水环境治理与保护.ppt

水环境治理与发展方向 一 环境变迁二 技术手段三 污水的收集四 污水治理五 污泥处理处置六 发展方向 一 我们的环境在恶化 优美的自然环境 地球水循环 太阳能 风带动水汽 海洋水蒸发 降水海洋 土壤水蒸发 地面传输 地面降水 土壤渗透 地表径流 人类活动污染污水处理修复 地球碳循环 COD表示 呼吸 溶解于海洋 消费者 化石燃料燃烧 生产者 废物 尸体 人类活动污染污水处理修复 土壤微生物 火 大气中贮存CO2 消费者 生产者 废物 尸体 雷电产生硝酸盐 生产者 土壤微生物 氨及硝酸盐 火 大气中贮存氮 地球氮循环 用NH3 N及TN表示 反硝化菌 植物吸收 土壤及植物固氮 地球磷循环 用TP表示 鸟粪 化肥 溶于土壤水 湖 河水 水下沉积 溶于海洋水 自然环境被破坏 水体严重污染 太湖 巢湖 滇池蓝澡频发 2012年08月20日 湖北省武汉市 武汉东湖水上运动中心的运动员们在受到蓝藻水华污染的水面上坚持训练 近日 武汉东湖官桥湖水域爆发蓝藻水华 水域岸边散发腥臭气味 当天 管理部门已经着手开始消毒清理水域 武汉看海 北京看海 原因 许多产品产量居世界第一 中国钢产量世界第一 6 9亿吨 占全球钢铁总产量的70 约相当于世界其他国家总和的2 5倍 中国水泥产量世界第一 20 6亿吨 占到全球60 左右 中国煤产量世界第一 19 56亿吨 占世界一半 中国鞋产量世界第一 相当于给全世界人民每年一双半还有富余 中国电视机产量世界第一 中国空调产量世界第一 中国摩托车产量世界第一 世界第一铜消费国 使人鼓舞 令人振奋同时的反思 我国经济增长付出的环境代价 高能耗 高污染主要产品产量居世界第一或前列 2011年中国铝产品产量再创历史新高 其中电解铝以1806万吨的产量连续11年居世界第一 煤炭消费量为18 4亿吨油当量 雄踞世界各国之首 2011年我国自产煤炭35 2亿吨 净进口1 7亿吨 消耗了37亿吨 煤炭消费几乎占全球的一半 预计2015年全国煤炭需求量将达到43亿吨左右 比2010年增加约9 7亿吨 年均增长5 2 石油消费4 9亿吨 一半依靠进口 2011年全球汽车产量为8010万辆 比2010年增长3 创历史最高水平 中国则以1842万辆的产量成为世界最大的汽车生产国 2007年 国家监测的745个断面中 劣五类水质断面达28 70 江河水系受到污染 七大水系总体为中度污染 其中海河 辽河为重度污染 湖库水环境恶化的趋势还在发展 75 的湖泊出现富营养化 三湖 湖体水质为五类和劣五类 COD没有完全控制住 氮 磷又有所上升 富营养化状态达到中度和重度 2000年至2010年 中国能源消费同比增长120 占全球比重由9 1 提高到约20 二氧化碳排放占比由12 9 提高到约23 人均二氧化碳排放量目前已经超过世界平均水平 我国用了30年时间 走了发达国家上百年的工业化 城镇化道路 总体加入了小康水平 但经济发展也付出了较大的代价 曾培炎 发达国家上百年工业化过程中分阶段出现的环境问题 已在我国20多年里集中出现 呈现结构型 复合型 压缩型特点 污染范围从城市蔓延到农村 从发达地区扩大到欠发达地区 污染类型增加 形成点源与面源共存 生活污染与工业排放叠加 各种新旧污染与二次污染相互复合的严峻形势 跨国界的环境问题甚至有可能引发或激化国家间矛盾 二 技术手段 环境治理 厦门是一座美丽的海港风景城市 筼筜湖位于厦门岛西岸 旧称筼筜港 原是一片天然的港湾 是厦门八大景观之一 筼筜渔火 1971年 围垦造堤 基本形成一个封闭的水体 厦门市城市污水处理起步于筼筜湖污染整治 1982年 市政府批准建立厦门市筼筜港污水处理厂 着手筼筜湖综合整治设计 1984年2月 邓小平同志视察厦门 将厦门经济特区从湖里区扩展到全岛 市政府加快了筼筜湖整治速度 厦门市城市污水处理起步于筼筜湖污染整治 1984年8月16日 厦门日报 第一版 蚊群成灾 害得市民不得安宁 只好坐在蚊帐里看电视 真可谓 垂帘听戏 1984年4月 市政府组建成立了厦门市筼筜新市区污水治理工程筹建处 专门负责筼筜湖污染整治工作 1988年3月 时任厦门市副市长的习近平同志主持召开 综合治理筼筜湖 的专题会议 提出 统一思想 依法治湖 明确治理资金保障 并要求市委市政府各部委要支持筼筜湖治理工作 1988年11月 厦门市政府提出 治好筼筜湖 保护西海域 的治理目标 并提出 截污处理 清淤筑岸 搞活水体 美化环境 的16字筼筜湖治理方案 厦门市城市污水处理起步于筼筜湖污染整治 筼筜港口建成海堤后 港湾变成了纳污湖泊 随着社会经济和城市化发展 水体污染十分严重 鱼虾基本绝迹 厦门市城市污水处理起步于筼筜湖污染整治 截污处理 机械清淤 1989年2月 厦门市污水处理一厂建成投入运行 此为福建省第1座 全国第33座城市污水处理厂 纳潮入湖 搞活水体 修建驳岸 白鹭回飞 湖水返清 筼筜湖治理有效改善了厦门市水体环境 投资环境和人居环境质量 带来了显著的环境效益 经济效益和社会效益 也对福建省的城镇污水处理和水环境保护工作产生了深远影响 2006年 厦门市获得国家建设部颁发的 中国人居环境水环境治理优秀范例城市奖 筼筜湖沿岸高楼鳞次 三 污水的收集 中国古代城市排水1 城市多与河流 湖泊相伴 既是宜人的城市水景 又可在暴雨倾盆时 发挥蓄洪之功用 2 选址建城乃至建屋 讲究 负阴抱阳 背山面水 把城市或者房屋建在后面有山 前面有水的坡地上 有利于雨水的宣泄 3 注重自然渗水 房屋皆以院落布局 每一处黄土露天的院落就是一个渗水场 地下水可以得到经常的补养 再通过井水还诸于民 4 各家自备马桶 收集排入水沟 河道或掏粪施肥 一 城镇排水体制 据说欧洲在17世纪之前 城市没有下水系统 在巴黎街上行走 说是千万不能靠近临街的窗子 弄不好粪水就会自天而降 淋你个臭不可闻 顶多泼粪的人探出头来 道声Sorry 城市排水系统 收集 输送 处理 排除城市污水和雨水的工程设施系统 是城市公用设施的组成部分 通常由排水管道 泵站和污水处理厂组成 雨污合流制排水系统 用同一管渠系统收集和输送城镇污水和雨水的排水系统 普遍出现在旧城区或未城市化改造的农村 现在常采用截流式合流制排水系统 雨污合流制排水系统 雨污分流制排水系统 用不同管渠系统分别收集和输送城镇污水和雨水的排水系统 新城区 新建项目和改造项目严格执行雨污分流 雨污分流制排水系统 合流式 分流式 初期雨水污染 属于非点源污染 具有突发性和非连续性 初期雨水污染指雨水和空气中的污染物以及灰尘等结合 在进入雨水管之前还带入路面的污染物等 一般初期雨水比污水更加脏 随着城市大气污染及地面污染的严重 雨水径流污染愈加严重 尤其是污染物较多的初期雨水 据调查 普遍初期雨水的污染物指标最高值远远高于典型城市生活污水 因此 对于城市初期雨水进行收集处理是十分必要的 混流制排水系统 既有分流制又有合流制的排水系统 在分流制的基础上 对雨水管道或排洪沟进行截流 晴天管内的少量污水及初期雨水被截流到污水管网系统中 较大的雨水仍能顺利地排入自然水体 混流制排水系统 在城市排水系统中 巴黎等城市的 深隧道 模式以其排水效率广受赞誉 深隧道 的修建在芝加哥 新加坡等城市广为推行 目前上海 深圳正在建设 深隧道式 蓄水分洪 治污1 巴黎下水道工程2 东京首都圈外郭放水路3 伦敦巨型泰晤士下水道 深隧道分流制排水系统 巴黎至今仍拥有世界上最大的城市下水道系统 从1854年开始 目前巴黎下水道总长约2500km 东京首都圈外郭放水路 1992年开始施工 2007年完成 建于地下50米深处世界最大级的泄洪隧道 全场6 3公里 内径10米 相当于一条地下河 调整水流的 调压水槽 长177米 宽78米 高18米 由59条水泥柱撑起 每条水泥柱重500吨 2010年伦敦启动巨型泰晤士下水道工程 1859年 1865年 伦敦地下排水系统改造工程正式完工 工程实际长度达到2000公里 由于采用雨污混流模式 在特殊时期 如汛期 容易发生污水满溢或排泄不畅 十九世纪时 这种情况仅在暴雨的情况下才会发生 但现在2毫米的降雨就会造成溢流 二 地下管网星罗棋布 管理显得尤为重要 规划先行 排水管网建设与市政道路实行 三同时 根据城市总体规划 编制排水和污水专项规划 污水收集管网工程实行与规划市政道路同时设计 同时施工 同时验收的 三同时 制度 住宅阳台设置双立管 实行雨污分流 2006年 厦门市城市规划管理技术规定 中明确规定 建筑物室内污水管道系统及阳台排水严禁与屋面雨水管道系统混接 住宅阳台必须设置独立的洗涤污水立管排至室外污水管道系统 厦门市建设与管理局 厦门市规划局和厦门市市政园林局联合下文 要求各建筑设计单位 施工图审查机构在建筑工程阳台 屋面排水设计和审查时执行 阳台设置独立的排水系统 接入室外污水系统 屋面雨水管道独立设置 接入室外雨水系统 严禁其它任何废水排入雨水系统 深度大于3米的污水检查井 在检查井井口设置安全网 同时在污水管网建设的前期 建议设计单位加设安全网 并得到设计单位的采纳 从设计上把关 规范污水检查井盖和安全网的安装 污水管道建设过程中 重力污水管道的闭水试验和给水管道一样重要 管与管之间的接口和管与检查井之间的接口处是最易产生渗漏的薄弱部位 通过闭水试验 最大可能地避免污水渗出 或地下水 海水渗入现象 防止污染地下水 也减少了由于地下水的渗入 增加污水管网及污水处理系统的运行负荷 排水管道内部验收检查 重视管道闭水试验 管道破损导致路面塌陷 地基下陷 管道断裂等排水应急抢修事件的诱因往往始于管道小量的渗入渗出 对管理范围内的路面污水设施每48小时巡视一遍 确保污水设施无缺失 对管理范围内的管网及附属设备 截流设施 设备 每半年至少检查一遍 对管理范围内的管网每年至少疏浚一遍 清淤维护前 清淤维护后 建立 三个一 污水管网管理制度 造纸废水 水样采集 油污废水 化工废水 实施重点工业污染源采样监测监控 建立重点污染源数据库 争取环境执法支持 促使重污染企业达标排放 改善进水水质 开展污染源调查 改善纳管水质 1 2010年8月19日 一名7岁小孩掉进5米多深的污水井 缺盖污水井周围未设任何警示标志 小孩庆幸被井中铁丝圈托在半空 才没有直接掉入污水井底部 只是多处被擦伤 尤其是脖颈擦伤严重 2 2011年6月23日北京暴雨 苹果园路口天宇批发市场的门前 某装修公司老板的车因大雨积水不能行使 于是从公司叫来两名20岁男子来帮忙推车 在推车的过程中 由于下水道井盖被雨水顶起 车从没有下水道井盖的井推过 且由于积水原因 看不见路面情况 一名男子被下水道的水流吸入 另一名男子伸手一拉 也同时被吸入 两名20岁河南男孩被水流吸入下水道身亡 3 印度 商业之都 孟买由于受季风的影响屡遭倾盆大雨 由于排水不畅 孟买内涝严重 孟买政府5年前计划投入2亿多美元全面检修排水系统 让孟买市政官员头痛的是 2008年市区1500多个下水道井盖还被人偷去卖钱 路面井盖缺失 三 污水管道方面存在的主要问题 1 2009年3月17日18时 北京某物业公司绿化工人李某雇用王某在天通苑居民小区内进行绿化浇水作业 当作业结束后 王某私自打开一废弃枯井 贸然进入井内 准备将浇水用水管存放在井内 王某下井后不久晕倒 李某见状 贸然下井施救 也晕倒在境内 小区居民发现后 立即报警 后经消防队员抢救 将二人救出 经医院抢救无效 二人死亡 后经北京疾控中心现场检测 井内二氧化碳含量超过国家标准近4倍 含氧量仅为3 2 二人为缺氧窒息死亡 2 2009年6月30日9时左右 北京市某卫生服务中心三队在对丰台区分钟寺四队公共厕所北侧化粪池进行疏通清理作业过程中 1名职工在未进行通风 检测和佩戴有效个人防护用品的情况下 下井作业 中毒晕倒在池内 池上2名职工发现后 未佩带任何防护用品 先后贸然下池施救 也中毒晕倒在池内 周围群众发现后 迅速报警 119消防人员赶到后 于10时左右分别将3人救出 经医务人员鉴定3人均已死亡 3 2011年6月16日 上海松江新桥卖新公路近A5高速的聚龙小区东南侧的一新建污水泵站内 3名工人被发现死于污水井内 污水管道井下作业中毒 下水道沼气爆炸 污水管道井下作业可能存在的危害缺氧窒息 O2 19 5 中毒 H2S等 燃爆 CH4等 其他危害 如淹溺 高处坠落 触电等 井下作业流程 下水管道作业安全示意图 井下作业人员抢救示意图 中毒急救程序 1 戴防毒面具 2 立即下去救人 3 进行人工呼吸 4 打120 5 保护现场 6 向上级领导报告 7 急救车辆送医院 8 途中不间断抢救 盲目施救是造成事故进一步扩大的主要原因 四 污水治理 截止2011年底 全国 共建成城镇污水处理厂3135座 污水处理能力为13582万吨 天 福建 共建成城镇污水处理厂98座 污水处理能力为371万吨 天 厦门 共建成并投入运行的城镇污水处理厂站7座 污水处理能力为83万吨 天 分别占全省总数的7 14 和22 38 鼓浪屿三个污水处理站未列入统计范围 污水处理设施建设现状 污水处理率 世界发达国家 欧美国家的污水处理率一般都在80 以上 美国 荷兰等国家的污水处理率甚至超过90 我国 我国现行城市污水处理率约为72 厦门 2012年城市污水处理率为93 2 国内外污水处理水平 世界发达国家 美国每万人就拥有一座污水处理厂 瑞典每五千人就有一座污水处理厂 人均拥有污水处理厂水平 国际上把城镇污水处理厂誉为水污染减排的 总闸门 我国污水处理建设现状远远落后于发达国家 其处理能力与实际需要相差甚远 长期以来 城镇污水工程过度欠账是造成当前我国水环境严重污染的一个主要原因 国内外污水处理水平 典型污水厂主要处理构筑物 粗格栅 进水泵房 细格栅 旋流沉砂池 变电所 污泥浓缩脱水机房 排水泵站 接触池 加氯间 二沉池配水井 污泥泵房 氧化沟配水井 机修车库 办公楼 活性污泥的组成 微生物是活性污泥的主要组成部分 活性污泥中的微生物又是由细菌 真菌 原生动物 后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系 具有很强的吸附与氧化有机物的能力 AO工艺于20世纪80年代初开发 是目前广泛采用的城市污水生物脱氮工艺之一 它的最大优点是可以充分利用原水中的有机碳源进行反硝化 能有效的去除BOD和含氮化合物 而A2 O工艺是在AO工艺基础上增设厌氧区而具有脱氮和除磷能力的新型污水处理工艺 它能够在去除有机物的同时去除氮和磷营养物质 典型城市污水厂生化处理工艺 A O 法 SBR工艺的基本流程 进水阶段 Fill 反应阶段 React 沉淀阶段 Stettle 排水阶段 Draw 闲置阶段 Idle SBR反应器 CASS工艺操作过程 典型城市污水处理厂生化处理工艺 氧化沟法 氧化沟工艺是目前城市污水处理最实用的工艺 近年来 国内新建的城市污水处理厂约有一半采用氧化沟工艺 该工艺的特点是流程简单 管理方便 污泥产量少且稳定 耐冲击负荷 处理效果好且稳定 且有较好的脱氮除磷性能 多沟交替式氧化沟 厦门市地处我国东南沿海 与宝岛台湾隔海相望 素有 城在海上 海在城中 之美誉 陆域面积1699平方公里 2016年度常住人口392万人 2012年售水量3 22亿吨 建成投入使用污水处理厂8座 污水处理能力达91万吨 日 市政污水干管1200公里 不含成片开发区 水务管理914公里 污水泵站115座 固定资产达30亿元 水务 2016年度污水处理量达3亿吨 约占福建省21 2016年度城市污水集中处理率94 十一五 期间 污水公司经国家环保部核算的COD减排总量为17812吨 占厦门市减排总量约99 占全省生活COD减排总量约27 截止2016年底 厦门市城市污水处理厂概况一览表 厦门市污水厂布局 同安污水厂10万m3 d 筼筜污水厂30万m3 d 海沧污水厂10万m3 d 杏林污水厂6万m3 d 集美污水厂9万m3 d 前埔污水厂20万m3 d 翔安污水厂5万m3 d 污水厂现状充满度示意图 红色代表充满度 蓝色代表余量 澳头污水厂1万m3 d 厦门市几种典型的污水处理工艺 集美污水处理厂 ORBAL氧化沟工艺 氧化沟 终沉池 ORBAL氧化沟工艺的主要特点 改良ORBAL氧化沟是以ORBAL氧化沟为原型 外增设1条厌氧沟 共4沟 由4条同心环形沟组成 从外到内沟宽分别为2m 6m 6m 6m 有效水深3 8m 总高4 5m 每池有效容积10659m3 其工艺特点 采用转碟曝气 混合效率较高 有较大的溶解氧梯度 可同时进行有机物的降解和氮的硝化反硝化 脱氮效果好 负荷低 污泥龄较长 可不设污泥消化池 简化了工艺流程 控制简单 工艺稳定 管理方便 每沟设有进水 进泥管 可根据水质不同或工艺要求改变进水进泥点 集美污水处理厂处理效果 出水 进水 终沉池出水堰 集美污水处理厂处理污水中生活污水和工业废水大约各占1 2 该厂采用ORBAL氧化沟工艺 运行效果良好 出水水质稳定 杏林污水处理厂 A2 O工艺 厦门市几种典型的污水处理工艺 同安污水处理厂 DE氧化沟工艺 其它氧化沟工艺图片 翔安污水处理厂 改良型氧化沟工艺 氧化沟 终沉池 其它氧化沟工艺图片 海沧污水处理厂 A A O工艺 曝气池 终沉池 厦门市几种典型的污水处理工艺 出水 进水 海沧污水处理厂处理效果 海沧污水处理厂处理污水以工业废水为主 约占75 并承担垃圾填埋场的渗滤液的处理 进厂水质长期大大超出设计标准 通过努力调控工艺 挖掘潜力 高效去除污染物 前埔污水处理厂 一期 A A O工艺 前埔污水处理厂 二期 多模式氧化沟 BIOFOR生物滤池工艺优点如下 占地面积少 仅为传统工艺的1 3 工艺新 出水水质好 设备先进 自动化程度高 景观效果佳 厦门市几种典型的污水处理工艺 筼筜污水处理厂 BIOFOR生物滤池 工艺特点 筼筜污水处理厂处理效果 进水 出水 筼筜污水处理厂处理污水主要是生活污水 采用国内先进的生物滤池工艺 生产运行平稳 出水水质稳定 该厂在2008年3月全省污水处理厂运行管理考核评比中 获得位居全省第一的好成绩 五 污泥处理处置 随城市污水处理量及深度增加 污泥产生量急剧增加 含水率过高 含有大量病源体 重金属等有毒有害物质 污泥处理处置不当易产生二次污染 污泥处置是污水处理的重要环节 也是衡量污水处理成效的重要组成部分 污水处理 必然产生污泥 污泥水分的存在形态 吸附水 自由水 结合水 污泥水分组成 污泥中的水分包括自由水 结合水 表面吸附水和细胞内部水 它们占总水分的比例分别约为70 20 7 和3 自由水 污泥颗粒之间不与污泥颗粒结合的游离水 约占总水分的70 可以通过重力浓缩去除 结合水 污泥颗粒由高度密集的细小固体颗粒组成 而结合水是由于细小固体颗粒缝隙之间毛细力作用形成的 约占总水分的20 可以通过机械脱水去除 吸附水 由于污泥胶体胶核表面带负电而吸附形成水化膜中的水分 约占总水分的7 可以通过调质作用释放出来 细胞水 包含在微生物细胞体内的水分 约占总水分的3 10000吨污水经生化处理 280吨含水率99 5 的剩余污泥经污泥浓缩 70吨含水率98 的浓缩污泥35吨含水率96 的浓缩污泥经污泥脱水 7吨含水率80 的湿污泥经污泥处置 2 3吨含水率40 的半干化污泥 污水中污染物质的浓缩过程 通过建设部科技发展促进中心行业评估 取得国家发明专利 2010年度污泥处理处置十大推荐案例 2012年国家住建部科技进步三等奖 污泥深度脱水技术 工艺流程 污泥深度脱水包括污泥预浓缩处理 FeCl3 CaO双调理对污泥的调理改性 高压隔膜压滤机压滤脱水和泥饼搁置脱水等四个步骤 最终实现泥水分离 污泥深度脱水技术 解决我市一半多污泥的出路问题 污泥深度脱水的水份转移 被分离的水 湿污泥 含水率80 脱水后干泥含水率40 原泥中水份去除率 每吨湿泥中 含水800kg含固200kg 80 被分离 水份 固体 固体 留在干泥中的水份 深度脱水过程演示 工艺特点 1 污泥深度脱水技术可取代传统的带式压滤或离心脱水技术直接对含水率为98 左右的污泥进行处理 工艺简单 运行稳定 主要设备可实现国产化 处理后泥饼可以达到国家污泥处置标准 2 生产环境好 较好地解决了污泥臭味问题 对周边环境影响小 3 处理后滤液回到前端污水处理工序 为污水厂的生物处理提供碱度和碳源 污泥 滤液 泥饼 污泥生物制肥技术 纳入2011年度的国家水专项 污泥生物干化科研课题 获得国家支付的科研经费436万元 目前该项目已完成验收 用作燃料的污泥干化产品 发酵周期约为10天 采用翻抛机进行供氧 破碎和搅拌堆肥的最佳温度50 65 最高可达到65 75 厦门同安污泥生物干化 含水率35 含水率80 同安污泥制肥生产场 粉未状成品肥 颗粒状成品肥 六 发展方向 紧凑 环境友好型污水处理厂 过去城市 污水处理厂布局 城市 位于城市边缘 城市发展后城市 污水处理厂布局 处于城市包围中 随着城市化的发展 部分污水处理厂从原建设时地处人口稀少处到现在已处于人口稠密 城市中心甚至旅游胜地 厦门前埔污水处理厂 建造紧凑型污水处理厂是不可避免的 要求城区内的污水处理厂必须高效 紧凑 必须是环境友好型的设施 污水处理厂建设趋向