水式鼓風機,設置于水下,大大降低了噪聲,滿足了度假區和會議中心的環境要求,減少了建構筑物和占地面積;同時,利用鼓風氣體形成空氣泵抽吸各池產生的污泥,減少了動力消耗。
4. 7采用推流式接觸氧化池,節約能源
工程采用推流式接觸氧化池,置于地下,一次提升,節約能源。地面上覆土綠化,使污水處理站與周圍環境相協調。
5、應用前景
示范工程經過2a多的運行,達到了預期的目標,云南省環保廳給予了驗收批復:“示范工程處理工藝消化吸收了國內、外先進技術和設計理念,集合了多項污水凈化新技術和新觀念,各項指標優越,符合批復要求,為我省增加了一項小型生活污水處理先進技術,具有較好的推廣應用價值和前景”。
自然循環污水處理技術屬淹沒式生物濾池也稱生物接觸氧化法。對于出水水質要求高、操作環境差、氣候條件惡劣的地區應用優勢明顯,在低溫、青藏高原地區較其它工藝技術更能適應。
結束語
自然循環方式污水處理技術的應用取得了巨大成功,驗證了將該技術應用于中國的污水處理領域的可行性和優越性,和傳統的生化污水處理技術相比具有以下優點:
(1)占地面積小.可以完全建在地面以下,系統上面覆蓋草坪,基本可以做到零占地面積,對于當今土地資源極為緊張情況下非常有意義。
(2)運行管理方便.可以做到無人值守,只須每隔1 - 2個月進行一次簡單反沖洗,每次反沖洗的排泥量大大少于傳統生物污水處理工藝的產泥量,減少了污泥處置費用。
(3)填料使用壽命長.該裝置的生物碳凈化材料可長期連續使用,裝置投人使用后10a內無需更換.就已投人運行裝置觀察,4a來,未見生物木炭等填料系統出現堵塞。
(4)處理水質好.自然循環技術致力于低濃度廢水的處理,主要應用于中水回用工程,出水水質好,穩定.達到景觀水體標準。
(5)運行成本低.自然循環方式污水處理技術的氧利用率高,只需少量曝氣,產泥少,處理系統采用重力流進出水,能耗低,處理單位體積水的成本極其低廉,僅為0.15 - 0.3元/m3。
自然循環方式污水處理技術值得借鑒的地方很多,公司擬對該技術的實際工程進行長期觀測,總結經驗,加深對核心過濾填料的研究.研制出更廉價實用的濾料,優化處理工藝,期待該技術在污水處理行業得到相應的推廣和應用。
參考文獻
[1]本書編委會.。三廢處理工程技術手冊 (廢水卷) [M].北京:化學工業 出版社 ,2000.
[2]里榮枕 ,喬 壽鎖 ,王家 廉.污廢 水處 理設 施運 行管理 [M].北京 :北京 出版社 ,2006
[3]余杰,田寧寧. 自然循環式污水處理 系統及應用實例研究[J].環境污染治理技術與設備,2005,6(3):79—82.
篇3
關鍵詞:注水政策 調控 研究推廣
扶余西區部分區塊自2004年調整以來含水上升速度過快,導致單井產液平面矛盾突出,從單井產液分級上看,27.3%的井只產出了9%的液量;另外17.8%的井產出了38.7%的液量,平面矛盾十分突出。同時為了控制油井含水上升速度快,只能是片面的控制層段注水量,結果導致區塊壓力水平變低,使得注水方案調整陷入了兩難境地。為了提高區塊最終采收率,必須開展區塊無效水循環治理,實現區塊長期高效開發。
一、無效水循環原因分析
扶余油田西區,已經開發了幾十年,導致區塊的平面矛盾突出、水驅不均衡,無效水循環明顯;
同時層內矛盾突出、水驅不均衡,也使無效水循環明顯。統計區塊內34口吸水剖面資料,共計130個注水層段,配注層段射開厚度1141.4米,其中層段內不吸水厚度占25.7%,弱吸水厚度占12%,強吸水厚度占9.09%。非均勻吸水厚度達到46.79%。在130個注水層段中有80個層段,段內存在著吸水矛盾,占統計層段數的61.5%。從后期新井取芯資料分析,層內剩余油富集,底部水洗嚴重.剩余油主要分布在油層上部。儲層的正韻律沉積底部,經過長時間的注水沖刷后,層內出現了大孔道,形成滲流通道,進一步加重了層內矛盾。
二、無效水循環的弊端
1.因油田的長期開發,導致油層動用后,含水上升速度快,潛力發揮程度低;
以西29-17.4井為例:2005年10月投產,初期含水較低38.5%,投產后含水持續上升,10個月后綜合含水上升到81.8%,上升了43.3%。見圖1
2.大部分井組已處于高含水開發狀態,穩產水平低。
53.4%的井組已進入特高含水開發期,41.9%已處于高含水開發期,穩產水平低。
三、具體治理措施及效果
1.以動靜態分析認識的基礎上,實施了加強注水政策
2008年為了進一步提高地層能力,提高油井產能,在動靜態分析認識的基礎上,實施了加強注水政策:
強注后基礎井液量上升、油量下降、含水上升、液面上升。見圖2
油藏監測工作量進行了壓縮,無法滿足分層認識需求。
2.以油藏監測資料為依托,實施水淹層堵水
區塊內含水95%以上的高產液井有57口,結合監測資料分析,對出水層位判斷清楚的25口井,其中純堵水井只有12口,堵壓結合井7口,原層位堵水井6口。
堵水對控制無效循環是有效的,對改善周圍油井開發效果是有利的。實施堵水井在堵水前后對比,日產液下降81.6噸,平均單井日降液9噸,含水下降3%,產油量保持穩定。
堵水后擴大了注水波及體積,提高了區域效果。統計9口井周圍的24口非措施井,前后對比日產液上升6.5噸,日產油上升2.32噸,自然不遞減,綜合含水穩中有降,提高了區域開發效果。
3.針對注采矛盾單一地區,重點以堵水、壓裂技術為主,優化產出結構,控制無效水循環
針對注水單方向突進地區,對高產液、高含水井進行堵水,對低產液、潛力較大方向實施壓裂引效,控制水驅方向。
如23-022.2井注水主要北向驅,南側21-021.4不受效,產液低,含水低,井區潛力發揮程度低。對策是堵水23-23.4井的8+9小層,同時對21-021.4井8+9小層壓裂引效,最大限度地增加平面水驅受效方向,西21-021.4井在壓裂引效后效果很好,F78+9層日產油達到6.1噸。
四、認識
1.要提高堵水效果,擴大堵水規模,必須加大監測力度,提高分層認識,只有以清晰的分層認識為指導,才能把堵水工作推向深入,同時堵水技術也是控制無效水循環的有效手段;
2.以堵水為重點,以壓裂技術為主,優化產出結構,控制無效水循環技術在綜合治理中也發揮了重要作用;
3.認清地下形勢,確定矛盾類型,是科學指導綜合治理方案制定的前提。要抓住主要矛盾,采取多元化的治理對策,才能提高綜合治理效果;
參考文獻:
[1] 李中興,趙繼勇,李憲文,等.超低滲透油藏滲流特征及提高采收率方向[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版),2009,28(SI):5-7.
[2]趙文華,王建波,胡東亮,等.紅柳煤礦1122工作面輔運巷注漿堵水技術實踐[J].中國煤炭,2011,37(3):105-107.
篇4
關鍵詞:水循環經濟;開發利用;可持續發展;發展模式
水是重要的自然資源,是人類賴以生存和社會發展的必要資源。隨著社會經濟的發展,“水危機”日益顯現,人們對于水資源的開發利用研究也經歷了由低級向高級發展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發利用,研究水資源的時空分布規律和運動規律,即著重于水資源自然屬性的研究。隨著人類的進步和社會的發展,特別是現代科技革命,使人們對水資源的研究產生了一個質的飛躍,逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源的社會經濟屬性研究,從社會經濟系統的角度廣泛開展對水資源合理開發利用研究,這些研究領域包括水資源與經濟發展關系的研究、水環境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。隨著水資源的日益短缺,以水資源的節約使用、清潔生產、水循環利用、污水資源化為核心的水循環經濟理論與發展模式的研究逐漸成為當今水資源合理開發利用研究的最新方向。
1水循環經濟的概念與特征
1.1水循環經濟的概念
關于水循環經濟的概念,到目前為止學術界并未明確提出,大多數是在循環經濟的概念基礎上,從城市或產業的角度提出了一些近似的概念。
陳琨[1]從實施水循環經濟的模式方面,提出水資源循環經濟應該至少包括兩層內涵:一是在用水環節,對于跑、冒、滴、漏、污實現最小量化,最大限度地實現水的凈化、回收、循環利用,達到或接近水的零排放;二是尊重自然界水的循環規律,在區域范圍內,通過經濟、工程技術、立法等手段調整水的時空合理分布和利用,維護水的自然循環系統,使水資源得以永續利用。張鋇[2]從社會水循環的角度,提出了水產業循環經濟的概念,他認為,水產業的循環經濟應是一種在對水資源不斷循環利用基礎上的經濟發展模式,其中污水處理資源化、減量化和無害化,是水產業循環經濟的一條重要原則和標志。
正確而又合理的水循環經濟定義是水循環經濟系統分析、核算與制定水循環經濟發展模式的基礎。綜上所述,在對水循環經濟及其應用這一研究過程中,雖然各位學者給水循環經濟所下的定義,規定的研究對象、研究范圍等都有所不同,然而隨著社會的進步和研究成果的大量問世,彼此間的差異將逐步縮小。本文認為,水循環經濟首先是一種先進的水資源經濟發展模式,它是建立在社會水循環系統分析的基礎上,遵循循環經濟的思想,按照水資源節約、水環境友好的原則,在人們在生產和生活過程中,在水資源開發利用的各個環節,始終貫穿“減量化、再利用、再循環”的原則,重視采用新技術、新材料、新工藝,并以完善的制度建設、管理體制、運行機制和法律體系為保障,提高水的利用效益和效率,最大限度地減輕和降低污染,來實現社會發展的最終可持續性。
1.2水循環經濟的特征
根據水循環經濟的定義,通過傳統水資源利用模式和水循環經濟模式的對比分析可以得出,水循環經濟作為一種先進的經濟發展模式具有如下特征。
1.2.1發展目標上追求效率、效益和可持續的統一性
水循環經濟模式在發展目標追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,要求水資源利用模式必須按這三大目標進行重新構建。
(1)效率特征要求水資源利用注重節水,節水應在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下,在先進科學技術的支撐下,采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染,提高水的利用效率,高效利用水資源。
(2)效益特征表現在中觀上水資源配置的高效益,要構建節水型經濟系統和節水型社會系統。例如,非農產業的用水效益大大高于農業,低耗水產業的用水效益高于高耗水產業,經濟作物的用水效益高于種植業,這要求通過結構調整優化配置水資源,將水從低效益用途配置到高效益領域,提高單位水資源消耗的經濟產出。
(3)可持續性是指水資源利用充分考慮了對生態環境的保護,不以犧牲生態環境為代價,這是水循環經濟模式追求的最高目標??沙掷m性主要體現在宏觀層面,要求區域發展與水資源承載能力相適應,塑造持續發展型社會;要求一個流域或地區量水而行,以水定發展,打造與當地資源稟賦相適應的產業結構;要求通過統籌規劃、合理布局和精心管理,協調好生活、生產和生態用水的關系,將農業、工業的結構布局和城市人口的發展規模控制在水資源承載能力范圍之內。
1.2.2管理環節上追求供水、用水和排水等環節的健康循環
發展水循環經濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環境,水循環經濟要求水資源利用的各個環節和途徑都應追求健康循環,且貫穿于整個水的社會循環過程中。水循環經濟的健康、良性循環特征體現在水資源利用的各個環節中,需要貫徹以下三個基本原則。
(1)輸入端的減量化原則(Reduce)。要求在供水環節,減少進入生產和消費流程的水資源量,即用較少的水資源投入滿足既定的生產或消費需求,在經濟活動的源頭就做到節約水資源和減少污染。在生產中,要求采用清潔生產技術、節水技術和節水實踐,從而減少生產過程中對水資源的需求量;在生活中,要求人們使用節水器具和采用節水實踐來減少對水資源的過度需求,從而達到減少廢水排放的目的。
(2)過程控制的再利用原則(Reuse)。為了提高水資源的利用效率,要求從上一工序或過程排出的水資源能夠直接為下一工序或過程所用,水資源在生產過程中盡量多次重復利用。在生產中,要求企業采用清潔生產和先進技術,以便于排出的水能夠不經任何處理就能為另一用途所用;在生活中,鼓勵人們采取措施將生活水重復使用后用于沖廁、灌溉等用途。
(3)輸出端的再循環原則(Recycle)。要求生產和消費過程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無用的廢水。廢水資源化通常有兩種方式:一是水資源循環利用后形成與原來相同的產品,二是水資源循環利用后形成不同的新產品,廢水資源化后形成不同的產品可用于不同的用途。再循環原則要求水資源相關者將失去功能的廢水恢復功能,從而可以再利用,以使水資源整個流程實現閉合。
1.2.3利用手段上追求科學技術、經濟與行政手段的一體化
先進的科學技術是循環經濟的核心競爭力,如果沒有先進技術的輸入,水循環經濟所追求的經濟和環境多目標將難以從根本上實現。水循環經濟的技術支持體系由五類構成,包括替代技術、減量化技術、再利用技術、污水資源化技術、系統化技術等。
有效的經濟政策是水循環經濟發展的重要推動力和必要保障。水循環經濟發展模式要求應充分發揮市場機制對水資源配置的基礎作用,充分利用價格、稅收和財政等各種經濟手段,包括建立征收水資源稅制度、上下游生態補償制度、污水資源化稅收優惠制度等,從而實現符合水循環經濟發展要求的3R原則。
法律和法規作為一種強制手段可以有效地推動水循環經濟的發展,也是所有發達國家普遍采用的重要手段。從目前法制建設的需要來看,我國在水循環經濟立法中存在著很多立法空白,極大地影響了水資源循環利用的順利進行,迫切需要制定新的法律法規來規范各種水資源利用的行為,例如:建立《節水型社會基本法》、《污水資源化利用管理條例》等法律和制度,是水循環經濟發展模式在管理手段上的重要特點。2水循環經濟國內外研究進展
在水循環的研究與實踐應用方面,近年來許多國家和地區結合自己的實際做了大量的工作。這些國家和地區包括:澳大利亞、美國、加拿大、納米比亞、日本、歐盟成員國以及西亞、非洲、拉丁美洲等國家。Asano等[3]認為水資源需求的數量和調配的范圍隨著人類生活與社會生產力的發展而不斷擴大,一方面社會生產力的發展需要擴展水資源的調配范圍;另一方面社會生產力的發展也提高了調水的經濟和技術實力。Metcalf[4]從污水再生的角度系統論述了污水處理、處置和回用的基本原理。Beekman[5]從節水減污的角度系統論述了水體保護、循環利用的基本原理。Lund[6]對調水的成本與風險交易以及對自然、經濟的影響進行了分析。Glenn-Marie[7]建立了國家層面水資源循環體系和水實物量核算投入產出表,并用于南部非洲國家(如納米比亞)的水資源核算,進而分析水資源對各部門經濟的影響,提出產業發展政策。
其中,澳大利亞無論在水循環研究方面,還是實踐方面,都頗為成功。從1977年開始,澳大利亞有關部門便開始著手再生水項目的可行性研究,為了成功舉辦2000年悉尼奧運會,澳大利亞政府相繼出臺了《國家水資源管理戰略框架》和《NSW城市和社區循環水利用導則》,并建立了相應的循環水管理機構、管理制度和標準;目前,在澳大利亞大約有500個污水處理廠,其中有一半從事循環水的開發,每年大約有150GL到200GL的廢水被循環利用。2004年,在澳大利亞國會資助下,澳大利亞技術科學與工程學院出版了《澳大利亞的水循環研究》報告。這份研究報告介紹了澳大利亞當前水循環利用情況,主要強調生活和工業廢水的處理程度和循環利用問題。報告討論了一系列問題,既有國際的,又有國內的經驗,并提出了未來水循環利用和管理的24條建議:水循環的定義、水循環經濟的必要性、循環水的水權問題、相關制度和標準的修訂和建立、循環水項目的可行性研究、循環水成本與價格方案與操作辦法、對污水處理過程的技術創新、循環水項目的投融資方式、國家水資源管理機構改革、公眾參與循環水項目的必要性等[8]。
隨著水資源的日益緊缺,在中國,許多城市將廢水循環利用作為滿足日益增長水資源需求的一項重要的戰略措施,對于水資源節約利用、社會經濟系統水循環利用的研究也逐漸開展起來,但仍處于起步階段,研究深度不夠,成果較少。代表成果主要有:陳志愷[9]的“堅持科學發展觀建設節水防污型社會研究”,賈紹鳳[10]的“社會經濟系統水循環研究進展”和陳琨[1]的“我國實施水循環經濟模式的途徑”等,這些成果對節水型社會的建立、社會經濟系統水循環的研究方向、社會經濟系統水循環的評價、水循環經濟發展模式進行了研究。在實踐方面,廢水循環利用主要在以下幾方面:農業灌溉,同時改善河流質量;作為工業冷卻水;市政用水,如草地和樹林;酒店和居民區沖洗廁所;經過處理的廢水再利用于城市景觀綠化;為了更加明確再生水項目執行的可行性,許多水資源短缺和污染嚴重的城市,如北京、天津、太原、大連和青島,已選擇部分地方和工業園區作為試點。
綜上所述,隨著水資源危機逐漸加劇以及人類對可持續發展目標的追求,傳統的以“擴大水資源供給”為目的的工程水利管理方式以及對水資源不合理的開發、利用方式已經不能適應可持續發展戰略對水資源合理開發利用的要求。傳統的單一管理方式逐步向水資源與經濟社會協調利用的循環經濟方式轉變,水資源與社會經濟之間關系的研究也逐步由過去的單一水文學向多學科交叉延伸。
3水循環經濟研究的新理論支柱
關于水循環經濟研究的理論基礎呈現出多學科交叉發展,可持續發展理論、物質代謝理論以及產業生態學理論逐步成為該領域研究的主要理論支柱。
3.1可持續發展理論
產業革命以來,人類活動對自然的兩重性愈加明顯,隨著人口問題、資源問題、環境問題——即全球問題的提出,可持續發展成為我國,也成為全世界二十一世紀發展經濟的主題。這就要求要將水資源合理開發利用提高到人口、經濟、資源和環境共同協調發展的高度來認識??梢姡翱沙掷m發展”的思想將推進水資源的開發和管理,并由此構成未來水資源管理的新理論。
首先,可持續發展理論要求水資源利用要關注流域尺度或區域驚尺度的可持續發展。由于水資源與水環境系統以流域尺度為基本單元,可持續發展在協調水環境系統與經濟系統的關系時,必須以流域整體思想為指導?;謴秃椭鸩礁纳屏饔蛩Y源環境系統的功能,是謀求可持續發展的必由之路。
其次,可持續發展理論要求定量描述并分析水環境系統與經濟系統的關系,使得水環境核算研究成為當前水環境經濟領域的最前沿課題。水環境核算包括實物量核算與價值量核算,實物核算是建立在水循環定量分析的基礎上,用實物單位描述經濟系統與水資源的輸入輸出關系;價值核算集中在水環境價值的內涵、類型及量化方法上,水資源價值核算將為水權、水價、排污權等水環境保護市場機制的形成奠定理論基礎。
最后,可持續發展理論要求水資源利用從循環經濟的角度考慮。循環經濟作為生態效率高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少的經濟生產模式,在全球范圍受到廣泛的重視,是對可持續發展的重要貢獻。
3.2物質代謝理論
人類社會發展的實質是物質生產和消費方式在不同時期的動態演進,也是人類對自然世界不斷進行改造的歷史。早在19世紀中葉,馬克思就曾注意到城市迅速發展導致養分循環代謝斷裂的問題(MetabolicRift),并且指出人類社會與自然界之間存在著相互制約、相互影響的重要生態關聯[11]。但這以后,很少有學者在此基礎上進一步提出物質代謝研究的重要思想或分析方法。
直到20世紀60年代,Kneese與Ayres以及Leontief等經濟學家重新意識到現代經濟社會中物質代謝過程的重要性,明確指出應當盡早開展關于物質流系統的研究,并且基于經濟學理論和投入產出方法分別提出了物料平衡分析的初步方法,用以解釋經濟系統的生產與消費以及外部性問題,從而推動了物質代謝研究開始逐漸應用于識別產業經濟結構及其導致的環境影響。1988年Ayres首次提出物質代謝(IndustrialMetabolism,也叫產業代謝)的概念,并且指出所謂物質代謝就是現代經濟體系運用勞動力要素將原材料轉化為產品與廢物的一系列物質過程的集合,這標志著物質代謝研究范疇正式確立并得到廣泛認可[12]。
進入20世紀90年代,產業生態學的建立和進一步發展為物質代謝理論和成果應用提供了切實的理論依據,促進了現代物質代謝分析技術的發展與繁榮,使得人們逐漸認識到現有的物質生產和消費模式,即物質社會代謝的結構與組織形式,是導致人類社會與自然生態系統之間尖銳沖突的本質根源。由此,以優化或重組物質代謝過程為目標,從根本上轉變現行經濟結構使之更加符合自然生態規律,已成為實踐可持續發展道路的主流方向之一。同樣,水循環經濟發展模式的研究也需要分析生產、消費等環節的水資源物質流代謝過程,從根本上提出符合水資源節約、高效的經濟發展模式,因此,物質代謝理論成為了水循環經濟研究的基礎理論之一。
3.3產業生態學理論
產業生態學主要以物質和能量代謝為主要研究內容。其主要采用物質利用強度、物質生產力、循環利用率三種指標分析社會經濟的物質代謝效率[13]。以生產部門的水資源為例,物質利用強度通過分析部門水資源消耗強度與其相應的經濟產出在整個經濟系統中所占比例,識別水資源利用效率;物質生產力則將水資源投入作為生產力要素之一,采用單位水資源的產品或產值指標來衡量水資源生產力水平。水資源利用強度越低、水資源生產力水平越高,說明經濟體系對于水資源投入的依賴性越小,系統的封閉性越好;水資源循環利用率則用于表征經濟系統內部產生的“廢水”或“水污染物”的再循環、再利用程度,循環利用率越高,說明耗散損失進入環境的水污染物越小,經濟活動對水資源、水環境的壓力就越小,而系統的穩定性也越高。
應當指出,雖然自然生態系統的構成與運行模式為重新組織現代經濟生產方式與消費提供了一個參照系,但是到目前為止產業生態學并未提出標準的社會經濟發展模式來保證這一戰略目標的實現,目前關注的焦點問題主要包括:(1)自然生態系統的資源代謝過程的組織和協調機理如何?對于現代社會的生產和消費以及污染物的循環利用有哪些現實意義?例如,水資源在社會經濟系統中的代謝規律如何進行定量描述?如何提高廢水循環利用率?(2)自然生態系統中的物質分解和再利用的方式有哪些?它們對發現水循環利用的新途徑有哪些啟示?例如,如何避免經濟系統中污水回收和再利用過程本身也可能導致的環境污染?盡管產業生態學理論尚未發展完善,但是其提出的一系列理論方法為水資源的社會經濟系統分析和循環經濟發展模式制定提供了重要參考價值,使水資源循環經濟按照自然生態系統的組成結構、運行規則重構社會經濟系統成為可能和可行。4水循環經濟研究新方法與手段
在對水循環與經濟發展關系研究的方法上,由于水的流動與循環,水環境系統與水社會經濟系統在不同時空尺度下進行能量、物質的交換并交互影響,現代水資源與經濟發展關系研究必須從系統的角度出發,研究水環境系統與水社會經濟系統的整體行為、演化規律及其相互作用,從區域、流域方面加強水資源循環、定量分析。為此,物質流分析技術(MaterialFlowAnalysis,MFA)與投入產出分析技術(Inputandoutput,I/O)成為了水循環經濟研究的主流方法。
4.1物質流分析技術(MFA)
物質流分析是根據工業代謝和社會代謝的概念,依自然環境為經濟社會系統提供的物質輸入,通過加工、貿易、使用、回收、廢棄等過程形成的系統內存儲,以及返回到自然環境中的物質輸出等環節過程進行各類物質統計。根據物質守恒定律,整個系統中的輸入量應等于輸出量與存儲量之和。物質流分析中,主要衡量的是社會經濟系統中的物質投入、產出和物質利用效率,只考慮通過研究系統邊界的物質輸入/輸出流,而對系統內部的物質流動結構不再細化反映。物質流分析提供了關于環境與經濟體系運行機制的整體理解,使得決策者能夠確定關鍵問題所在、選擇優先控制目標和相應政策方案,從而通過改善整個經濟體系的物質代謝效率來解決生態環境問題。因此,物質流分析已成為20世紀90年代以來環境管理和政策制訂的重要技術方法,廣泛為發達國家和國際組織所采用[14]。
從物質流分析和水循環經濟的相互關系來看,物質流分析的調控作用主要體現在以下幾個方面:
(1)減少水資源供應總量。在社會經濟活動中,需水的多少直接決定水資源的供應量和對生態環境的影響程度,水資源消耗的減少意味著水資源供應的減少,其對整個社會經濟和環境的意義是極為重要的。通過物質流分析,可以發現各部門、各環節水資源輸入量的多少,進而通過技術和管理手段,不斷提高水資源利用率和增加水資源循環利用量。
(2)提高水資源利用效率。水資源利用效率反映了水資源消耗與經濟發展之間的關系,其中生產技術和工藝是提高水資源利用效率的核心。通過物質流分析,我們可以分析和掌握水資源消耗和產值之間的關系,并通過技術、工藝改造和更新,減少水資源的消耗定額,達到盡可能少的水資源消耗獲得預期經濟與環境可持續發展的目的。
(3)增加水資源重復利用量。通過對生產過程的水資源利用的物質流分析,尋求提高水資源的重復利用率的途徑,可以增加水資源的循環使用量,延長水資源的使用壽命,減少水資源的初始投入,從而最終減少水資源的投入量。企業內部、產業間的水資源重復利用,中水回用,雨水和污水資源化利用等都是提高水資源重復利用的重要內容和形式。
(4)減少最終水污染排放量。實際上,在社會經濟活動中,通過提高水資源利用率、增加水資源循環利用量,不但可能減少水資源投入總量(新鮮水量),同時也可以實現減少污水排放的目的。因此,在發展水循環經濟的過程中,可以通過提高水資源利用率和循環利用率,實行節約用水,達到減少水污染物排放的目的。
4.2投入產出分析技術(I/O)
投入產出分析起源于美國經濟學家瓦西里•列昂惕夫的“投入產出分析”。列昂惕夫1931年開始研究“投入產出分析”,主要用于研究美國的經濟結構,1968年聯合國把它推薦為國民經濟核算方法,現已在許多國家得到推廣和應用。我國于1974年開始編制了部分產品的1973年投入產出表。一些省市和一些大中城市也編制了投入產出表。1988年底完成了國家1987年的投入產出表的編制工作。同時,各省、市、自治區(除、臺灣外)也都編制了本地區的1987年投入產出表。這些投入產出表不同程度地為中央和地方各有關部門應用于管理、決策,并取得了顯著成效[15]。
投入產出模型應用于資源環境問題的研究開始于20世紀70年代,Leontief和Ford[16]用投入產出模型研究空氣污染問題,Carter和Ireri[17]用地區間投入產出模型研究加利福利亞和亞利桑那州的水資源調配問題,Thoss和Wiik[18]用投入產出模型研究水資源管理問題,Hendricks[19]用投入產出模型研究水資源的供需平衡問題,謝梅等人[20]用投入產出模型研究北京的城市水資源系統,陳錫康[21]建立了山西省水資源經濟投入產出模型并研究水資源價值問題。
將水資源和環境問題納入投入產出模型中進行研究,為觀察經濟活動的水資源消耗強度和水污染物排放強度(即計算水資源消耗系數和水污染物排放系數)提供了前提,同時也為進一步利用投入產出表的消耗系數,將水資源消耗和水污染物排放置于國民經濟各部門的普遍聯系之中,為水循環經濟的物質流分析和價值流核算、循環水價格的制定等提供了良好的分析工具;此外,可以將投入產出模型與計量經濟模型相結合,預測社會經濟各部門未來水資源消耗量和水污染物產生量、排放量,根據水循環經濟發展目標,提出產業結構調整的合理化建議,為水資源可持續發展經濟模式的探索奠定了基礎。
5水循環經濟研究的重點問題
水循環經濟研究的目標首先是建立科學的水循環經濟理論體系;其次是技術體系適宜,經濟保持適度發展;第三是選擇合適的水循環經濟發展模式;第四是要建立良好的水循環經濟管理體制和經濟運行機制,這也是今后一個時期水循環經濟需研究的重點問題。
5.1水循環經濟理論體系構建的研究
水循環經濟理論體系的構建是水循環經濟走向實踐的重要基礎,需要從以下幾個方面著手:(1)不斷地尋求理論創新,建立起符合社會經濟規律的水循環經濟理論與方法體系,從而更好地指導水循環經濟發展的實踐;(2)加強對水循環經濟發展模式的研究和經濟學分析,從而不斷提高水循環經濟模式的運行效率,促進水循環經濟模式的推廣;(3)加強對于流域、區域、城市和工業園區等水循環經濟發展的長期分析,探索水循環經濟發展的內在規律,并逐步試點示范,從而更好地服務于水循環經濟發展戰略與政策的制訂;(4)加強對于水循環經濟運行的多角度分析,如市場、價格、技術、規劃、法律等,從而不斷充實和完善水循環經濟的內容體系;(5)加強水循環經濟與相關學科的對比與借鑒研究,從而不斷推進水循環經濟理論的完善與發展。5.2水循環經濟發展模式選擇問題的研究
水循環經濟發展模式的選擇體現在水循環體系的各個環節之中,包括供水、生產和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚,一是節水,減少對自然水資源的索取,二是減少排放,減少對自然水生態的擾動。水循環經濟發展模式在人類實踐中早有應用,如節水器具,節水的綠色建筑,還有各種中水的回用等。總體來看,對這些模式的研究和分析還不夠深入,沒有更好地提煉總結,尤其是從經濟學角度的分析還有待加強。由于水循環經濟概念出現的時間較短,還難以評價各種模式實施的效果,這也都需要加以系統分析[1]。
(1)節約用水模式研究。長期以來我國農業采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪費嚴重。可見,我國農業節水潛力相當可觀,應大力研究和分析農業節水模式,通過節水灌溉和節水農業相結合的辦法實現農業節水。要加強對工業行業節水的經濟學研究,通過產業布局的調整和產業結構的調整,達到水資源節約利用和水環境污染控制的目的。在城鎮,要加強水的循環利用研究,控城鎮生活的用水浪費,減少城市給水管網和用水器具漏水損失,充分發揮節水的潛力。要研究和分析各種節水模式的成本和效益,通過成本和效益的比較,選擇最優的節約用水模式。
(2)清潔生產模式研究。近年來,世界上大力推廣清潔生產,廣泛采用循環利用經過處理的工業廢水。由于采取這一措施,20年來,日本和德國的工業用水的數量沒有增加。美國鋼鐵業在每噸鋼需要的280t水中,只有14t是注入的新水,其余用的都是循環水。至2000年,我國工業廢水的重復利用率已經達到70%以上,但與世界先進水平的90%~95%相比,還有不少的差距。根據我國目前的工業用水效率預計,2020年我國工業的年用水量將由現在的1100億m3增加到2000億m3,增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業用水過程的研究,多角度地選擇清潔生產模式,改進工藝和流程,進一步提高多次重復循環用水,提高用水的效率。
(3)污水資源化模式研究。工業廢水資源化的觀念是對傳統工業廢水末端治理的革命,是工業廢水治理的努力方向;城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理,分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統,將生活、生產污水處理之后再次使用,從而節約大量的日常用水。經處理過的回用中水,主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業用水及其他可接受其水質標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染,城市污水(包括生活污水和工業廢水)以每年6.5%的速度增加,預計到2020年城市污水產生量將達到600億t以上。因此,污水資源化應是我國21世紀城市水循環經濟的著眼點,需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。
(4)雨水資源化模式研究。由于自然和歷史的原因,在我國北方地區,尤其是西北黃土高原的部分地區極度缺水。按可利用水資源統計,當地人均可利用水資源占用量只有110m3,是全國可利用水資源占有量720m3的15.3%,是世界人均可利用水資源占有量2970m3的3.7%。目前在我國的西部地區有近1000萬人的飲用水極度困難。數百年來,西部地區居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經驗,使他們得以在這里生存。面對發展的需要,這種傳統的集水方式受到了資金短缺的制約。為此,今后需要大力開展對西北地區雨水利用方式、雨水利用投融資方式等方面的研究。
(5)海水淡化模式研究。我國擁有1萬8千多公里的海岸線和300多萬平方公里的海洋管轄區,海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據測算,中國城市的用水中約80%是工業用水,工業用水中約80%是工業冷卻用水。如果能夠用海水替代現有工業冷卻用淡水總用量的30%,就可以使沿海城市節約近20%的淡水資源,同時減少冷卻水對環境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代,目前在技術上還不夠成熟。今后,需要加強對海水淡化技術、海水對工業設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產業化等方面的研究,使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。
5.3水循環經濟技術創新問題的研究
“節流”與“開源”是解決水資源短缺的兩個主要途徑,在水資源供應不斷減少的今天,其核心在于水的循環利用,即通過污水資源化、雨水資源化、節約用水等措施,增加水資源的間接供應,盡量減少水的使用量,這樣不僅可以減少無效需求,減輕供水壓力,還可以相應減少污水排放和污水處理的負擔,減少對環境的污染。為此,循環用水可以說是實現水資源可持續利用的重要戰略措施。循環用水需要采取工程、技術、經濟和管理等各項綜合措施,特別需要不斷更新的污水處理技術、節水技術與設備的支持。
技術創新是為了實現一定的系統目標,考慮系統內外客觀因素的制約,對各種可能得到的技術手段進行分析比較,不斷研究和尋找新的最佳方案。對水循環經濟的技術創新研究,主要是從事技術科學的學者,要將水循環經濟的理念與思路引入水的供應、輸送、使用、排放、處理和回用等過程中,通過對循環過程中水資源消耗、水循環利用、污水處理、水污染排放的分析,提出減量化、再使用、再循環的工程流程或技術建議。
例如,在社會經濟系統中用水部門與行業中,各用水部門與行業都存在節水技術與相關設備;在污水處理廠,要實現污水的資源化利用,必須不斷更新處理設施和技術,以提高污水的處理水平;同樣,要實現污水的循環利用,需要對飲用水、循環水的管道系統進行技術改造。從經濟學的角度,還需要考慮不同技術項目的成本與效益,如引入新的生產流程與工藝以提高水循環利用效率所需要的投入及預期產出。對于企業和區域社會經濟發展來看,還要對比分析采取水循環技術的長期成本和短期成本,從而確定水循環技術的可行性。這些工作,需要根據各地的水資源條件、經濟社會發展狀況、科學技術水平等因素,對各類循環水的技術和設備進行系統的分類,并提出相關的技術識別評價指標,以為水循環經濟的發展提供理論指導。
篇5
[關鍵詞] 水資源 循環經濟 再利用 意義
1 前言
水是重要的自然資源,是人類賴以生存和社會發展的必要資源。隨著社會經濟的發展,“水危機”日益顯現,人們對于水資源的開發利用研究也經歷了由低級向高級發展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發利用,研究水資源的時空分布規律和運動規律,即著重于水資源自然屬性的研究。隨著社會的發展,特別是現代科技革命,使人們對水資源的研究產生了一個質的飛躍,逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源社會經濟屬性的研究,從社會經濟系統的角度廣泛開展水資源合理開發利用研究,這些研究領域包括水資源與經濟發展關系的研究、水環境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。
2 水循環經濟的概念與特征
2.1 水循環經濟的概念
水循環經濟首先是一種先進的水資源經濟發展模式,它是建立在社會水循環系統分析的基礎上,遵循循環經濟的思想,按照水資源節約、水環境友好的原則,使人們在生產和生活過程中,在水資源開發利用的各個環節,始終貫穿“減量化、再利用、再循環”的原則,重視采用新技術、新材料、新工藝,并以完善的制度建設、管理體制、運行機制和法律體系為保障,提高水的利用效益和效率,最大限度地減輕和降低污染,從而實現社會發展的最終可持續性。
2.2 水循環經濟的特征
根據水循環經濟的定義,通過傳統水資源利用模式和水循環經濟模式的對比分析可以得出,水循環經濟作為一種先進的經濟發展模式具有如下特征:
2.2.1發展目標上追求效率、效益和可持續的統一性
水循環經濟模式在發展目標上追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,要求水資源利用模式必須按這三大目標進行重新構建。
(1)效率特征要求水資源利用注重節水,在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下,采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染,高效利用水資源。
(2)效益特征表現在中觀上水資源配置的高效益,要構建節水型經濟系統和節水型社會系統。
(3)可持續性是指水資源利用充分考慮了對生態環境的保護,不以犧牲生態環境為代價,這是水循環經濟模式追求的最高目標。
2.2.2管理環節上追求供水、用水和排水等環節的健康循環
發展水循環經濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環境,水循環經濟要求水資源利用的各個環節和途徑都應追求健康循環,且貫穿于整個水的社會循環過程中。水循環經濟需要貫徹以下三個基本原則:
輸入端的減量化原則(Reduce)。要求在供水環節,減少進入生產和消費流程的水資源量,即用較少的水資源投入滿足既定的生產或消費需求,在經濟活動的源頭就做到節約水資源和減少污染。
過程控制的再利用原則(Reuse)。為了提高水資源的利用效率,要求從上一工序或過程排出的水資源能夠直接為下一工序或過程所用,水資源在生產過程中盡量多次重復利用。
輸出端的再循環原則(Recycle)。要求生產和消費過程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無用的廢水。
2.2.3利用手段上追求科學技術、經濟與行政手段的一體化
先進的科學技術是循環經濟的核心競爭力,如果沒有先進技術的輸入,水循環經濟所追求的經濟和環境多目標將難以從根本上實現。
有效的經濟政策是水循環經濟發展的重要推動力和必要保障。水循環經濟發展模式要求應充分發揮市場機制對水資源配置的基礎作用,充分利用價格、稅收和財政等各種經濟手段,實現符合水循環經濟發展要求的3R原則。
法律和法規作為一種強制手段可以有效地推動水循環經濟的發展,也是所有發達國家普遍采用的重要手段,是水循環經濟發展模式在管理手段上的重要特點。
3 水資源再利用模式
水資源再利用模式的選擇體現在水循環體系的各個環節之中,包括供水、生產和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚,一是節水,減少對自然水資源的索??;二是減少排放,減少對自然水生態的擾動。水資源再利用模式在人類實踐中早有應用,如節水器具,節水的綠色建筑,還有各種中水的回用等??傮w來看,對這些模式的研究和分析還不夠深入,沒有更好地提煉總結,尤其是從經濟學角度的分析還有待加強。
3.1節約用水模式。長期以來我國農業采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪費嚴重??梢姡覈r業節水潛力相當可觀,應大力研究和分析農業節水模式,通過節水灌溉和節水農業相結合的辦法實現農業節水。要加強對工業行業節水的經濟學研究,通過產業布局的調整和產業結構的調整,達到水資源節約利用和水環境污染控制的目的。在城鎮,要加強水的循環利用研究,控城鎮生活的用水浪費,減少城市給水管網和用水器具漏水損失,充分發揮節水的潛力。要研究和分析各種節水模式的成本和效益,通過成本和效益的比較,選擇最優的節約用水模式。
3.2清潔生產模式。近年來,世界上大力推廣清潔生產,廣泛采用循環利用經過處理的工業廢水。由于采取這一措施,20年來,日本和德國的工業用水的數量沒有增加。美國鋼鐵業在每噸鋼需要的280 t水中,只有14 t是注入的新水,其余用的都是循環水。至2000年,我國工業廢水的重復利用率已經達到70%以上,但與世界先進水平的90%~95%相比,還有不少的差距。根據我國目前的工業用水效率預計,2020年我國工業的年用水量將由現在的1100億m3增加到2000億m3,增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業用水過程的研究,多角度地選擇清潔生產模式,改進工藝和流程,進一步提高多次重復循環用水,提高用水的效率。
3.3污水資源化模式。工業廢水資源化的觀念是對傳統工業廢水末端治理的革命,是工業廢水治理的努力方向;城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理,分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統,將生活、生產污水處理之后再次使用,從而節約大量的日常用水。經處理過的回用中水,主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業用水及其他可接受其水質標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染,城市污水(包括生活污水和工業廢水)以每年6.5%的速度增加,預計到2020年城市污水產生量將達到600億t以上。因此,污水資源化應是我國21世紀城市水循環經濟的著眼點,需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。
3.4雨水資源化模式。由于自然和歷史的原因,在我國北方地區,尤其是西北黃土高原的部分地區極度缺水。按可利用水資源統計,當地人均可利用水資源占用量只有110 m3,是全國人均可利用水資源占有量(720m3)的15.3%,是世界人均可利用水資源占有量(2970m3)的3.7%。目前在我國的西部地區有近1000萬人的飲用水極度困難。數百年來,西部地區居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經驗,使他們得以在這里生存。面對發展的需要,這種傳統的集水方式受到了資金短缺的制約。為此,今后需要大力開展對西北地區雨水利用方式、雨水利用投融資方式等方面的研究。
3.5海水淡化模式。我國擁有1萬8000多公里的海岸線和300多萬平方公里的海洋管轄區,海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據測算,中國城市的用水中約80%是工業用水,工業用水中約80%是工業冷卻用水。如果能夠用海水替代現有工業冷卻用淡水總用量的30%,就可以使沿海城市節約近20%的淡水資源,同時減少冷卻水對環境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代,目前在技術上還不夠成熟。今后,需要加強對海水淡化技術、海水對工業設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產業化等方面的研究,使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。
4 水資源再利用技術的創新
“節流”與“開源”是解決水資源短缺的兩個主要途徑,在水資源供應不斷減少的今天,其核心在于水的循環利用,即通過污水資源化、雨水資源化、節約用水等措施,增加水資源的間接供應,盡量減少水的使用量,這樣不僅可以減少無效需求,減輕供水壓力,還可以相應減少污水排放和污水處理的負擔,減少對環境的污染。為此,循環用水可以說是實現水資源可持續利用的重要戰略措施。循環用水需要采取工程、技術、經濟和管理等各項綜合措施,特別需要不斷更新的污水處理技術、節水技術與設備的支持。
技術創新是為了實現一定的系統目標,考慮系統內外客觀因素的制約,對各種可能得到的技術手段進行分析比較,不斷研究和尋找新的最佳方案。對水循環經濟的技術創新研究,主要是從事技術科學的學者,要將水循環經濟的理念與思路引入水的供應、輸送、使用、排放、處理和回用等過程中,通過對循環過程中水資源消耗、水循環利用、污水處理、水污染排放的分析,提出減量化、再使用、再循環的工程流程或技術建議。
例如,在社會經濟系統中,各用水部門與行業都存在節水技術與相關設備;在污水處理廠,要實現污水的資源化利用,必須不斷更新處理設施和技術,以提高污水的處理水平;同樣,要實現污水的循環利用,需要對飲用水、循環水的管道系統進行技術改造。從經濟學的角度看,還需要考慮不同技術項目的成本與效益,如引入新的生產流程與工藝所需要的投入及預期產出。從企業和區域社會經濟發展來看,還要對比分析采取水循環技術的長期成本和短期成本,從而確定水循環技術的可行性。這些工作,需要根據各地的水資源條件、經濟社會發展狀況、科學技術水平等因素,對各類循環水的技術和設備進行系統的分類,并提出相關的技術識別評價指標,為水循環經濟的發展提供理論指導。
5 水循環經濟管理體制及經濟機制
長期以來,我國實行水資源分部門管理的體制,水量與水質、地表水與地下水等分割管理,水資源的分割管理導致部門職能交叉、政出多門、推萎扯皮、管理效率低下等諸多弊端。隨著社會經濟近年來的快速發展,不少地區的水短缺和水污染等水問題日顯嚴重,傳統的水資源分割管理模式越來越成為制約水資源可持續利用的障礙。加強水循環經濟管理體制和經濟機制問題的研究是實踐水循環經濟工作的突破口,更是實現社會經濟可持續發展目標的迫切要求。水循環經濟管理體制和經濟機制的研究包括循環水權制度的研究、循環水權交易市場的研究、循環水價的研究、水循環經濟政府財政和稅收的研究、有關循環水的法律法規的建立和完善研究等。
6 結論
我國是一個水資源嚴重缺乏的國家,迫切需要在包括工業、農業等在內的各個領域引入水與資源可持續利用的概念與技術。通過水循環與資源的回收,不僅可以節約水和資源,減少對環境的依賴,還可以最大限度地減少廢水排放,保護環境。因此,建立水循環經濟與水資源再利用體系研究是非常有意義的。
參考文獻:
[1] 王曉昌,張荔,袁寵林,等.水資源利用與保護[M].北京:高等教育出版社,2008.
篇6
關鍵詞:水資源,循環利用,持續發展
Abstract: with the global process of urbanization, the shortage of water resources and water pollution becomes more and more serious water recycle can not only reduce the pressure of the big water shortages, is also the most positive to protect the water environment. This paper introduces the concept of water resources recycling, and probes into the way of water cycle and development model.
Key words: the water resources, recycling, sustainable development
中圖分類號: TV211.1 文獻標識碼:A文章編號:
水是生命之源水是人類社會發展不可缺少的和不可替代的資源,水資源必將成為人類可持續利用的寶貴資源。1977年聯合國水會議向世界發出“水不久將成為一個嚴重的社會危機”的警告,至今水資源危機仍然是困擾世界許多國家的重大難題。
我國是嚴重缺水國家,淡水資源總量約為2.7×1012 m3,居世界第6位。但人均年占有淡水資源量約為2500m3,為世界人均水平的1/4,居世界109位。并且,淡水資源時空分布非常不均勻,大部分降水集中在雨季;南方降水量2000mm,81%水資源集中分布在長江流域及以南地區,西北干旱地區降水量不足50mm,長江以北地區人口占全國的45.3%,耕地占全國的64.1%,水資源量僅占全國的19%。水資源時空不均勻造成了可利用水資源更加緊缺,北方缺水更加嚴重。
一、水資源循環概論
水是循環性資源,亦是可以再生的資源。根據其客觀規律和循環的方式,我們可以把它分為自然循環與社會循環。
1.水的自然循環有多種, 對人類最重要的是淡水的自然循環。水從海洋蒸發, 蒸發的水氣被氣流輸送到大陸, 然后以雨、雪等降水形式落到地面, 一部分形成地面水, 一部分滲入地下形成地下水, 一部分又重新蒸發返回大氣。地面水和地下水最終流回海洋, 這就是淡水的自然循環。
2.水的社會循環是指在水的自然循環中,人類不斷地利用其中的地下徑流或地表徑流滿足生活與生產活動之需。循環系統主要由給水系統、用水系統、排水系統3個子系統組成。給水系統與排水系統好比是一個城市或區域的動脈和靜脈,兩者不可偏廢任何一方。給水系統中若過度取水,河流生態需水量就不能滿足,或者用后的污、廢水不經處理或處理不到位都會影響自然水循環。
污、廢水回用可以減少城市由天然水體的取水量, 緩解水資源危機。可行的污、廢水回用有多方面, 工業企業內部水的循環利用和重復利用是用最廣的一種, 但是我國在這方面與發達國家尚有不少差距。城市污水回用于工業, 需要進行比排入天然水體更復雜的水處理, 但對水短缺的地區, 它在許多方案中仍是比較經濟合理的一種, 在國外已是一種成熟技術, 但在我國尚處于起步階段, 今后潛力是很大的。將城市污水回用于公用設施和住宅沖洗廁所、澆灌綠地、景觀用水, 澆灑道路等, 一般稱為中水道技術, 也是很值得推廣的。
二、水資源循環利用的主要途徑
水資源循環利用的主要途徑一是采取節水措施,通過清潔生產審計,控制企業單位產值耗水量。積極宣傳,提高社會公眾的節水意識;二是流域外調水和適度開采地下水:三是城市污水再生回用,污水經過處理中水回用資源化是國際公認的第二水源,也是水資源可持續利用的主要途徑,按中水回用的各級水質不同可劃分為初級、中級、高級三類。
1.城市污水經一、二級處理后的出水,即中水的初級,可用于水質要求較低的農灌、綠化和建筑施工用水等,經濟技術簡單可行。
2.中水的中級回用
中級回用是指二級處理后的出水,經除磷、脫氮(A/0或A2/0)法等再經過合理的調節、過濾和消毒,可用于冶煉、發電、化工等行業。
3.中水的高級回用
中水的高級回用即水質達到國家雜用水水質標準,其出水可用于市政設施、蔬菜竹產基地、沖廁、路面沖洗等,可取代占自來水總用量達30―40%的市政用水。穩定地成為城市水源的重要部分。理論上如城鎮的生活污水能得到回用,則生活用水總供水量可以削減45%―50%。
三、水資源循環利用發展模式
1.節約用水模式研究。長期以來我國農業采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪費嚴重。可見,我國農業節水潛力相當可觀,應大力研究和分析農業節水模式,通過節水灌溉和節水農業相結合的辦法實現農業節水。在城鎮,要加強水的循環利用研究,控城鎮生活的用水浪費,減少城市給水管網和用水器具漏水損失,充分發揮節水的潛力。
2.清潔生產模式研究。近年來,世界上大力推廣清潔生產,廣泛采用循環利用經過處理的工業廢水。由于采取這一措施,20年來,日本和德國的工業用水的數量沒有增加。美國鋼鐵業在每噸鋼需要的280 t水中,只有14 t是注入的新水,其余用的都是循環水。至2000年,我國工業廢水的重復利用率已經達到70%以上,但與世界先進水平的90%~95%相比,還有不少的差距。根據我國目前的工業用水效率預計,2020年我國工業的年用水量將由現在的1100億m3增加到2000億m3,增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業用水過程的研究,多角度地選擇清潔生產模式,改進工藝和流程,進一步提高多次重復循環用水,提高用水的效率。
3.污水資源化模式研究。工業廢水資源化的觀念是對傳統工業廢水末端治理的革命,是工業廢水治理的努力方向;城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理,分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統,將生活、生產污水處理之后再次使用,從而節約大量的日常用水。經處理過的回用中水,主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業用水及其他可接受其水質標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染,城市污水(包括生活污水和工業廢水)以每年6.5%的速度增加,預計到2020年城市污水產生量將達到600億t以上。因此,污水資源化應是我國21世紀城市水循環經濟的著眼點,需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。
4.雨水資源化模式研究。由于自然和歷史的原因,在我國北方地區,尤其是西北黃土高原的部分地區極度缺水。按可利用水資源統計,當地人均可利用水資源占用量只有110 m3,是全國可利用水資源占有量720 m3的15.3%,是世界人均可利用水資源占有量2970 m3的3.7%。目前在我國的西部地區有近1000萬人的飲用水極度困難。數百年來,西部地區居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經驗,使他們得以在這里生存。面對發展的需要,這種傳統的集水方式受到了資金短缺的制約。為此,今后需要大力開展對西北地區雨水利用方面的研究。
5.海水淡化模式研究。海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據測算,中國城市的用水中約80%是工業用水,工業用水中約80%是工業冷卻用水。如果能夠用海水替代現有工業冷卻用淡水總用量的30%,就可以使沿海城市節約近20%的淡水資源,同時減少冷卻水對環境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代,目前在技術上還不夠成熟。今后,需要加強對海水淡化技術、海水對工業設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產業化等方面的研究,使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。
四、結語
水資源循環利用是城市化進程加快的必然結果。積極采取措施,加快城市水資源循環利用,實現城市水資源的可持續發展。
參考文獻:
【1】王小芳,楊玲娟.從我國水資源的現狀論水污染治理的策略.天津師范學院學報.2001,21(5):41
【2】劉 躍.中國水資源與可持續發展.中國水資源與可持續發展.1998,(5).
篇7
關鍵詞:定時 光伏效應 太陽能水泵
中圖分類號:TH318 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)09-0227-02
1、背景
早在1839年,法國科學家貝克雷爾就發現,光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差,這種現象后來被稱為“光生伏特效應”,簡稱“光伏效應”。1954年,美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電池,誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術[1]。20世紀以來,世界范圍的污染問題日益嚴重,傳統的能源隨著開采越來越少,這個時候,由于新能源(可再生能源)具有清潔無污染和取之不盡、用之不竭的特點,許多國家都將目光投向這種新能源形式。要實現能源的可持續利用,發展新能源、提高能源利用效率、減少對傳統能源的依賴是人類發展的必然選擇[2]。豐富的太陽能是重要的能源,是無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦,假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能,轉變率5%,每年發電量可達5.6×1012千瓦小時,相當于世界上能耗的40倍[3]。
由于太陽能的這些獨特優勢,20世紀80年代后,太陽能電池的種類不斷增多、應用范圍日益廣闊、市場規模也逐步擴大。20世紀90年代光伏發電快速發展。到2008 年全球太陽能安裝總量已累計達15 GW。美國為最早制定光伏發電發展規劃的國家,1997年又提出 百萬屋頂計劃,[4]其他國家也都有相應的太陽能利用計劃。我國中西部廣大地區,陽光資源豐富,可建設多個太陽能發電站,但是充分利用當地太陽能資源的同時也面臨著一個問題,由于當地頻繁的風沙天氣使長期暴露在外的太陽能電池板、集熱管表面積聚了厚厚的灰塵,這不僅僅降低了太陽能的利用率,也對裝置本身的壽命帶來威脅。于是我們想能否設計一套清洗裝置,用本身光伏發電提供的電力驅動其工作,通過電路控制部分使其自動的對光伏板,集熱管進行清洗,并將污水實現再循環利用,以此來解決上述出現的問題。
2、主要研究思路
本課題組考慮到光伏電池有著廣泛的應用,并且主要暴露于塵埃中,而塵埃會破壞地球上的太陽能設備,例如,阿聯酋的一個大型10兆瓦太陽能發電廠就因為沙塵暴而使電力生產減少了40%,而清洗電池板會花費大量時間,需要昂貴的自動設備,并且消耗大量水。因此,課題組提出了設計一套裝置利用光伏發電本身帶動一微型水泵,進行光伏板及太陽能熱水管等設備的定時清洗裝置。
本設計主要目的是解決在系統運行過程中定時控制的問題以及水循環再利用的管路問題。思路如下:
(1)定時控制部分:
作為整套設備的關鍵,定時系統可以采用模擬線路或者單片機控制兩種方法[5],根據實際情況,本課題組設計了一套單片機控制系統,專門根據不同地域不同需求設計了三套定時工作模式。
工作模式1:一天清洗一次,每次五分鐘;
工作模式2:三天清洗一次,每次十分鐘;
工作模式3:一周清洗一次,每次十五分鐘;
(2)水循環系統:由10mm橡膠水管,閥門兩個,太陽能集熱管兩根,軟墊,水箱,自制噴頭兩個,12V,25W的微型水泵一個組成。等待時間到后,單片機給P1.7端口置高電平,使繼電器閉合,電流導通,從而使水泵正常工作。水泵從水箱抽水,通過兩個閥門的開合可分別對集熱管和電池板沖洗,污水再順著引流裝置回到水箱中繼續循環利用。工作時間到,單片機P1.7口置低電平,繼電器斷開,水泵停止工作,進入下一個等待時間。
3、裝置組成及原理
本裝置主要由光伏發電系統,單片機電路控制系統,集水清洗系統和污水循環系統四部分組成。
(1)光伏發電系統由太陽能電池板、充放電控制器和蓄電池組成,電池板利用光伏效應將光能轉化為電能,并通過充放電控制器和蓄電池將電能有效地提供給所接負載使用。
(2)單片機電路控制系統(如圖1)。
(3)集水清洗系統:10mm橡膠水管,閥門兩個,太陽能集熱管兩根,軟墊,水箱,自制噴頭兩個,12V25W微型水泵一個組成
(4)污水循環系統:水槽,污水收集瓶,活性炭,濾紙,引流管組成??蓪⑶逑春蟮奈鬯涍^濾引流到水箱中,實現循環利用,不產生污染。
4、設計主要功能及特點
由于太陽能集熱管和電池板常年暴露在外,表面因此積有大量灰塵,降低了太陽能的綜合利用率,本裝置通過太陽能電池板提供的電力驅動水泵和單片機的工作,利用自制的單片機定時控制器實現水泵對集熱管和電池板的自動定時清洗,清洗后的污水還可循環再利用。并可通過按鍵修改清洗和等待時間以更好的滿足實際需要。(下附太陽能管清洗前后的節能數據對比)如表1。
顯然,其相比大型電力水泵有著節能減排,環保無污染,無需人為操作,操作簡單,經濟適用,有效提高太陽能的利用率,減少資源的浪費等種種優點。并且項目研制的整套裝置體積小,投入低,在全國范圍內都有很大的實用價值。
5、設計所存在的不足
基于現階段實驗條件所限,我們沒能很好的設計一套更為快速、集約的凈水系統,目前使用的僅僅是簡單的活性炭凈水方式,是否可采用更好的凈水模式?此外,太陽能光伏發電技術有很大的優越性,但其發電效率受到環境因素很大的影響如碰上陰雨天氣,其輸出功率會大受影響[6],也可以考慮另接一其它能源供應系統,在陰雨天時替換使用。這些在日后都有很大的改良空間,也是課題組進一步研究的目標。
參考文獻
[1]楊軍.太陽能光伏發電前景展望.沿海企業與科技,2005年,第8期,總第66期.
[2]向磊.為什么要大力發展新能源產業.世界有色金屬,2010年,第8期.
[3]曉宇.太陽能的利用與產業發展.建筑裝飾材料世界,2008年,第7期.
[4]孟懿.太陽能光伏發電的發展.東北電力技術,2010年,第11期.
篇8
[關鍵詞]田間排水溝 尾水濕地 生態河道 水循環 零排放
中圖分類號:U284.2 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)46-0326-02
昆山地處太湖流域,境內土地肥沃,氣候溫和,雨量充沛,河道縱橫交錯,湖蕩眾多。作為典型的蘇南平原河網地區,昆山自古就蘊育了發達的農耕和漁業文化。其中,以錦溪大米為代表的生態農業和巴城陽澄湖大閘蟹為特色的水產養殖,已經成為昆山現代農業、養殖業的響亮名片。隨著區域內工業廢水和城鎮生活污水得到有效控制,農業面源污染已經取代點源成為水環境污染的最重要來源,據研究顯示,即使在點源污染全面控制之后,江河、湖泊、海洋的水質達標率也僅為65%、42%和78%[1]。楊林章等在對上海淀山湖、安徽巢湖、云南洱海等湖泊的調查表明,農業面源污染對水環境污染的貢獻率已經全面超過點源污染,成為水環境污染控制的重要內容[2]。
1. 昆山農業面源污染現狀
昆山農業面源污染主要由水稻種植和水產養殖尾水造成,由于昆山市本地水資源充沛,水稻種植方式傳統,灌排方式較為粗放,以及規模龐大的水產養殖業,造成農業及養殖尾水直接排入就近河湖的現象十分突出,不斷透支區域水環境容量,對全市水環境質量造成了較大影響。根據2013年昆山市水功能區斷面監測數據顯示,全年監測未達標次數中,超標因子中含有氨氮的占比高達82%,特別是作為水稻主產區的昆南和水產養殖集中區的昆北,這一比例更是接近100%??紤]到全市污水管網在城區、鎮區和鄉村覆蓋率已達96%,90%和100%(截止2013年底),截污已逐步完善,因此基本可以推斷超標的氨氮大部分來源于農業生產的復合肥使用和水產養殖的飼料投放。
2. 應對措施及存在的問題
近年來,為控制全市農村面源污染,提高區域水環境質量,昆山市通過建設農村污水收集處理設施,推廣商品有機肥使用和大宗農藥補貼,有效減少了N、P投放總量。通過利用稻田高效水肥,節水灌溉和減污技術,結合灌區更新改造、河湖生態修復工程以及人工濕地構建,系統控制了農業面源污染擴散。2007-2013 年期間,累計改造生態灌區275 個,改造面積6.5 萬畝,構建各類濕地50 余處,改造生態排水骨干河道31.3 Km。累計節約灌溉用水4326.2萬m3,減少氮肥使用量2669.2噸,并大幅削減了稻田排水及其氮磷輸出量,其中TN 和TP 輸出量分別減少1472 噸和420.8噸。
雖然現有的節水灌溉控污減排工程模式實現了N、P等污染物的削減,但處理之后的尾水實際進入自然水體的污染物總量仍然較大。根據2011―2013年度昆山市水功能區監測年報數據顯示,三年內氨氮的超標率分別為:55.3%、52.7%、44.1%,超標率雖有逐年降低趨勢,但仍處于較高比例。究其原因,一是現有的節水控污工程模式采取的都是單向模式,利用的是從“生態排水溝凈化―人工濕地處理―生態河道排放”的單向處理方式,并未實現灌區內部的水循環處理,導致仍有大量污染物外排;二是區域內農業尾水污染物總量早已超出水環境承載力,雖實現了總量的削減,但仍然無法完全將其控制在區域水環境承載力范圍內,因此對整體的水環境質量的提升貢獻有限。
3. 水循環零排放模式探討
昆山是太湖流域典型的低洼圩田平原,對圩區和灌區的劃分十分清晰,灌排水利工程設施相對完備,為灌區的水循環生態處理提供了有利條件。針對全市圩內低田(半高田)封閉和圩外高田開放兩種類型的灌區,本文提出利用昆山發達的河湖水系以及數量眾多的溝渠塘堰,構建兩種生態處理水循環運轉模式,通過灌溉站的微動力驅動,持續削減區域內農業和養殖業尾水中的N、P等污染物,并利用凈化處理后的水作為灌溉用水和養殖補水,實現水資源和營養物質的循環利用,并為區域內污染物零排放的實現提供可能。
3.1 圩內低田(半高田)封閉型灌區水循環模式構建
圩內低田(半高田)封閉型灌區地處低洼地帶,為保障區域防洪排澇安全和正常農業耕作,全年排澇站的進水閘門和出水閘門基本處于關閉狀態,為水循環創造了先天優勢,通過構建“灌溉站―農田―田間排水溝―尾水小型濕地―圩內生態河道―灌溉站”的水循環系統(圖1),使灌溉用水通過農田作物吸收,田間排水溝自然吸收,尾水小型濕地二級凈化,最后排入封閉圩區內的生態河道進行深度處理,河道各處的灌溉站利用凈化后的尾水循環灌溉農田,實現水資源和營養物質的循環利用和污染物零排放。
“田間排水溝+尾水小型濕地+圩內生態河道”組成的凈化系統具有節水、防污雙重功能,對灌區水循環系統十分必要。系統通過構建三級凈化,分層次消減以N、P為代表的農田面源污染:第一級凈化――田間排水溝的節水減污作用,由于滲漏與地表排出的水量減少,隨水流出的污染物量減少,大約可削減N、P15%~25%;第二級凈化――尾水濕地,通過水生動植物、微生物的轉化和生物吸收等作用,可削減N、P約40%~60%。第三級凈化――圩內生態河道,也可將其視為另一種帶狀形式的濕地,可削減N、P約15%~25%。通過三級凈化的處理,N、P污染物總量可減少70%以上[3]。
3.2 圩外高田開放灌區水循環模式構建
圩外高田開放灌區由于地勢較高,區域內防洪排澇壓力較小,為保障水系暢通,排澇站的進水閘門和出水閘門一般保持開啟狀態。相比圩內封閉型灌區,開放型灌區構建水循環系統的難度要大,因此,本文提出在排水支溝末端設置防污型溢流閘門,將尾水濕地出水引入灌區內改造之后的溝渠塘堰,將其作為尾水濕地出水的“蓄水池”和“凈化池”,替代封閉型灌區內圩內生態河道的功能,形成封閉水環境,從而構建了“灌溉站--農田―生態排水溝―尾水濕地―溝塘濕地―灌溉站”的水循環處理模式(圖2)。通過人工生態改造,使溝渠塘堰變為凈化能力強、蓄水容量大的溝塘濕地,同時,利用灌區各個位置,不同方位的溝渠塘堰,可以搭配改造成多種形式、多樣水生植物優勢種的溝塘濕地,有條件的灌區還可把各個溝塘濕地疏通連接起來,形成生物多樣豐富的區域性人工濕地,進一步增強蓄水調節和生態凈化功能。
“田間排水溝+尾水小型濕地+溝塘濕地”組成的凈化系統同樣具有節水、防污雙重功能,系統通過構建三級凈化,對 N、P污染物總量的削減效果明顯。另外,在溝塘濕地構建時可以考慮結合當地水產養殖業,通過引入周圍水產養殖尾水,豐富水體中營養物質種類,為水生動植物形成一個完整的食物鏈,也為農業尾水和養殖尾水治理提供一個完整的經濟系統。
3.3 灌溉站水動力循環
封閉灌區和開放灌區內的水循環驅動都依賴于灌溉站的動力輸出,利用水泵沿水流方向輸出動力,形成水動力循環,持續對灌區內的污染物進行凈化處理。水循環方式分為兩種,分別針對灌溉期和非灌溉期。其中,在農田灌水期間的路徑為:“灌溉站――農田――田間排水溝――尾水濕地――圩內生態河道(或溝塘濕地)――灌溉站”,在非灌溉期間為:“灌溉站――尾水濕地――圩內生態河道(或溝塘濕地)――灌溉站”。這就要求灌溉站除了具體日常直接向農田灌水的功能外,還需具備向尾水濕地排水的能力,這也是保持整個系統持續運行,高效發揮生態凈化功能的必備條件。
為了探究灌溉站輸出動力、循環周期與凈化效率的最適比,根據昆山市水利局聯合河海大學在花橋天福灌區開展的《高效節水灌溉關鍵技術研究與應用示范》研究得知,農田排水在田間排水溝、尾水濕地和圩內生態河道的最適水力停留時間為分別為田間施肥后的第4、第5和第6天,三者對TN的降解率能夠達到83.7%、77.2%、86.1%。因此可以推斷,封閉型灌區內水循環周期大致在15天左右,在灌溉站輸出動力時,保持尾水在15天內完成一個周期的運轉,理論上能夠發揮出整個生態系統最高的凈化效率。另外,在開放型灌區內,因溝塘濕地存在構建形式和改造數量的差異,最佳水循環周期需根據實際情況具體分析。
4.組合模式各單元環節設計
4.1 田間排水溝
昆山地區一般為小型灌區,田間排水溝尺寸較小,寬度較窄,排澇降漬為其首要功能,因此不宜人為種植各類植物,可在格賓網、三維植被網或蜂窩狀水泥板基礎上保持原生態面貌,有選擇性地在溝中水體污染嚴重地段或溝渠系統末端擺放攔截箱以加強溝渠系統的去處功能[4]。在部分排水降漬要求較低的灌區,可適當考慮低密度栽種酸模、莎草等體積小、凈水效率高、土保持能力強的植物。
4.2 尾水小型濕地
尾水小型濕地是指對圍繞灌區四周的排水支溝進行適當拓寬和生態改造,使其成為具備抗污染沖擊負荷的封閉式小型人工濕地。經改造后的尾水小型濕地作為承納尾水的第一個蓄水池和凈化池,是田間排水溝與生態河道或溝塘濕地之間的一個緩沖帶,既可以利用農田尾水在其中相對較長的水力停留時間,通過植物吸收和濕地內部微生物作用,消減農田面源污染,同時,又能夠在降雨時吸納短時激增的農田面源徑流,減輕了下級凈化系統的抗污染負荷壓力,提高了系統整體運行的穩定性和可靠性。由于小型尾水濕地仍然要承擔排澇降漬的功能,在有限的空間中同樣應布置體積小、密度適中、抗污能力強、耐受性高的水生植物。
4.3 圩內生態河道
具有減污功能的圩內生態河道主要包括生態護岸及護底工程,生態護岸、護底可采取網墊植被復合型、水生植物護岸等技術,護底可采用植物型防滲砌塊等[5]。昆山的圩內生態河道總長約2800公里,普遍在河岸上栽種香樟、柳樹等,常水位以上堤設置草皮(高羊毛草或結縷草)覆蓋,河道中選擇蘆葦、再力花、菖蒲等。要注意的是圩內生態河道首先應具備的特征是其水利工程屬性,也要滿足排滯排澇及水流的不沖不淤要求[3],在降雨時還應具有行洪的作用,因此圩內生態河道的挺水植物種植面積要適中,平衡生態需要和行洪要求。
5. 結語
針對圩內低田(半高田)封閉和圩外高田開放灌區的特征,構建的兩種典型水循環生態運行模式,通過對田間排水溝、圩內河道以及溝渠塘堰的生態改造,加以灌溉站的水動力驅動循環,持續性的消減農業面源污染,為區域零排放的實現提供可能。圩內低田(半高田)封閉灌區在實現區域水動力循環和污染物零排放上條件更為優越,可行性更高;圩外高田開放灌區在溝渠塘堰較多的灌區同樣具備區域內污染物零排放的可行性,但針對部分條件受限灌區,可利用周圍具備改造條件的灌區,在規劃設計時統籌考慮。
灌區各級濕地的規劃和布置還應充分考慮濕地面積與其所承受排水的農田面積比,太大則占用過多農田,太小則又對N、P等污染物沒有去除效果或去除效果不明顯。特別是尾水小型濕地,在不具備拓寬改造條件時,應首先保證其作為生態型支溝的排澇降漬功能。
昆山境內境內溝渠塘堰星羅棋布,加以眾多改造完成的景觀濕地,如在在生態灌區設計時,一并將其納入生態水循環體系,不僅節約了土地占用面積,而且可以充分發揮現有景觀濕地的生態功能。
參考文獻
[1] 朱兆良,David,孫波.中國農業面源污染控制對策[M].北京:中國環境科學出版社,2006.
[2] 楊林章,施衛明,薛利紅等.農村面源污染治理的“4R”治理技術:總體思路與“4R”治理技術[J].農業環境科學學報,2013.
[3] 茆智.構建節水防污型生態灌區[J].中國水利,2009,19(28)1.
[4] 楊林章,周小平,王建國,等.用于農田非點源污染控制的生態攔截型溝渠系統及其效果[J].生態學雜志,2005,24(11):1371-1374.
[5] 顧斌杰. 生態灌區構建原理及關鍵技術研究[D]. 南京:河海大學,2006.
[6] 劉恩玲,謝拾冰.人工濕地污水處理技術應用研究[J].河北農業科學,2008,
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【關鍵詞】化工生產 節能 環保 減排近年來,我國化工行業中,由于高耗能、高污染產品產能增長過快,致使行業產能過剩。我國的一項基本國策就是節能減排,要實現我國經濟可持續發展,就必須要求化工行業重視節能與環保,這是實現我國經濟可持續發展的必然選擇?;どa行業由于耗能高,污染高,對節能與環保問題應更加重視,不但要創造經濟效益,而且要創造環境效益。采取多種措施,最大限度的提高能源利用效率,減少能耗,促進節能與環保。目前,化工生產中采取的節能環保措施,主要有以下六個方面。
1 提高水資源的重復利用率
在化工生產過程中,用水量、排水量都較多,廢水污染防治任務也很重,提高化工生產過程中水資源重復利用率,實施循環經濟非常重要。首先是間接冷卻水循環利用?;どa中間接冷卻水用量大,不含任何污染物質,可全部回收循環利用。建設大批間冷廢水冷卻循環回用裝置,使生產間接冷卻水全部回用。間接冷卻水循環利用,可極大減少新鮮水用量。其次是工藝廢水多級串聯利用。多級串連利用水,減少了新鮮水用量和廢水排放量。工藝廢水的循環利用是廢水及污染物減排的主要途徑。生產用水采用閉路循環,無生產性廢水排放。加工處理過程中產生的廢水,主要來源于包裝車間等操作場所地面沖洗水,以及生活污水、蒸汽站排污及水質軟化廢水等,上述廢水經污水和中水處理站處理后大部分回收利用,少量排放管道排到污水處理廠。
2 提倡能源的綜合利用
化工生產企業使用的能源,種類繁多,品質好壞不等。化工生產的工藝過程中,不但有吸熱過程,而且有放熱過程,因此,把化工生產過程中產生的可燃性氣體的反應熱,以及其他多種余能有效地組合起來,以實現系統能量的高效利用?;て髽I消耗的80%左右總熱能,最終是以低位熱能放出。所以,提高化工能源利用率的關鍵,就是對低位熱能實現有效利用。對甲醇精制過程中,精餾塔塔釜排出的廢水,進入水處理系統,實現循環利用。由于塔釜廢水有很大的熱量,在寒冷的冬季,可將之輸入居民供暖系統,把工業廢水的熱量,用到居民的取暖上來,這樣,不但對化工生產的熱量進行了充分的利用,而且在很大程度上,使冬季供暖的壓力得到了緩解,實現了一舉倆得。
3 資源回收再利用
資源回收再利用,是指將化工生產的廢棄物,經修復、翻新、再制造后,繼續作為產品使用,或者將廢棄物的全部或者部分,作為其他產品的部件進行使用。在化工企業中,可以將有微小瑕疵的產品進行再利用,或者循環利用包裝,以減少浪費。在產品包裝上,對于可以回收再利用的包裝,進行集中收回,經過一定的清潔和消毒工序,再作為成品包裝重復利用,不但有效利用了資源,而且增加了經濟效益,并在一定程度上降低了一次性包裝對環境的污染。通過原本是廢棄物的副產物進行多途徑、多層次的循環利用,不但獲得了多種高附加值的產品,而且保護了環境。
4 降低動力能耗
化工生產的動力能耗,主要包括電力和蒸汽消耗,是化工企業能耗的主要部分。降低動力消耗,可以采用電動機變頻調速技術。由于目前多數化工企業裝置負荷率較低,采用變頻調速技術,是節能的有效途徑。合理地實行裝置間的聯合,對供熱系統優化,在較大范圍內進行冷、熱物流的優化匹配,促進實現能量利用的最優化。
5 開發綠色化工工藝
綠色化工工藝,指的是在化工產品生產過程中,從工藝源頭上就運用環保理念,進行生產過程的優化、廢物再利用與資源優化,從而降低成本與消耗,減少廢棄物的排放,減少產品生命周期對環境的不良影響。作為一項復雜的化工系統工程,隨著科技與社會的進步,綠色化工不斷發展與完善。綠色化工可有效緩解化工行業經濟發展與環境保護之間尖銳矛盾,實現我國化工環保上新臺階,也是化工行業可持續發展的必然選擇。6 采用干法熄焦技術
干法熄焦技術即傳統浸泡法熄焦改干法熄焦技術。該技術改造是繼加氫制氫系統加熱爐廢氣利用、廢水利用、焦化裝置煤氣風機節電改造、酸性水汽提裝置、精酚處理裝置等大型節能技術改造后又一重大舉措。與浸泡法熄焦相比,干法熄焦技術采用噴霧低水熄焦。該技術可防止在熄焦過程中產生大量的含污染物的濕蒸汽排入大氣中,其中含有HCN、H2S、NH3、酚類、粉塵等有害物質。其中,干法熄焦后產生煤氣作為鍋爐燃料氣,鍋爐煙氣對大氣的污染,減少SO2、CO2排放,完全符合環保要求。而它與傳統浸泡法工藝相比,傳統浸泡法噸焦炭耗水量在0.373噸,采用干熄焦后噸焦耗水約0.19噸;按年產135萬噸蘭炭計算(年運行8000小時)可節省水資源24.7萬噸,每小時節約煤氣約30000m3/h,按年運行8000小時計算可節約煤氣2.4億m3,折合標準標準煤6000噸。該技術完全取消了明火干燥,大量節約煤氣,改善了現場操作環境及操作上的不便,原有的浸濕法熄焦改為蒸汽及霧化水熄焦,大大節約用水量,也改善了后續出焦工段篩分系統經常粘結堵網的現狀,并解決了出焦通廊長期被氣體縈繞,給操作和檢修帶來的問題。
總之,針對化工行業一直以來存在的高污染、高能耗以及資源不能有效利用的問題,要采取恰當的節能與環保措施,在節能環保的同時取得顯著的經濟效益,從而有力提升化工企業的市場競爭能力。
參考文獻
[1] 錢瑜,趙宇.關于化工行業推行合同能源管理機制的探討[J].現代化工,2009(12)
[2] 淺談聚氯乙烯生產節能減排途徑.中國化工信息中心,2008,8,26
[3] 賀廷禮,李玲,陳清林.石化企業節能方法探討[J].節能與環保,2008(07)
[4] 陳志新.化工過程中節能降耗工藝設計[J].化學工程與裝備,2009(10)
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關鍵詞:灰水沉清;中和;循環使用;零排放
中圖分類號:TB495文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2007)12-0294-02
1 鍋爐水膜除塵用水循環使用中存在的問題探究
我司于2003年7月建成擁有一條6000kg/h打葉復烤生產線,設置了一臺10噸的燃煤鏈條組裝鍋爐,配套安裝了一臺離心式水膜除塵器。它由霧化室內膽文丘里、麻石捕集器(主桶)和氣水分離器(副桶)三個部分組成。水噴淋在除塵器圓筒內壁形成水膜,并沿內壁向下流動。含塵煙氣通過文丘里管從下部切向進入除塵器主桶,呈螺旋式旋轉上升,被引風機從主桶頂部抽出。煙氣中的灰塵和細小的煤顆粒被離心力分離出來,遇到水膜,就被吸附,向下流動至灰斗從水封處溢出最后通過排水溝進入沉灰池。主桶內徑1.5M的除塵器,其每小時的耗水量約在2-3噸。為了節能,水膜除塵器的用水在籌建設計時就考慮采取循環使用,建造了兩個互為備用的五級灰水沉清池,設置了污水泵站,安裝了兩臺一用一備的污水泵。水膜除塵器出來的灰水經過前四級池沉清后進入第五級清水池進行中和最后通過化工泵再輸送到水膜除塵器,達到循環利用不外排的目的。但在實際生產過程中由于鍋爐煙氣中含有二氧化硫等有害腐蝕性成分,除塵廢水經過多次的循環使用后,廢水里的酸性物不斷濃縮聚積,腐蝕性加大,造成了污水循環系統管路和部件的損壞,甚至連不銹鋼化工泵的殼體、葉輪和軸都會產生腐蝕損壞。雖有進行酸堿中和,但由于池體容積較小和中和反應的時間太短,而無法較大地改善廢水PH值。經檢測該廢水經過循環使用5天后, PH值可以達到2.8。同時因為場地限制,灰水沉清池整體較短,廢水通過時間偏短造成其中夾帶的顆粒物無法完全沉淀,還導致污水循環管路、設備、設施的沖刷磨損和噴嘴堵塞。以上原因致使我司的水膜除塵廢水處理循環設備經常處于癱瘓狀態,最后導致廢水不得不外排。
2 探索解決辦法
要想實現水膜除塵用水循環使用,就要解決幾點難題:①要解決水泵腐蝕、壽命短的問題,必須尋找到一種耐腐蝕、耐磨損,使用壽命長的水泵;②要解決灰水分離問題,減少水泵、管路的磨損以及減少水膜除塵噴頭堵塞的機率,從而提高水膜除塵效果;③要解決循環水酸度太高,腐蝕水泵、管路及部件設施的問題;④要解決沉灰池清理灰渣時廢水存放的問題;⑤要解決水膜除塵用水反復循環使用,吸附飽和濃度增高,除塵效果下降等問題。
(1)為此我們從2005年開始進行多方市場調研,對不同材質的水泵都進行了試用,結論如下:
通過試用比較,我們最終確定采用HTB65-50-160型塑料化工泵,該泵的材料主要采用具有高耐磨損性、自性、耐沖擊性的超高分子量聚乙烯等新一代工程塑料,具有耐腐蝕、耐磨損,使用壽命長等特點,而且價格低廉,能夠很好符合公司的生產工況。
(2)要降低循環水的酸性,可以采取的方式是加水稀釋或加堿中和。
從以上數據可以得知,使用純堿中和,效果較好,但費用高,不利于降低生產成本;而采用生石灰,效果可以滿足要求,但有殘留物,容易堵塞水泵、管路及噴嘴,影響使用。因此采用生石灰處理就必須解決殘留物問題。
(3)要解決沉灰池清理灰渣時除塵廢水存放的問題,就必須另外設置一個蓄水池。同時要實現除塵廢水循環使用,使用成本低的中和劑,就還要解決除塵廢水灰水分離和去除中和殘留物的問題。根據生產特點及試驗測算,沉灰池一般每10天清理一次灰渣,每次需要排出除塵廢水25噸,而廢水必須經過5天以上中和、自然沉淀和濾網過濾,所含的煤灰量、殘留物才能減少到符合循環使用的要求。為此我們設置了一個50 m3廢水沉清中和池,用于灰水分離和中和、去除殘留物使用。為了徹底沉清水質并起到預防除塵廢水突然產生量過大無法容納問題,我們根據地形特點,設置了一個150 m3清水池。主要工作原理如下:
關閉沉清中和池與清水池之間的隔斷門,該隔斷門背后增設過濾網。每5天將一個沉灰池中的水抽調25噸到沉清中和池(每10天安排沉灰池清灰一次),并立即往沉清中和池中加入50kg生石灰進行中和,采用人工方式攪拌中和,然后讓其靜置3天,第四天開始打開沉清中和池與清水池之間的隔斷門,保留過濾網不動,讓水通過過濾網緩慢地流入清水池。然后讓水在清水池靜置1天后即可用水泵(抽水泵周圍2個平方區域設置過濾網)抽回沉灰池繼續使用。沉清中和池中的灰渣每兩個月在設備停機周保時間打撈清理一次。
(4)補充新鮮水、抽走部分廢水。通過分析燃煤鏈條爐排鍋爐的特點,將分層給煤冷卻水及鍋爐排污水引入沉灰池,用以稀釋除塵廢水,這部分新鮮水每天約有2.5噸,可以起到稀釋降低廢水濃度10%的作用。另一方面,我們為了保證原煤燃燒的效果,必須提高原煤的含水量,一般應達到15%左右,以實際每天消耗原煤20噸,原煤原含水率10%測算,每天需要給原煤補水1噸(原來給原煤補水是采用城市直供水,通過改造現使用除塵廢水),因此通過每天抽取1噸除塵廢水給原煤加濕,可以進一步實現降低除塵廢水濃度的目的。
(5)除塵廢水在循環使用過程中,由于水膜除塵器脫水效果不可能達到100%,而且存在水分的自然蒸發,經過測算,該部分水每天損失達到1-2噸。通過水平衡計算,每個沉灰池容水25噸+每天補充新鮮水2.5噸-每天水損失1-2噸-每天原煤補水1噸=25噸,可以得知在除塵廢水循環使用過程中,水量總體保持平衡。具體技改工藝圖如下:
3 設施設備運行效果評價
從2005年我們開始探索出解決除塵用水循環使用的技改工藝后,實施兩年來,污水泵運行正常,員工操作簡單,水膜除塵器噴嘴工作正常,沒有發生堵塞現象,廢水在循環過程中,PH值始終保持在5.5左右,設施總體運行順暢,使用效果良好,達到節能減排的技改目的。
4 經濟效益
經濟分析詳見下表:
由上表可以看出,技改后投資當年即可收回,次年開始每年運行成本約1.5萬元,每年可以節約用水1萬噸,節約總費用11萬元。
5 社會效益
通過技改,我司實現了鍋爐除塵廢水循環綜合利用零排放的目的,企業為環保事業的發展做出了應有的努力,取得了良好的社會效益。
6 結論
整個技改工藝實施后,每年可以節約用水1萬噸,節約費用11萬元,同時實現除塵廢水零排放,取得了良好的經濟效益和社會效益,也是公司節能減排工作的重大舉措。該項技改工藝,可以結合其它生產企業生產實際情況推廣應用。
參考文獻
[1]古利堅.濕式脫硫除塵技術應用[J].中山大學學報,2005,(3).
[2]龐雪華.二氧化硫的控制技術及其研究發展[J].天中學刊,2004,(5).