水环境化学研究论文

生态城市的概念及其特点 1 生态城市的概念 生态城市是一个崭新的概念，是一个经济发展、社会进步、生态保护三者保持高度和谐、技术和自然达到充分融合、城乡环境清洁、优美、舒适，从而能最大限度地发挥人类的创造力、生产力，并促使城镇文明程度不断提高的稳定、协调与永续发展的自然和人工环境复合系统。 2 生态城市的特点 目前，生态城市理论研究已从最初的在城市中运用生态原理，发展到包括城市自然生态观、城市经济生态观、城市社会生态观和复合生态观等的综合城市生态理论，生态城市的特点也在研究和实践中日益深化。就目前的总体认识水平，概况起来说，生态城市与传统城市相比，主要有以下几大特点： （1）高效益的转换系统 在自然物质——经济物质——废气物的转换过程中，必须是自然物质投入少，经济物质产出多，废弃物排泄少。该系统的有效运行在产业结构方面的表现为第三产业大于第二产业大于第一产业的倒金字塔结构。 （2）高效率的流转系统 以现代化的城市基础设施为支撑骨架，为物流，能源流，信息流，价值流和人流的运动创造必要的条件，从而在加速各种流动的有序运动中，减少经济损耗和对城市生态的污染。 （3）整体性和前瞻性 生态城市不是单单追求环境优美，或自身的繁荣，而是在整体协调的新秩序下寻求发展。规划，建设，管理城市时，不仅兼顾社会，经济，环境三者的整体利益，协调发展，而且还要满足不同地区，社会，后代的发展需求。不仅重视经济发展与生态环境协调，更注重人类生活质量的提高，也不会因眼前利益而用“掠夺”其他地区的方式换取自身暂时的“繁荣”，或牺牲后代的利益来保持目前的发展。 （4）高质量的社会人文环境 发达的教育体系和较高的人口素质是可持续发展生态城市的基础和智力条件之一，还应该具有良好的医疗条件和相合的社区环境。 （5）环境质量指标国际化 生活环境优美，管理水平先进，城市的大气污染，水污染，噪音污染等环境质量指标达到国际水平。城市的绿化覆盖率，人均绿地面积等指标也达到国际要求。同时对城市人口控制，资源的利用，社会的服务，劳动就业，城市建设等实施高效率的管理，以保证资源的合理开发和利用。 （6）人与自然和人与人的和谐性 生态城市的和谐性，不仅反映在人与自然的关系上，自然、人共生，人回归自然、贴近自然，自然融于城市，更重要的是在人与人关系上。现在人类活动促进了经济增长，却没能实现人类自身的同步发展，生态城市是营造满足人类自身进化需求的环境，充满人情味，文化气息浓郁，拥有强有力的互帮互助的群体，富有生机与活力，生态城市不是一个用自然绿色点缀而僵死的人居环境，而是关心人、陶冶人的“爱的器官”，文化是生态城市最重要的功能，文化个性和文化魅力是生态城市的灵魂。这种和谐性是生态城市的核心内容。 （7）区域统一性 生态城市作为城乡统一体，其本身即为一区域概念，是建立区域平衡基础之上的，而且城市之间是相互联系、相互制约的，只有平衡协调的区域才有平衡协调的生态城市。生态城市是以人—自然和谐为价值取向的，就广义而言，要实现这一目标，全球必须加强合作，共享技术与资源，形成互惠共生的网络系统，建立全球生态平衡。广义的区域观念就是全球观念

粘胶纤维生产废水治理的改进工艺摘要：粘胶纤维生产废水的污染物质主要有酸、碱、锌离子、硫化物、COD等。通常采用的方法是酸、碱废水混合曝气吹脱除硫化物，加石灰乳中和沉淀除锌的一级物化处理，但很难达到排放标准，主要是锌和COD超标。当增设二级生化处理后，可全面提高出水水质，使COD等各项指标达到国家一级排放标准。介绍了物化-生化两级处理粘胶纤维生产废水的工艺流程、主要构筑物(设备)及设计参数、工艺的优越性、存在问题和建议等。在常规的物化+生化处理工艺的基础上引入浅层气浮和铁碳过滤的粘胶纤维生产废水治理的新工艺，并阐释了其工艺原理。中试结果表明：该工艺特别适合该项废水的治理，处理后的出水水质能稳定地达到国家一级排放标准。关键词：粘胶纤维废水；浅层气浮；铁碳过滤；新工艺Abstract:Wastewaters of viscose fiber production containing acid, alkali, Zn ion, sulfides and COD are usually treated by primary treatment including mixing of acid and alkali discharges, aerated stripping to remove sulfides, liming neutralization and sedimentation for Zn removal. The effluent of primary treatment with higher Zn and COD residues will not be enough to meet the discharge standard. The situation will be improved by further secondary biological treatment, the COD and other indicators of the secondary effluent shall be quite fair to meet the requirement of class I of the national discharge standard. In this paper the full two-stage treatment scheme of physical and biological treatment processes including the main structures (facilities), design parameters, the advantages, problems and recommendations are presented. Engineering Design and Performance Analysis of High Concentration new treatment process of shallow air-floatation and Fe-C filtration based on the traditional process of physicochemical and biological treatment is introduced to treat the wastewater from viscose fiber principle of the process is pilot-scale experiments were carried out,the results showed that the new process is very suitable for treatment of the wastewater from viscose fiber production,and the effluent quality can steadily meet the requirementof national integrated wastewater discharge standards : viscose fiber wastewater;shallow air-floatation;Fe-C filtration;new process引言：随着水污染的日益严重，资源短缺日益成为当今经济和社会发展的制约因素，通过污水资源化途径实现大部分水的循环再用，这是解决水资源短缺的必由之路。为了克服常规处理工艺的不足，满足不断提高的废水的排放标准，对常规处理工艺出水在进行深度净化将成为以后的选择之一。物化+生化两级处理粘胶纤维生产废水的工艺目前已作为废水深度净化的一个重要途径而被水工业界重视。目前，全世界粘胶纤维产量占化纤总产量的1/3左右，我国粘胶纤维年产达几十万吨，是主要的化纤品种。粘胶纤维的生产过程中会产生大量的酸、碱废水，其直接排放将造成严重的水污染和大量纤维资源的流失浪费。由于粘胶纤维生产混合废水的酸性很强且富含锌盐和硫化物，治理难度较大，采用常规的物化+生化治理工艺存在运行效果不够稳定、占地面积大和投资高等问题，急需研究开发既可靠又经济的治理新工艺。1.粘胶纤维生产废水概况 废水来源粘胶纤维生产废水主要包括酸性和碱性废水两大类，其中酸性废水主要来源于纺丝车间和酸站，包括塑化浴溢流水、洗纺丝机水、酸站过滤器洗涤水、洗丝水和后处理酸洗水等；碱性废水主要来源于碱站排水、原液车间废水胶槽及设备洗涤水、滤布洗涤水、换喷丝头时的带出水和后处理的脱硫废水等。〔1〕 废水水量及特征污染物粘胶纤维生产过程中废水排放总量大致为：短纤维300m3/t，长纤维1200m3/t。粘胶纤维生产混合废水中的特征污染物为硫酸、硫化物、锌盐和纤维素。其中硫酸、硫化物(主要是H2S、CS2等)和锌盐污染主要来自粘胶成形工段废水，且锌盐主要以硫酸锌和纤维素磺酸锌的形式存在；纤维素主要是由于碱性废水中的粘胶纤维素与酸性废水混合后酸析而产生。2.粘胶纤维生产废水的常规治理工艺 一级物化处理目前，国内粘胶纤维生产废水的一级物化处理工艺普遍采用如图1所示的流程。粘胶纤维生产过程中产生的酸性废水和碱性废水经混合中和、曝气吹脱硫化物、加石灰乳除锌和沉淀澄清后，出水很难达到国家排放标准，尤其是废水的S2-、Zn2+和COD等不易达标。 存在的问题：（1）废水经混合后酸性仍较强(pH＝2～3)，此时原废水中的粘胶纤维素大量地被酸析出来，而纤维素体积质量小，以常规的沉淀方式难以彻底去除，从而影响出水水质，造成COD超标和资源的流失浪费。（2）该工艺主要通过曝气吹脱方式去除硫化物(如H2S、CS2等)，但受到诸多因素的影响，吹脱效率不是很高，出水常会出现S2-超标的现象。（3）在加石灰乳除锌的沉淀过程中，由于其沉淀反应的最佳pH值范围较窄(pH＝8～9)，反应条件难于控制，加上人工投药，出水常出现Zn2+超标的现象。（4） 由于混合废水的pH值较低，要达到后续的沉淀反应条件需投加大量的石灰乳液，这一则增加了运行费用，二则产生的大量石灰渣增加了后续沉淀池的负荷，从而也增加了整个治理过程中的污泥处理量和处置难度。 二级生化处理 为全面提高粘胶纤维生产废水治理后的出水水质，达到国家一级排放标准，丹东化纤厂和山东高密化纤厂在国内率先采用了在一级物化处理的基础上再加活性污泥二级生化处理工艺(如图2所示)。 粘胶纤维生产废水经一级物化处理后，一些主要污染物(如COD、SO2-4、Zn2+和硫化物等)有相当一部分被去除，再经后续的活性污泥二级生化处理，使得废水中BOD5、COD等得以进一步去除，正常运行时出水可达国家一级排放标准。稳定运行90d后，由环境监测中心站进行验收监测，监测数据见表1。表1废水处理站进出水监测结果（mg/L） pH COD BOD5 进水 出水 进水 出水 进水 出水9月3日 291 278 295 292 月4日 248 261 238 250 总均值 — — 269 出口执行标准 — 6～9 — 100 — 20处理效率（%） 评价结果 达标 达标 达标存在的问题：（1）由于仅是在物化处理的基础上增加了一道活性污泥生化处理工艺，故原物化处理过程中的一些问题(如资源的流失浪费、运行费用高、泥量大)仍然存在。（2）由于前面物化处理过程的自动化控制程度不高，运行效果不稳定，使得一级处理后的出水时常出现SO2-4、Zn2+超标的现象，而通常当SO2-4＞1000mg/L或Zn2+＞20mg/L时，微生物的生长会受到明显抑制，这大大影响了后续生化处理的效率。（3） 由于前面物化处理过程对COD的去除效率不高，使得废水中酸析出的大量轻质纤维素进入后续的活性污泥生化处理时，污染负荷较大，活性污泥质量不高，需要较长的停留时间(～ h)，这使整个基建投资和运行成本较高，占地面积也较大。3.粘胶纤维生产废水处理后的改进 改进工艺及中试效果根据目前国内粘胶纤维生产废水治理工艺存在的一些不足，结合该废水的实际水质水量情况，通过中试试验研究，提出了在常规的物化+生化处理工艺的基础上增添浅层气浮+铁屑过滤的改进新工艺(如图3所示)。 主要工艺原理（1） 浅层气浮工艺原水从气浮池中心的旋转进水管进水，通过旋转布水管布水，布水管的移动速度和进水流速相同，这样就产生了“零速度”，在这种状态下进水不会对池水产生扰动，使得颗粒的悬浮和沉降都在一相对静止的状态下进行，且这类气浮装置的池深一般不超过650 mm。正是依据“零速理论”和“浅池理论”，使得该装置的进水停留时间短(仅3～5min)，表面负荷高达～12m3/(m2•h)，悬浮物的去除效率可达85%以上。（2）铁屑过滤工艺铁屑过滤系统是用废铁屑经预处理和活化后作填料，利用其产生的电化学反应的氧化还原、电附集、催化、混凝、吸附过滤等综合效应达到处理效果〔2〕，其中主要作用是氧化还原和电附集。废铁屑的主要成分是铁和碳，当将其浸入电解质溶液中时，由于铁和碳之间存在的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场〔3〕，其电极反应如下： 阳极 Fe¬¬¬—2e－→Fe2+ 阴极 2H+＋2 e－→2〔H〕→H2↑ O2+4H++4 e－→2H2O O2+2H2O+4 e－→4OH-阳极反应生成大量的Fe2+进入废水，形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂；阴极反应产生大量新生态的H•，在偏酸性的条件下，新生态的H•能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，提高废水的可生化性，且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-，这使得废水的pH值也有所提高。 工艺说明（1）粘胶纤维生产中产生的酸性和碱性废水按配比混合至pH＝2～3后进入吹脱反应池，酸析出大量呈悬浮状的粘胶纤维素，大部分H2S、CS2等成分也得以吹脱去除。（2）吹脱反应池出水进入浅层气浮，大量纤维素得以较为彻底的去除并回收，这既降低了后续处理的污染负荷，也实现了粘胶纤维素的资源回收。[4]（3）气浮池出水经铁屑过滤产生了氧化还原和电附集作用，废水中的主要污染物(纤维素磺酸锌)发生了断链脱锌反应，利于后续处理对Zn2+的彻底沉淀去除，废水的pH值和可生化性均得到了提高(pH＝5～6)，大大减少了后续中和沉淀的投碱量和污泥产量，也有利于生化处理过程。与此同时，该过程产生的大量Fe2+既可兼作絮凝剂，使后续沉淀过程中不必外加絮凝剂，又可使废水中残留的S2-以FeS沉淀的方式得以彻底去除。（4） 铁屑过滤塔出水进入曲颈槽与电石乳液(代替石灰乳，节省药剂费用)充分混合反应，然后进入初沉池沉淀。通过pH值自动控制投药系统的控制，反应pH值控制在8～，此时废水中的Zn2+被彻底沉淀去除，废水中的绝大部分Fe2+也得到沉淀去除。经铁屑塔处理后的废水，沉淀性能好(仅需～即可完全沉淀下来)，大大减少了沉淀池的池容；另外，出水中含有的极少量Fe2+，它是生物氧化酶的重要组成部分，同时在Fe2+→←Fe3+的过程中，电子传递对生化反应有刺激作用，从而使生化反应速度有所提高。（5） 初沉后的出水进入好氧池进行生物处理，由于废水的可生化性得到了提高，使废水中残余的COD、BOD5能在很短时间内得到进一步的降解去除，出水再经二沉池沉淀后达标排放。（6）初沉池和二沉池中的污泥，先经污泥泵泵入污泥浓缩池浓缩，再经脱水机脱水(因纤维素含量少，其脱水性能好)，产生的泥饼外运，浓缩池的上清液回流至好氧池进行生化处理。 治理效果 在南平天元化纤厂现场进行了粘胶纤维废水的中试，原水水质情况见表2。表2粘胶纤维废水水质 碱性和酸性废水按1∶混合，经处理后出水水质能达到国家一级排放标准。试验结果见表3。表3粘胶纤维废水处理中试结果 ① 经浅层气浮后的出水，其COD含量能降至250mg/L，COD的去除率能达到以上的水平，这充分说明了浅层气浮在本工艺中运用的合理性和优越性。[5]② 废水在铁屑过滤塔中反应，停留30min左右后，出水Zn2+的含量＜，硫化物的含量＜，这充分说明了铁屑过滤完全满足本工艺对Zn2+和硫化物的治理要求。4 .结论通过改进工艺的中试研究，可得出以下结论：（1） 采用改进工艺处理粘胶纤维生产废水切实经济可行，出水水质能稳定地达到国家一级排放标准，且能回收纤维素资源，值得在实践中推广应用。[6]（2）实践证明：浅层气浮和铁屑过滤在粘胶纤维生产废水治理过程中的运用是合理、先进的，彻底解决了常规处理中时常会出现的COD、Zn2+和S2-等超标的问题。（3） 结合粘胶纤维生产废水的实际水质情况，充分发挥浅层气浮和铁屑过滤的特点和优势，整个工程投资和占地面积较常规方法均能节省1/3左右，也无需另外投加絮凝剂，用电石乳废液代替石灰乳使投加量大为减少，故投药费用也能节省近2/3。（4）采用改进工艺能使处理过程中产生的污泥量大为减少，大大降低了污泥的处置费用和难度。（5）改进工艺设施操作简单方便、运行可靠、自动化程度较高。（6）对粘胶纤维厂现有的物化+生化治理设施，利用本改进工艺能很容易地实现技术改造。参考文献：〔1〕罗院生.物化—生化法两级处理粘胶纤维厂酸碱废水工艺设计〔J〕.给水排水，1999，(9)：34-37〔2〕曹曼.铁屑固定床及其在废水中处理的运用〔J〕.上海环境科学，1994，(2)：43-44.〔3〕祁梦兰.铁屑微电解法处理经编厂染色废水〔J〕.环境保护，1993，(7)：14-16. 〔4〕 刘章富，熊杨，侯铁．同步生物除磷脱氮的几种实用新工艺．中国给水排水，2002，18(9):65～68．〔5〕 陈新宇，陈翼孙，李长兴．水解酸化-生物接触氧化处理合成橡胶废水实验研究．化工环保，1997，17(4):221～225．〔6〕 张自杰．环境工程手册（水污染防治卷）．北京:高等教育出版社，1996．

摘要：工业污水经过有效的处理，回用于生产、达到地面水标准是完全可行的。工业废水和生活污水的再生回用，是减少环境污染缓解供水紧张的有效措施，它还具有社会、环境和经济效益的完美统一，也是我国可持续发展战略的重要组成部分。 关键词：污水处理 高纯度 净化利用 一、前言随着工业化和现代化进程的加快，生态环境保护面临着更大的压力和挑战。目前，全国七大水系的重点河段中，82%江河湖泊受到污染，的河段水质为Ⅳ类、Ⅴ类或劣Ⅴ类，92%的城市面临水污染威胁。据统计全国2002年废水、污水排放量达620×108m3/a，使河流水环境遭到严重破坏。与此同时，我国水资源不足，属世界上13个贫水国家之一，人均水资源量是世界平均水平的1/4，我国600余座城市有400余座缺水，约150座城市实行定时、定量供水。而占全国城镇人口41%和城市工业总产值35%的北方地区，缺水形势更加严峻。日趋严重的水污染使缺水形势显得更为严峻。水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响，而且还严重地威胁到城乡居民的饮水安全和人民群众的健康。因此，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。国家对于生活污水的净化、回用提到政府的议事日程上来。从水资源可持续利用的观点出发，高深度地污水净化是较佳的一种污水回用方式。如广东省的珠江三角洲地区形成了“经济发展-水体污染-水质下降”的恶性循环；太湖流域3000多万人守着2300平方公里的太湖出现了“水多用难”的尴尬局面。目前我国有400多个城市缺水，正常年份缺水达60×108m3，预计2030年缺水量将达到（400~500）×108m3。根据“十五”计划纲要的要求，到2005年我国城市污水集中处理率要达到45%。如污水深度净化后回用率平均达到20%，则“十五”末期污水回用量可达到40×108m3/a，这可解决全国城市缺水量的一半以上。因而开发和应用投资省、见效快、运行成本低的污水深度净化回用处理技术已经成为确保社会经济可持续发展的重大课题。本文转自- 麻烦采纳，谢谢!