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生态生物水处理系统 香港再生能源合资有限公司ThomasWang 处理前及处理后对照图片 内容介绍 一 公司简介二 中国水系目前状况三 生态生物水处理技术四 市场需求及其发展五 利用流速兼具发电效用六 成本分析七 水系旁边的城市发展八 其他可介入的相关行业九 结论 1 公司简介 1 公司设立于1986年在美国加州 现又在香港登记为香港再生能源合资有限公司 2 主要成员为ThomasWang 王聪明 在美国从事生态生物水处理工作二十余年tw282004 CraigW Carrier博士本身为美国注册会计师 但对于生物菌有深入的研究gle1 3 本公司所处理过的项目经过一 二十年其水质侬舊清澈无比 深受客户的喜爱 2 中国水系目前状况 以目前全中国的水系分为四大区域1 东北区域以松花江 黑龙江为主 北方区域以黄河 海河 淮河为主 中部区域以长江钱塘江淮河为主 南方区域以珠江 澜沧江为主 2 其中黄河 海河长江 珠江 谰沧江 河流污染情况严重 3 各大江的支流 虽有清流者但进入大江后又混杂在一齐亦变成混浊不请 4 而其旁边的湖泊又受河流的影响 现在没有一个湖泊是干净的 这边指的是大河的沿岸 3 生态生物水处理技术 首先在介绍技术之前我有3个问题A 你认为现行中国的水系干净吗 中国水系为何不干净1 农业污染 农田施肥 施药后的排水及降雨径流流入河川 湖泊2 工业污染3 生活污水污染4 自身污染 鱼类缺氧或氮 氨含量过高致死及水中植物腐烂后变成污泥 引起河川 湖泊污染的污染物种类繁多 而且污染负荷往往比较集中 这对于相对静止和稳定的湖泊来说 可能会引起局部严重污染的状况 如富营养化污染 重金属污染在底泥和水生生物的积累 底泥的厌氧分解等 富营养化是河川湖泊分类和演化学的一个概念 它指的当河川湖泊水中的N P等植物营养物 如氨氮 硝酸盐氮 亚硝酸盐氮 尿素 磷酸盐 的浓度超过一定数值时 引起河川湖泊生态系统发生恶性循环的现象 地面天然水体中的总氮和总磷含量一般都较低 因而河川湖泊生态系统的生产能力被限制在一个较低的水平 然而 当大量含有氮 磷的污水进入一个河川湖泊时会大大提高水中氮和磷的浓度 充足的氮 磷供应造成水中的主要生产者藻类的快速生长 9 3 生态生物水处理技术 藻类的死亡则为湖泊微生物提供了充足的养料 它们也因而大量繁殖并快速消耗水中的溶解氧 由于微生物集中于底泥之中 结果造成水的底层缺氧 随着这种情况的继续 缺氧层的厚度越来越大 从而把好氧微生物的活动范围更加限制在表层 直到最后 只有水面薄薄的一层还有藻类生长 其它需氧生物统统死亡 藻类生长会进一步限制阳光的入射深度和氧气补充速度 更加剧了这一过程 最后系统终于崩溃 藻类也由于缺氧而开始大量死亡 形成 赤潮 这样的生态循环过程是湖泊富营养化的主要标志 造成这种情况的因素 除了植物营养物太多以外 还有湖泊的水力条件 水流缓慢 阳光照射造成水温的垂直分布从而阻碍水的垂直混合等等 水污染对河川 湖泊的危害就在于使水中的植物营养物过快积累起来 使得河川 湖泊提前进入富营养化阶段 加快它的消亡过程 而使得大量的鱼死亡 3 生态生物水处理技术 B 你认为应该处理吗 C 你知道怎么处理吗 那就让我们一齐研究 1 首先 必须在湖泊 河川两岸建立两个系统 一为雨水沟 防止下雨后 路上的污泥 沙土 油沢 灰尘等流入河中 湖中 二为污水沟 不管工业 农业 生活废水 均应先排入污水沟 送到污水处理厂 处理达标后再排放 2 设立生态生物水处理系统 1 鱼类的排泄物 除氮 2 水中植物腐烂 除磷 3 加装空气曝气器 增加供氧 4 其他有害物质 重金属的去除 使用曝气前与使用曝气后 中国现行处理方式 1 1 设立大型生态园 利用水中植物清除杂质 其缺点为1 面积大 有些地方 没有所须的那麽大的面积 2 时间长 流速慢 3 易得禽流感 在2000年的时候全日本锦鲤养殖业的锦鲤 得到一种疾病就是穿肠病 鱼从腹部开始红肿 然后腐烂就穿洞到另外一边 还没烂到另一边 鱼就死亡 开始红肿就放药 打针均无效果 全日本扩大至中国 台湾 东南亚 甚至于美国 95 的鱼全遭殃 损失达十亿美元 3 4年后才恢复 后来查证的结果 证实是由飞鸟所带来的病菌传染 就是禽流感 2 放干水 3 挖除污泥 底部放沙 4 重新放水 这些古老的方式只能治标 不能治本时间不会超过三个月又恢复到原来的样子 甚至更糟 浪费金钱及人力 所以必须要有处理系统 以北京为例 1 3为工业 农业用水 1 3为生活用水 1 3为河流 湖泊换水 何其浪费 如用我的处理方式则可省下1 3的水 在这缺水的北京市是何其真贵 生态生物水处理技术简介 1 这些系统就是我公司所提供的生态生物水处理过滤系统 BiologicalAeratedFilter UV Light 简称BAFU 生态生物水处理技术简介 2 运用我公司的处理方式1 不需要放水2 不必清除污泥3 生长更多的鱼类 亦可发展鱼业 4 水质变清 此工法为活菌式 所以要如何让细菌存活是一大关键 一年四季春 夏 秋 冬 大太阳 阴天 雨天 各种气候变化 均会影响到此工法 所以个人的技术及经验均亟重要 生态生物水处理技术简介 3 另有几种方式亦为我公司常用1逆渗透法 reverseosmosis 逆渗透法可以有效的清除溶解于水中的无机物 有机物 细菌 热原及其它颗粒等 是透析用水之处理中最重要的一环 要了解 逆渗透 原理之前 要先解释 渗透 osmosis 的观念 所谓渗透是指以半透膜隔开两种不同浓度的溶液 其中溶质不能透过半透膜 则浓度较低的一方水分子会通过半透膜到达浓度较高的另一方 直到两侧的浓度相等为止 在还没达到平衡之前 可以在浓度较高的一方逐渐施加压力 则前述之水分子移动状态会暂时停止 此时所需的压力叫作 渗透压 osmoticpressure 如果施加的力量大于渗透压时 则水份的移动会反方向而行 也就是从高浓度的一例流向低浓度的一方 这种现象就叫作 逆渗透 逆渗透的纯化效果可以达到离子的层面 对于单价离子 monovalentions 的排除率 rejectionrate 可达90 98 而双价离子 divalentions 可达95 99 左右 可以防止分子量大于200道尔敦的物质通过 生态生物水处理技术简介 4 逆渗透水处理常用的半透膜材质有纤维质膜 cellulosic 芳香族聚酝胺类 aromaticpolyamides polyimide或polyfuranes等 至于它的结构形状有螺旋型 spiralwound 空心纤维型 hollowfiber 及管状型 tubular 等 至于这些材质中纤维素膜的优点是耐氯性高 但在碱性的条件下 pH 8 0 或细菌存在的状况下 使用寿命会缩短 polyamide的缺点是对氯及氯氨之耐受性差 至于采用那一种材质较好 则目前还没有定论 如果逆渗透前没有作好前置处理则渗透膜上容易有污物堆积 例如钙 镁 铁等离子 造成逆渗透功能的下降 有些膜 如polyamide 容易被氯与氯氨所破坏 因此在逆渗透膜之前要有活性碳及软化器等前置处理 逆渗透虽然价钱较高 因为一般逆渗透膜的孔径约在l0A以下 它可以排除细菌 病毒及热原甚至各种溶解性离子等 所以在准备血液透析析释用水最好准备这一道步骤 生态生物水处理技术简介 5 2生物过滤法 比较省钱的最有效方法 A 培植生物菌消灭河川 湖泊的有害物质我们会针对河川湖泊的污染原因 有针对性地培养出不同的菌类 由它们吃掉河川 湖泊的有害物质 B 生物除臭技术同污水处理一样 臭味的处理方法有很多 但经济实用的还属生物除臭技术 废气处理的方法可以分成吸收吸附法和燃烧法两种 吸附法的主要代表是活性炭滤池 我们所采用的生物吸收法 是非常经济有效的 其原理是气味物质被液体吸收并被微生物氧化 所以该法要求被去除的臭味物质有好的水溶性并可被生物氧化 污水处理厂的生物吸收除臭法主要有废气直接通入曝气池法 生物过滤法和生物洗涤法 其中常用的是前两种 生态生物水处理技术简介 6 3紫外线消毒法紫外线消毒法是目前常使用的方法之一 它的杀菌机制是破坏细菌核酸的生命遗传物质 使其无法繁殖 其中最重大的反应是核酸分子内的pyrimidine盐基变成双合体 dimer 一般是使用低压水银放电灯的人工253 7nm波长的紫外线能量 紫外线杀菌灯的原理与日光灯相同 只是灯管内部不涂荧光物质 灯管的材质是采用紫外线穿透率高的石英玻璃 一般紫外线装置依用途分照射型 浸泡型及流水型 在血液透析稀释用水所使用的紫外线是安放在储水槽到透析机器之间的管路上 也就是所有的透析用水在使用之前都要接受一次紫外线的照射 以达到彻底杀菌的效果 对紫外线的感受性最大的是绿脓杆菌 大肠杆菌 相反的 耐受性较大的则是枯草菌芽胞体 因为紫外线消毒法安全 经济 对菌种的选择性少 水质也不会改变 所以近年已广泛使用这种方法 例如船上的饮用水就常使用这种消毒法 生态生物水处理技术简介 7 4沉淀物过滤法沉淀物过滤法的目的是将水源内之悬浮颗粒物质或胶体物质清除干凈 这些颗粒物质如果没有清除 会对透析用水其它精密的过滤膜造成破坏或甚至水路的阻塞 这是最古老且最简单的凈水法 所以这个步骤常用在水纯化的初步处理 或有必要时 在管路中也会多加入几个滤器 filter 以清除体积较大的杂质 滤过悬浮的颗粒物质所使用的滤器种类很多 例如网状滤器 沙状滤器 如石英沙等 或膜状滤器等 只要颗粒大小大于这些孔洞之大小 就会被阻挡下来 对于溶解于水中的离子 就无法阻拦下来 如果滤器太久没有更换或清洗 堆积在滤器上的颗粒物质会愈来愈多 则水流量及水压会逐渐减少 人们就是利用入水压与出水压差来判断滤器被阻塞的程度 因此滤器要定时逆冲以排除堆积其上的杂质 同时也要在固定时间内更换滤器 生态生物水处理技术简介 8 我公司污水处理工艺简介污水处理一般来说包含以下三级处理 一级处理是它通过机械处理 如格栅 沉淀或气浮 去除污水中所含的石块 砂石和脂肪 油脂等 二级处理是生物处理 污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥 三级处理是污水的深度处理 它包括营养物的去除和通过加氯 紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒 可能根据处理的目标和水质的不同 有的污水处理过程并不是包含上述所有过程 1机械处理工段机械 一级 处理工段包括格栅 沈砂池 初沈池等构筑物 以去除粗大颗粒和悬浮物为目的 处理的原理在于通过物理法实现固液分离 将污染物从污水中分离 这是普遍采用的污水处理方式 机械 一级 处理是所有污水处理工艺流程必备工程 尽管有时有些工艺流程省去初沈池 城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25 和50 在生物除磷脱氮型污水处理厂 一般不推荐曝气沈砂池 以避免快速降解有机物的去除 在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下 初沈的设置与否以及设置方式需要根据水质特注的后续工艺加以仔细分析和考虑 以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质 生态生物水处理技术简介 9 2污水生化处理污水生化处理属于二级处理 以去除不可沈悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的 其工艺构成多种多样 可分成活性污泥法 AB法 A O法 A2 法 SBR法 氧化沟法 稳定塘法 土地处理法等多种处理方法 日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法 生物处理的原理是通过生物作用 尤其是微生物的作用 完成有机物的分解和生物体的合成 将有机污染物转变成无害的气体产物 CO2 液体产物 水 以及富含有机物的固体产物 微生物群体或称生物污泥 多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离 从凈化后的污水中除去 在污水生化处理过程中 影响微生物活性的因素可分为基质类和环境类两大类 基质类包括营养物质 如以碳元素为主的有机化合物即碳源物质 氮源 磷源等营养物质 以及铁 锌 锰等微量元素 另外 还包括一些有毒有害化学物质如酚类 苯类等化合物 也包括一些重金属离子如铜 镉 铅离子等 生态生物水处理技术简介 10 环境类影响因素主要有 1 温度 温度对微生物的影响是很广泛的 尽管在高温环境 50 70 和低温环境 5 0 中也活跃着某些类的细菌 但污水处理中绝大部分微生物最适宜生长的温度范围是20 30 在适宜的温度范围内 微生物的生理活动旺盛 其活性随温度的增高而增强 处理效果也越好 超出此范围 微生物的活性变差 生物反应过程就会受影响 一般的 控制反应进程的最高和最低限值分别为35 和10 2 PH值 活性污泥系统微生物最适宜的PH值范围是6 5 8 5 酸性或碱性过强的环境均不利于微生物的生存和生长 严重时会使污泥絮体遭到破坏 菌胶团解体 处理效果急剧恶化 3 溶解氧 对好氧生物反应来说 保持混合液中一定浓度的溶解氧至关重要 当环境中的溶解氧高于0 3mg l时 兼性菌和好氧菌都进行好氧呼吸 当溶解氧低于0 2 0 3mg l接近于零时 兼性菌则转入厌氧呼吸 绝大部分好氧菌基本停止呼吸 而有部分好氧菌 多数为丝状菌 还可能生长良好 在系统中占据优势后常导致污泥膨胀 一般的 曝气池出口处的溶解氧以保持2mg l左右为宜 过高则增加能耗 经济上不合算 生态生物水处理技术简介 11 在所有影响因素中 基质类因素和PH值决定于进水水质 对这些因素的控制 主要靠日常的监测和有关条例 法规的严格执行 对一般城市污水而言 这些因素大都不会构成太大的影响 各参数基本能维持在适当范围内 温度的变化与气候有关 对于万吨级的城市污水处理厂 特别是采用活性污泥工艺时 对温度的控制难以实施 在经济上和工程上都不是十分可行的 因此 一般是通过设计参数的适当选取来满足不同温度变化的处理要求 以达到处理目标 因此 工艺控制的主要目标就落在活性污泥本身以及可通过调控手段来改变的环境因素上 控制的主要任务就是采取合适的措施 克服外界因素对活性污泥系统的影响 使其能持续稳定地发挥作用 实现对生物反应系统的过程控制关键在于控制对象或控制参数的选取 而这又与处理工艺或处理目标密切相关 生态生物水处理技术简介 12 3 三级处理 三级处理是对水的深度处理 它将经过二级处理的水进行脱氮 脱磷处理 用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物 并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒 然后将处理水送入中水道 作为冲洗厕所 喷洒街道 浇灌绿化带 工业用水 防火等水源 4 市场需求及其发展 1 现在以中国河流沿岸的大城市为主要目标 进而2 3级县市 即扩大至全国 所以凡是有河川 湖泊及人造河 湖等均为顾客 然后扩大至东南亚 印度 中东 非洲 及需要的地区 2 依照我的想法是先清理各小河及湖泊 依次再清理大河如长江 珠江 黄河等 则各海湾 渤海湾 上海滩 珠江三角洲等海域会逐渐变清 3 可以把全世界所有水系处理的干干净净 河流 湖泊生态生物水处理兼具发电技术简介 本公司运用这个低转速 低耗能而能泵出巨量水的特殊水泵来达成生态生物水处理及发电 此水泵只须用30马力 就可在24小时低速到每分钟1 2转 1 2RPM 泵出26万5千吨水 此设备可用于收集水面上的漏油 蓝藻 水葫芦及杂物 并可放在海底 利用海流低速发电 而不影响海洋鱼类 放在河流 利用流速来发电 这是本公司兼具生态生物水处理及发电 6 成本分析 如以现行污水处理厂 日处理40000吨 其设备须花费6800万人民币 即6800万 4万吨 1700元 吨 生态生物水处理设备仅为其1 10 即每处理一吨水的设备为170元 如量大可为1 20 即85元 可永久使用 以后的维护也很简单 仅须3 4人即可 以长江为例5000公里 每25公里设一处 则须设立200处 每处造价2亿 则须400亿 7 水系旁边的城市发展 1 在干净的河川湖泊旁边发展建设 是一件非常好的一件事 依山旁水 山明水秀 仿佛是在一幅图画里 所以我公司可以合作方式来帮助完成水处理 合作方式为 1 政府出资1 3我公司出资2 3 政府给于1 3倍工程款的土地给于本公司作开发用 其建蔽率50 以上 例如工程款为1500万 政府出500万 我司出1000万 政府再以1000万x1 3倍 1300万的土地