致水环保的新人-从事水环保20年,AK大神的一些心得

广东环保产业 2021-11-21 06:03:05
点击上方蓝字“水世界中国城镇水网”快速订阅
技术干货微水会行业热点政策解读
水世界导语
本文整理自水世界论坛。此帖拥有近10万的阅读量和近千条回复。为论坛元老版主AK大神开创。是作者沉淀多年的经验、阅历,经过思考,内化成的心得,初心是为了给水环保界的新人一些建议和指导。

既授人以鱼,涵盖了小到知识来源途径的筛选方式,公式、学科要点的把握程度,工程构件的施工细节等;大到职业发展方向、方式的建议,不同工艺的适用前提、现实反应。

又授人以渔,指出新手身份的转换带来的环境、目标、价值体现等一系列更替,引导新手从从长远、整体的角度构思,培养因地制宜、灵活开放的式思维模式。

表述上,使用类比和实例,使得复杂的工程原理被读者轻松地理解并印象深刻

帖子内容和角度都极为丰富,水世界编辑为方便大家阅读特做此整理。最后,感谢AK大神的分享!

致水环保的新人-从事水环保20年的一些心得

原文作者:ak47sun2(AK)

AK简介:
AK,辽宁人。96-97年,某国企环保职员。98-01,某外企MBR工程师。02-08,中科院镀金博士。09-12,某假外企高管,业余时间出没于论坛作科普。主持水处理研发或工程技术工作一百多项。13年以来从事农业、食品、空气净化技术开发,偶尔客串水处理方面技术开发或工程相关工作。欢迎水友提供客串机会,1307678487@qq.com。

前方高能预警!
前方高能预警!
前方高能预警!
整篇文章共计13936字!
整篇文章共计13936字!
整篇文章共计13936字!
没有含广告!全部都是干货,建议认真学习的朋友,转发收藏;看热闹的朋友,可以直接下拉到最后扫二维码入群!

写在最前面:
好些水友刚开始搞这一行的技术工作,也许会感到无从下口。近来有时间,我准备谈一下个人心得体会,仅供参考。这些体会不全是正面的,因为有些事实可能很残酷;也不能保证都正确,不过可以保证至少有一部分正确。每个人都有适合自己的方法,不建议老虎学习吃素。欢迎指正。

一. 对于知识的把握
1.       知识体系。
大学里的知识,大部分是有用的。即使非工科专业,其基础知识也是有用的。 也许有些科目不喜欢;也许有些老师讲课不够吸引人;也许有些知识不能直接用上;也许个人素质有限,不能深入领会。但真正深入搞技术后,也许您会发现,知识确实可以是力量,可以是财富。

2.       知识的可信度。
知识,可以从课本里获得,也可以从杂志、网络中积累,或者来自和同行学习、讨论,或者自己领悟、体会。 那么,鉴别知识的用途、可信度,是很重要的。不过新手一般不具备这个能力。

那么,给新手囫囵吞枣的偏方试试:
l  课本知识。一般可信,而且越老、越基础的,越可信。

l  学术杂志。毋庸讳言,从文章数量、人才产量看,我国是世界上数一数二的科技大国,但不是科技强国。客观地讲,当前的学术论文质量,不能乐观。那么,学术杂志的内容,至少要留个心眼。杂志数量巨大,论文众多,一要学会检索,二是阅读时建议先看摘要、结论,再决定是否阅读全文。三是阅读全文后,如果感觉有较大参考价值,建议对其引用文献适当浏览一下,或者能有新的收获,或者能强化原有印象,或者能推翻原有结论。

l  论坛。这里一般没有什么功利性,可信度反而大一些。不过强烈建议先检索再发帖;先自己学习或复习相关知识再提问、讨论。这样效率更高。

l  工作。实践也是学习的好方法,而且可以给自己淬火。但工作中至少应该用一部分时间思考。


3.       各学科知识应用有多直接?
l  数学。实战中在调试、运行的多数场合应用为合格小学生级别;设计时一般有初中级别也够用;如果涉及设备设计加工,偶尔能用到高中数学;研究机理、模型,有时需要高等数学。 但建议有能力的水友,还是每隔几年,适当复习几小时数学。因为科学是工程的内功,数学是科学的内功。至少用这个来锻炼思维,还是有效的。

l  物理。实战中似乎搞土建与设备的,有时能直接用到物理,而且多数是力学电磁学、热学、光学、核物理,似乎都用不上。(至少我没有直接用上核物理)看您将来的目标吧(不建议人人都设定高目标,因为人的自身条件总是各有限度的)不过,还是建议至少物理要预备到常识水平。

l  化学:
无机。搞工业污水处理的,这个用处很大。不过多数内容忘了没有关系,会百度、互动搜索,可以临时查的。"但其中一些物理或者类似物理的知识,建议还是要熟练掌握。例如Nernst方程,Ksp之类的。
分析。分析化学与无机、有机相比,更有条理、思想。检测可以查GB,但建议有条件的话,还是认真研读一下分析。如何根据现场条件简化GB?这个没有能力或时间,可以上网咨询;如何深入理解化学中的一些思想?这个,常见的武大课本如果读透彻了,会很有收获的。仪器分析这个,非专业选手能看懂最基本的说明,多数场合还是够用的。

有机。实战中能了解最常见的十几个官能团的基本性质,十几个基本反应,剩余的多数情况下通过网络查询。有机化合物已知的有几千万种,一一了解,似乎不现实。对于有一定难度的有机化工废水,能根据产物以及网上搜索结果来初步设想其原料、中间产物、废水排放规律,这个本领很有用。不过不可强求将来自己具备这个能力。

物化。环保实战中,使用吉布斯自由能、估算朗格谬尔的常数值,这个概率很低。不过强烈建议对物化中的基本推导练习到能看懂,并能根据提示阐明其物理意义。(例如MM方程);这是相当有效的头脑体操。练习好了,环保课本里大部分已知机理就是小儿科了。当然,这里也有科学思想。条件不行的,那么能看懂结论也可以。不能再降低要求了。否则没有大前途。

化工。实际上,环保多数操作是化工衍生的。化工原理必须学好,这个不能讨价还价。当然,对污水处理场合的单元操作,有时不能直接移植。


二.学校与实践中的实验
1.       金字塔里的实验与实战有何不同?
学校中的实验效果,和实战中往往有重大差距。这个很简单:你在大学做的实验,其方法、材料都是挑选过的。一般说来,只有易于获得满意效果的实验才会进入你的课本。实战往往条件简陋;往往实验对象刁钻古怪。不可强求。

实验室里,可能有基础研究,这个是大学和科学院的责任;可能有应用研究,这个,大学与有一定规模、气度的公司都会搞。不过大学实验室和公司实验室相比,可能有个特殊的文化休克?不过这休克,不全是由缺少经验引起的。大学可以搞课题接力,几十年做一个课题;公司一般不可以,要讲究短平快。大学可以设法用1万元成本来研究废水处理方法,虽然仅仅在实验室李处理了几十升水;公司实验室里也可以这么干,但必须提前考虑实用后,吨水成本只能是几块钱或者几毛钱。不过温度这个问题似乎应该在学校时就想到:水的比热如此惊人,实战中最多可以考虑保温,极少可以考虑加热的。

2.       你像民工吗?
有机会去现场干过所有的活,这是个好体验,至少我曾经建议过师弟,帮他们联系个关系户工厂,钳工、焊工、铆工、铸工、管道工、装卸工、电工....所有的工种都做几天或者几个小时,最好能淘一段下水道。(被师弟们谢绝了)至于技术含量么,确实有限。不过知道人家怎么干活,至少你设计的东西,能给别人制作或者操作、维护时,带来便利当几百天白衣包身工,是你换取文凭的桌下条件的一部分。入学前你已经知道了,最多不知道这些工作到底有多艰苦而已。技术人员好好修炼,当不了贵族,至少能有大康可以食用。当然要在工作中思考。技术方面,都有前途。个人认为,年轻时,如果能接触过多种工业废水,这个更好一些。2 至于油田目前常见的水处理,花样不多,手段不多。不过可学的东西还是不少。说穿了,干活别光低头就行。至于不能发现可学的么,建议不妨复习基础好了。

三 对一些参数的体会
1.       初步体会SV
SV的实验很简单。不过也不妨作几个设想:如果量筒高度相当于珠穆朗玛峰,那么,一切悬浊液的SV30都会大于99%;如果量筒只有毛细血管粗细,那么SV30同样会很荒谬。因此,不同量筒的SV,不可直接比较。即使相同的SV30,其SV1/2/3/5/10.......也未必相同。从这里,本该获得好多有用的信息。我曾经见过70年代翻译的美国废水处理教材,那里已经把SV30和SVI当作基本经验常数了,但那是个制图比较费劲的年代。 非常希望水友在交流、问答的时候,能附上SV曲线。

注:污泥沉降比,又称30min静置沉降率.1000ml混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分比,以%表示。

2.       初步体会SS
SS,或者以SS形态的污染物,占污水总污染物的一半出头。包括生活污水和好几种常见工业废水。这意味着SS处理好了,后续任务量往往会减半。GB定义,显然以微孔滤膜截留尺寸来区分了界限。实际上,微孔滤膜轻微堵塞后,过滤精度比桌面孔径要高一些。实战中,往往用滤纸来代替滤膜。多数场合下,可以。包括陈放时间不很久远的生活污水。只要废水在亚微米尺度区间的SS比例足够低,一般场合没问题。少数场合,例如需要对UF、RO作保护,或者在油田回注场合,关注微米级SS,这类场合必须用GB,甚至精度更高的过滤。否则测定的数据基本没有意义,后果会很严重。既然生活污水SS态污染物也能有一半上下,为何不充分去除SS再进生化池?

 可以想象,这种SS先去除了(例如,离心或者离心过滤分离),会变成什么?污泥。除了毒性不够强之外,绝对是最难以对付的污泥。进入生化,被一锅煮烂,更合适。有无机的或惰性的,那么非惰性的进入生化,充分降解过程一般比溶解态的要慢。不过没关系。活性污泥絮团的吸附能力很强。(对SS来说,这个吸附定义不够严格;而且有时是包夹)不过这样有可能造成MLSS、MLVSS数据的假上升近年来,市政污水厂MLVSS/MLSS的数据范围扩展惊人,我也大开眼界。

注:MLSS是混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids)的简写,它又称为混合液污泥浓度,它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量(mg/L)。
MLVSS是混合液挥发性悬浮固体浓度(mixed liquor volatile suspended solids)的简写,外文文献中也用MLVSS表示生物质浓度。

3.       体会pH的突跃
pH从4到10,滴定实验里曲线是一两滴的突跃。"实战中,这种情况很少见。" 因为废水往往具备一定程度的缓冲性能。各种pH计算软件,显然没有道理。建议用这个软件,计算一下自己饮用一口饮料后的理论pH变化。当然,在明确知道缓冲条件或实际测定之前,可以用软件估算一下保守数值。唯此而已。

4.       初步体会重金属
黑名单里一半是重金属;灰名单里也有几项。听起来很恐怖。不过多数场合下,对生化本身不是特别恐怖。说起人体必须微量元素,好几项重金属。而且人体干构成里,多种金属超过GB。人吃得,细菌怎么吃不得?重金属主要危害在于可以在食物链中富集,那么水俣病、痛痛病当然后果很严重。可是水俣镇附近的海域里,低级捕食者并没有表现出严重受害症状。那么是不是可以拜托各位重金属废水处理水友,不要轻易怪罪重金属呢?可是实战中重金属废水超标进入生化系统,后果往往很严重啊。原因一般不在重金属本身,在于很少有单纯的重金属废水。实战重金属超标的废水,往往伴随其它佐料,这个是多数场合下严重后果的根源。 当然,重金属本身要是超标太多了,不用佐料,微生物也会OVER的。

注:GB 中华人民共和国国家标准,简称国标。

5.       体会毒物
l  毒药要分场合,不可一概而论。
预处理经常要处理恶性毒物。那么什么是毒物?我理解是特定条件下,特定浓度的某种或某些化学物质,能对生化过程产生严重影响,即为毒物。那么,极端特定条件下,毒物的范围可能很大,甚至包括氧气、水,假如把物理作用看作毒物,那么还可以包括阳光。 氧气,几亿年前,对多数生物是毒药;至今,对厌氧微生物仍然是毒药。甚至,对于好氧生物,例如人,在浓度充分高时,也是毒药。

以前氧气瓶潜水时代,多次发生氧中毒事件,主要症状是兴奋、失控、神智错乱。 水,分压不易明显改变。但对于咸水微生物而言,纯水就是毒药。高浓度糖,是毒药;高浓度人体必须元素,包括多种重金属,是毒药;氨,是几乎所有微生物的可用氮源,特定浓度下也是毒药。那么,毒药要分场合,不可一概而论了。

l  中毒,或者抑制,没有明显界限。
当然严重时不可恢复,就可以OVER了。中毒条件,我认为需要同时满足三条:1.毒性物质,或者有潜力成为毒药的物质;2.微生物。可能有用、可能无用或有害的微生物;(广义中毒,化学或者物理化学处理场合,范围更大)3.适当的发挥毒性的条件。

l  对策:1.强化预处理,消除毒物、转化毒物、或者封闭毒物. 2.驯化微生物或者选用特效微生物(广义场合,回头再说);3.破坏或者回避毒性发挥条件。)

l  以毒攻毒
以下内容,对新手,理解成本不低,看您本科分析化学或者无机、物化的思想方法学得怎么样了。

氨,典型常见毒物?重金属,例如铜,最后出水可否达标,不作为头等限制条件,那么以下体会,就算纸上谈兵好了。脱离其它条件,孤立考察氨,显然够外行。为了简化条件,假设pH对氨的分布形态没有影响; "铜,本身不是头等恶性毒物,那么假设水合铜离子是头等毒物吧。铜、氨,是著名的配位化合物组合。

那么对号入座设想搞定方法:1.强化预处理。铜被氨掩蔽,简单pH沉淀显然不可行。哦,先不考虑如果浓度够高,让氨挥发的办法。那么硫化物或者其它有螯合效应的沉淀剂,当然可以考虑。不过这样预处理的出水,就要考虑氨中毒问题? 2.驯化。将来体会生化再说。3.以毒攻毒?氨可以掩蔽铜离子,那么您想过没有,铜离子也可以掩蔽氨?那么是否无须什么特殊措施,中等浓度的铜氨废水天生就是以毒攻毒的搭配?实际上是的。铜掩蔽氨,游离氨的浓度并不高;那么进入略加驯化后的生化系统会怎样? 铜掩蔽氨,游离按浓度很低,毒性可以忽略:氨也掩蔽铜,铜毒性(假设有),同样可以忽略。那么游离氨被消耗,化学平衡被破坏然后配位的氨被释放一些,当然同时也释放一些铜,释放的氨继续被消耗,铜在生化池中与氢氧根离子结合,整个生化系统,始终没有毒性发挥条件。

6.       体会BOD
l  单一污染物的B/C
下文不加说明的就是默认国内行业习惯的方法。同时默认B和C的测定方法,在这一场合是有效的。(实战多数场合也确实如此)。实战之废水,污染物很少有单一品种的,这个以后再讨论。 单一污染物,其B/C高低各异,行业里经常用这个表达可生化性。但不要认为1-B/C就是不可生化性。实际上B/C是个口感经验常数。

举个例子:走过樱桃树下,估计您未必有这能力一天可以吃光一树樱桃?那么,一天吃掉了多少?为什么有些樱桃您没吃? 走过橡树下,你吃吃橡子,一天吃多少?有樱桃多么?为何有些没吃? 完全相同的食物,特定时间没有被吃的,不是不可吃,而是这食物成了漏网之鱼。时间充分长,或者食客充分多,当然一天功夫会被吃掉。那么同样食物热量,假如一头猪一天可以吃掉一万千卡粮食,那么换成糠皮作食物,也许一天只能吃掉5千千卡。(当然,吃粮食的猪,比吃糠皮的猪长得快) 同等热值的粮食和糠皮的区别,在于口感。同样,B/C可以理解为一个口感常数。没有别的可吃,糠皮也会吃光光的,当然要慢一些。

结论: 1.B/C不等于1,不意味着有不可生化降解物质。(单一场合) 2.整体上,B/C越高,意味着同等出水水质条件下,有效负荷会更高。 3.实战废水,往往是粮食炒糠皮,也许会拌一些砂子,偶尔还有些砒霜,不可轻易用B/C下定论。

l  体会混合B/C
实战废水,单一污染物的场合不多,更常见的是多种口感不同的污染物。为了方便,先简化为两种。口感不同的,分别用鸡蛋、烂菜根来对号入座;不可生化降解的,用砂子代替;毒药暂时不讨论。两种污染物的可能情形有:1.鸭蛋炒鸡蛋,都不错,都参照单一鸡蛋情况好了,无须讨论; 2. 烂菜根炒糠皮,都不好,不过也无须讨论; 3烂菜根炒鸡蛋,需要讨论; 4.鸡蛋炒砂子,嗯,很常见,典型的市政废水就是这个样子。应该讨论; 5. 烂菜根炒砂子。也很常见,多种恶劣工业废水可以对号入座。

l  体会烂菜根炒鸡蛋
先忽略两种物质共存时可能的协同或拮抗效应。 研究Monod方程或者MM方程,烂菜根炒鸡蛋的量充分大,至少鸡蛋的量足够大时,烂菜根和鸡蛋被享用的过程竞争中,无疑鸡蛋会占据绝对优势。不过实战多数情况下,狼多肉少,烂菜根口感不好,也需要凑合享用了。" 那么,享用过程中,假设起始阶段的鸡蛋和烂菜根,是1:1;鸡蛋口感好,b/c=0.9(极端例子或者假设数据,为数学讨论而已,不要较真哦),每天可被消耗90%;烂菜根口感差,b/c=0.1,每天被消耗10%。" 那么一天后鸡蛋和烂菜根的剩余比例?起始的混合B/C是多少? 第二天的混合b/c是多少?第三天呢? 小学低年级数学,能看出实战废水为何生化开始后B/C通常下降的原理吧?显然,鸡蛋的被享用速度快,其B/C变化,反映的就是这么个东东而已.

l  体会分段之B/C
鸡蛋也好,烂菜根也罢,仅仅是为了简化不同口感之B/C 实战里,同一物质分子,生化不同阶段,B/C往往也会变化的。能直接进入三羧酸循环的物质,屈指可数。不能直接进入的,往往要经历一批生化反应步骤,步骤多少,通常要看这些分子体格了。

 单一物质分子,进入分步生化过程后,整体趋势是B/C越来越高,但实际测定时,往往不变化甚至越来越低?因为微生物进食时,不会讲究什么吃相。通常经过几个生化步骤后,产生的超级好口感物质,可以迅速被享用。 正常厨房里,食物经过烹调后,口感好了,是吗?但正常厨房里往往做好一道菜,就立即上桌了。仓库里可能有几十斤粮食、蔬菜,但以整个厨房为一个考察系统,同一时间被烹调改良口感的食物,顶多不过一两盘而已。那么这个厨房的有机物总体口感,一般不会上升。 用白糖培养污泥时,能观察的很明显:上清液之B/C,变化不大。虽然白糖转化为葡萄糖、丙酮酸之后,B/C应该上升,但这些东西几乎是马上就被享用了。上清液里溶解物质,几乎还是葡萄糖,其B/C当然不该变化。

 白糖实战里,一定时间后,B/C往往还会下降,特别是污泥转性期间。 唉,原来这帮食客,不仅吃相不文雅,而且厨房、餐厅和厕所也混在一处。 那么,葡萄糖配上一些细胞壁碎片、分泌物,天啊,本来上桌的是鸡蛋,吃到中途,又变成了烂菜根炒鸡蛋! 白糖的分子比较简单;那么如果是一些复杂的分子或者体格比较好分子又如何? 其起始几个步骤的产物,口感比原先当然要好,但还不至于被一扫而空,或者这个餐厅比较特殊,食客的口感比较刁钻。那么,这些步骤的产物,有可能在体系里积累到一定浓度。 

那么,实战中,相对难降解物质输入系统后的整体B/C,确实也能升高。 这种场合,最常见的是水解酸化。有时,用物理化学方法改良口感,食客暂时不上桌。那么物化步骤之后,有时也会出现这种效应。

7.       体会NP
N,构成蛋白质的必须元素。常规测定食品蛋白质含量的标准方法,就是TKN。构成核酸的必须元素。当然,还有ATP什么的。正常人每天消耗ATP几十磅,当然,是循环利用了N遍的。我对常规方法粗略体会一下。既然构成生物体需要很多NP,那么只要微生物能繁殖、生长,就能一定程度上能消耗N、P。

问题: 1.很多工业废水,NP不足。OK,化肥很廉价滴; 2.很多废水,包括生活废水,NP过剩。以生活废水为例,人食用、利用的各种东东,C是消耗品,呼吸后可回到大气,N/P么,不好意思,对成年人来说,理论上不需要,实际上是动态平衡,几乎是享用多少,排出多少。对小孩来说,是享用100,排出90多。 嗯,相对于C,NP必然过剩了。其实,即使废水中CNP比例和正常生物体完全相同,对微生物而言仍然过剩。因为微生物自己也要呼吸,释放二氧化碳后产生能量。那么,NP过剩是必然的了。NP常规去除原理,不复习了。任何专业书籍上都有。设法制造合适的环境,让特定微生物占据优势或者在这个局部获得优势,就可以在剩余污泥脱NP的基础上,消灭更多NP。当然,不可能超过特定微生物的生理极限。

什么是规范?让各种可能相互矛盾功能、影响因素尽量取得妥协、调和或者和谐,获得最佳的技术、经济效果。唯此而已。N/P/C的去除,矛盾很大。尽量调和。

四.对第一、第二定律的体会
1.         回收是可以实现的
放错地方的资源?听起来很酷么?多数场合下是个噱头而已。如果能有效注入相应社会补偿,一定程度上算是资源。这才是真相。

第一定律:物质能量守恒,只能转化、转移,不能创造、消灭(至少在几乎所有场合如此)这意味着环保是可能的;似乎好多场合还可以说,回收是可能的。但多数场合,回收是不可能的、不经济的、不现实的。因为第二定律:物质能量的流动是定向的,特别是要从高品位流动、分散到低品位。

 那么,如果想逆转,往往要付出代价,这个代价,未必值得。优秀科技人员,就是要用最小的成本来实现这个。对于废水而言,绝大多数场合下,回收物质犹如海水炼金。相对而言,水,在废水中的品味最高。回收水,可用场合多一些。 官方给废水做出了至少6种定义,扣除重合的,至少有4种。我的体会是:只要因使用后,改变了某种性质,使之不能继续在原场合使用,即为废水。那么,对其它场合可能不是废水(逆流操作,是最显著的例子吧?);相对简单地使用某种方法,再次改变其某种性质,对原场合也可能不是废水。怎样用最简单、最经济的方法来实现?这就是水技术人员的责任。

2.         越过成本谈资源?
资源,化学角度上,我的理解是特定场合下,某些东东因富含某种或某类有用物质(也可能是几种、几类),用一定的代价获得该物质,可以获得比投入更大的利益。那么这些东东就是化学意义的资源。我记得上小学时了解的中国石油可采储量:16-17亿吨。可是到现在,我国石油并未枯竭,而且可采储量居然大幅度上升了。《读者》杂志上曾经转载过一个很酷的说法:石油永远不会采完,因为当某油田的石油的开采成本超过其价格时,人们就会停止或暂停这一区块的开采。其潜台词是:这个条件下的石油,就不是真正意义的资源了,至少在这个场合不是。;不过石油总是有限的,社会上需要。怎么办?好,开采易于开采的区块吧。可是不够用怎么办?好,涨价时机成熟了。那么,原先不是资源的区块,就变成了资源。因为有利可图了。那么如何越过成本谈资源?越过成本的资源,当前场合下不是噱头么?据说某星球的光谱分析表明,该星球含有大量金子。嗯,如果获得。我可以开公司,开发这金子资源,有人买我的股票么? 废水中提取水或者非水物质,多数场合,无利可图。这个与意识形态无关。

3.         最低代价是什么?
前面提到,第一定律,物质能量守恒,只能转化、转移,不能创造、消灭(至少在几乎所有场合如此)这意味着环保是可能的;似乎好多场合还可以说,回收是可能的,但多数场合,回收是不可能的、不经济的、不现实的。因为第二定律,物质能量的流动是定向的,特别是要从高品位流动、分散到低品位。那么,如果想逆转,往往要付出代价,这个代价,未必值得。

优秀科技人员,就是要用最小的成本来实现这个。第二定律,不仅指出了物质、能量流动的方向,还指出了特定条件下的极限。注入成本,才能改变其方向、极限。无条件改变的,当然是噱头。工程师第一是要尽可能利用其自发的流动、转化的内在动力,第二是经可能经济地调度外在注入的成本。那么特定条件下,最低代价是什么?熵。克服其熵增加值。任何物质扩散到废水里,熵都会增加。实战废水中,典型浓度单位是mg/L;实战废水的化学物质,如果作为原料,其价格一般是1块钱/kg到几个欧元/kg。那么,回收单位物质的熵.....值得吗?,好吧,溶解态的熵变很大,SS态总好一些吧?可是,实战废水里,混合的物质往往不是单一的,SS态污染物成分单一的也不多。

所以,对于SS态采用物理方法或者物理化学方法分离,通常成本不高,但资源化往往仍然有困难。那么,水里那些东东如何成为资源?1.浓度够高,典型的mg/L级别浓度往往没有意义。g/L的可能性就大了。不过绝大多数废水不符合。单位物质的价格不是几个欧元/kg,而是更高,例如你这废水里含有贵金属。3.如果污染物的量不大,那么相对来说,水成为资源的场合还能多一些。不过当今仍然不能在多数场合成立。当然了,如果水像石油一样不够用了,价格上涨,就可能了。例如一些沿海城市、干旱地区。哦,如果是宇宙飞船或者空间站,吨水成本一亿人民币,也有的商量。曾经见过某新闻,某厂开发了海水淡化技术,吨水不过几毛钱。这个钱,不足以克服盐、水的熵变。也许该厂有大量废热?或者该厂自己有剩余电能或者动能无处输出?或者该厂用太阳能不用核算投资利息?反正,如果没有吹牛的话,这个方法也不可能适用于常规场合。那么还是噱头。

反例很多。至少,某些厂家正运行蚀刻液回收设备,且收益不菲。绝对数量很多,这个我当然相信。不过,至少我知道,那些线路板工厂,一般会动蚀刻液的资源心思,但不怎么动大量常规废水的提取资源心思。

4.         废料与原料
废料和原材料未必有本质区别,很多情况下,污泥中金属含量高过原矿。是啊,还是品位问题。那么,废水处理中资源化的品位......还有哦,对全行业的看法,建议考虑相对数量。市场价格,从来不是一成不变。特定时期,比如饥荒时候,黄金价格甚至不如大米。现在的市场存在很多噱头,愚以为不可因为众多山寨产品而排斥正品,那正好导致了劣币逐良币。

五.实战中不可忽视的问题
1.       把握水的性质到形成直觉
工程师会查表、知道如何查表,多数场合够用了。不过水的密度不可以查表,因为质量是用单位体积的水来定义的,不是常数。(特定温度下哦)前些年,我的一个当小老板的水友,面试时,出过这个题目:一吨水,多少升?求职者居然真的能回答:10升,绝对真实。我的想象力得到极大锻炼。与密度直接相关的公式,例如静压之类的,可以计算。建议水友适当锻炼一下,不过是初中物理,但建议能熟练到形成设计直觉的程度。当然,设计厚度及基础时,还是要查经验常数表。

2.       预处理要注意的问题:
l  格栅如果有运动部件,最好不要太滥、太便宜。预处理,为了降低后续负荷或者保护后续单元、设备。虽然中国人工费用很低,但运动格栅质量太差,那么运行时将给操作工带来极大的不便。

l  非自动格栅,强烈建议保证足够余量。(实际上按照规范设计,一般都有足够余量)格栅的积累效应,有时会很惊人,必须有清理措施(可以是手动的)。我曾经见过一个类似格栅的东东,当然不是预处理场合了,是为了分隔廊道内的流动填料区和无填料区。日积月累,前后形成一个水力台阶,估计有50—100mm高?20平方米的面积,成吨的压力差,一寸角钢制作的加强筋,被压成弓形。

l  特别硬、特别软的东西,都好办。最讨厌的东西,是半软半硬的或者有韧性的、纤维状的。例如套套、毛发、塑料。我个人喜欢气泡自清洗格栅(曝气格栅),小规模场合。以前帮朋友搞个皮草加工废水,当时灵机一动,用朋友工厂的机加工产生的铁刨花,放进明渠。这个显然是一次性格栅。堵塞后不用清理,直接换一堆铁刨花就是。用过的铁刨花,最终去向是回炉,控干水分后,不影响买废品。当然这个是个别案例,有方便的铁刨花来源。市政废水需要分级格栅,工厂有时可以省略粗格栅。看水质了。但几乎没有可以全部省略的,因为工厂里至少掉个手套、抹布、包装带,还是有可能的。最多不过是省略自动机构而已。

3.       工程的放大
放大,似乎,对化工工程师而言,研发过程中,难度最大的是放大。体会无从下口,用实例适当体会吧。诸位可曾注意过,东北虎比华南虎块头大? 熊、狼、狐狸、兔子,往往也是寒带的更大一些?不仅如此,寒带的动物,往往长相更卡通?例如耳朵小,脸圆?没有任何参照物,看一个骨架,任何人——无需具备居维叶的知识,差不多都能估计出这动物大致的体型尺度,至少是数量级。或者不同大小的飞机、火炮,制作成相同尺度的模型,是否可以让您马上想象出,这飞机、大炮的真实尺度、威力?这里涉及放大缩小问题。 自然界里,合适的放大缩小,往往是生死存亡问题。放大比例不合适的,会死的很难看滴。工程师的放大缩小,一般不至于出人命,但往往和钱过不去。自然,放大特别不合适的,工程瘫痪也未可知了。

l  体会简单线性场合
少数简单场合,直接按比例放大、缩小。 长度线性翻番, 那么各处对应面积,应该是平方,两番;体积、重量或者质量,立方,三番?好吧,平方的面积,如何支撑立方的重量?因此,按比例放大后的动物,看起来腿的比例更粗,是么?请观察蚂蚁、老鼠、家猫、狐狸、豺狼、野猪、老虎、犀牛、大象的身材比例。不止这些吧,那么这些数量在混合, 例如,比表面积,负一番。那么比表面积下降后,对界面传递也有影响了。细菌无需特殊的呼吸、循环系统;大尺度生物,往往需要复杂的管路来分配血液、空气,为何? 那么接地压强呢?重量/面积,一番。 为何老鼠能在化粪池开运动会,人不能?远远不止这些。

l  增加时间因素
尺度可以线性放大;角度能线性放大么? 之外,增加时间因素。与尺度、角度最简单的组合,就是速度与角速度。那么情况要复杂一些。不过还是有少数场合,可以用小孩把戏清晰处理。

先讨论可以看清的部分:
常见实例之离心泵:
为什么大离心泵的扬程不很低? .离心泵之假设有两条: 1.理想叶片。无穷薄,无穷多。2.理想流体。粘度为0.显然这是不可能的。实战没有无穷小,只有充分小。而且实际上叶片很少。 2。粘度为0,泵必然打空转。OVER了。不过在低速情况下,可以适当类比的。注意只能类比。因为微观条件下流体不大讲理,或者目前人类无法听懂。Q=V/T=SL/T=Sv 显然,流道面积S与尺度平方成正比,就是说,尺度一番,面积两番。欧米伽,就是说,尺度一番,速度一番。 那么Q=Sv,与尺度是三番关系。那么,线速度变化会怎样?实战选定水泵后,经常有加入变频的,线速度也不是恒定数值。) 那么,Q显然与线速度成正比,尺度当然不变么,与角速度也是正比了。 H=速度平方/2g那么扬程与尺度、角速度是几番?密度VgH/t=密度gHQ    几番?

l  有限度类比
刚体类比,一般可以幅度很大,除了大尺度力矩与局部应力之类问题。流体类比,一般只能有数量级。 因为微观作用本质目前还无法真正用数学描述。不要过于崇拜FLUENT之类的流体力学软件,辅助作用确实有,工程师如果必须选择一项,那么可以选择风洞水槽,而不是软件。
初步混杂的放大缩小
能搞清楚的简单放大,往往也多因素混杂。实战一般只能盯住一个比例,也许能兼顾一两个比例。 面面俱到的同比放大缩小,往往不可能。 那么,技术人员能发现哪些比例?优先盯住哪些? 这个就看功力了。只能设法用最简单的例子来讨论之。

几个常见反应器
曝气池。放大、缩小的一个重要影响因素是混合。S型廊道实战中,流速往往远超过分子有效扩散速度。 那么,桌面实验直接等比例缩小,反应器内环境差异会弱化。 有时可以设法用隔板或分体反应器解决,例如模拟AAO 但氧化沟缩小后,变化因素要多不少。流速低了,非曝气区沉降怎么办?流速高,好氧区携带几个mg/L的DO的混合液,可能在A区仅仅停留几十秒,A区如何模拟实战环境?

前几年,给观察过一个4万吨/d的MBBR实验。 这个算是一指数放大问题的实战例子吧。用常规廊道改成AAO,这个是小意思。 O段采用MBBR工艺,这个显然是不合理的。 AAO工艺里,O段流速显然比常规工艺快了一两倍。将近100m长的廊道,流动填料会堆积到什么地步? 10m长的高速廊道,一般就可以目视看出下游填料的堆积了。" 那么类比一下,还记得沉降分布么?受重力影响,沉降;布朗运动又使之均匀分布。那么最后平衡时,就是个高度方向上的指数分布。 受水流驱动,填料向下游运动;受气泡扰动,趋于均匀分布。 OK,这就是实战里的指数放大。 90多米廊道,放大后的结果,下游我见到最大的填料堆积岛屿,面积超过50平方米,高出水面半米,考虑冰山效应,水下估计有4-5m? 真正在工程实践里,线性放大、乘积放大、乃至指数放大,能用数学物理清晰表达的比例不很多;定性或半定量估计趋势的比例能多一些。

六.理论与工艺
1.       混凝、沉淀、气浮、隔油
l  混凝的理论,关于双电层、DLVO理论之类的,在实战中直接用到的可能性很低。一般说来还是依靠经验来搞。选矿理论大量被套用,不过我个人认为,好些不大合适。 当然,Stokes 方程直接套用、估算,大致合适。简单说来,就是密度差、半径平方倒数、粘度倒数,和沉浮速度成正比。不过密度这一项,对于致密颗粒而言可用;对于絮体而言,实战絮体的密度和水往往更接近,因为絮体内部大部分是包夹的水。

l  对于气浮场合,有用的是气泡和絮体的结合体。这个结合体可能和水的密度差很大。所以气浮往往有更高的速度。粘度一般不易改变,但温度和常温相差比较大的场合,有时不可忽略;有表面活性剂效应的废水,往往影响很大。气浮理论中,往往大谈接触角、润湿性。这里选矿气味很重。对常规废水处理而言,多数场合我认为不是这样。以造纸废水为例,纸纤维,亲水性够好么?松香之类的填料,憎水性不差吧?当然,油墨的亲油性够好。实战中,纸纤维的气浮性能相当好;松香之类颗粒,气浮性能很差;当然油墨气浮性能不错。实际上,多数气浮的絮体,气泡不是像油墨一样真正因憎水性而和气泡结合的;多数场合是絮体夹住或叉住气泡,从而形成结合体。(以上内容,仅代表个人看法。)

2.       过滤
l  布水意义重大
过滤范围很大,我这里说的是习惯意义上的过滤,不是膜过滤、动态膜过滤。过滤,布水意义重大。糟糕的布水,可能会使有效过滤能力下降一半;如果短路,精度会下降一个数量级。满足精度要求的前提下,滤料当然越粗越好。如果原水中含有半软半硬的东东,那么需要好好配置反洗或清洗措施。

l  流砂过滤器
l  流砂过滤器或者连续自清洗砂滤器理念很好,不过作坊产品容易出现磨损问题。此外,这种过滤方法精度往往要差一些,这个是天生的问题:常规砂滤器轻微堵塞后,被捕获的SS有更高的过滤精度。一些场合,用高密度小颗粒滤料,可实现更高的过滤精度。但建议上游最好有一定的预处理措施。因为高精度过滤装置往往更容易板结。滤料不可太薄,容易短路。单一过滤单元的过滤面积也不宜太大,理由相同。多个圆柱形滤罐和单个方形滤池相比,未必更节省有效空间。因为滤罐周围的无用空间、操作维护空间、消防通道之类的比例很大。这个需要因地制宜。

3.       降解与转移
物质几乎不可消灭,只能转化或转移。降解,是化学构成变化的特殊转移形式,通常使之转化为无害或低害的物质。转移么,化学性质不变,存在的场合变化而已,可能是富集,也可能是分散。常见的预处理工艺多数是转移、富集。

l  富集后的去向
富集后,如果不妥善处理,污染物一般是转化为缓释形式。当然,污水处理设施的直接出水确实好多了,或者处理能力提高了。 不妥善处理,污染物早晚要释放出来。不过往往更隐蔽一些。当然,转移这些污染物的运输成本一般也能降低。

具体按工艺对号入座, 沉淀、气浮、离心之类工艺,基本上都是分离富集; 反渗透、超滤、树脂交换、活性炭吸附、过滤(这些很少用于预处理),往往也是。 汽提、蒸发、萃取、结晶之类的,本身就是赤裸裸的相转移。

其中,少数场合分离富集的东东没有坏处,例如浓盐水排海; 过滤分离的反洗水,一般能返回上游妥善处理; 初沉池的沉淀,往往也能和剩余污泥一样脱水,然后下一步填埋情况目前未必乐观;. 用过活性炭的一般都知道,现场再生的极少,仅有的再生装置往往也是摆设,那么如果不补充、更新,很快就会饱和. 直接加入到生化装置里的活性炭(一般是粉末),如果不连续补充,不要以为真有什么吸附作用,最多不过是启动时有一些。 当然,缓释作用基本上都有,具体说来就是高峰时多吸附一些,使出水水质恶化程度降低,高峰过去了,再慢慢释放。

其中原理,建议复习物理化学。 有时活性炭粉末能提供絮团核心作用,一定程度上可以当流动填料看待。不过这个往往是次要的。 树脂交换的废物,后续处置情况马马虎虎吧。" 几种相转移方法,往往是高浓度工业废水中使用。浓度高么,转移代价低或者产物残余价值相对高,那么转移物质的最终去向要好一些。

待秋天,AK大神将再发一部分续集!欢迎大家转发关注水世界微信!第一时间给您带来报道!

如果上方二维码无法加入,请添加管理员微信,charlespanwz。
回复下列关键词,查看更多相关内容
技术干货类内容:微生物;水解酸化;溶解氧;接触氧化;水质监测;厌氧工艺;生物膜法;絮凝剂;回流;脱氮除磷;活性污泥;水处理工艺;泡沫;出水异常;污泥膨胀;曝气;好氧池;纯水;气浮工艺。
请回复“相关关键词”,正在逐步完善

微水会内容:污泥处理处置;智慧水务;提标改造;超声波;农村污水;黑臭水体;生活污水;屠宰废水;A2/O工艺;臭气净化;气浮应用;十三五;生物沥浸脱水;污泥好氧发酵;电渗透脱水;分段式污泥干化;水热改性+厌氧消化;新能源污泥干化;低温真空脱水;污泥资源化有机钙蛋白。
请回复“微水会”

水世界内容:在现场调式过程中遇到问题?污泥膨胀了?水体泡沫多了?氨氮超标?调试工艺?政策解读?等等,任何你在水行业中遇到的问题,这里都有答案!在水世界论坛提问,最快速获得专业解答!
请回复“水世界”