珠江水治理之我见.docx

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珠江水治理之我见

珠江水治理之我见

膜分离技术在治理珠江水污染中的应用

2011/6/7

路过

[摘要]在全国七大流域中，珠江水环境位列第一，但局部污染相当严重，主要集中在珠江三角洲地区。

珠江水污染最主要的来源是生活污水和工业废水。

本文将针对这两项主要污染源,采用膜分离技术来治理珠江水污染。

由于PVDF的优良性能，使其在生活污水处理、工业废水治理等方面应用广泛。

本文将介绍几种PVDF改良膜在实际生活生产中的应用。

[关键词]污染源；污水处理；分离技术；膜分离；PVDF

目录

1污染源分析3

1.1点污染源3

1.2面污染源3

1.3点面源污染关系4

2治理技术方案4

2.1膜分离技术的原理及概况4

2.1聚偏氟乙烯（PVDF）膜5

2.2生活污水处理及中水回用6

2.2.1工艺流程6

2.2.2主体设备7

2.3工业废水处理7

2.3.1印染废水7

2.3.2重金属废水9

3参考文献10

珠江是我国南部的一条大河，降水量丰沛，多年平均降水量为1475.Onnll，居全国7大流域之首。

水资源总量较丰富，多年平均水资源总量为3385亿m³，其中地表水资源量为3381亿m³，在全国7大流域中仅次于长江流域。

但由于降水量时空分布很不均匀，各地区人口密度、土地分布和经济发展极不平衡，因此珠江水资源短缺问题仍然存在。

近年来，随着经济的快速增长，一方面农业、工业和城镇生活需水量不断增大，供水能力日显不足。

另一方面由于经济发展带来的水质污染问题也日趋严重，加剧了水资源短缺。

同时90年代以来珠江流域洪旱频发，因洪旱灾害造成的损失和带来的影响也越来越严重。

而流域内许多地区由于各方面的原因，水资源利用现状不容乐观，远不能满足目前多方面需水要求，缺水问题日益突出，缺水类型呈现多样性。

1污染源分析

珠江流域污染源包括点、面两种，点污染源主要指工矿企业、城镇生活污染源。

面污染源又称为非点源污染，指在较大范围内，溶解性或固体污染物在降雨径流的作用下，通过地表或地下径流进入受纳水体，造成的水体污染。

1.1点污染源

点污染源主要来自工矿企业、城镇生活污染源。

珠江流域2000年废污水排放量为114.3亿t，其中一般工业污染源废水排放量78.71亿m³，城镇生活污染源污水排放量35.59亿m³。

总体上，经济发达，城市密集，人口较多的地区废污水排放量较大。

珠江三角洲是全流域经济最发达、城市化程度最高的地区，其废污水排放量居全流域首位，达63.29亿t，占流域的55.3%。

珠江三角洲水资源相对丰富，居民用水比较浪费，人均排水量为226.10L/人•d，居全流域之首，是最小的南北盘江地区的1.75倍。

珠江流域所涉及的行政区中，广东、广西省（自治区）为全流域废污水排放量大户，两省（自治区）废污水排放量合计占流域的90%左右。

点源的污染物主要经渠（管）道等入河排污口排入水功能区，珠江流域入河排污口污水性质包括生活、工业和混合三类，其中混合类污水所占比例最高。

1.2面污染源

面源贡献主要来自农村生活污水固废、化肥施用、畜禽养殖、水土流失和城市面源五大方面。

其中农村生活和畜禽养殖所占比例大，水土流失和城镇面源所占比较少。

流域上游地区农村人口多，畜禽养殖比较分散，面源污染为全流域最大；下游地区，特别是北江、东江和珠江三角洲地区，城市化程度高，农村人口相对较少，畜禽养殖大部分是集约型养殖，这些地区面源污染相对较小。

2000年珠江流域面源产生量COD为693.64万t，氨氮为50.85万t。

面源产生量上游明显大于下游，南北盘江水域面源COD产生量为166万t，氨氮为12.3万t，总氮为102万t，总磷为17.0万t，均居流域之首。

在珠江流域所涉及的行政区中广东和广西省（自治区）的面源贡献最大，两省（区）面源产生量合计占流域的70%左右。

1.3点面源污染关系

点污染源与面污染源的污染物表现形式、对河流影响的程度不尽相同，且在不同地区污染物入河量中点源、面源的贡献率也有所不同。

点源主要表现以COD和氨氮为主，而面源主要表现以总氮、总磷为主。

珠江流域COD、氨氮入河量以点源为主；而总氮、总磷则以面源贡献为主。

珠江流域COD、氨氮和总氮、总磷的点、面源贡献率分别呈以下趋势：

在上游，COD和氨氮点源的贡献率较小，约占20%—40%，面源贡献率较大，能够达到60%—80%，总氮、总磷点源贡献率在1%以下，面源贡献率在85%以上；下游城市较集中的地区COD和氨氮点源的贡献率较大，可达60%一85%，面源贡献率较小，只有15%—40%，总氮、总磷的点面源贡献率相差不大，点源为27%—71%，面源为29%一73%。

珠江流域众多企业工业废水和城镇居民生活污水等点源，在流域经济快速增长中所带来的水环境污染已是长久问题。

随着农村生活用水水平提高，农业畜禽业快速发展，再加上水土流失日趋严重，由此所产生的面源污染也将日趋突出。

近年来面源的污染已成为水环境污染、湖泊水库富营养化的主要影响因素，所以在对流域的水污染治理中，应该进一步加强对面源污染的控制力度。

2治理技术方案

根据上文的分析，珠江水污染最主要的来源是生活污水和工业废水。

本文将针对这两项主要污染源，采用膜分离、电渗析等分离新技术来治理珠江水污染。

2.1膜分离技术的原理及概况

膜分离技术是在20世纪初出现、20世纪60年代迅速崛起的一门分离新技术，它是利用特殊制造的具有选择透过性能的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离方法。

与传统分离操作（如蒸发、吸附、萃取、深冷分离等）相比较，其过程不发生相变，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单等特点。

在水处理行业中，它被广泛应用于城市污水处理与回用、各种工业废水处理与回用、纯水生产、海水脱盐和苦咸水淡化等过程，给人类带来了巨大的环境和经济效益。

在膜分离技术的发展过程中，高分子有机膜在水处理领域的应用越来越广泛。

膜材料的化学性质对膜分离的效果起决定性作用。

根据所处理的不同类型水的特点，要求所用高分子膜材料要具有良好的化学稳定性、热稳定性、耐微生物侵蚀性、耐酸碱性和耐氧化性。

另外，对不同种类的膜也有不同的要求。

反渗透、超滤和微滤用膜最好为亲水性膜，以得到高水通量和抗污染能力；电渗析特别强调膜的耐酸碱性和热稳定性。

2.1聚偏氟乙烯（PVDF）膜

聚偏氟乙烯（PVDF）是20世纪70年代发展起来的具有优良综合性能的膜材料。

结晶度60％—80％，氟含量59％，密度1．75—1．789／cm³，玻璃化温度-92℃，脆化温度-62℃以下，结晶熔点约170℃，热分解温度在316℃以上，力学性能优良，具有良好的耐冲击性、耐磨性和耐切割性能。

此外，还具有压电性、介电性和热电性等特殊性能。

PVDF的化学稳定性良好，在室温下不被酸、碱、强氧化剂和卤素所腐蚀，对脂肪烃、芳香烃、醇和醛等有机溶剂很稳定，在盐酸、硝酸、硫酸和稀、浓碱液（40％）中以及高达100℃温度下，其性能基本不变。

PVDF具有优异的抗丫射线、紫外线辐射和耐老化性能，其薄膜长期置于室外不变脆，不龟裂。

由于PVDF的优良性能，使其在生活污水处理、工业废水治理等方面应用广泛。

本文将介绍几种PVDF改良膜在实际生活生产中的应用。

2.2生活污水处理及中水回用

生活污水的水量、水质比较稳定，经过适当处理后，可作为中水用于冲洗厕所、浇洒绿地等，从而缓解水资源短缺的危机。

传统的中水处理工艺流程比较复杂，出水水质没有保证，导致中水回用难以真正实施。

目前世界各国都选用膜分离技术或膜分离技术和生物处理技术结合形成的膜生物反应器处理技术来进行污水回用处理，具有流程简单，占地省，出水水质优良，无悬浮物，可直接回用，及剩余污泥量少等优点。

李娜等[8]利用A／O型一体式膜生物反应器处理生活污水，所用PVDF平板膜的孔径为0.08μm，膜面积为0.45m²。

出水COD值稳定，平均去除率达96％以上；在连续运行的70d内未发生膜污染现象。

左丹英等[9]对内置转盘式PVDF膜生物反应器（SRMBR）处理污水工艺进行了研究。

SRMBR可长期稳定运行，在污水COD为180—368mg／L时，出水COD在运行ld后稳定在20mg／L以内，COD去除率>93％。

2.2.1工艺流程

2.2.2主体设备

2.3工业废水处理

工业废水治理也是珠江水治理中的重中之重，本文以印染废水、重金属废水为例，列举了膜分离新技术在中在珠江水治理中的应用。

2.3.1印染废水

印染废水的处理难点是：

COD高，可生化性差；色度高、成分复杂、脱色难度大。

特别是新型助剂、染料、整理剂等难生物降解的有机物在印染行业被大量使用，致使印染废水中的COD增高、BOD／COD更低，采用传统印染废水处理工艺，其出水指标难以达到排放标准。

而采用膜技术处理印染废水，可取得较好的效果和降低运行成本。

王文浪等[10]采用水解酸化+MBRT艺处理印染废水，膜组件采用上海应用物理研究所生产的改性PVDF平片膜，有效膜面积为0.6m²。

该系统对浊度去除率几乎达100％，对COD、色度去除率分别达到90％、82％。

丛利泽等[11]采用混凝沉淀预处理、膜生物反应器与反渗透膜系统组合工艺处理印染废水具有很好的效果。

当原水COD高达2500mg／L，色度高达10000倍时，经该工艺处理后COD降到30mg／L，NH3-N降到8mg／L，色度为0，已经达到废水回用标准。

2.3.1.1工艺流程

2.3.1.2主体设备

系统特点：

1.BAFMF系统采用PVDF，抗氧化性强及抗污染性好；

2.RO（NF）系统采用抗污染反渗透膜，使用寿命长；

3.出水水质好，可用于所有生产工艺；

4.自动化程度高，操作简单，运行成本低；

5.与离子交换相比，无需用酸碱再生。

2.3.2重金属废水

水体重金属污染防治是水污染治理的重要内容，许多技术如化学沉淀、膜分离、离子交换与吸附等已被用于重金属离子的去除，其中膜分离技术具有分离效率高、无相变、节能、操作简便等特点。

宋来洲等[12，13]应用丙烯酸、聚偏氟乙烯（PVDF）为主要材料，研制出新型的、具有离子交换性能的聚偏氟乙烯共混改性微滤膜。

PVDF膜对Zn（II）具有优良的吸附性能。

改性膜经吸附／脱附4次循环后，对水体中Zn（II）吸附量大于0．005mg／cm2，脱附率超过95％，具有较好的再生利用性能。

同时分析了PVDF改性膜对水溶液中Cu（II）的吸附性能，PVDF膜经吸附／脱附4次循环后，对模拟废水中Cu（II）和城市污水中Cu（II）的吸附量分别大于0.025mg／cm²和0.015mg／cm²，脱附率超过95％。

杜军等[14]采用自制PVDF膜和商品膜进行了减压膜蒸馏法处理Cr（III）水溶液的实验研究。

其膜通量可达40kg／m²·h以上，商品膜的截留率大于90％，自制膜的截留率也在50％以上，其中平均孔径为0.05pm膜，其截留率高达80％，显示出这一方法潜在的应用价值。

2.3.2.1工艺流程

2.3.2.2主体设备

3参考文献

[1]中水珠江规划勘测设计有限公司，中华人民共和国水力资源复查成果第三卷珠江流域，2003年12月.

[2]崔伟中，李学灵，珠江河口水资源保护与可持续发展研究，广州:

广东经济出版社，2004年2月.

[3]范利平，珠江三角洲水污染现状及防治对策，水利规划，1998年

[4]孙超，广州珠江河段水质分析和防治，广东省水利电力勘测设计研究院，2007.5

[5]钱燕，珠江水资源利用及发展，2005.12

[6]刘智森，张立，陈枫，21世纪珠江片水利发展研究，北京:

中国水利水电出版社，2001

年12月.

[7]耿玉秀，用于污水处理的中空纤维膜的研制与应用，2010年4月.

[8]李娜，梁伟，李志东等．A／O型IMB