水利工程論文-造粒流化床技術用于污水處理的研究現狀一、污水處理背景我國是一個干旱缺水嚴重的國家淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6，僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，僅為世界平均水平的14、美國的15，在世界上名列121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。據監測，目前全國多數城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進一步加劇了水資源短缺的矛盾，對我國正在實施的可持續發展戰略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。以西安市為例，2000年西安市建成區面積已達187k，人口326萬。根據西安市排水規劃（1995年至2010年），西安市中心市區分為六個污水收集系統，現狀污水排放總量約80萬/d，污水處理率約34%.西安市現狀排水服務面積約152.2k，排水管道除老城區及東北郊部分為合流管外，其余以分流制為主。排水管網總長約835.4km.其中污水管道490km（包括現狀合流管），普及率67%，雨水管渠345.4km，普及率45%，管渠密度約5.5km/k.目前污水管網接納城市污水量約80萬/d，已建成城市污水處理廠兩座，總處理能力27萬/d，污水處理率34%，其中北石橋污水處理廠15萬/d，鄧家村污水處理廠12萬/d.同時，西安市是一個水資源缺乏的城市，全市人均占有地表水資源量不足350，僅為全國和世界人均占有量的1/6和1/20，大大低于國際公認的維持一個地區社會經濟環境所需1000的臨界值，隨著今后城市現代化進程的加快，水資源短缺將會影響城市供水。而污水是一種穩定可靠的、可再生利用的水資源，是解決城市缺水的一條重要途徑，污水經深度處理后可回用于工礦企業、市政環衛、園林綠化以及城市河道景觀等方面。二、污水處理技術現狀現在的污水處理一般都采用傳統的污水處理工藝，采用絮凝沉淀、砂濾系統，設計投加氯化鐵藥劑于A2/O系統終沉池配水井中，強化生物除磷，降低終沉池出水中磷的濃度。沉淀后出水經提升泵站至砂濾池，采用氣水反沖洗濾池，過濾后水至清水池，加壓后進入回用水管網。如西安市鄧家村污水處理廠，西安市北石橋污水凈化中心，西安市紡織城污水處理廠，西安市店子村污水處理廠等基本上都采用了這種污水處理系統。傳統的污水處理系統中，采用沉淀池進行污水凝沉淀，它不能形成顆粒凝聚的良好的條件，不能生成團粒型絮凝體，使得固液分離效率很低。三、污水處理新技術造粒流化床污水處理技術1、流化床基本概念當一種流體以不同速度向上通過顆粒床層時，可能出現以下幾種情況。固定床當流體的速度較低時，流體只是穿過靜止顆粒之間的空隙而流動，這種床層稱為固定床，如下圖a所示。初始或臨界流化床當流體的流速增大至一定程度時，顆粒開始松動，顆粒位置也在一定的區間內進行調整，床層略有膨脹，但顆粒仍不能自由運動，這時床層處于初始或臨界流化狀態，如下圖b所示；流化床如果流體的流速升高到全部顆粒剛好懸浮在向上流動的氣體或液體中而能做隨機的運動，此時顆粒與流體之間的摩擦力恰與其凈重力相平衡。此后床層高度L將隨流速提高而升高。這種床層稱為流化床。如下圖cd所示；稀相輸送床若流速再升高達到某一極限值后，流化床上界面消失，顆粒分散為懸浮在氣流中，并被氣流帶走，這種床層稱為稀相輸送床。如下圖e所示。不同流速時床層的變化（a）固定床（b）初始或臨界流化床（c）散式流化床（d）聚式流化床（e）輸送床2、流化床的特點流化床中的氣固運動狀態很像沸騰著的液體，并且在許多方面表現出類似于液體的性質。流化床具有象液體那樣的流動性能，固體顆粒可從容器壁的小孔噴出。并象液體那樣，從一容器流入另一容器；再如，比床層密度小的物體可很容易的推入床層，而一松開，它就彈起并浮在床層表面上；當容器傾斜時，床層的上表面保持水平，而且當兩個床層連通時，它們的床面自行調整至同一水平面；床層中任意兩截面間的壓強變化大致等于這兩截面間單位面積床層的重力。3、造粒型流化床污水處理技術自我造粒流化床是運用化學工學中準穩態操作原理和反應工程理論，結合混凝工程的實踐經驗提出的一種新型水處理技術。該技術的主要技術指標如下：初段化學混凝反應在水力混合器中完成，水力停留時間在1min以下；自我造粒反應在上向流機械攪拌裝置內完成，機械攪拌強度（G值）在30s-1左右，水力停留時間為10-20min；固液分離在自我造粒流化床上部的固液分離區內完成，水力停留時間為5-10min；污泥在分離的同時自動完成濃縮過程，以無機懸浮顆粒為主的體系，分離污泥含水率可達8085，有機成分和無機懸浮物共存體系，分離污泥含水率為9095；分離出水SS濃度通常小于5mg/L，分離區設置強化分離輔助裝置后分離出水SS濃度通常小于1mg/L；適用范圍：原水（污水、廢水）SS濃度1，000-20，000mg/L，COD不大于1，000mg/L.該技術在特殊設計的一體化裝置得以實現。其主要特點是水力停留時間短，體積小，占地面積小，適用性廣，使用靈活，處理效率高，可同時完成固液分離和污泥濃縮。該技術可廣泛用于高濁度給水處理、高懸浮物濃度廢水處理與回用、水廠和城市污水廠污泥濃縮、建筑工地廢水處理、災害救助水處理等。4、造粒型流化床污水處理技術的產業化前景在積極實施全國生態環境建設規劃的過程中，水資源的綜合利用、水資源再生以及水污染治理是尤為重要的環節。因此水處理設備的市場容量會大幅度增加，市場競爭將是技術水平、適用性和價格的競爭。采用該技術的系列設備具有技術先進，體積小，成本低的特點，并可按照用戶要求進行生產，在環保設備市場上將具有強競爭力。設備的主要用戶將是中小工業企業的工業用水處理、廢水處理、工業水循環再利用，城鎮中小型給水處理、污水廠污泥處理等。該項技術先后在鄭州黃河花園口（高濁度水處理）、西安鄧家村污水處理廠（消化污泥脫水）、陜西略陽鋼鐵廠（煤氣洗滌廢水和選礦廢水處理）、深圳水務公司（沉淀池排泥水處理）進行了半生產性實驗，在此基礎上反復進行設備改進，申請了高效固液分離器發明專利，目前已順利通過發明專利實審，技術得到國家專利局的認定和保護。該專利技術迄今已在西安西郊熱電廠用于沖灰廢水再生回用處理，在西安市北石橋污水凈化中心用于活性污泥混合液的分離和污泥濃縮，在西安市區曲江水廠、山東棗莊市供水總公司、山東濱州市自