新政催生亿万污水处理市场之污水处理行业简介

2014-07-05 11:27:56 更新  |  来源:  |   次阅读

国务院曾召开国务院常务会议,讨论通过《全国地下水污染防治规划(2011—2020 年)》。会议强调,要以高度的责任感和紧迫感,将地下水污染防治工作列入各级人民政府的重要议事日程,并提出了八项工作目标。本文从污水处理行业简介、污水处理设备、我国污水处理现状、国外污水处理发展情况、污水处理行业市场前景几大方面,详细报道污水处理行业,揭开污水处理行业的神秘面纱,让您对污水行业有个全面的了解。

污水处理行业发力 相关企业欢享盛宴

环保部环境规划院曾发布的一份报告预测,未来几年,我国城镇生活污水、工业污水的治理投资将大幅增加。预计“十二五”期间,我国污水治理累计投入将达到1.06万亿元。业内人士认为,考虑到行业发展的阶段及属性,水污染治理在环保行业中仍将维持投资大户地位,“十二五”期间随着污水处理支持政策的陆续出台,相关企业将欢享盛宴。

“十一五”期间,由于首次将污水排放的化学需氧量作为约束性指标列入规划,从而大大促进了污水厂投资增长,全国污水处理显著提升,年均增长达到15%,而污水处理率则从52%提高到 73%,年均提高5个百分点。不过,污水处理行业仍面临着较大的供需缺口,根据某券商曾发布的报告,“十二五”期间污水处理产能需增长63%,即保持10%的年均复合增长率,才能满足巨大的处理需求。而另一家券商则在报告中预计,“十二五”末期城市污水处理率能够达到发达国家水平,即90%左右;污水处理能力25000万立方米/日,年均增速15%左右。在这一背景下,处于污水处理产业链上游的污水管道生产行业和中游的污水处理工程建设行业无疑将明显受益。

同时,在“十二五”期间,中国污水处理将变得更加“重质”。根据《“十二五”主要污染物总量控制规划编制技术指南(征求意见稿)》,“十二五”污水处理行业政策首次将氨氮纳入约束性控制指标,同时拟提高污水治理的排放标准,加大再生水回用力度,并强制性要求处理污泥。瑞银证券表示,正如“十一五”首次将化学需氧量纳入约束指标等举措带来污水厂建设高峰,“十二五”环保标准的趋严将带来污水厂升级改造的高潮。瑞银证券还表示,MBR 工艺脱除氮和磷的效率高,同时具有出水水质高、占地面积小、剩余污泥少、操作简便的优势,而且相对与传统污水处理方法,MBR 工艺价格已经具有竞争实力。从政策动向看,现有的污水处理设施的升级改造,将使得 MBR 膜处理技术进入大规模应用阶段。

有投资研究员指出,《“十二五”期间城镇污水处理设施配套管网建设项目资金管理办法》相关实施细则正在研究制定中,这些细则的逐步颁布将为行业的发展创造良好的环境氛围。随着环保产业的逐步发展,固废处理资源化作为实践循环经济的重要产业,将成为产业发展新的经济增长点。

据中投顾问发布的《2011-2015 年中国环保产业投资分析及前景预测报告》显示,传统的固废处理产业主要通过污染物处理收费来盈利,其终端产品并不直接产生经济效益。随着固废处理产业市场化进程的不断加快,若仅依靠政府补贴,固废处理产业很难做到可持续增长,因此,需要建立合理的环境污染经济制度,为市场未来的发展提供重要的经济保障。

污水处理行业简介

一、概念

污水处理就是采用各种技术和手段,将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质,使水得到净化。现代污水处理技术按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类,按处理程度划分,可分为一级处理、二级处理和三级处理,三级处理有时又称深度处理。

⑴物理处理法是利用物理作用分离污水中呈悬浮固体状态污染物质的方法。主要方法有:格栅截留法、沉淀法、气浮法和过滤法等。

⑵化学处理法是利用化学反应的作用分离回收污水中各种污染物质(包括悬浮物、胶体和溶解物等)的方法,主要用于处理工业废水。主要方法有:中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附和离子交换等。

⑶生物处理法是利用微生物的代谢作用使污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的方法。主要方法有好氧法和厌氧法两大类,好氧法广泛应用于处理城市污水及有机性工业废水,厌氧法则多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥。

⑷一级处理是二级处理的预处理,主要去除污水中漂浮物和呈悬浮状态的固体污染物质及影响二级生物处理正常运行的物质。经过一级处理的污水,BOD去除率一般只有30%左右,水质达不到排放标准。

⑸二级处理主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质,采用的方法主要是生物处理,BOD5去除率可达90%以上,使出水的有机污染物含量达到排放标准的要求。

⑹三级处理是在一级处理、二级处理之后,进一步处理难降解的有机物、及可导致水体富营养化的氮磷等可溶性无机物等。三级处理有时又称深度处理,但两者又不完全相同。三级处理常用于二级处理之后,以进一步改善水质或防止受纳水体发生富营养化和受到难降解物质污染(达到国家有关排放标准)为目的,而深度处理则以污水的回收和再利用为目的,在一级、二级甚至三级处理后增加的处理工艺。

二、污水的分类

污水指在生产与生活活动中排放的水的总称。人类在生活和生产活动中,要使用大量的水,这些水往往会受到不同程度的污染,被污染的水称为污水。按照来源不同,污水包括生活污水、工业废水及有污染地区的初期雨水和冲洗水等。

1、生活污水:是人类日常生活中使用过的水,包括厕所、厨房、浴室、洗衣房等处排出的水,来自住宅区、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂生活间,其中含有较多的有机物如蛋白质、动植物脂肪、碳水化合物和氨氮等,还含有肥皂和洗涤剂以及病原微生物寄生虫卵等,这类污水需要经过处理后才能排入自然水体灌溉农田或再利用。

2、工业废水:是在工业生产过程中被使用过、为工业物料所污染且污染物已无回收价值、在质量上已不符合生产工艺要求、必须要从生产系统中排出的水。由于生产类别、工艺过程和使用原材料不同,工业废水的水质繁杂多样。其中如循环冷却系统的排污水,只受到轻度污染或只是水温升高,稍作处理就可以回用,这些污水又被称为生产废水。而在使用过程中受到较严重污染的水,其中大多具有各种危害性,有的含有大量有机物,有的含有氰化物、汞、铅等有毒物质,有的含有放射性物质,有的感官性状指标如色、味、泡沫十分恶劣。这类污水又被称为生产污水,需要经过处理后才能排入自然水体、灌溉农田或再利用。生产装置附近地区的初期雨水和冲洗水不仅会携带大量地面、屋顶或装置上积存的污染物,而且会将空气中的有毒有害粉尘冲刷下来,因此也要和工业废水一起排入工业废水处理场。

3、城市污水:是指排入城市排水管道中的生活污水和城镇生活区的工业废水,实际上是混合污水,因此城市污水的性质随各种污水的混合比例和工业废水中污染物的特殊而有很大差异。城市污水中生活污水的比例较大,因此具有生活污水的一切特征;但在不同的城市,因工业的规模和性质不同,城市污水的性质又不可避免地受工业废水的影响。

4、再生水:是指工业废水或城市污水经二级处理和深度处理后供作回用的水,因此又被称为回用水。当二级处理出水满足特定回用要求,并已回用时,二级处理出水也可称为再生水。再生水用于建筑物内杂用时,由于水质介于上水(饮用水)和下水(生活污水)之间,又称为中水。

三、污水的性质

污水中的杂质包括水面的漂浮物、水中的悬浮物、沉于底部的可沉物及溶解于水中的固体物质。按照危害特征,污水中的污染物可分为漂浮物、悬浮固体、石油类、耗氧有机物、难降解有机物、植物营养物质、重金属、酸碱、放射性污染物、病原体、热污染等。

1、漂浮物或悬浮物

污水中的无机漂浮物或悬浮物主要指在污水中呈漂浮或悬浮状态的砾石、泥沙、粉尘铁屑类金属残粒等颗粒状或片状物质,大部分来自生活污水、初期雨水和冲洗地面水及洗煤、选矿、冶金等工业废水。无机漂浮物或悬浮物本身一般无毒,但其可以吸附有机毒物、重金属等形成危害更大的复合污染物。无机悬浮物含量较高的污水进入处理厂后,会加重沉淀池和沉砂池的负担,甚至造成淤积,减少池体有效容积和影响处理效果。

污水中的有机漂浮物或悬浮物主要指在污水中呈漂浮或悬浮状态的纤维、塑料制品、树枝木块、妇女卫生巾等长条状和块状物质,大部分来自生活污水、初期雨水和冲洗地面水等。这些杂物进入污水处理厂后,将会对污水处理系统的各种设备(如泵、表曝机、管道、流量计、吸刮泥机等)的正常运转产生不利影响。漂浮物一般难以定量化,反映水中悬浮杂质的指标有悬浮固体和浊度两种形式。

2、溶解性物质

表示污水中溶解性污染物质的指标有溶解性固体、含盐量、电导率等。

⑴溶解性固体也称为可过滤物质,溶解性固体中包括溶解于水的无机盐类和有机物质。可用总固体减去悬浮固体的量来粗略计算,常用单位是mg/L。将污水深度处理后回用时,必须将其溶解性固体控制在一定范围内,否则不论用于绿化、冲厕、洗车等杂用水还是作为工业循环水,都会出现一些不利影响。《生活杂用水水质标准》规定:用于绿化、冲厕的回用水溶解性固体不能超过1200 mg/L,用于洗车、扫除时的回用水溶解性固体不能超过1000mg/L。

⑵水的含盐量也称矿化度,表示水中所含盐类的总数量,常用单位是mg/L。由于水中的盐类均以离子的形式存在,所以含盐量也就是水中各种阴阳离子的数量之和。水的溶解性固体含量比其含盐量要大一些,因为溶解性固体中还含有一部分有机物质。在水中有机物含量很低时,有时也可用溶解性固体近似表示水中的含盐量。

⑶电导率是水溶液电阻的倒数,单位是μs/cm。水中各种溶解性盐类都以离子状态存在,而这些离子均具有导电能力,水中溶解的盐类越多,离子含量就越大,水的电导率就越大。因此,根据电导率的大小,可以间接表示水中盐类总量或水的溶解性固体含量的多少。新鲜蒸馏水的电导率为0.5~2μs/cm,而软化水站排放的浓水电导率可高达数千μs/cm。

3、油类污染物

污水中油类污染物的种类按成分可分为由动物和植物的脂肪形成的脂类和石油类。脂类不是一种特定的化合物,而是一类半液体物质的总称,其中包括脂肪酸、皂类、脂肪、蜡及其他类似的物质。石油类通常指原油和矿物油的液体部分,包括汽油、煤油、机油、苯、石蜡等,这些物质都不能成为高级植物和动物的养料,反而在许多情况下是有毒的,但他们可以被很多微生物所分解利用。石油开采、炼制、储存、运输或使用石油制品的过程中均会产生含有石油类污染物的污水,肉类加工、牛奶加工、洗衣房、汽车修理等过程排放的污水中都含有油或油脂。一般的生活污水中,油脂占总有机质的10%左右,每人每天产生的油脂约15g 左右。就产生的污水量和对水体环境产生的污染程度来看,油类污染物主要是石油类物质。

污水中油类污染物的种类按存在形式可划分为五种物理形态:

①游离态油;②机械分散态油;③乳化态油;④溶解态油;⑤固体附着油。

含有石油类物质的污水进入污水处理厂后,如果石油类物质得不到有效去除,会影响充氧效果、导致活性污泥中的微生物活性降低,出水水质难以保证。尤其是在污水处理采用封闭运行的纯氧曝气工艺时,还可能引起纯氧曝气池内可燃气浓度的增加,使污水处理无法正常运转。因此,进入到生物处理构筑物混合污水的含油浓度通常不能大于30~50mg/L,否则将影响活性污泥和生物膜中微生物的正常代谢过程。

污水中的油类存在形式不同、处理的程度不同,采用的处理方法和装置也不同。常用的油水分离方法有隔油池、粗粒化(聚结)除油法、气浮除油法等。当水中油含量﹥10mg/L 时,可使用重量法进行测定。当水中油含量为 0.05~10mg/L 时,可使用非分散红外光度法、红外分光光度法和紫外分光光度法进行测定,其中紫外分光光度法是以分析嗅味、毒性较大的芳烃为主,并不能包括所有的石油类。

分散红外光度法和红外光度法使用的萃取剂是四氯化碳或三氯三氟乙烷,重量法和紫外分光光度法使用的萃取剂是石油醚。这些萃取剂都有毒,因此操作时必须谨慎小心,并在通风橱内进行。测定油时要单独采样,采样瓶一般使用广口玻璃瓶,切不可使用塑料瓶,而且水样不能装满采样瓶,上面应留有空隙。水样如果不能当天分析,可加入盐酸或硫酸使其pH 值﹤2,以抑制微生物的生长,并置于4oC冷藏箱内保存。分液漏斗上的活塞不能涂抹凡士林等油性润滑油脂。标准油应当采用待监测污水中的石油醚或四氯化碳萃取物,有时也可使用其他被认定的标准油品,或用正十六烷、异辛烷和苯按 65:25:10 的体积比配制而成。萃取标准油、标准油曲线绘制及测定污水样品所用的石油醚应为同一批号,否则会因为空白值不同而产生系统误差。

4、pH 值

一般来说,酸性污水是pH 值小于6的污水,碱性污水是pH值大于9的污水。化工、化纤、制酸、电镀、炼油以及金属加工厂酸洗车间等都会排出酸性污水。有的污水含有无机酸如硫酸、盐酸等,有的则含有蚁酸、醋酸等有机酸,有的则兼而有之。污水含酸浓度差别很大,从小于1%到 10%以上都有。造纸、印染、制革、金属加工等生产过程会排出碱性污水,大多数情况下是无机碱,也有些污水含有有机碱。某些污水的含碱浓度很高,最高可达百分之几。污水中除含有酸、碱外,还可能含有酸式盐和碱式盐,以及其他的酸性或碱性的无机物和有机物等物质。

酸碱污水进入污水处理厂后,会导致活性污泥中的微生物生长受到抑制,直接影响二级处理出水的水质。酸性污水还会对输送管道、设备(如水泵)、构筑物(如曝气池)等均有腐蚀作用,尤其是一些有机酸,由于一般的防腐材料难以对其起到有效的防腐作用,常会造成不可预料的恶果。因此,在酸碱污水排入污水处理厂之前,应就地进行酸碱中和处理,以避免对污水处理厂造成更大的冲击和损害。

5、溶解氧

溶解氧 DO 表示的是溶解于水中分子态氧的数量,单位是 mg/L。水温升高或水中含有消耗氧的有机物,都会导致水中溶解氧含量降低。

6、有机物

表示水中有机物含量的综合指标有两类,一类是以与水中有机物量相当的需氧量(O2)表示的指标,如生化需氧量BOD、化学需氧量COD 和总需氧量TOD 等;另一类是以碳(C)表示的指标,如总有机碳 TOC。对于同一种污水来讲,这几种指标的数值一般是不同的,按数值大小的排列顺序为 TOD>CODCr>BOD5>TOC。

7、有毒物质

水中常见的有毒有害物质主要有汞、镉、铬、铅及硫化物、氰化物、氟化物、砷、硒等生物毒性显著的物质,在常规的二级污水处理中,硫化物、氰化物和挥发酚是最常见的无机性非金属有毒有害物质水质指标。

8、植物营养性物质

氮素化合物及含磷化合物等植物营养物质是活性污泥中微生物生长繁殖所必需的成份,是关系到生物处理工艺能否正常运转的关键。因此,常规污水处理运行中一般都监测进出水中的氨氮和磷酸盐,一方面为了监测生物处理运转是否正常,另一方面为了检测出水是否达到国家排放标准。如果进水氮、磷含量不足,就要投加一定量的氮肥和磷肥加以补充;如果二沉池出水的磷酸盐含量超过国家一级排放标准0.5mg/L,就需要采取一些除磷、脱氮的措施使最终排水中的N、P 达标。

9、致病微生物

生活污水及屠宰、生物制品、医院、制革、洗毛等工业废水中常含有这些能传染各种疾病的致病微生物。消毒杀菌的方法有氯、二氧化氯、臭氧等氧化法、石灰处理、紫外线照射、加热处理、超声波等,另外超滤处理也可以除去水中大部分的细菌。对致病病原体较为集中和含量较大的污水最好进行单独消毒处理,然后再和其他污水一起进行二级生化处理,这样可以减少消毒剂的消耗量。污水处理后排放和回用前通常需要进行消毒处理,需要监控的微生物指标是细菌总数和大肠菌群数。

10、热

热水排入污水处理厂,在冬季有利于提高二级生物处理系统的温度,使活性污泥的活性不因冬季气温低而降低太多;但在夏季气温较高时,若不采取适当降温措施,将会导致二级生物处理系统的温度过高,使活性污泥的活性降低,甚至于导致二级出水水质变差。

正常情况下,现场临时测定污水处理厂各个工艺构筑物内水温时,一般可以使用品质合格的充汞式玻璃温度计测定。如果需要将温度计从水中拿出来读数,那么从温度计离开水面到读数完毕的时间不能超过 20s。温度计至少要有 0.1oC 的精确刻度,并且热容应当尽可能小以使其易于达到平衡,同时需要定期由计量检定部门使用精密温度计进行校正。临时测定水温时,要将玻璃温度计或其他测温设备探头浸入待测水中一定时间(一般 5min 以上)、达到平衡后再去读取数据,温度值一般精确到 0.1oC。污水处理厂一般在曝气池的进水端安装在线温度测定仪,而测温仪通常使用热敏电阻测量水温。

11、色度

色度污水的主要来源是染料、纺织印染(有机染料)、造纸制浆(木质素)和制革(鞣酸)等,这些工业废水往往含有深度的、持久性的颜色。

普通沉淀和生物处理对以上含有持久色度工业废水的去除效果较差,用氯或臭氧氧化的方法除色效果较好,但氧化剂消耗量很大、造价昂贵。制浆污水的脱色方法有投加硫酸铝凝聚沉淀法、石灰凝聚沉淀法、聚合树脂分离法、电凝聚法等。染料、印染污水的呈色污染物成分复杂,很难用单一处理方法解决问题。染料、印染污水的脱色方法有生物法(如延时曝气活性污泥法和生物接触氧化、塔式生物滤池及生物转盘等生物膜法)、化学混凝分离法、活性炭法和电凝聚法等,有时要将上述方法联合处理,例如接触氧化-生物活性炭法、粉末炭活性污泥法等。近年来,湿式氧化法等高级氧化技术已被用来处理含色污水。

水的颜色有真实颜色和表观颜色两种形式,水质分析中所称的色度通常指水的真实颜色,即仅指水样中溶解性物质产生的颜色,而由溶解性物质和不溶解性悬浮物质共同产生的颜色是水的表观颜色。污水处理系统测定水的颜色通常是用稀释倍数法测定处理后污水的表观颜色。通常用文字来描述其深浅、色调以及透明程度等特征,然后用稀释倍数法进行测定。稀释倍数法是将水样用光学纯水稀释至将近无色后移入比色管中,在白色背景下与同样液柱高度的光学纯水比较颜色深浅,如果发现有差异,再进行稀释,直到不能觉察出颜色为止,此时水样的稀释倍数即为表达水颜色强度的数值,单位是倍。

四、污水处理常用药剂

为了使污水处理后达标排放或进行回用,在处理过程需要使用多种化学药剂。根据用途的不同,可以将这些药剂分成以下几类:

⑴絮凝剂;⑵助凝剂;⑶调理剂;⑷破乳剂;⑸消泡剂;⑹pH调整剂;⑺消毒剂。

以上药剂的种类虽然很多,但一种药剂在不同的场合使用,起到的作用不同,也就会拥有不同的称呼。比如说Cl2,应用在加强污水的混凝处理效果时被称为助凝剂,用于氧化污水中的氰化物或有机物时被称为氧化剂,用于消毒处理自然就被称为消毒剂。

五、污水的出路

再生水是指污水经适当处理后,达到一定的水质指标,满足某种使用要求,可以进行有益使用的水。为防止污染环境,污水在排放前应根据具体情况给予适当处理。污水的最终出路有:①排放水体;

②处理后回用。

排放水体:是污水的传统出路。从河里取用的水,回到河里是很自然的。污水排入水体应以不破坏该水体的原有功能为前提。由于污水排入水体后需要有一个逐步稀释、降解的净化过程,所以一般污水排放口均建在取水口的下游,以免污染取水口的水质。

污水回用:水资源缺乏是全球性问题。经过处理的城市污水被看作为水资源而回用于城市或再用于农业和工业等领域。随着科学技术的发展,水质净化手段增多,城市污水再生利用的数量和领域也逐渐扩大。总之,城市污水应作为淡水资源积极利用,但必须十分谨慎,以免造成患害。

污水回用应满足下列要求:

①对人体健康不应产生不良影响;

②对环境质量和生态系统不应产生不良影响;

③对产品质量不应产生不良影响;

④应符合应用对象对水质的要求或标准;

⑤应为使用者和公众所接受;

⑥回用系统在技术上可行、操作简便;

⑦价格应比自来水低廉;

⑧应有安全使用的保障。

城市污水回用领域有以下几个方面:

⑴城市生活用水和市政用水;⑵农业、林业、渔业和畜牧业;⑶工业;⑷地下水回灌;⑸其他方面

按污水来源分类,污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等,而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物,包括:①漂浮和悬浮的大小固体颗粒;②胶状和凝胶状扩散物;③纯溶液。

按污水的性质来分,水的污染有两类:一类是自然污染;另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有:(1)未经处理而排放的工业废水;(2)未经处理而排放的生活污水;(3)大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水;(4)堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾;(5)水土流失;(6)矿山污水。

目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源,城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重,这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓,而且是急不可待的事情 。

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