發布時間（jiān）：2010年03月（yuè）16 摘要（yào）：造粒流（liú）化（huà）床技（jì）術具有能（néng）夠（gòu）高效進行固液分離（lí），它廣泛用於高濁度（dù）給水處理、高懸浮物濃度廢水處理與回用（yòng）、水廠和城市汙水廠汙泥濃縮、建築工地廢水處理、災害救助水（shuǐ）處理等。
關鍵（jiàn）詞：造粒（lì）流化床 汙水處理
造粒（lì）流化床技術用於（yú）汙水處理的研（yán）究現狀
　　 一、汙水處理背景（jǐng）
     我國是一個幹旱（hàn）缺水嚴重的國家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的（de）6％，僅次於巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均隻有2300立方米，僅（jǐn）為世界平均水平的1／4、美國的1／5，在世界上名列121位，是全球13個（gè）人均（jun1）水資源（yuán）最貧乏的國家之一。
　　 據監測，目（mù）前全國多數城市地下水受到一定程度（dù）的（de）點狀和麵狀汙染（rǎn），且有逐（zhú）年加重的（de）趨勢（shì）。日趨嚴重的（de）水汙染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了（le）水資（zī）源短（duǎn）缺的矛盾，對我國正（zhèng）在（zài）實（shí）施的可持續發展戰略帶（dài）來（lái）了（le）嚴重影響，而且（qiě）還（hái）嚴重威脅到城市（shì）居民的飲水安全和人民（mín）群眾的健康。
　　以西安市為例，2000年西安市建成區麵積已達187k，人口326萬。根據《西安市排水規劃(1995年至（zhì）2010年)》，西安市中心市區分為六（liù）個汙水收集係統，現狀汙水排放總量約80萬/d，汙水處理率約34%。
　　西安市現狀排水（shuǐ）服務麵積（jī）約152.2k，排水管道除（chú）老城區及東北郊部分為合流管外，其餘以分（fèn）流製為主。排水管網總長約835.4km。其中汙水管道490km(包（bāo）括現狀合流管)，普（pǔ）及（jí）率67%，雨水管渠345.4km，普及率（lǜ）45%，管（guǎn）渠密度約5.5km/k。目前汙水管網接納城市（shì）汙（wū）水量約（yuē）80萬/d，已建成城市汙（wū）水處理廠兩座，總處理能力（lì）27萬/d，汙水處理率34%，其中北石橋汙水處理廠15萬/d，鄧家村汙水處理廠12萬/d。
　　同時，西安市是一個水（shuǐ）資源缺乏的城（chéng）市，全市人均占有地表水資源量不足350，僅為全國和世（shì）界人均占（zhàn）有量的1/6和（hé）1/20，大大低（dī）於（yú）國際公認的維持一個地區（qū）社會經濟環境（jìng）所需1000的臨界值，隨（suí）著今後城市現代化進程的加（jiā）快（kuài），水資源短缺將會影響城市供水。而汙水是（shì）一（yī）種穩定可靠的、可再生利用的水（shuǐ）資源（yuán），是解決城（chéng）市缺水的一（yī）條重要途徑，汙水經深度（dù）處理後可回用於工（gōng）礦企業、市政環衛、園林綠化以及（jí）城市河道景觀等方麵。
　　二、汙水處理技術現狀
　　現在的汙水處理一般都采用傳統的汙水處理工藝，采用絮凝沉澱、砂濾係統，設計投（tóu）加氯化鐵藥劑於A2/O係統終沉池配水井中，強化生物除磷，降（jiàng）低終沉池（chí）出水中磷的濃度。沉澱後出水經提升泵站至砂濾池，采用氣水反衝洗（xǐ）濾池，過濾後水至清（qīng）水池，加壓後進（jìn）入回用水管網。如西（xī）安市鄧家村（cūn）汙水處理廠，西安市北石橋汙水淨化中心，西安市（shì）紡織（zhī）城汙水處理廠，西安市店子村汙水處理廠等基本上都采用了這種汙水處理係統。
　　傳統的（de）汙（wū）水（shuǐ）處（chù）理係統中，采用沉（chén）澱池（chí）進行汙水凝沉澱，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能（néng）生成團粒型絮（xù）凝體，使得（dé）固液分離效（xiào）率（lǜ）很低。
　　三、汙水（shuǐ）處理新（xīn）技術——造粒流化床汙水處（chù）理技術
　　1、流化床基本概念
　　　當一種流體以不同速度向上通過（guò）顆粒床層時（shí），可能出現以下幾種情況. 固定床——當流體的速度較（jiào）低時，流體隻是穿過靜止（zhǐ）顆粒之間的空（kōng）隙而流動，這 種床層稱為固定床，如下圖a所（suǒ）示（shì）。 初始或臨界流化床——當流體的流（liú）速增（zēng）大至一定程度時，顆粒開始鬆動，顆粒位 置也在（zài）一（yī）定的區間內（nèi）進行調整，床層（céng）略有膨脹，但顆粒仍不能（néng）自由運動，這時床層處於初始或臨界流（liú）化狀態，如下圖b所示； 流化床——如果流體的流速（sù）升高到全部（bù）顆粒剛好懸浮在向上流動的氣體或液體中而能（néng）做隨機的運動（dòng），此時（shí）顆粒與流體之間的摩擦力恰與其淨重力相平 衡（héng）。此後床層高度L將隨流速提高而升高。這種床層稱為流化床。如下圖 c\d所示； 稀相輸送床——若流速再（zài）升高（gāo）達到（dào）某一極限值後，流化床上界麵消失，顆粒分（fèn）散為（wéi）懸浮在氣（qì）流中，並被氣流帶（dài）走，這種（zhǒng）床層稱為稀相輸送床。如下圖e所示。
　　　　 不同流速時床（chuáng）層的變化　　　
(a) 固（gù）定床（b)初始或臨界流化（huà）床（c)散式流化床（d)聚式（shì）流化床（e)輸送床　
　　2、流化床的特點
　　流（liú）化床中的（de）氣固運動狀態很像沸騰（téng）著的液體，並且在許多方麵表現出類似於液體的性質。流化床具（jù）有象（xiàng）液（yè）體（tǐ）那樣的流動性能，固體顆（kē）粒可從容器壁的小孔噴出。並象液體（tǐ）那（nà）樣，從一容器流入另一容器；再如，比床（chuáng）層密度小的物體可很容（róng）易的推入床層，而一鬆開，它就彈起並浮在床層表麵上；當容器傾（qīng）斜時，床層的上表（biǎo）麵保持水平,而且當兩個床層連（lián）通時，它們（men）的（de）床麵自行調整至同一水平麵（miàn）；床層（céng）中（zhōng）任意兩截麵間的壓強變化（huà）大致等於這兩截麵間單位麵積床層的重力。
　　3、造粒型流化床汙水處理技術
　　自我造粒流化床是運（yùn）用化學工學（xué）中準穩態操作原理和反應工程理（lǐ）論，結（jié）合混凝工程的實（shí）踐經驗提出的一種新型水處理技術。該技術的主要技術指標如下：
　　§ 初段化學混凝反應在水力混合器（qì）中完（wán）成,水力（lì）停留時間在1 min以下；
　　§ 自我造粒反應在上向流機械攪拌裝置內完成，機械攪拌強度(G值)在30s-1左右，水力停留時間為10-20 min；
　　§ 固液分離在自我造粒流化床上部的（de）固液分離區內完成，水（shuǐ）力（lì）停留（liú）時間為5-10 min；
　　§ 汙泥在分離的同時（shí）自動完成濃縮過程，以（yǐ）無機懸浮顆粒（lì）為主的體係，分離汙泥含水率可達80％～85％，有機成分和無機懸浮（fú）物共存體係，分離汙泥含水率為90～95％；
　　§ 分離（lí）出水SS濃度通常小於5mg/L，分離區設置強化分離輔助裝（zhuāng）置後分離出水SS濃度通常（cháng）小於1 mg/L；
　　§ 適用範圍：原水（汙水、廢水）SS濃度1,000-20,000 mg/L，COD不大於1,000 mg/L。
　　該（gāi）技術在特殊（shū）設（shè）計（jì）的一體化裝置得以實現。其主要特點是水力停留時間短，體積小，占地麵積小，適用性（xìng）廣，使（shǐ）用靈活，處理效率高（gāo），可同時完成固液分離和汙泥濃縮。
　　該技術可廣泛用於高濁度給水處理、高懸浮物濃度廢水處（chù）理與回用、水廠和城市汙（wū）水（shuǐ）廠汙泥濃縮、建築工地廢水處理、災害救助水處理等。
　　4、造粒型流化床汙水（shuǐ）處（chù）理技術的產業化前景
　　在積極實施《全國生態環境建設規劃》的過程中，水資源的綜合利（lì）用、水資源再生以及（jí）水汙染治理是尤為重要的環節（jiē）。因此水處理設備的市場（chǎng）容量會（huì）大幅度增（zēng）加，市場競爭將（jiāng）是技術水平、適用性（xìng）和價格的競爭。采用該技術的係列設備具有技術先進，體積小，成本低的特點，並（bìng）可（kě）按照用戶要求進行生產，在環保設備市場上將具有強競爭力。設備的主要用戶（hù）將是中小（xiǎo）工業企業的工業用水處理、廢水處理、工業水循環再利用，城鎮中小型給水（shuǐ）處理、汙水（shuǐ）廠汙泥處理等。
　　該（gāi）項技術先（xiān）後在鄭州（zhōu）黃河花園口（高濁度水處理）、西（xī）安鄧家村（cūn）汙水處理廠（消化（huà）汙泥脫水）、陝西略陽鋼鐵廠（煤氣洗滌廢水（shuǐ）和選礦廢（fèi）水處理）、深圳水務公司（沉澱池排泥水處理）進行（háng）了半生產性實驗，在（zài）此基礎上反複進行設備改進，申（shēn）請了《高效固液分離器》發明專利，目前已順利通過發明專利實審（shěn），技術得到國（guó）家（jiā）專利局的認定和保護。該專利技術迄今（jīn）已在西安西郊熱電廠用於衝灰廢水再生回用處理，在西安市北石橋汙水淨化中心用於活性汙（wū）泥（ní）混合液的（de）分離和汙泥濃縮，在西安（ān）市區曲（qǔ）江水廠、山東棗莊市供水總公司、山東濱州市自來水公司用於生產廢水的再生回用處理，取得了良好的實際應用效果。因此，該技術具有巨大的（de）市場和產業化前景。
　　四、造粒流化床技術用於汙水處理的研究現狀
　　 近年來自我造粒型流化（huà）床在水（shuǐ）處理過（guò）程中（zhōng）得到開發應用，尤其是以汙泥脫水和高濁度原水、高濃度廢液的固（gù）液分離為目的的造粒流化床研究引起了國內外水（shuǐ）處理界的關注。在國外已經有許多專家學者開始對該技術進行了深入的研究，也有了很多研（yán）究成果。然而在國內該技術起步較晚（wǎn），尚需（xū）要繼續完善！
　　 對造粒流（liú）化床技（jì）術的研究主（zhǔ）要有兩個方麵，一個是從實（shí）驗或（huò）實踐中研究，主要是針對造粒流化床技術應（yīng）用於實踐的研究。例如，王曉昌教授的《自我造粒型流化床中顆粒流態的試（shì）驗測定（dìng）》以及潘湧章的《造粒流（liú）化床技術在洗車廢水回用處理中的實驗研（yán）究》等；另一個是進行理論研究，主要是對流化床中顆粒絮凝機理的研究（jiū）以及對流化床的中固液流動進行模擬計算等。例如，黃廷林教（jiāo）授的《結團體流化床的運動平衡》、以及王曉昌教（jiāo）授的《Kinetic study of fluidized pellet bed process.Development of a mathematical model》等。然而，總的來說，目前我國對該技術的研究主要還是停留在實驗研究上。
　　五、造粒（lì）流化床技術用於汙水處理的應用現狀
　　由於造粒流化床技術具有能夠高效進行固液分離，它廣泛用於高濁度給水處理、高懸（xuán）浮物濃（nóng）度廢（fèi）水處理與回用、水廠和（hé）城市（shì）汙（wū）水廠汙泥濃縮、建（jiàn）築（zhù）工地廢（fèi）水處理、災害救助水處理（lǐ）等。
　　運用造粒型高效 固液分離技術處理高懸浮（fú）物濃度工業廢水在以下幾個方麵優於傳統處理工藝 :
　　(1) 處（chù）理效率高 ,效果好 。高效固液分離（lí）裝置主體（tǐ）設備的水力（lì）停留時間為 9 min 左右（yòu） ,加上前麵水泵和管道混合 ,總水力停留時間在 10 min 以內 ,遠（yuǎn）比傳統處理工藝（yì）所需的停留時間短 。經這樣短的處理時間 ,裝置出水濁度已滿（mǎn）足工業回用水質要求 。且需要的無（wú）機混（hún）凝劑投量低於傳統混凝沉澱工藝。
　　(2) 分離汙泥含水率低 ,無須專門濃縮處理 。高效固液分離裝置的分離汙泥脫水性能（néng）非常好 ,在存泥區停留 1 h 以上 ,汙泥含水率就降到 85 %以下 ,無（wú）須（xū）專門濃縮即（jí）可進行最終汙泥處理 。
　　( 3) 操作靈活性強 ,能滿足不同處（chù）理需要（yào） ,高效固（gù）液分離裝置不僅（jǐn）能進行廢水連續處理（lǐ） ,也能進（jìn）行間歇處理 , 且抗衝擊負荷能力（lì）強 , 在超過額定（dìng）負荷（hé）50 %的情況下也基本上能保證處理水質。
　　下麵以造粒流化床技術（shù）在（zài）洗車廢水回用處理中的應用為例介紹流化（huà）床在處理工業廢水中的應用：
　　隨著人們生活水平不斷提高，汽（qì）車的數量也在不斷上升，因此洗車（chē）業有（yǒu）著龐大的市場需求。現在，大小（xiǎo）不同的洗車場遍布全國各地，但是多數的洗（xǐ）車場（chǎng）所都沒（méi）有設置廢水（shuǐ）處理（lǐ）和回收設備，洗車水也隻（zhī）是經過簡（jiǎn）單的沉（chén）澱後就直接排入（rù）市政管道，不僅浪費了水資源，而且還對城市水環境造成了一定（dìng）的汙染（rǎn）。
　　針對目前洗車業水汙染和水資源浪費的現狀，近年來我國市場上出現了各種洗車廢水回用設備。有的基於多介質過濾器，陶粒吸附（fù）過濾器，超濾係統的截留、吸附、篩分原理來實（shí）現洗車廢水處理後回用；有的采用常規的隔油沉澱、過濾、消毒方法。雖然經這些設（shè）備處理後的出水能達到洗車廢水水質要求（qiú），但其共同的缺點（diǎn）是占地麵積大、建設及運行費用都比較高，在（zài）投（tóu）放市（shì）場的時候遇到不少困難。
　　然而（ér），采用（yòng）造粒流化（huà）床技術處理洗車廢水時，洗車廢水經過（guò）流化床裝置處理後，出水的水質可達到洗車回用水的排放標（biāo）準。造粒（lì）流化床法產生的汙泥的含水率明顯比常（cháng）規混凝沉澱法產生的汙泥低，不需要設（shè）置汙泥濃縮設備。並且，造粒流化床（chuáng）法與傳統的處理工藝比較，具有占地麵積小、設備結構簡單、投資和運行費用低等優點，因此將其用於洗車廢水的回用處理，具有廣闊的市場前景。
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