第一篇：污水處理論文

上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

本科畢業論文

題 目：基于學 生：聶偉專 業：自動化年

級：指導教師：張帆日

期：

PLC SBR污水處理

10級

2014年5月17日上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

基于PLC的污水處理設計與實現

摘 要

本論文主要研究污水處理系統的PLC控制系統，隨著城市的快速發展，環境問題顯得日益重要。污水是破壞環境的一個重要因素，目前中國污水處理自控系統相對落后，污水處理成本居高不下，污水站排放的處理過的污水的水質不穩定，所以如何建立有效的自控系統，優化運行效果，具有重要的意義。

文章首先介紹了PLC控制系統的硬件結構、工作原理以及設PLC控制系統的基本原則和步驟。然后以SBR污水處理工藝為例來說明PLC在污水處理過程中的應用。先根據污水處理要求設計了設備的電氣控制與自動控制線路，主要包括設備的啟停、狀態信號等。最后按照工藝要求設計PLC控制系統，包括PLC的選型、系統資源配置以及按照污水處工藝編制PLC程序等。

建立高度自動化污水處理站，不僅可以加強整個系統的可靠性、準確性，還可以減少勞動強度，降低處理成本和節約能源。污水處理站自動控制系統的建設將降低生產和維護成本，減輕生產及維護工人的勞動強度，并為生產工藝進一步改進提供方便，具有很好的經濟效益和社會效益。關鍵詞；污水處理；PLC；硬件配置；軟件設計； 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

MCU-based PLC Design and Implementation of SBR Sewage treatment

ABSTRACT。

My main research is the PLC control system of sewage treatment.With the rapid development of cities, the environment becomes more and more important.Wastewater is one of the major factor of pollute the environment.The automatic controlling system of wastewater treatment is not very advanced in China.The water qualities of the treated wastewater are unstable.So how to solve the problems is very meaningful to our country.This paper introduced the hardware structure, work principle of PLC control the system and design PLC control system’s basic principle and step, then with the SBR wastewater treatment craft for example to illustrate the PLC in the application in the wastewater treatment process.Designed the electricity control of equipments and automatically control circuit according to the sewage treatment requirements, mainly include the start and stop of equipments, the state of the signal and so on.Finally design PLC control system according to the technological requirements, include the PLC type election, the allocation of system resources and draw 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

up PLC procedure according to the wastewater treatment craft.Establish a highly automated of sewage treatment plant, not only may strengthen the system’s reliability but also may reduce the labor intensity and reduce processing costs and save energy.The establishment of sewage treatment plant’s automatic control system will reduce the production and maintenance costs, also can reduce production and maintenance workers in the labor intensity.Key words: sewage treatment;PLC;Hardware disposition;Software design

目錄 緒論 ?????????????????????????1 2 介紹 ?????????????????????????1 2.1SBR法介紹???????????????????????????1 2.2單片機的歷史 ?????????????????????????2 2.3單片機的應用領域 ???????????????????????3 液晶顯示1602 ?????????????????????4 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

3.1硬件的介紹 ??????????????????????????4 3.1.1液晶顯示優點 ………………………………………………………………5 3.1.2 液晶顯示認識 ………………………………………………………………6 3.1.3 液晶顯示1602端口功能……………………………………………………7 3.2 液晶顯示器1602基本指令????????????????????9

4程序設計與實現 ????????????????????14 4.1芯片AT89S52 ………………????………………………………………14 4.1.1主要功能……………………………………………………………………14 4.1.2功能特性描述………………………………………………………………14 4.2 鍵盤串口的編寫 ???????????????????????17 4.3 時鐘的顯示 ?????????????????????????21 4.3.1鍵盤函數……………………………………………………………………24 4.3.2按鍵功能……………………………………………………………………25

5結論 ?????????????????????????26 6心得體會 ???????????????????????27 致謝??????????????????????????28 參考文獻????????????????????????28 中國水資源人均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業化的加速，水資源的需求缺口也日益增大，在這樣的背景下，污水處理行業成為新興產業，目前與自來水生產、供水、排水、中水回用行業處于同等重要地位。雖然由于國家和各級政府對環境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業仍處于發展的初級階段。一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規模的迅速擴張，管網、污水處理等配套設施建設嚴重滯后。另一方 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

面，中國的污水處理率與發達國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設施的負荷率低。因此中國應完善污水處理的政策法規，建立監管體制，創建合理的污水處理收費體系，扶植國內環保產業發展，推進污水處理行業的產業化和市場化。污水處理行業是一個朝陽產業，發展前景十分廣闊。中國污水處理行業由此迎來高速發展。因此建設符合我國具體情況的污水廠自動控制系統對降低污水處理成本、改善環境、建立可持續發展社會、保持我國經濟高速發展具有重要意義。

SBR工藝的介紹

SBR工藝即序批式活性污泥法，是常規活性污泥法的一種變體。SBR工藝采用可變容積間歇式反應器，省去了回流污泥系統及沉淀設備，曝氣與沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮體負荷條件下的生長速率和生物脫氮除磷機理，將生物反應器與可變容積反應器相結合，形成一個周期性間歇運行的活性污泥系統。SBR工藝在同一生物反應池中完成進水、曝氣、沉淀、撇水、閑置四個階段，其所經歷時間周期，根據進水水質水量預先設定或及時調整。實踐證明，這種工藝過程，其處理效果可達到常規活性污泥法處理標準。具有工藝簡單，運行可靠，管理方便等優點，但對設備、閥門、儀表及自動控制系統的可靠性要求高。

SBR反應池的不同之處是運行按流入，反應，沉淀，排放，待機五個工序，依次在同一SBR反應池中周期性運行，從廢水流入開始到待機時間結束為一個周期性運行，一切過程都在一個有曝氣和攪拌裝置的SBR反應池內運行，不必另設沉淀池和污泥回流泵等裝置。SBR工藝是一種簡易快速且低耗的廢水生物處理工藝它主要有以下幾個特點：工藝簡單，造價低，運行方式靈活，可脫氮除磷，良好的污泥沉降性能，不易產生污泥膨脹現象。SBR工藝具有以下優點：

（1）理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧處于交替狀態，凈化效果好;（2）運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質好；

（3）耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗 6 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

水量和有機污物的沖擊；

（4）脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果。PLC的介紹

PLC(Programmable Logic Controller，可編程序控制器）是目前一種新興的自動化控制裝置，本身強大的程序匯編性使其在目前的自動化控制領域應用極為廣泛，本身所含的通信功能可以與計算機很好的通信，基于其良好的邏輯性PLC在進行各種運算時速度很快，自帶存儲功能，可以讀取或輸出開關量信號以及各類模擬量信號，用以控制工業設備的運行。PLC的體積小，匯編語言函數簡單，運行性能好，對控制人員專業要求性不高，在各種環境下均可使用，因此在自動化控制領域中非常重要。利用PLC自動化控制裝置對污水處理系統進行控制，可以增強污水處理系統的可管理性，相應的提高了污水處理的程度，還可以為企業節約大量的人力財力資源，具有極大的經濟效益和科技價值，因此，研究開發PLC自動化控制裝置在污水處理系統中的應用成為了當下熱門的課題，PLC雖然在自動化控制系統作用很大但其在上位機監控層表現不足，只能參與控制，不能顯示實時監控及儲存大量歷史數據，因此，需要對組態軟件在上位機進行研究開發，設計出能與現場PLC進行數據交互的監控界面，真正達到“集中管理，分散控制”的目的，如何構建PLC的自動化控制系統，創建多臺PLC之間的通信網絡，設計整套工藝的監控界面，是現階段眾多學者研究的主要課題。

PLC是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用設計，它采用一類可編程序的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計算和算術操作等面向用戶的指令，并通過數字式或模擬式輸入輸出，控制各種類型的機械或生產過程。三菱系列PLC的特點是：可靠性高；控制能力強；編程方便，易于使用。適用惡劣工業環境，抗干擾能力強，具備各種接口，與外部設備連接方便。具有較大的靈活性和可擴展性；維修方便，可在線修改程序。變頻器的介紹

變頻調速器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流 7 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

電再逆成交流電。

按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。在此畢業設計中用到變頻器主要是通過改變頻率來改變電機的轉速，從而實現控制的目的。系統總體設計 SBR控制系統流程圖

污水處理的工藝流程圖

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控制系統的設計

SBR系統分為進水、反應、沉淀、排水與閑臵五個階段運行

進水 進水工序是反應池接納污水的過程。在污水注入之前，反應器處于前一個周期的排水或閑臵狀態，處理后的廢水已經排放，反應器內殘存著高濃度的活性污泥混合液。污水注滿后進行反應，從這個意義上說，反應器起到調節池的作用，因此，反應器對水質、水量的變動有一定的適應性。

反應 這是本工藝最主要的一道工序，當廢水注入達到預定容積后進 行曝氣或攪拌，以達到處理目的(如去除BOD、硝化、脫氮除磷)．如通過好氧反應(曝氣,進行氧化、硝化，再通過厭氧反應(攪拌)來脫氮。在本工序的后期，進入下一步沉淀工藝之前，要進行短暫的微量曝氣，以吹脫污泥近旁的氣泡或氮，保證沉淀過程的正常進行。

沉淀 停止曝氣和攪拌，使混合液處于靜止狀態，活性污泥與水分離。由于是靜止沉淀，沉淀效果一般良好。本工序相當于活性污泥法連續系統的二次沉淀。排水 經過沉淀后產生的上清液，作為處理水排放。一直到最低水位在反應器底部的大部分活性污泥作為下個周期使用的泥種。過剩的污泥引出排放。反應器中剩余的處理水可在下個周期起到稀釋作用。

閑置 也稱待機工序，即在處理水排放后，反應器處于停滯狀態，等待下一個操作周期開始的階段。

曝氣系統 限制性曝氣，即進水停止后再曝氣；采用限制性曝氣方式曝氣方式能耗最低，沖水期末基質濃度將達到最大值。

本系統共一個SBR反應池，共設一臺曝氣機。曝氣機的運行是由可編程序控制器來實現自動控制，在每個反應周期內，曝氣機在相應的時間段內運行，并根據SBR反應池內水質調整曝氣量，實現節能運行。

排水系統 本系統采用旋轉式潷水器，它具有良好的水力機械性能，能實現潷水過程中進入出水堰的水流呈層流狀態，下降速度平衡，使出水量保持不變。

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主電路圖的設計

(1)主回路中交流接觸器KM3、KM2、KM6分別控制1#清水泵M1、2#污水泵M2、曝氣風機M3；交流接觸器KM4，KM5控制電動閥電動機M4，通過正、反轉完成開起閥門和關閉閥門的功能。

(2)電動機M1、M2、M3、M4由熱繼電器FR1、FR2、FR3實現過載保護。電動閥動機M4控制器內還裝有常閉熱保護開關，對閥門電動機M4實現雙重保護。(3)QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用方便。

(4)熔斷器FU1實現各負載回路的短路保護和完成交流控制回路和PLC控制回路的短路保護。

程序的流程圖 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

I/O分配表 上海第二工業大學本科畢業設計（論文）

第二篇：污水處理論文報告

污水處理論文報告

小組成員：朱穎君、李思燕、陳婉嬪

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1/

4、美國的1/5，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。

隨著發展，城市水資源短缺的壓力越來越大，因此，只有充分尊重水的自然運動規律，合理地使用水資源，才是水資源可持續利用的有效途徑。

我們做了一個調查，一共調查了九個。關于污水處理的過程，大部分不太了解。大部分都是在洗碗、洗衣服等方面產生污水。節水措施都大同小異，都是一水多用，比如用洗菜水澆花等等。生活污水會污染環境，影響人民健康，所以被調查者希望在污水處理這一方面，國家可以多投入點資金，處理好。

在了解清楚污水處理主要步驟之后，我們就做一些實驗，嘗試著做一些簡便的裝置。關于實驗，我們發現，過濾所用材料主要為紗布、石英砂和活性炭。紗布、石英砂是用來過濾不溶性物質，如泥沙等，活性炭是用來吸附水中的有毒微生物和有害的物質。

第三篇：石油化工污水處理技術探討論文

1、石油化工污水處理中存在的問題

1.1增添復雜成分

石油化工產生的污水中存在的多種有害成分為污水處理工作帶來了一定的難度。這類水質非常的復雜，其原因也有很多種,石油采掘的過程中，油品質量變得越來越差，石油內部含有的雜質也逐漸增多。這種情況的影響下，使得石油內含有更多粘稠性的原油，生產出來的石油質量較差。因此需要對其進行更加精致的加工，這就為環境帶來更大的污染。最近幾年，我國油價不斷上升，導致與石油化工有關的企業所能得到的利潤逐漸被降低。為了使石油化工企業得到進一步的發展，其越來越重視更加精細化的生產，因此開始不斷發展有關的產業鏈，從而使其利潤有所增加。在當下各個地區水資源缺失的背景下，大部分企業采用較為常規的水體循環、廢水利用體制。然而石油產出所需要的流程以及一些工藝均在逐步增加，這就導致一些新的污水產生，因此帶來了更多的污染。

1.2總體含硫增高

所制備出來的石油內硫含量正在逐步的上升。并且油價也被不斷上調，使硫含量高的原油以及含硫量低的原油間的價格差距逐漸拉大。從國外進口的原油，其低硫程度降低，而高硫程度被增加。根據有關部門研究顯示，含有硫的污水大部分來自于塔頂所布設的分離罐以及分餾塔之間銜接的罐體。如果原油的質地不是很好，所排出來的廢水也會增多，從而加快了水質惡化的速度。在這樣的條件下，廢水中的硫含量會越來越多。

1.3流程中存在較多弊病

石化領域發展的早期，人們并沒有足夠的節水意識。石油化工的相關裝置中使用的往往是并聯形式的水管，并且流進來的水都是非常潔凈的水；在進行污水排放時，均排入同一個設備內。利用這樣的方式，不僅使得很多的潔凈水源被耗費，并且還為石化工作增加了難度。在污水處理過程中，相關工作人員并沒有將水質的性質進行詳細的篩選，并制定出多元化的處理方法。

2、石油化工污水處理的技術

2.1高濃廢水的處理方法

在一些有機廢水中，其濃度往往偏高。這樣的污水中含有的物質如下：可以被生化的，同時還不帶有任何有毒害特性的物質、難以被生化的，并且也不帶有毒害的物質、對微生物具有抑制作用且濃度較高，同時還具有毒害性質的物質、濃度偏低，并含有有毒性質的物質等。按照類別對其進行細分，對其的處理流程中，對高層級氧化進行整合，并對生化步驟進行組合，將好氧與厭氧相結合。這樣的處理方法是未來高濃度污水處理方式的發展趨向。

2.1.1融匯生化及氧化

對于污水中所含物質的毒性進行科學的考量，從而選出兩種廢水，并且均不能融匯在初始的生化體系中。因此，要對其采用較為特殊的整合步驟。將污水中的毒性進行縮減時，可以將氧化步驟、較為常用的生化處理等融匯在其中。氧化步驟中較為高級的處理方式為，利用氫氧根對污水中的附帶有機物進行去除。一般情況下，這種高級化的特點為，對所選的物質先進行去氧化處理，從而通過氧化產生可被生化的物質。所以，高層次的氧化步驟將污水中初始的有機物轉化為一種分子非常小的產物。高級氧化一般與生化步驟進行搭配，其包含三重組合：即生化到氧化再到生化、生化轉為氧化、氧化轉為生化。如果污水中含有濃度非常高的有機物，就適合采用高層級的氧化再到生化的步驟。如果污水中含有有機物質的濃度不是很高，就可以采用這其中的生化轉為氧化的流程。

2.1.2融匯好氧及厭氧

在濃度很高的廢水中，可以采用厭氧處理方法對其進行處理；與其相對應的好氧步驟，較為適應濃度偏低的廢水處理。在石油化工產生的一些污水中，所需要的總氧量超過了450mg/L。對于這樣的廢水，相關工作者可以采用厭氧處理方法，也可以采用好氧處理方法。但是將這兩種方法進行對比，其中好氧處理方式相對優勢更大，總體成效也要優于厭氧處理方法。但是，厭氧方法在進行污水處理的過程中，所產生的能耗相對較低，還可以對污泥進行回收。其產生的污泥總量不是很多，數量要比好氧少。從這可以得出，厭氧處理方法更適合濃度偏高的污水處理，而好氧處理方法比較適合濃度偏低的污水處理。在實際的污水處理過程中，不能對厭氧處理方法進行單一的運用。這主要是因為，日常石油化工生產過程中，所排放的污水很多，大部分企業均有自己污水處理廠。被處理后的污水一般不會再被排到城區的總污水處理廠，而是與潔凈用水混在一起。如今的指標中表示，污水所具備的質量應當與二級指標相吻合。厭氧處理的成效雖然很高，但是還不能達到合格標準。因此化工企業對污水進行處理的過程中應當將多種流程進行分析和整合，然后予以利用，以保證水質。

2.2含硫廢水的處理方法

目前，石油化工產生的廢水中，含有大量的硫元素。對于這樣的情況，相關工作人員可以從沉淀方法、較為常見的堿吸收方式、氧化方式以及汽提等方式中進行篩選。對于這樣的污水，可以采用其中的汽提方式以及氧化方式進行處理，運用這兩種方法，可以將污水中87%的硫元素去除。如果利用氧化法對其進行處理，可以與銅鐵、各種錳鈷元素以及金屬鹽類等物質，通過氧化方法對其進行處理后，利用硫酸鹽將污水中的硫化物質進行替換。

2.2.1單雙塔的汽提

汽提技術中主要包括單塔汽提和雙塔汽提兩個部分。兩種技術的步驟非常類似，其中，雙塔技術中含有脫氨的步驟。因此當今大部分石化企業采用雙塔汽提對污水進行處理。

2.2.2新穎物化流程

除一些常見步驟之外，一些企業還采用了新穎物化流程，這種物化流程中具備一種超臨界情形下的水氧化方法、濕潤氣流氧化、濕潤催化氧化等。這種氧化方法屬于一種較為高級的氧化方法，可以將污水中的硫元素變為無機性質的硫酸根。這類方法對硫進行去除的成效非常顯著，同時可以將污水中的氣味完全去除。對于一些辨識起來較為困難的廢水，也可以很好的進行處理。這種氧化步驟被人們設定成為一種預先的處理方法，其發展前景非常廣泛。

2.3深層回收運用

在石化企業中，最大的困擾之一就是水源非常緊缺，石油化工企業在生產過程中，采用純凈水源。使用過程中，部分的水體被蒸發掉了，存留下來的則是污水，經過處理后，被排放出去。經過污水的處理，排除的污水被二次利用。如果經過處理后的水源的水質仍然不是很好，就要使用一些延伸的流程，從而增加了污水處理成本；污水回收后，其水質不是很穩定。因此對于這樣的廢水，首先要明確其特性，對其水質進行辨別。應當進行分流的水，所含有的鹽類較多，同時，還含有非常多的硫元素以及油污等物質。因此要想徹底的將其分開，就要利用專用的路徑。例如：某化工企業創立了一種對這種污水進行處理的新穎處理方法。企業在日常的生產過程中所排放的污水屬于鹽類含量較低的類型，排放出來的水質也較為優良。因此，在這樣的情形下，對其進行后續處理中，采用了混凝處理方法，并對其進行了相應的滅菌處理，同時還對其進行了一些必備的步驟和較為適度的生化步驟。在一些沿海地段中，水體中含有的鹽分偏多，對于這樣的廢水，企業可以將多種處理方法進行整合，然后還要對這樣的廢水進行深度的過濾。只有這樣才能將水體中的鹽分進行去除，從而減小水體的電導，使得水質符合回收標準。

3、結語

我國是世界上最大的發展中國家，社會經濟在不斷提高，但是與一些西方發達國家相比，還是較為落后。根據相關報道顯示，我國水資源污染現象非常嚴重，這使得人們的生活受到了一定的影響。對水資源造成污染的方面有很多，其中較為突出的便是石油化工行業。因此對石油化工所產生的污水處理技術進行分析和研究十分重要。目前，我國相關的污水處理技術還存在著一些問題，所以相關人士要加大對其的重視力度。

第四篇：污水處理新技術探索論文

摘要：近年來隨著《中國環境保護稅法》和“水十條”等環保政策的相繼發布，我國水污染治理已逐漸進入高處理率和高標準階段。同時，隨著我國工業化程度和城鎮率的提高需處理污水量迅速增大，水質情況也呈現復合型污染的新趨勢，現有處理設施和技術已不能滿足當前社會經濟的動態發展需要。重點介紹了國內外先進的光催化技術、膜技術、生態濾池技術、超聲波技術、微電解技術、微波輻射技術和超導磁分離技術等污水處理新技術，以為我國污水處理技術研究及推廣應用提供新方向。

關鍵詞：光催化；微波輻射；膜技術；微電解；超導磁分離

污水根據來源可分為生活污水、生產廢水和徑流污染區域產生污染降水三類，不同來源污水之間組分相差極大[1]。生活污水主要以有機物為主，其生化性好但由于飲食結構變化和部分排泄物混入，生活污水組分越來越復雜、處理難度也逐漸增高；生產廢水包括工業、農業和醫療廢水，其組分復雜通常有毒有害物質含量較高；污染降水主要為雨水徑流沖刷垃圾場、工業廢渣等污染區產生的廢水。據國家環保部發布《中國環境狀況公報》顯示，2015年我國河流劣Ⅴ類水質斷面比例達到8.9%，較差和極差地下水監測點比例達到42.5%和18.8%，整體污染較為嚴重。同時，隨著我國的城鎮化水平提高，城市用水量及污水量亦迅速增大，而處理水平遠低于美國、新加坡、荷蘭等發達國家，處理設施及技術已不能滿足當前處理需求。2015年我國城市生活污水排放量545億t，占全年污水排放總量的71.4%，已成污水主要來源。其中，工業廢水排放量雖每年以2%的比率減少，但處理總量仍然巨大。同時，隨著國內環保意識和經濟發展觀念的轉變國家環保政策和相關標準越來越嚴格，工業污水排放標準正迅速提高，越來越多的現有處理技術已不能保證穩定達標。整體而言，我國人口眾多而水資源較為匱乏，隨著城市化進度加快用水需求量和污水產生量激增，社會環保意識也逐漸加強，國家污水排放標準正越來越嚴格，但污水處理設施和技術仍較為落后，污水處理率、深度處理水平和回用水平均遠低于國外發達國家。目前亟需加快新污水處理技術的研究與推廣，以解決當前人們越來越高的生存環境需求與環境污染之間的矛盾。

1污水處理原理

污水處理技術從原理上可分為物理法、化學法、物化法和生物法四大類，而污水處理技術或工藝通常采用多種原理進行處理。（1）物理法利用物理或機械力作用使廢水中的漂浮物、懸浮物和油類等污染物分離出去的處理過程。目前采用物理法原理常見污水處理設施有格柵、篩網、過濾、沉砂池、沉淀池、隔油池、氣浮池、離心機和旋流分離器等。（2）化學法通過化學原理采用中和、沉淀和氧化還原等方法使廢水中膠體和溶解性物質分離出來的過程。（3）物化法利用物理化學原理和化工單元操作，采用萃取法、吸附法、離子交換法和膜分離等方法除去污水中污染物的過程，主要用于去除污水中的惡性污染物和膠體。（4）生物法人為創造出利于微生物繁衍的條件，使其大量繁殖以達到分解有機物作用的一種技術。生物法按照微生物類型可分為好氧和厭氧，按照微生物的活動性則可分為活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法及其衍生改良工藝在處理城市污水中應用十分廣泛。

2污水處理新技術

隨著污水處理技術的不斷發展與探索，越來越多的新技術逐漸成熟并且得到應用。國內外污水處理的新技術多種多樣，主要包括光催化技術、超聲波技術、膜技術、生態濾池、微波輻射技術、微電解技術、超導磁分離技術。

2.1光催化技術

光催化技術是利用光催化作用使污染物發生氧化還原反應生成CO2、水和各種鹽，從而達到凈化目的的一種高級氧化技術。常用材料主要有CdS、TiO2及ZnO等，其中TiO2遇到紫外光照射后會生成自由電子，活化空氣中的氧，形成高活性的自由基與活性氧。當遇到污染物時，便會發生氧化還原反應，達到去污效果[2,3]。松下[4]光催化機理凈化污水中能實現光催化劑TiO2的有效再收集，該技術利用多空腔沸石吸附TiO2顆粒，在不破壞活性中心的同時實現了催化劑的收集。該技術將該催化劑投入水中混合，令TiO2從沸石分散到水中，以達到更高的催化效率，處理后通過靜置TiO2顆粒又會被沸石吸附實現催化劑的高效重復利用，有效解決了傳統方法容易使TiO2的比表面積下降，催化劑活性降低，影響后續使用問題。

2.2超聲波技術

超聲水處理技術是采用頻率在15～1000kHz的超聲波照射污染物，由空化效應泡在小空間范圍內崩潰，將集中的聲場能量釋放產生高溫高壓形成局部熱點，改善反應條件來加快反應速率。該技術集高級氧化、超臨界氧化等技術特點于一身，在難降解有機物和毒性較高污染物處理中具有巨大優勢，對實現工業污水無害化、無二次污染處理具有重大意義。姜秉辰[5]等利用超聲波處理工業廢機油污水試驗發現，在相同時間和頻率下，功率越高分子量降低越大，且裂解效果隨功率先增強后減弱。Torres[6]等對比超聲波、光催化和超聲波/光催化聯合技術降解雙酚A(BPA)性能和機理研究發現，超聲波和光催化功能互補，高頻超聲波能較好去除目標污染物，而光催化能更有效地實現有機物礦化。當超聲頻率300kHz，功率80W、加入50mg/L的TiO2、反應4h后，超聲波/光催化聯合技術DOC去除率達到62%。

2.3膜分離技術

膜分離法依據孔徑大小可分為微濾、納濾、超濾和反滲透等技術，具有處理過程不引入其他物質、占用空間小和可實現大分子和小分子物質的分離等優點，在大分子原料回收和污水深度處理方面具有巨大優勢。但目前由于膜造價高、壽命短、易受污染和易結垢堵塞等問題，且大部分污水水質復雜膜分離技術常與其他技術配合使用且應用較少。劉瑞斌[7]等將物化法、TiO2光催化法和膜分離法聯用工藝處理電鍍廢水后達到了中水回用標準，且回用率達到85%以上。天一環境技術有限公司[8]研發出結合膜富集(MET)系統和超臨界水氧化(SCWO)系統的新技術。MET系統在實現廢水高倍濃縮的同時可產生回用水資源，形成資源收益；而污水在SCWO系統無害化處理過程同時產生熱能、水、CO2和無機鹽。通用電氣水處理及工藝過程處理集團[9]成功研制出抗污染的反滲透膜和能加強COD處理效果的膜生物反應器。膜生物反應器通過吸附、預富集、生物降解和再吸附循環處理污水，可在不影響膜的使用壽命條件下有效去除難降解的COD，使出水COD處理到(3~5)×10-5mg/L之間。

2.4生態濾池

生態濾池(MEEF)是通過模擬自然生態系統，采用人工填料的過濾作用和生物膜微生物降解有機物原理進行設計的一種新技術，其有效結合了綜合濕地和活性污泥法的優點，具有節省能源，易于控制等特點，未來主要發展與其他處理技術聯用或采用物理、化學等方法強化其處理效果兩個方向。汪龍眠[10]等成功采用研酸中和殘渣(NUA)和脫水鋁污泥(DAS)生態濾池技術處理畜禽污水，運行穩定后NUA出水COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別為52%、47%、47%、34%，系統總出水平均去除率分別為79%、78%、70%、96%。吳正松[11]等采用生態濾池技術處理COD均值為158.13mg/L的低濃度生活污水，在處理水量約為1.5m3/d、水力負荷為60L/(m2h)、下行池氣水比為1∶1、HRT為2d的條件下，對COD、NH3-N、TN和TP的平均去除率分別為83.8%、93.1%、52.9%和79.1%。

2.5微波輻射技術

采用微波輻射技術對污水進行處理時只需要加入少量化學藥劑，甚至不需要加入，避免了在污水處理過程中產生的二次污染。微波輻射技術主要包括微波直接輻照法、微波輔助氧化法、微波誘導催化技術以及利用微波對水處理吸附劑進行改性、再生、合成等[12]。微波所產生的物理效應、化學效應和生物效應可以提高流體的溫度和壓力，強烈促進水中物質的理化反應，具有氧化快速高效省時、去除率大、礦化度高、不引入新污染物等優點。陳小英[13]等發現。通過加入微波聯合Fenton試劑在微波輻射下能有效改變污泥性質、提高污泥脫水性能，且先微波輻射處理后投加Fenton試劑效果更好。陳燦[14]等利用微波技術處理高濃度氨氮廢水，當反應4min時，氨氮廢水的去除率可達81.7%，具有高效、節能環保等特點。

2.6微電解技術

微電解技術是以鐵為微型原電池的正極、碳為負極，在污水電解液中發生氧化還原反應達到污水處理效果的技術。新生態的電極產物活性極高，能與污水中的有機污染物發生氧化還原反應，使其結構形態發生變化，完成由難到易、由有色到無色的轉變[15]。葉章穎[16]等發現在試驗設置電流密度(20、40、60A/m2)條件下，微電解技術對氨氮處理效果顯著，且隨電流密度增大氨氮去除速率就越快，其中最優去除條件為電流密度、水溫和流速分別為40A/m2、32°C、500mL/min。郭子軍[17]等以碳素纖維作為微電解和電極生物膜的電極材料進行試驗發現，微電解對污水中PN、PP、TP和NH3-N的去除率分別達到94%、95%、93%和98%，且當水力停留時間和電流密度分別為8h和0.10mA/cm2時，各種污染物處理效果最佳，該工藝穩定運行下最終出水(TN)和(CODMn)均低于0.5mg/L、(TP)低于0.05mg/L、濁度小于1.0NTU。楊曉明[18]等將鋁碳以1∶1比例，在1000℃下焙燒2h，燒結成粒，在廢水pH=10~11時，碳鋁微電解法對模擬品紅廢水COD和色度去除率分別達到68.2%和90%。楊麟[19]等在初始pH=3、Fe-C=52g/L、Fe∶C=3∶1、H2O2=12mL/L配比下，對垃圾滲透液接觸反應1h后，COD去除率達到75%處理效果明顯。

2.7超導磁分離技術

磁分離技術是一種利用廢水雜質顆粒磁性進行分離的技術，主要有微生物—磁分離法、直接或間接磁分離法三種方法。超導磁分離技術是七十年代初步發展起來的技術，其采用超導磁體代替磁分離裝置中的常規磁體[20]，具有處理效果好、節能環保和設備簡單等優勢[21]。日本大阪大學[22-25]通過數十年超導磁分離污水處理技術的實驗室研究，成功制出超導高梯度場磁分離污水的原型樣機，并通過試驗室試驗驗證其能將污水COD由1000mg/L一次性降至20mg/L。陳顯利[26]等研制的制冷機直接冷卻高溫超導磁體技術成功應用于小型造紙廠，經磁分離處理集水池廢水COD由1780mg/L降至147mg/L。林峰[27]等利用脈沖電絮凝加載磁絮凝技術對車間鍍鋅、銅等綜合污水進行處理，處理后各項指標均達排放標準，其中六價鉻離子、鋅離子、銅離子去除率均在99%以上。

3展望

我國現階段污水處理技術同國外相比仍較為落后，主要存在處理效率、自動化程度和深度處理率低、能耗高等問題。近年來超導磁分離、微博輻射、生態濾池等新技術獲得了較大發展，多已獲得小范圍的工程應用并取得了良好效果。傳統技術與新技術間均具有各自的優勢與特點，但相較傳統技術早已形成的眾多經典處理工藝，新技術缺少配套完整處理工藝成為了限制其快速推廣的重要因素。未來新技術的研究應充分考慮污水水質情況、回用經濟價值等特點，以“穩定達標+能源化+資源化和低碳低耗”的理念有效地把新技術融入到已有成熟工藝。

第五篇：電廠污水處理技術研究論文

摘要:核電廠發電在我國經濟發展中具有不可替代的作用。當然,電廠的發電用水只能選擇市政用水或者自然水,硬度較高,或者有機物含量較多,因此需要對其進行適當地處理。而在處理過程中,膜技術的應用有助于降低成本,提高出水水質。該文筆者對污水處理中的膜處理技術進行了全面分析。

關鍵詞:核電廠;污水處理;膜處理技術;運用

電是人們生產和生活中不可替代的資源,隨著我國資源的減少,發電過程中的水資源循環利用就成為一種主流方式。水質對于發電設備的效率具有直接影響。污水處理工藝不合理,操作不合理都會造成污水中雜質不能全部去除,導致設備故障,增加維修成本,并且使得出水水質含鹽量、有機物含量較多,不符合核電廠發電廠需求。近年來,全膜技術的出現更好地解決了這一問題,因此文章對這一技術的特點和原理以及實施過程進行分析。

1膜處理技術原理和特點

膜處理技術是一種新的水污染處理技術,以一種具有選擇性性能的薄膜來實現淡水與鹽分、雜質的分離,膜處理技術簡單、成本較低,因此應用廣泛。目前,主要應用固膜和液膜2種。其主要原理在于利用了雜質、有機物等與水分的體積、大小不同的原理,將其進行隔離處理,在具體的處理過程中,還可以結合加壓的方式。另外,利用了一些雜質不同的化學性質,實現快速溶解,從而將其隔離,效果理想。膜處理技術的優勢明顯,比如,利用該技術不再需要龐大體積的分離設備,因此占地面積減少,成本也隨之減少。在安裝上,更加方便,不同性質的膜還可以分離不同種類的雜質或者有機物,使水質進一步滿足用水需求。其次,膜處理技術拓寬了處理范圍,不僅可以分離固態雜質,還能夠對相對分子量從幾百到幾千的物質進行分離。不需要加熱等條件就可以實現。分離過程更加高效、易操作,并且符合現代社會環保節能的要求。

2核電廠污水處理膜技術的種類

膜處理在我國核電廠中有廣泛的應用,并且隨著技術的更新,膜處理技術已經具有超濾、微濾和反滲透等多種方式,另外近年來還出現了滲透汽化等方式。對工業廢水和自然用水具有較好的雜質分離作用。我國各大核電廠在污水處理過程中主要采用的是超濾膜分離處理技術、反滲透技術和全膜分離技術。具體的技術特點和原理如下。

2.1反滲透技術

反滲透技術是目前核電廠主要的污水處理技術,與全膜技術相比,其污水處理成本更低,但程序相對復雜,通常采用一次滲透處理和二次滲透處理方式完成。反滲透膜多為高分子化學材料,利用了溶液滲透壓不同的原理,可以將污水中的離子進行分離,在實施過程中,要合理控制滲透壓,使雜質能夠及時快速地分離。膜元件是整個反滲透技術的核心,加壓后的水分通過一些元件進入隔網層,使雜質排除管道外,獲得發電所用水。使用這種方法可以滿足基本的發電用水需求,但如污水需要再次處理,成本將大大提高。

2.2膜分離技術

全膜技術已經成功的在我國核電廠除鹽中應用,事實證明了該技術的積極性。目前我們將其應用于核電廠鍋爐補給水的處理中,全膜分離技術可以減少壓差,在低溫下運行,減少離子的滲出,并且能夠抑制廢水的酸化或堿化,防止設備出現腐蝕現象。未來,電廠污水自動化處理是一種發展趨勢,不僅能夠減少人力、物力,還能夠提高污水處理質量和效率。

3電廠污水處理中膜處理技術的運用

我們以某核電廠為例,該廠共擁有6臺發電機組,總水量為6萬m3/h,污水排放量為1萬m3/h。要確保污水的合理利用,需對其進行必要的處理。膜處理環節主要表現如下。

3.1預處理超濾反滲透技術

首先,我們采用超濾反滲透技術對污水進行預處理,該次處理水量為2×70m3/h。由于陰陽床鈉離子滲透問題對除鹽效果具有一定的影響,因此在設計過程中要控制鈉離子滲漏,降低電導率,并且要控制二氧化硅的含量。該系統主要采用的是自動控制技術,PLC是EDI系統的核心與主要技術,CRT是其監督系統。預處理超濾反滲透技術是將原水輸送到清水泵,并由清水泵進入多介質過濾器,通過多介質過濾和超濾裝置來實現雜質的初步分離,最后利用反滲透裝置來實現有機物的分離。在這一過程中還需要除鹽水泵、陽床、陰床和中間水箱的支持,具體的過程不做闡述。總之,多介質過濾器是其中心,通過這一元件與其他設備的配合來實現雜質和有機物的去除,使原水能夠達到使用需求。通過該裝置能夠將進入超濾裝置的水濁度控制在2mg/L以下。

3.2鍋爐補給水中的全膜技術

現階段,全膜技術是最先進的一種污水處理技術。核電廠發電設備復雜,過程中需要大量的用水，并且用水多為自然水,這部分水的硬度較大,水中雜質較多,實現全面分離,降低污染并實現其循環利用是電廠的主要任務。在核電廠發電過程中采用全膜技術一定要注意電導率的控制,電導率過大容易使水中鈉離子含量增多,有機質或離子過多不符合發電用水需求。全膜技術依然要通過一級滲透和二級滲透過程,最終保證水質的穩定,電化學除鹽法是核電廠的主要鹽水處理辦法,結合膜處理技術,可以滿足電廠鍋爐補給水的應用需求。全膜技術中在預處理系統上使用的是多介質過濾器和活性炭過濾器,通過這2個設備,可以將原水中的懸浮物、固體雜質等分離出去,將膠體和鹽分截留在濾層中,降低污水的水濁度。

3.3循環冷卻排污水中的納濾膜技術

筆者所在廠將污水處理工作的重點放在循環水的冷卻與回收上,以反滲透技術為主,原水的脫鹽是其主要問題。納濾膜技術主要應用于小型電廠的污水處理中,通過濾水池、清水池和反滲透裝置來完成整個循環水冷卻和回收功能,達到節約資源的目的。

4結語

隨著水處理在我國核電廠的作用越來越大,水處理技術的更新就成為一種必然。在我國核電廠中,主要采用超濾、微濾和反滲透等污水處理方式。不同的技術在成本上、技術可行性上和處理效果上均有不同,目前普遍認為全膜技術雖然增加了一部分成本,但在污水處理效果上較好,通過滲透膜實現用水與雜質、有機質的分離。總之,污水處理中膜處理技術的運用十分重要,能夠改善水質,實現核電廠的持續發展。

參考文獻

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