珠江水治理之我見

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11、水污染最主要的來源是生活污水和工業(yè)廢水。本文將針對這兩項(xiàng)主要污染源,采用膜分離技術(shù)來治理珠江水污染。由于PVDF的優(yōu)良性能，使其在生活污水處理、工業(yè)廢水治理等方面應(yīng)用廣泛。本文將介紹幾種PVDF改良膜在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞 污染源；污水處理；分離技術(shù)；膜分離；PVDF目錄1 污染源分析31.1 點(diǎn)污染源31.2 面污染源31.3點(diǎn)面源污染關(guān)系42 治理技術(shù)方案42.1 膜分離技術(shù)的原理及概況42.1 聚偏氟乙烯（PVDF）膜52.2 生活污水處理及中水回用62.2.1 工藝流程62.2.2 主體設(shè)備72.3 工業(yè)廢水處理72.3.1 印染廢水72.3.2 重金屬廢水93 參考文獻(xiàn)10珠

12、江是我國南部的一條大河，降水量豐沛，多年平均降水量為1475.Onnll，居全國7大流域之首。水資源總量較豐富，多年平均水資源總量為3385億m³，其中地表水資源量為3381億m³，在全國7大流域中僅次于長江流域。但由于降水量時(shí)空分布很不均勻，各地區(qū)人口密度、土地分布和經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡，因此珠江水資源短缺問題仍然存在。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，一方面農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城鎮(zhèn)生活需水量不斷增大，供水能力日顯不足。另一方面由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水質(zhì)污染問題也日趨嚴(yán)重，加劇了水資源短缺。同時(shí)90年代以來珠江流域洪旱頻發(fā)，因洪旱災(zāi)害造成的損失和帶來的影響也越來越嚴(yán)重。而流域內(nèi)許多地區(qū)由于各方

13、面的原因，水資源利用現(xiàn)狀不容樂觀，遠(yuǎn)不能滿足目前多方面需水要求，缺水問題日益突出，缺水類型呈現(xiàn)多樣性。1 污染源分析珠江流域污染源包括點(diǎn)、面兩種，點(diǎn)污染源主要指工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)生活污染源。面污染源又稱為非點(diǎn)源污染，指在較大范圍內(nèi)，溶解性或固體污染物在降雨徑流的作用下，通過地表或地下徑流進(jìn)入受納水體，造成的水體污染。1.1 點(diǎn)污染源 點(diǎn)污染源主要來自工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)生活污染源。珠江流域2000年廢污水排放量為114.3億t，其中一般工業(yè)污染源廢水排放量78.71億m³，城鎮(zhèn)生活污染源污水排放量35.59億m³?？傮w上，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市密集，人口較多的地區(qū)廢污水排放量較大。珠江三角洲

14、是全流域經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、城市化程度最高的地區(qū)，其廢污水排放量居全流域首位，達(dá)63.29億t，占流域的55.3%。珠江三角洲水資源相對豐富，居民用水比較浪費(fèi)，人均排水量為226.10L/人d，居全流域之首，是最小的南北盤江地區(qū)的1.75倍。珠江流域所涉及的行政區(qū)中，廣東、廣西省(自治區(qū))為全流域廢污水排放量大戶，兩省(自治區(qū))廢污水排放量合計(jì)占流域的90%左右。點(diǎn)源的污染物主要經(jīng)渠(管)道等入河排污口排入水功能區(qū)，珠江流域入河排污口污水性質(zhì)包括生活、工業(yè)和混合三類，其中混合類污水所占比例最高。1.2 面污染源面源貢獻(xiàn)主要來自農(nóng)村生活污水固廢、化肥施用、畜禽養(yǎng)殖、水土流失和城市面源五大方面。其中農(nóng)村生

15、活和畜禽養(yǎng)殖所占比例大，水土流失和城鎮(zhèn)面源所占比較少。流域上游地區(qū)農(nóng)村人口多，畜禽養(yǎng)殖比較分散，面源污染為全流域最大；下游地區(qū)，特別是北江、東江和珠江三角洲地區(qū)，城市化程度高，農(nóng)村人口相對較少，畜禽養(yǎng)殖大部分是集約型養(yǎng)殖，這些地區(qū)面源污染相對較小。2000年珠江流域面源產(chǎn)生量COD為693.64萬t，氨氮為50.85萬t。面源產(chǎn)生量上游明顯大于下游，南北盤江水域面源COD產(chǎn)生量為166萬t，氨氮為12.3萬t，總氮為102萬t，總磷為17.0萬t，均居流域之首。在珠江流域所涉及的行政區(qū)中廣東和廣西省(自治區(qū))的面源貢獻(xiàn)最大，兩省(區(qū))面源產(chǎn)生量合計(jì)占流域的70%左右。1.3點(diǎn)面源污染關(guān)系點(diǎn)污染

16、源與面污染源的污染物表現(xiàn)形式、對河流影響的程度不盡相同，且在不同地區(qū)污染物入河量中點(diǎn)源、面源的貢獻(xiàn)率也有所不同。點(diǎn)源主要表現(xiàn)以COD和氨氮為主，而面源主要表現(xiàn)以總氮、總磷為主。珠江流域COD、氨氮入河量以點(diǎn)源為主；而總氮、總磷則以面源貢獻(xiàn)為主。珠江流域COD、氨氮和總氮、總磷的點(diǎn)、面源貢獻(xiàn)率分別呈以下趨勢：在上游，COD和氨氮點(diǎn)源的貢獻(xiàn)率較小，約占20%40%，面源貢獻(xiàn)率較大，能夠達(dá)到60%80%，總氮、總磷點(diǎn)源貢獻(xiàn)率在1%以下，面源貢獻(xiàn)率在85%以上；下游城市較集中的地區(qū)COD和氨氮點(diǎn)源的貢獻(xiàn)率較大，可達(dá)60%一85%，面源貢獻(xiàn)率較小，只有15%40%，總氮、總磷的點(diǎn)面源貢獻(xiàn)率相差不大，點(diǎn)源

17、為27%71%，面源為29%一73%。珠江流域眾多企業(yè)工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)居民生活污水等點(diǎn)源，在流域經(jīng)濟(jì)快速增長中所帶來的水環(huán)境污染已是長久問題。隨著農(nóng)村生活用水水平提高，農(nóng)業(yè)畜禽業(yè)快速發(fā)展，再加上水土流失日趨嚴(yán)重，由此所產(chǎn)生的面源污染也將日趨突出。近年來面源的污染已成為水環(huán)境污染、湖泊水庫富營養(yǎng)化的主要影響因素，所以在對流域的水污染治理中，應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對面源污染的控制力度。2 治理技術(shù)方案根據(jù)上文的分析，珠江水污染最主要的來源是生活污水和工業(yè)廢水。本文將針對這兩項(xiàng)主要污染源，采用膜分離、電滲析等分離新技術(shù)來治理珠江水污染。2.1 膜分離技術(shù)的原理及概況膜分離技術(shù)是在20世紀(jì)初出現(xiàn)、20世紀(jì)60年

18、代迅速崛起的一門分離新技術(shù)，它是利用特殊制造的具有選擇透過性能的薄膜，在外力推動(dòng)下對混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種分離方法。與傳統(tǒng)分離操作(如蒸發(fā)、吸附、萃取、深冷分離等)相比較，其過程不發(fā)生相變，可以在常溫下操作，具有能耗低、效率高、工藝簡單等特點(diǎn)。在水處理行業(yè)中，它被廣泛應(yīng)用于城市污水處理與回用、各種工業(yè)廢水處理與回用、純水生產(chǎn)、海水脫鹽和苦咸水淡化等過程，給人類帶來了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。在膜分離技術(shù)的發(fā)展過程中，高分子有機(jī)膜在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。膜材料的化學(xué)性質(zhì)對膜分離的效果起決定性作用。根據(jù)所處理的不同類型水的特點(diǎn)，要求所用高分子膜材料要具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、耐微

19、生物侵蝕性、耐酸堿性和耐氧化性。另外，對不同種類的膜也有不同的要求。反滲透、超濾和微濾用膜最好為親水性膜，以得到高水通量和抗污染能力；電滲析特別強(qiáng)調(diào)膜的耐酸堿性和熱穩(wěn)定性。2.1 聚偏氟乙烯（PVDF）膜聚偏氟乙烯(PVDF) 是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的具有優(yōu)良綜合性能的膜材料。結(jié)晶度6080，氟含量59，密度1751789cm³，玻璃化溫度-92，脆化溫度-62以下，結(jié)晶熔點(diǎn)約170，熱分解溫度在316以上，力學(xué)性能優(yōu)良，具有良好的耐沖擊性、耐磨性和耐切割性能。此外，還具有壓電性、介電性和熱電性等特殊性能。PVDF的化學(xué)穩(wěn)定性良好，在室溫下不被酸、堿、強(qiáng)氧化劑和鹵素所腐蝕，對脂肪

20、烴、芳香烴、醇和醛等有機(jī)溶劑很穩(wěn)定，在鹽酸、硝酸、硫酸和稀、濃堿液(40)中以及高達(dá)100溫度下，其性能基本不變。PVDF具有優(yōu)異的抗丫射線、紫外線輻射和耐老化性能，其薄膜長期置于室外不變脆，不龜裂。由于PVDF的優(yōu)良性能，使其在生活污水處理、工業(yè)廢水治理等方面應(yīng)用廣泛。本文將介紹幾種PVDF改良膜在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。2.2 生活污水處理及中水回用生活污水的水量、水質(zhì)比較穩(wěn)定，經(jīng)過適當(dāng)處理后，可作為中水用于沖洗廁所、澆灑綠地等，從而緩解水資源短缺的危機(jī)。傳統(tǒng)的中水處理工藝流程比較復(fù)雜，出水水質(zhì)沒有保證，導(dǎo)致中水回用難以真正實(shí)施。目前世界各國都選用膜分離技術(shù)或膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)結(jié)合形成

21、的膜生物反應(yīng)器處理技術(shù)來進(jìn)行污水回用處理，具有流程簡單，占地省，出水水質(zhì)優(yōu)良，無懸浮物，可直接回用，及剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)。李娜等8利用AO型一體式膜生物反應(yīng)器處理生活污水，所用PVDF平板膜的孔徑為0.08m，膜面積為0.45m²。出水COD值穩(wěn)定，平均去除率達(dá)96以上；在連續(xù)運(yùn)行的70 d內(nèi)未發(fā)生膜污染現(xiàn)象。左丹英等9對內(nèi)置轉(zhuǎn)盤式PVDF膜生物反應(yīng)器(SRMBR)處理污水工藝進(jìn)行了研究。SRMBR可長期穩(wěn)定運(yùn)行，在污水COD為180368 mgL時(shí)，出水COD在運(yùn)行l(wèi) d后穩(wěn)定在20 mgL以內(nèi)，COD去除率>93。 工藝流程 主體設(shè)備2.3 工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水治理也是珠江

22、水治理中的重中之重，本文以印染廢水、重金屬廢水為例，列舉了膜分離新技術(shù)在中在珠江水治理中的應(yīng)用。2.3.1 印染廢水印染廢水的處理難點(diǎn)是：COD高，可生化性差；色度高、成分復(fù)雜、脫色難度大。特別是新型助劑、染料、整理劑等難生物降解的有機(jī)物在印染行業(yè)被大量使用，致使印染廢水中的COD增高、BODCOD更低，采用傳統(tǒng)印染廢水處理工藝，其出水指標(biāo)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。而采用膜技術(shù)處理印染廢水，可取得較好的效果和降低運(yùn)行成本。王文浪等10采用水解酸化+MBR T藝處理印染廢水，膜組件采用上海應(yīng)用物理研究所生產(chǎn)的改性PVDF平片膜，有效膜面積為0.6m²。該系統(tǒng)對濁度去除率幾乎達(dá)100，對COD、

23、色度去除率分別達(dá)到90、82。叢利澤等11采用混凝沉淀預(yù)處理、膜生物反應(yīng)器與反滲透膜系統(tǒng)組合工藝處理印染廢水具有很好的效果。當(dāng)原水COD高達(dá)2500 mgL，色度高達(dá)10000倍時(shí)，經(jīng)該工藝處理后COD降到30 mgL，NH3-N降到8 mgL，色度為0，已經(jīng)達(dá)到廢水回用標(biāo)準(zhǔn)。2.3.1.1 工藝流程2.3.1.2 主體設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)：1.BAFMF系統(tǒng)采用PVDF，抗氧化性強(qiáng)及抗污染性好；2.RO（NF）系統(tǒng)采用抗污染反滲透膜，使用壽命長；3.出水水質(zhì)好，可用于所有生產(chǎn)工藝；4.自動(dòng)化程度高，操作簡單，運(yùn)行成本低；5.與離子交換相比，無需用酸堿再生。2.3.2 重金屬廢水水體重金屬污染防治是水

24、污染治理的重要內(nèi)容，許多技術(shù)如化學(xué)沉淀、膜分離、離子交換與吸附等已被用于重金屬離子的去除，其中膜分離技術(shù)具有分離效率高、無相變、節(jié)能、操作簡便等特點(diǎn)。宋來洲等12，13應(yīng)用丙烯酸、聚偏氟乙烯(PVDF)為主要材料，研制出新型的、具有離子交換性能的聚偏氟乙烯共混改性微濾膜。PVDF膜對Zn(II)具有優(yōu)良的吸附性能。改性膜經(jīng)吸附脫附4次循環(huán)后，對水體中Zn(II)吸附量大于0005mgcm2，脫附率超過95，具有較好的再生利用性能。同時(shí)分析了PVDF改性膜對水溶液中Cu(II)的吸附性能，PVDF膜經(jīng)吸附脫附4次循環(huán)后，對模擬廢水中Cu(II)和城市污水中Cu(II)的吸附量分別大于0.025mgcm²和0.015mgcm²，脫附率超過95。杜軍等14采用自制PVDF膜和商品膜進(jìn)行了減壓膜蒸餾法處理Cr(III)水溶液的實(shí)驗(yàn)研究。其膜通