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對(duì)現(xiàn)有水處理技術(shù)的再認(rèn)識(shí) 按高新時(shí)代的學(xué)科要求,對(duì)現(xiàn)有的水處理技術(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià),是預(yù)測(cè)21世紀(jì)水處理科技如何發(fā)展的頭一步工作。下面試提出現(xiàn)有水處理技術(shù)的3點(diǎn)不足之處。 水質(zhì)的替代參數(shù)不能精確描述水質(zhì) 描述水質(zhì)的參數(shù)有兩類,一類僅表示水中一種成分的濃度,電鍍廢水處理設(shè)備另一類則表示水中一組成分的濃度,稱為水質(zhì)的替代參數(shù)電鍍廢水處理替代參數(shù)是描述水處理過(guò)程的主要參數(shù)。但由于替代參數(shù)不能精確描述水質(zhì),水處理過(guò)程也就得不到精確的描述。
濁度的不精確性就是一個(gè)最好的例子。濁度是飲用水標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)主要替代參數(shù)。它的大小是以水的透過(guò)光或者散射光的能力來(lái)度量的。一般說(shuō)來(lái),濁度越小,水質(zhì)越好。但濁度實(shí)際是用來(lái)表示水中的性狀、大小和質(zhì)量各異的全部微粒物的總濃度。這顯然是一種不精確的水質(zhì)描述。 五日生化需氧量(BOD5) 這個(gè)替代參數(shù)的不精確性是一個(gè)很好的例子。這個(gè)以有機(jī)物在生物降解過(guò)程中的氧氣需要量作為有機(jī)物的當(dāng)量代表,概念上可以說(shuō)完全無(wú)瑕。 BOD5的不精確性源于所用的測(cè)定方法,這包括:測(cè)定中的微生物生長(zhǎng)環(huán)境與生產(chǎn)中的環(huán)境迥異; BOD5與總BOD無(wú)精確的數(shù)量關(guān)系;不考慮廢水中有機(jī)物物種和濃度
所產(chǎn)生的生化過(guò)程差別;不考慮接種所用的,由不同物種、不同密度的微生物所組成的生態(tài)系統(tǒng)的生化過(guò)程的差別。 電鍍廢水零排放 因此,為了精確地描述水質(zhì),有必要對(duì)這些替代參數(shù)應(yīng)用做出新的銓釋或修正,或者創(chuàng)設(shè)更好的水質(zhì)參數(shù)。 缺乏精確理論 現(xiàn)為下列一些代表現(xiàn)象: 對(duì)一個(gè)新的水處理過(guò)程和它的每一個(gè)階段所產(chǎn)生的處理效率的精確數(shù)據(jù)必需通過(guò)中試廠進(jìn)行模擬試驗(yàn)獲取,無(wú)計(jì)算理論可循。 水處理設(shè)備的構(gòu)型越復(fù)雜,其各部分尺寸的確定越要依賴經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。例如劃分成5個(gè)功能區(qū)的機(jī)械攪拌澄清池,每個(gè)區(qū)所占池子總?cè)莘e的百分?jǐn)?shù)都是由經(jīng)驗(yàn)定的。 理論和設(shè)計(jì)間的反差:對(duì)某些處理設(shè)備,一方面是存在一序列的用復(fù)雜的微分方程描述的理論;另一方面則是,它們的設(shè)計(jì)仍然只是按照規(guī)范條文,只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算??鞛V池就是一個(gè)很典型的例子。 缺乏精確理論使水處理技術(shù)停留在經(jīng)驗(yàn)技術(shù)階段。 分析思路可能要另辟蹊徑 水處理技術(shù)缺乏精確理論的一個(gè)原因,可能是對(duì)水處理過(guò)程分析的思路不合拍,于是就出現(xiàn)探求新思路的問(wèn)題。 按混沌的概念,紊流、微生物群體的生長(zhǎng)這些水處理過(guò)程常見(jiàn)的現(xiàn)象都屬于混沌。因此,混沌也就可能成為一條新思路,值得加以討論。 什么是混沌?可以通過(guò)著名的“蝴蝶效應(yīng)”獲得初步概念?!皩?duì)初始條件的敏感依賴性”是混沌的一個(gè)基本條件?!昂?yīng)”是對(duì)這一基本條件的夸大性形象表述。其意是:南美亞馬遜河流域熱帶雨林中一只蝴蝶的翅膀扇動(dòng)所引起的擾動(dòng)氣流,兩周后在北美的得克薩斯州可能引起一場(chǎng)龍卷風(fēng)。Wiener引用一首民謠對(duì)“蝴蝶效應(yīng)”做了生動(dòng)的表述,增加了它的可理喻性。民謠為:釘字缺,蹄鐵卸;蹄鐵卸,戰(zhàn)馬蹶;戰(zhàn)馬蹶,騎士絕;騎士絕,戰(zhàn)士折;戰(zhàn)士折,國(guó)家滅。這里,釘子是“蝴蝶”,國(guó)家滅是“龍卷風(fēng)”。
實(shí)際上,水處理過(guò)程中有許多現(xiàn)象可以認(rèn)為就是“蝴蝶效應(yīng)”?;钚晕勰喾ㄟ\(yùn)行中出現(xiàn)的污泥膨脹現(xiàn)象,就是一個(gè)例子。污泥膨脹指,在沉淀池內(nèi)正常狀態(tài)下只占一定池子容積比例的污泥,由于在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)污泥容積突然膨脹,從而打亂了活性污泥法正常運(yùn)行的現(xiàn)象。這里,“龍卷風(fēng)”顯然是污泥膨脹,但“蝴蝶”則可能有多種形態(tài)。