微纳米气泡在污水治理领域的项目说明
1、国内污水概况
我国每年的城市污水排放总量已经达到了735亿吨,其中大部分未经处理就直接排入江河湖泊,有四分之一以上的湖泊受到了不同程度的污染,有近60%的城市没有污水处理厂;农村的生活污水基本上未经过处理就直接排放,农村生活污水治理问题已经影响到社会主义新农村的建设,污水治理任重而道远。
我国是农业大国、人口大国,水资源严重短缺,人均水资源占有量仅2200 立方米,为世界人均占有量的1/4,被列为13个贫水国家之一。到2030年我国人均水资源占有量将下降到1700至1800立方米,需水量接近水资源可开发利用量,缺水问题将更加突出。
虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高,中国污水处理行业正在快速增长,污水处理总量逐年增加,城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面,中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张,管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后;另一方面,中国的污水处理率与发达国家相比,还存在着明显的差距,且处理设施的负荷率低。
因此完善污水处理的政策法规,发现和重视新型的污水处理技术,降低污水处理成本,建立监管体制,创建合理的污水处理收费体系,扶植国内环保产业发展,是摆在中国政府主管部门的头等大事。污水处理行业是一个朝阳产业,发展前景十分广阔。中国在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理,在“十二五”期间在污水处理方面中国政府的投资力度将进一步提高,污水处理范围将扩大到农村生活污水、农业污水等更广阔的领域。
在水域污染的治理方面,中国政府更是集中了巨大的财力,仅“三湖三河”治理中,太湖治理投资为1700亿元,巢湖治理投资为1300亿元,昆明滇池治理投资不低于1700亿元,淮河、海河、辽河的治理投资总额超过了3000亿元;江西省于2009年12月10日取得了环鄱阳湖经济圈国家级立项,其中仅仅鄱阳湖周边的环境治理投资就超过了3500亿元,并计划借此拉动2万亿的社会投资建设生态经济。
1.1、城市生活污水
目前我国城市人口日排放生活污水150—400升,平均每人每日240升,全国每天排放城市生活污水总量约为350亿吨。而目前已经建成并投入使用的城市生活污水处理厂的处理规模仅为年处理能力140亿吨左右,远远低于生活污水产生量。大量的城市生活污水无序无处理排放,造成城市内的纳污水系严重超饱和,被城市污水污染的河流、湖泊比比皆是,城市的水环境污染已经到了危机状态,再不抓紧处理,中国的城市将被粪便等污水淹没。
1.2、城市工业污水
我国城市年产工业污水量为300亿吨左右,其中大约50%左右没有经过处理就直接排放了,工业污水直接污染城市纳污水系,进一步促进了水系的富营养化,同时污染了地下水的水质。由工业污水的无序无处理排放进一步加深了空气污染,酸雨、盐雾等现象频繁出现。
1.3、农业污水
农业污水包括农村生活污水和农业产业污水,农业产业污水中包括农田灌溉的剩余污水、禽畜养殖和水产养殖污水、农产品深加工污水等。农村比城市更临近农村水环境,农村普遍没有污水处理设施,产生的农业污水直接排放,严重污染、威胁农村水环境。
农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个,村民委员会739980个,乡村户数23692.7万户,乡村人口达91960万人。农村人口分散,人口数量多,全国农村每年产生农业污水85亿吨以上,严重污染了农村地区居住环境,农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染,饮用水水质安全受到严重威胁,直接危害农民的身体健康,严重影响农村地区的环境卫生,极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算,农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元,我国农村环境与生态状况令人担忧。
改革开放的三十多年来,我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。畜禽散养户的不断增多,大量畜禽粪便没有处理就直接排放,粪便污染逐年加重。有资料显示,养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍,而养殖一头牛则是22倍。这些有机物未经处理,渗入地下或进入地表水,使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标,严重威胁着居民饮用水的安全。
水产养殖业是威胁农村水环境的一个重要因素,中国农村的水产养殖一般直接在河流、湖泊等水域中建造养殖场,养殖场每天产生的污水和废弃物如饲料残渣、粪便等直接排放到水域中,日积月累,水域中的水质也越来越差,污染程度逐渐加深。
1.4、水域污染
生活污水、工业污水和农业污水的综合作用,再加上填埋到水域边缘的垃圾污染、水域周边湿地的破坏等综合作用,导致水域环境的污染越来越严重,水域水质呈现严重富营养化,蓝藻、水葫芦、赤潮等频繁爆发,使我国大批的河流、湖泊等水域丧失了作为城乡生活水源的功能,成为影响城乡环境的重要污染源,如“三湖三河”污染等。
2、污水处理现状
与国内污水污染日趋严重的形式相匹配的是国内污水处理设施的严重配套不足、污水处理技术落后、水环境治理缺乏系统性和严密性的现状。
我国60%以上的城市没有污水处理设施,农村绝大部分区域没有污水处理设施,污水处理设施配套严重滞后于经济发展带来的水的需求和污水产生量。
我国现行的污水处理技术严重落后,目前国内使用的污水处理技术多数是国际上早已经淘汰的陈旧技术,受中国政府体制中“稳定压倒一切”、“不求有功、但求无过、无过便是功”等思潮的影响,负责项目建设审核的专家对于新技术的应用始终持保守、怀疑态度,宁可批准技术落后的项目建设,也不轻易批准新技术应用。对于新技术应用,专家们经常用20年前甚至更久的基础理论审核,导致新技术应用尤为艰难。
在我国现有的水域环境和城乡污水治理体系中,极度欠缺系统性和严密性,表现为头痛医头、脚痛医脚的现象,处理了城市污水后留下了污水底泥等更难处理的污染物;处理了水域污水后留下了各类化学药剂造成了新的药品污染等等;各种现行的污水处理技术中只片面考虑了自身的技术和功能,而没有综合考虑后续的问题和环境综合治理问题,因此造成污水底泥问题、水域污染频繁爆发问题等,国家大量资金投入始终没有收效。
2.1、城市生活污水处理
目前常规采用的是阳极沟氧化沉淀法、a/o氧化法、活性污泥法、循环曝气法、微生物法等,其中前四种方法产生大量的污水底泥,需要额外确定底泥处理工艺,给无水增氧的手段落后,能耗、成本消耗比较大;而微生物法的基建投资和处理成本相对比较低,但是应用受到极大的限制,尤其是对于北方低温地区难于应用,最关键的问题是微生物法处理污水必须依赖于专用的微生物增氧助剂,这种助剂的供应将成为微生物法的一个应用瓶颈,随着项目的运行,助剂的供应成本将成为严重问题。
2.2、城市工业污水处理
目前常规采用的是絮凝沉淀法、氧化沟法、生物膜过滤法、碳纤维过滤法、微生物法等共十余种方法,但是工业污水比较复杂,尤其是化工类企业污水排放各不相同,以目前的应用技术手段还没有一种可靠的方式能够全面处理工业污水,因此应用的各项技术都是专门针对某一种或者几种污水成分的处理方法,污水处理设施建设投资比较大,处理费用比较高。由于给水中增氧依靠各种化学试剂和助剂,增氧手段落后,水处理效果一般,容易产生新的污染和水环境的药物依赖,处理方案只能是暂时维持,达不到根治效果。
2.3、农业污水治理
目前国内农业污水绝大部分没有经过处理就直接排放了,即使有少量的污水处理,使用的技术也仅仅限于普通活性污泥法、a/o法、厌氧微生物法等。厌氧微生物法是利用厌氧微生物的代谢过程,在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质,常用的有:厌氧接触法、厌氧滤池、uasb升流式厌氧污泥床等。
2.4、水域污染治理
目前国内采用的水域污染治理技术中还没有任何一种技术可以彻底解决水域环境净化还原的问题,常规的方法为药剂处理、人工清理水底淤泥、打捞蓝藻和水葫芦等,而药剂实质是污染转化,暂时受到水净化效果,但是过了一段时间又会发生新的污染;人工清理水底淤泥只能维持2—3年的时间,并且不能改变水质,只能维护短期内水质不恶化;人工打捞蓝藻、水葫芦也只能解决眼前问题,蓝藻和水葫芦将继续并持续爆发,而打捞的蓝藻和水葫芦本身容易腐烂变质,产生恶臭气体,而国内还没有亮获得使用蓝藻和水葫芦的技术,所以这种做法等同于污染转型。因此纵观国内水域污染治理方案,普遍存在着使用临时手段解决眼前问题的现象,因此导致水域污染越治理越严重,水域污染定期或不定期爆发。
3、本洲系统介绍
要彻底解决国内各种污水处理和环境综合治理的难题,就必须创造一种主流技术,能够克服上述各种污水处理技术的弊端,站在环境综合治理角度对待所有的污水处理问题,实现消除污水治理的后续污染、打破药剂和生物助剂等制约瓶颈、达到污水的净化还原的目的。
本洲(北京)纳米科技有限公司拥有的本洲纳米系统技术正是彻底解决国内污水处理和环境综合治理难题的首选技术,可以彻底消除污水的所有污染源,实现污水净化还原的目的。
3.1、技术的产生
水环境的现实状况与经济社会发展对水环境的需求之间存在着尖锐矛盾。长期以来,由于水污染问题缺乏系统性、协同性和创新性的科学研究,水污染控制的技术支撑相对薄弱,因而导致水污染日趋严重的态势尚未得到根本扭转。未来5~15年,甚至更长时间内,伴随我国经济社会的高速发展,水资源与水环境质量仍然是制约与胁迫我国经济社会发展的重大瓶颈。因此,尽快利用创新性的实用技术手段,力求从根源上彻底治理污染,还原水域的标准水质,并能够长期维护水域水质洁净状态,是保护人类生存健康安全的重要课题。
3.2、技术原理
治理水污染首先需要明确水污染的原因和形成污染的机理,才能针对性制定出消除污染、还原水质的有效技术方案。
3.2.1、水污染机理
人类在数量稀少、居住分撒的时代,环境中所有水域基本都保持着良好的质量,随着人类活动的逐渐频繁,水域污染才慢慢加重起来的,原因是人类活动排放的污染已经超出了水域自我净化能力的极限。
所有的水域都有一定程度的自净能力,这种自净能力来源于水中的溶解氧,如果水中缺氧,水域一定处于严重污染中。水中溶解氧含量越高,水域的自净能力越强,通常自然水域的天然溶解氧含量为1ppm左右。当水域中进入少量的污染物之后,水域中的溶解氧将污染物氧化分解成没有污染作用的无机物并以气体形态释放,水域中恢复洁净,再经过一段时间的自然溶解,水域中恢复溶解氧含量,从而实现水域自净能力的循环平衡,维持水域的洁净生态环境。
但是,当进入水域中的污染物总量超过水中溶解氧含量的自净能力时,水中的溶解氧含量在氧化分解部分污染物后被消耗光,剩余的污染物以溶解、悬浮两种形态与水分子结合成为庞大的胶体性质聚合分子团,在这种胶体聚合分子团中,所有的水分子都通过化学键连接和带电粒子电性吸附方式与污染物紧密结合,这种结合致使水分子因为所有的对外连接化学键和电性吸附间隙被水分子和其他污染物分子占据而失去了所有的活性和与其他物质结合的能力,即使采用强制曝气、通入氧气手段也无法使水中溶解氧,而污染物分子也因为所有的对外连接化学键和电性吸附间隙被水分子和其他污染物分子占据而不能直接氧化分解。这种庞大的胶体聚合分子团弥漫在全部水域中,导致整个水域丧失全部的溶解氧能力,水域的自净能力彻底消失。使用化学药