港口水域污染治理工艺改进研究

ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT

环境科学与管理

Vol.44 No. 2Feb. 2019

文章编号：1674 -6139(2019)02 -0114 -05

港口水域污染治理工艺改进研究

王一珅，周#

(交通运输部天津水运工程科学研究所，天津3〇〇456)

摘要:提出一种新型的港口水域污染治理工艺，该工艺是对活性污泥工艺、生物膜工艺的改进，它将两种工艺 的优点相结合，是一种复合工艺。研究分为三部分：首先对港口水域污染情况进行简要分析；其次对治理工艺 进行改进；最后对工艺改进效果进行分析验证。结果表明：与活性污泥工艺、生物膜工艺相比，利用复合工艺治

BDCDmg/L — 1、. 08

mg/L — 'O.g mg/L-^l.g mg/L — 1、. 3 mg/L — 1 ,且降低幅度要比活性污泥工艺、生物膜工艺大得多；由此证明

理水中五种主要污染物质后，悬浮物、0、0、氨氮、其它的浓度较处理之前分别降低了 1. 14 了该工艺改进效果。

关键词：港口水域；污染治理；治理工艺；工艺改进中图分类号：703.1

文献标志码:

A

Improvement of Pollution Control Technology in Port Waters

Wang Yishen，Zhou Xin

(Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，M. 0. T. ，Tianjin 300456, China)

Abstract： A new technology for opllution control in port waters is proposed. This process is an improvement on activatedsludge process and biofilm process. It combines the advantages of the two processes and is a composite vided into three parts ： first, a brief analysis of the port water pollution ； second, the improvement of the treatment process the effect of process improvement is analyzed and verified. The results showed that the concentrations of suspended solids，B0D， C0D，ammonia nitrogen and other pollutants in the treated water were decreased by 1. 14 mg/L 1 , 3. 08 mg/L 1 , 0. 79 mg/L 1， 1.89 mg/L_1 and 0. 3 mg/L_1，respectively, compared with the activated sludge process and biofilm process. mud and biofilm is much larger，which proves the improvement effect of this process.

Key words：port water area； pollution control； treatment technology； process improvement

刖目

的重要选择，而各个港口作为水陆交接的重要枢 纽，承担了石油、化工、冶金、机械等重点物资运输

自经济全球化之后，中国与各国的贸易往来

的任务，是外向型经济的窗口，但也正是因为港口 的频繁贸易往来，导致港口流域的水污染问题日 益严重，影响港口周围地区居民正常生活，影响附 近渔业的可持续发展，基于此，必须采取积极有效 的措施，对其污染进行治理，缓解经济发展与环境 保护之间的矛盾。当前最常见的两大污水治理工

量大规模增长，据调查，中国在2017年一年的海 上贸易交易额就达到了 1 325亿元人民币，为中国 经济的发展提供了有力的支持。水路运输成本 低，消耗量小，运输量大，是中国对外贸易中物流

收稿日期：018-11 -11作者简介:王一珅（1988 -通讯作者:周鑫

艺是活性污泥工艺和生物膜工艺[1]。这两种工艺

)男，大学本科,工程师，研究方向：港口环

保设施，工程监理。

虽然都能治理污水，但是面对污染程度较高且范 围较广的流域，却各有缺点，前者成本较高、适应

•

111

•

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低、治理 受水质、水量的影响，而后者虽

然弥补了前者的很多不足，但是生物滤池中的滤 料易堵塞、需反复性冲洗、效率低、稳定性较差，因 此研究针对以上两种工艺的缺点和不足进行改 进，吸取两种工艺的优点，提出一种新型、高效的 适合治理港口水域污染的复合工艺[2]。为验证改 进效果，取某港口的水样作为实验样本，利用活性 污泥工艺、生物膜工艺和改进后的复合工艺进行 污染治理，治理效果：污染物浓度较之前得到了大

的 低 。1

港口水域污染情况

港口是以海上交通枢纽的属性存在，不从事

生产活动，一般来说，造成的水污染程度较小，但 是作为海上交通与陆路交通的连接之地，是自然 的生态环境敏感区，也是人类活动功能的重要承 载区，因此每天都会进行大量的运输活动，在运输 和作业过程中必然会对港口水域造成一*定的负面 压力，长此以往，必然造成水域污染。需要通过船 舶运输才能完成贸易，一般都是较为重要的物质 资源，如煤炭、矿石、粮食、化学品、原油、成品 油[]。以上这些物品在运输过程中不可能实现全 封闭，或多或少都会存在一定量的泄露情况，所以 必然造成相应的水污染。港口水域污染主要原因 见图1。

油物 装类化质 生箱其学活它

i 广

0

10 20 30

40 50

,

占比/%

图1港口水域污染情况调查

由图1可知，港口流域水 主要有以下几种:

含油污水，含煤、矿污水，集装箱洗箱污水，含化学品

污水，生活污水等集中度等。• 112 •

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2水污染治理工艺改进研究

2.1活性污泥工艺与生物膜工艺

活性污泥工艺是一种污水的好氧生物处理法， 它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有 机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些 物质，同时也能去除一部分磷素和氮素，使污水得到 净化[4]。典型的活性污泥工艺是由曝气池、沉淀 池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成，见 图2。

图2活性污泥工艺

活性污泥工艺原理形象说法:微生物“吃掉”了 污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本 质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好[5]。

生物膜工艺是一种固定膜法，是利用附着生长 于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机 污水处理的方法，其原理是首先吸附附着水层有机 物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌气层进行 厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长 新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的，见 图3〇

^

污水

氧气ii

空

气

图3生物膜工艺

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2.2污染治理改进复合工艺

研究的水污染治理复合工艺核心是将比重接近 水的悬浮填料直接投放到需要治理的港口水域中， 并以此作为微生物活性载体，然后利用流域内风力 作用和水流作用使悬浮填料处于流化状态，促进污 染物质与悬浮填料充分接触，当有污染物附着在悬 浮填料上之后，放置在悬浮填料内部分反应器会随

着混合液的回旋翻转作用而自由移动，从而达到污 水治理的目的。该种复合工艺不需要进行活性污泥 回流或循环反冲洗，处理效率较高;施工简便，动力 消耗少;抗冲击能力强，成本低。该复合工艺污染治 理流程见图4。

图4复合工艺污染治理流程

该复合工艺由三个主要部件构成:悬浮填料、反 应器以及旋切式微泡曝气机。港口流域中的污水首 先需要通过格栅进行拦截过滤，去除水中大型可见 的漂浮物，之后把已经粗略过滤的污水排入到水解 酸化池兼作调节池中，将污水中能够酸化降解的物 质尽量降解掉，然后利用旋切式微泡曝气机将降解 水排入到反应器当中，在反应器当中经好氧、兼氧微 生物的共同作用后，将其中的有机污染物去除掉，处 理后的污水如果达不到出水达标标准，则进行回流， 返回到反应器当中重新进行处理，直至满足出水达 标标准，完成污水处理;如果达标，直接排出处理后 的水[6]。

2.2.1悬浮填料制备

根据章节1可知，港口水域主要受到油类、矿物 质、化学、生活污水等的污染，因此经过实验室检验 就可得知该城市河流的污染物质构成：悬浮物、 0^、：600、^14+、氨氮、磷、汞、1\\/[11、€(1等[7]。现在 根据以上这些污染物质选择相应的治理原材料，进 行悬浮载体填料的制备，见表1。

. 2019

表1悬浮填料原材料及含量

悬浮填料原材料

含量（％)聚醚48.8 -62.5凹凸棒石5.6-15.3桂油0.6 ~2.0二乙胺0. 2 ~1.0己二异氰酸醋

20.6 -30.3催化剂0. 1 ~1.0水10 -5. 3表面活性剂

0.5 ~5.0

悬浮填料的制备比例需要参考水样中的pH

值，具体标准如下述公式（1)所示。

Q=,/tf • ^ X

(1)

公式中力为制备比例；为原材料净含量;；为

融合剂含量;X为原材料总体重量

。

计算结果参考下

述标

选 。

制备出来的悬浮填料见图5。30% pH^3.5

,50% 2 彡 pH<3.5■ 100%

0^pH<2

图5悬浮填料

2.2.2反应器装置

见图6为复合工艺中的反应器装置。

理过 的 水

应

中 ， 首

接触的是反应器内的悬浮填料，并通过逐步附着，在 悬浮填料的表面形成生物膜，然后悬浮填料分解物质 将表面的污染物质进行分解，使污水得到净化[]。

上述反应器装置运行参数见表2。

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生成氧分子，并扩散到液相中，完成对污染物质的第 一次溶氧。之后将没有完全溶氧的污染物质，利用反 应器中的低气压将其重新压回到内部，与氧分子一起 进行二次溶氧。有了旋切式微泡曝气机的加入，避免 了反复冲洗带来的不便，提高了污染治理效率[9]。3

实证分析

为验证改进效果，现利用研究的复合工艺、活性 污泥工艺和生物膜工艺进行港口水域污染治理。研

图6表2名称溶解氧浓度进水流量污泥回流比

反应器装置

究需要的实验样本来自于某港口，共10 ，每50

LL

反应器装置运行参数

参数2 ~ 3 m

为一个实验样本，共三个，样本中主要五种污染物的含量见表3。

/L

现利用上述三种工艺在实验，实验结果见表4。

表3污染物质悬浮物

MATLAB平台上进行

8.5 L/h1/1012 h150 L/h

样本中五种污染物质

浓度（mg/L-1)

56.64118.65100.2120.541.3

HRT

微孔曝气

2. 2. 3 旋切式微泡曝气机

旋切式微泡曝气机的主要作用是为反应器服务的，它利用水下叶轮的高速旋转力，将空气带入到反应器中，然后在离心率的帮助下吸入空气，进行分解，

表4

港口水域污染治理效果

BODCOD

氨氮其它

浓度（mg/L-1)

污染物质

活

悬浮物

55..50115.5799.41118.651.0

艺

生物膜工艺48.51112.4590.54115.31.2

复合工艺45.4105.5174.4195.020.5

BOD

COD

氨氮其它

从表4中可以看出，在经过研究的改进复合工艺对样本1进行污染治理后，悬浮物，

BOD、COD氨

mgL1、. mg/L1、

9. 66 mg/L_1、5. 24 mg/L_1、0. 1 mg/L_1。三者对

度较处理前分别减少了 8. 13 ]/， 现利 用 合 艺 港口 水域 水中

浓 要 活

艺 、 生

治 理 ，

艺

氮以及其它五种污染物质的浓度较处理前分别减少

mg/L _1、13. 14 mg/L _1、25. 79 mg/L_1、

25. 52 mg/L'0. 8 mg/L — 1;利用活性污泥工艺对样

了 11.24

本2进行治理后，样本中五种主要污染物质浓度较

低的多，由此证明了研究的工艺改进效果[0]。4

结语

港口水域污染治理问题一直困扰着人们，影响 了周围人们生产生活，因此必须对其进行治理，修复

mg/L — 1、. 08 mg/L — 1、0. 79 mg/L_1、1. 89 mg/L_1、0. 3 mg/L_1 ;利用生物膜工艺

处理前分别减少了 1. 1

对样本3进行治理后，样本中五种主要污染物质浓 • 114 •

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港口水域环境，但是目前常用的两种污染治理工艺 (活性污泥工艺、生物膜工艺）并不能适用大规模的 污水治理，因此研究取其两种工艺精华，进行改进， 构成一种复合工艺。为验证该工艺的改进效果，进 行实证对比，结果表明:经过该工艺的治理后，污水 中污染物质浓度要比活性污泥工艺、生物膜工艺低 的多，由此证明了本复合工艺的有效性。

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(上接第110页）

(1)通过法律和宣传普及教育建立地下水保护、污 染防治体系，明确管理者、使用者之间的权责，构建 水质监测网络。（2)建立现代化排灌系统，排灌分 开、减少盐碱积累；适当减少地下水开采，优化灌渠 设施、避免破损漏水。（3)根据地下水水位、水质合 理规划适生植物景观建设，如在盐碱化地段种植芦 苇等抗盐类植物，营造防护林。（4)逐步推进农业 改良，控制农药化肥施用;推广喷灌、微灌技术;种植 耐盐耐碱优质品种作物。3

结论

土地整理是国家为优化利用水土资源而提出的 国土资源整治策略，其在提升土地质量、维护耕地安 全方面起了重大作用，然后对地下水环境带来深刻 影响，突出的问题表现为营养盐类富集造成的污染， 今后，该区水资源管理工作的重点应向这一方面 偏移。

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