一、前言
水污染防治是世界性難題,為恢復(fù)在工業(yè)化進(jìn)程中遭受污染的河水水質(zhì),歐洲國家用了近百年。我國在快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)和加速城市化的進(jìn)程中,也出現(xiàn)了嚴(yán)重的水污染和淡水資源短缺。據(jù)介紹,我國重點(diǎn)流域40%以上的斷面水質(zhì)沒有達(dá)到治理規(guī)劃的要求。一些地區(qū)"有河皆干、有水皆污"。"全國大中城市淺層地下水不同程度地遭受污染,約一半的城市市區(qū)地下水污染較為嚴(yán)重。"飲用水安全存在隱患,全國有3億多農(nóng)村人口存在飲用水不安全問題。全國113個環(huán)保重點(diǎn)城市的222個地表飲用水水源地,平均水質(zhì)達(dá)標(biāo)率只有72%。
另據(jù)報道,目前,長江受污染之重觸目驚心,長江污水排放量2005年已達(dá)184.2億噸,湖泊半數(shù)以上已處于富營養(yǎng)化狀態(tài),沿江城市500余個取水口受到不同程度污染,住在江邊沒水吃的現(xiàn)象普遍存在。嚴(yán)重的污染致使長江水體呈"荒漠化"發(fā)展趨勢,白鰭豚、鰣魚等多種珍稀魚類已瀕于滅絕。
為了解決水污染我國投入了大量的人力、物力和財力,關(guān)停了一批污染企業(yè),建成了一批污水處理廠,國家出臺政策,嚴(yán)格控制污染物排放總量及達(dá)標(biāo)排放,從事污控的人員不計其數(shù),然而水污染形勢依然嚴(yán)峻,這是為什么?究其原因,除了治污體制、機(jī)制應(yīng)該健全之外,一個重要原因是治污方法繁雜,投資過大,運(yùn)行費(fèi)用高,往往是借錢建了污水處理廠,還要賠錢運(yùn)行,這就難怪有直排或偷排污水的現(xiàn)象存在。現(xiàn)在的局面是上游排污水,下游取來再用,用后又排入江河,一條河道從上游到下游越來越污染。
要想改變水污染的現(xiàn)狀,必須改變治污方法,做到任何城市、任何企業(yè)都不外排任何污水,并且要節(jié)約使用取來的淡水資源。本文介紹的根治污水的新工藝及其新技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。本項(xiàng)治理污水的理論基礎(chǔ)是,摒棄混合污水沉淀法,采用單項(xiàng)污水離心過濾法,其新技術(shù)是行星離心過濾機(jī)。因?yàn)閺谋举|(zhì)上講,污水處理應(yīng)屬于固液分離的范疇,離心過濾機(jī)的重要功能就是離心分離。離心過濾機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛,為適應(yīng)生產(chǎn)中工藝流程的不同要求,通常有多種形式的離心過濾機(jī)可供選擇。但是無論哪種離心過濾機(jī)都無法從懸浮液中全部分離出微米級及其以細(xì)的固形物,致使濾出的廢水中含有大量的微細(xì)物質(zhì),排入水體污染了水環(huán)境,這也是現(xiàn)有離心過濾機(jī)不能在污水處理方面發(fā)揮作用的根本原因,為此才有了沉淀和生物、化學(xué)處理污水并規(guī)定達(dá)標(biāo)排放的整套處理工藝和監(jiān)管辦法。由于投資龐大和運(yùn)行成本高,推行起來很困難,就造成我國乃至世界范圍的水環(huán)境污染非常嚴(yán)重,許多企業(yè)缺泛有效的污水處理系統(tǒng),已經(jīng)越來越嚴(yán)重地威脅著人類的健康和生命,迫切需要開發(fā)高分離速度、高脫水度、高分離精度的高性能固液分離技術(shù)。
已經(jīng)研發(fā)成功并獲得中國發(fā)明專利(專利號:ZL021157898)的過濾新技術(shù)-行星離心篩濾機(jī)可以很好的實(shí)現(xiàn)這些客觀要求,普遍應(yīng)用之后不到一年就可以徹底解除水污染危害,保護(hù)水環(huán)境,同時節(jié)約大量淡水資源,產(chǎn)生無盡的可再生能源,并回收大量不可再生的寶貴資源。
現(xiàn)有的各種離心過濾機(jī)都有一個且只有一個繞中心軸高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓,轉(zhuǎn)鼓上裝有濾網(wǎng)或?yàn)V布等過濾介質(zhì),當(dāng)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動處于離心力場時,便將固液分離在過濾介質(zhì)的內(nèi)外,達(dá)到固液分離之目的。其排除濾餅則靠人工或刮刀完成,費(fèi)時費(fèi)力。這些離心過濾機(jī)的過濾過程主要是在介質(zhì)表面形成的濾餅上完成的,如果顆粒太細(xì)小,濾餅的阻力就很大,無法完成過濾。這些致命的弱點(diǎn)限制了其在污水處理中的應(yīng)用。
行星離心篩濾機(jī)的特征是,兩個或多個轉(zhuǎn)鼓均布在以中心軸為對稱的離心力場中,這些轉(zhuǎn)鼓既繞公共中心軸公轉(zhuǎn),還繞自身的中心軸同步自轉(zhuǎn)。就象地球或月亮等天體繞太陽作行星運(yùn)動,即公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)鼓的公轉(zhuǎn)是高速的,用以脫水,自轉(zhuǎn)是低速的,配合內(nèi)螺旋排除固形物。公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速比可以高達(dá)1000:1左右,可以根據(jù)要處理的懸浮液的不同性質(zhì)改變轉(zhuǎn)速比。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,幾個轉(zhuǎn)鼓幾根軸配一組齒輪,由一臺電動機(jī)驅(qū)動就能連續(xù)不斷地進(jìn)行固液分離或?qū)绦挝锓旨墶?
在該機(jī)的轉(zhuǎn)鼓上安裝不同材質(zhì)的過濾介質(zhì),如濾網(wǎng)、濾布或?yàn)V膜,就可以過濾出或粗或細(xì)的固形物,從幾毫米、幾微米到零點(diǎn)幾微米,都可以順利完成,可以把污水逐級過濾到回用水甚至純凈水。由于介質(zhì)表面形不成濾餅,本機(jī)的過濾過程完全是由過濾介質(zhì)完成的,因此過濾阻力很小,任何細(xì)小的微粒都可以由相應(yīng)介質(zhì)濾出來。過濾過程是連續(xù)不斷的,過濾任何懸浮液以及任何污水都可以輕而易舉地完成。
三、行星離心篩濾機(jī)處理污水方案
造成水環(huán)境惡化的污水主要是生活污水和工業(yè)污水兩大類,根據(jù)兩類污染物的不同性質(zhì),以下提出兩種治污方案。
A:生活污水治理 生活污水包括洗滌廢水和人糞尿污水兩部分,治理生活污水的原則是:就地過濾,重復(fù)利用,生物降解,自然循環(huán)。
1、 就地過濾就是把人糞尿污水抽運(yùn)到行星離心過濾機(jī)附近,經(jīng)
離心機(jī)分離后,將稀液污水泵入通向郊外農(nóng)田的管道內(nèi),供農(nóng)作物澆水施肥用,濾出的糞便就地送入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣供居民作生活燃料。
2、重復(fù)利用就是,洗滌廢水不進(jìn)入人糞尿污水池(即現(xiàn)有的化糞池),洗滌廢水流入單獨(dú)的廢水池經(jīng)簡單過濾后加壓送入回用水管通,供沖洗便池使有,即二次利用。過濾后的人糞尿污水澆灌農(nóng)作物,是第三次利用。
3、生物降解有兩處,離心機(jī)濾出的糞便固形物配以青草、菜葉、秸桿等送入沼氣池后,經(jīng)微生物菌降解生成沼氣,送入農(nóng)田的人糞尿稀液由土壤中的微生物降解,其分解物是農(nóng)作物的養(yǎng)分,大田中的生物降解不用人為操作,沒有生物降解成本。沼氣池的生物降解只是在新沼氣池中需要加入微生物菌種,以后就不用再加菌種,其降解成本仍很低廉。
4、自然循環(huán)是指淡水資源循環(huán)和有機(jī)物質(zhì)循環(huán)。自來水廠把清潔的淡水送到用戶家中,經(jīng)洗滌、沖廁、澆田之后,自然蒸發(fā)進(jìn)入大氣得到凈化,通過自然降雨回到地面流入江河,再由水廠取用送回居民使用。通過土壤進(jìn)入地下的水很少,但其對地下水也沒有污染,水廠抽取地下水仍可形成良性循環(huán)。人類食用的糧食、疏菜、油料等食物,在田間生長時吸收水分和有機(jī)肥料提供的氮、磷、鉀等物質(zhì),進(jìn)行光合作用,變成人體需要的營養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)人體食用后吸收了其中的一部分養(yǎng)分,還有一部分有機(jī)物隨糞便及尿液排出體外,城鎮(zhèn)居民使用水沖便池,將這些排泄物一部分稀液直接送入農(nóng)田,產(chǎn)過沼氣的沼渣仍是農(nóng)作物需要的有機(jī)肥,施入農(nóng)田供農(nóng)作物吸收,再生長糧食、疏菜、油料等人類需要的食物,這樣周而復(fù)始的循環(huán)再生,形成水和有機(jī)物的無限良性循環(huán),人類就可以得到充足的綠色食物和潔凈的淡水資源。
此方案適用于居民小區(qū)、機(jī)關(guān)、學(xué)校、部隊(duì)、監(jiān)獄、養(yǎng)殖場?;赜盟疀_廁用不完時,不要排入下水道,可以用于噴灑路面,澆綠地景觀等,城市下水道只用于排放雨水。該方案的關(guān)鍵設(shè)備是行星離心篩濾機(jī),每萬人生活區(qū)僅用一臺就夠了。過濾介質(zhì)使用普通濾布,過濾后的人糞尿稀液不堵塞輸送管道即可。
B、工業(yè)污水治理
治理原則:工業(yè)污水或廢水要在廠內(nèi)就地過濾,循環(huán)使用,濾渣回收再利用。
工業(yè)污水一般需要多級過濾,達(dá)到生產(chǎn)使用要求為標(biāo)準(zhǔn),能夠兩級處理達(dá)到要求的就不必三級過濾。如果水中某些溶解物對產(chǎn)品有利,就不必設(shè)法提取,讓其留在水中再利用,就象做燒雞那樣,用老湯比用清水好。需要脫色的廢水,可加入活性碳等吸附劑再過濾。有些廢水則需要加入絮凝劑提高分離效果。
任何以水為生產(chǎn)要素的企業(yè),都要把自用水當(dāng)作動物體內(nèi)的血液一樣,自凈自用無限循環(huán),一滴不外排。在循環(huán)使用的過程中,因蒸發(fā)等原因損失掉少量水可以隨時添加新鮮水。
行星離心篩濾機(jī)處理污水,流量大、速度快、精度高,其濾出的固體物質(zhì)尚未變質(zhì),回收利用好是企業(yè)的寶貴財富。
行星離心篩濾機(jī)處理污水是一種物理分離過程,一般不需要加化學(xué)藥劑,處理一噸污水運(yùn)行費(fèi)用一般不超過1元錢,和回收物質(zhì)的價值以及回用水的價值相抵,企業(yè)自行處理污水是盈利的,其投資在一年中就可以收回來。
企業(yè)自行處理污水,水內(nèi)污染物簡單明確,因此處理工藝簡單;污水處理系統(tǒng)建在自己廠內(nèi),輸水管道短,除了不大的水量調(diào)節(jié)池之外,占地面積很小,投資相對小很多,運(yùn)行成本低廉,任何企業(yè)都有能力自建自用這樣的污水處理系統(tǒng)。屆時城區(qū)內(nèi)外沒有任何排污口,達(dá)標(biāo)排放將成為歷史,污染物排放總量不是減少百分之幾的問題,而是不排放任何污染物,徹底根治水污染,許多因水污染被關(guān)停的企業(yè),可以恢復(fù)生產(chǎn),我國GDP又可以上一個新臺階,增加稅收和安排大批職工就業(yè)。
綜合所述,工業(yè)廢水實(shí)現(xiàn)全循環(huán),可以節(jié)約工業(yè)用水總量的95%左右。生活污水自然循環(huán)能節(jié)約50%的自來水,大大緩解我國城市缺水狀況。如果能在農(nóng)業(yè)上推廣滴灌技術(shù),改變大水漫灌的澆田習(xí)慣,把輸向農(nóng)田的城市"肥水"讓農(nóng)作物充分利用,既可以節(jié)省大量的化肥、農(nóng)藥,又可以少用大量的灌溉水,在農(nóng)作物豐產(chǎn)的條件下,大約可以少抽80%的地下水,大大緩解目前江河水量減少甚至干涸的現(xiàn)狀。江河水潔凈了,水量大了,近海海域水質(zhì)就會逐漸好起來。
實(shí)施這項(xiàng)根治污水的新技術(shù)新工藝是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,需要政府的重視和全民的支持。讓我們行動起來,在快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時,解決好人類自身的飲用水安全和飲食安全,保護(hù)好地球上的生物多樣性,實(shí)現(xiàn)人類社會和諧、人與自然和諧的美好愿望。發(fā)明人渴望與有實(shí)力的企業(yè)及有識之士合作,推動這項(xiàng)治理污水和低碳循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用。
本文作者:梁學(xué)增 系河南師范大學(xué)退休工程師
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