水处理实践与理论之关系——个人体会

2023-02-11 09:52:50

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1、上流式斜板二沉池,其机制不是“增加了水平投影沉淀面积”;冷、热水产生对流,不代表“有势流动”。2、水流在氧化沟转一圈只需数分钟,不可能完成“硝化/反硝化”;三槽式氧化沟工况呈周期性变化,运行程序易顾此失彼。

也许环保制造业历史原因,业界曾有轻视理论现象,动辄曰“试一试”,真有意义么?

一老板宣称:他家沉淀装置效果好,可以沉淀重金属“离子”;

某企业宣传:他们的混凝剂可用于去除TDS;

有公众号广告:生产羟基自由基发生器(气载),可用于废水处理。

若缺乏基本的科学概念,免谈!只有掌握基础理论,且结合实践,剖析本质,才能获得新知识。谈三个经历:

一、关于沉淀池工况

斜板沉淀池:教科书所述机理— 增加了“水平投影沉淀面积”。但应用于二沉池,完全两码事,如图。我们在上海某厂调查(1984年)发现:正常运行时污泥层远在斜板区之下,若进入斜板区后马上就会泛泥;可以想象:即使污泥沉淀在斜板上,它仍需要脱离斜板,否则不能实现稳定运行。显然,原述机理讲不通。但增加斜板后,“表面水力负荷”确实增加了一倍。其真实机制为:斜板改善了布水均匀度,稳定了水流(Re值减小),强化了活性污泥絮凝。想起一笑话,当年有大学生来厂参观,学生问:斜板二沉池缺点是什么?带队老师答:容易堵塞。天哪!斜板间距为80mm,活性污泥絮体怎么会堵塞?

周边式二沉池:发明者所述流态如图。

当时我就不信,发表了“周边式二次沉淀池流态的计算模拟研究”(环境科学学报,Vol.12 No.4,1992)。但人家也是做过实验、验证过流态的呀:模型池中先放满温度较高的清水,然后将温度较低、带红颜色的冷水引进池中。清晰可见:红色冷水由池边沿池底向池中心流动;无色温水由池中心沿表层向周边槽流动。但问题关键在于:冷、热水两种不同比重液体产生的对流,是不是“有势流动”?有势流动会来回折返吗?

二、关于氧化沟工况

九十年代初,氧化沟工艺风靡全国,据称优点:存在着能量梯度、溶解氧梯度;即有推流式、又有完全混合式特点等等。据此,有人声称可应用于“硝化/反硝化”;甚至有人发展了上下隔板分离,上层下层循环的“氧化沟”。其实,简单计算就可以得知:水流在氧化沟转一圈只需要数分钟时间(若平均流速为1.0 m/s,氧化沟长220 m,则为220 s ),这么短的时间怎么可能实现“硝化/反硝化”?混合液在沟内循环至少有几十次(若水力停留时间为4小时,则循环65次),在基质浓度、活性污泥浓度方面呈现“完全混合式”反应器特点,而不是“推流式”。

后来又诞生了“三槽式氧化沟”,其实这种反应器很难设计运行程序(对于边槽至少有:进水曝气、闷曝、静止沉淀、沉淀出水四个阶段),而人们却仅看到它“一体化”的优点。当1#号槽进水时,进1#号槽的污泥浓度为零;而进2#号槽的为1#号混合液;进3#号槽(此时作为沉淀槽)的为2#号槽混合液;就是说:活性污泥随运行程序周期性地在各槽之间转移。因此,槽内MLSS、F/M等生化参数是周期性变化的。曾有某名校博士生在学术会议上发表论点:三槽式氧化沟工况呈周期性变化。我听后真生气,难道你没做文献调研?早在十多年前我就定量描述了变化规律,应用了我高等数学至少70%的知识(马鲁铭. 三槽式切换氧化沟运行工况数学模式及应用. 环境科学学报,Vol.15 No.2,1995)。

三、关于紫外光照处理高浓高盐废水工艺

五年前某央企召开科研立项论证会,有名校博士生提出了“紫外光照处理高浓高盐废水”工艺,原理:紫外光照可在水中产生•OH;•OH可氧化Cl-,生成Cl2或其它自由氯,并氧化有机物。作为评审专家我跟他说:原理虽然成立,但作用很小,不能满足实用工艺研究立项要求。他很不服。会后回宾馆睡不着,思考如何说服他:想想看,若此方法真有显著作用,太平洋早就成为东湖了。         

        真要与外行打交道,主宰命运的就是自己了。九十年代中,Y市水处理企业老板拿到“稀土冶炼废水处理”项目,其中氨氮浓度高达上万ppm。我们想来思去,第一步应回收氨氮;但后续处理达到15ppm没有可行方案。老板不高兴了:那你们就做前处理— 回收氨氮吧,能做后续工艺的人多得很呢!好在长期合作关系,当年高校经费困难,要生存呀。我们设计了汽提(蒸馏)工艺(是现学现用),老板看了图纸很爽快:“钢结构塔,我们会做;陶瓷鲍尔环,我们市到处都做”。

安装调试了,老板打来电话,声调难听:“氨氮回收率远达不到设计值90%,怎么会事?”那时我父亲病危,但为不背骗子恶名,立即前往Y市指导调试。一看塔内明白了:鲍尔环壁很厚,拉窗壁填满了环芯,就是“死面疙瘩”。我耐心讲解:填料不仅要有比表面积,而且要有空隙率,空间能通流体。待改正后老板又来电话,客气多了:还是没有达到90%。再去,发现故障不大,就是塔上汽体管道有U弯,冷凝集液体,由此造成塔内蒸发汽量呈脉冲态,汽提效率下降。问题解决后,八次调试有七次回收率超90%(老板守信用,科研费随后全付了)。此时土建工程刚完工,我饶有兴趣参观了后续处理工艺。一看结构,猜出就是生物脱氮工艺。我激动地跟老板打赌:若出水氨氮达到60ppm以下,我拜你为师!后来听说,因后续工程不达标,该老板破产了。每当回忆此事,我都庆幸:没吹牛,不倒霉!


(声明:以上技术资讯文章,是马鲁铭的原创,仅供参考!不承诺学术的严谨性与实践的可靠性,敬请不要摘录引用。)