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【关键词】: 城镇生活污水 处理工艺
中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
前言:城镇生活污水处理,主要包括中小城镇和大型企业的生活污水处理。城镇小型工业排放的生产废水经预处理达到国家污水综合排放三级标准后,可与生活污水合并处理。在企业中,处理后的生活污水可作为工业用水或生活杂用水,也可用于绿化灌溉。推动城镇生活污水处理健康发展,有利于保护环境,使污水资源化,节约有限的水资源,符合我国的产业政策,利国利民。
一、典型生活污水水质
经使用后的生活用水水质发生了变化,水中增加了有机物、悬浮物和致病菌。下表是较典型的生活污水水质。
典型生活污水水质
二、生活污水处理传统工艺
生活污水处理工艺较多,但最具代表性的处理工艺主要有下列3大类:
1、人工生物净化
人工生物净化,是指人为地创造条件使微生物大量繁殖、人工驯化微生物、利用微生物新陈代谢降解水中有机物的方法,是目前国内外对生活污水二级处理的主体工艺。
优点:处理效果稳定,可以在一定范围内调节处理效率,处理工艺占地面积小。
缺点:投资高、运行费用高、管理复杂、需操作人员较多。
主要处理工艺:
生活污水沉淀或气浮生物膜法生物滤池、生物转盘、接触氧化、活性污泥法曝气池、氧化沟沉淀或气浮消毒出水
2、自然生物净化
自然生物净化处理,指主要利用土壤中的微生物和植物根系或水塘中的微生物降解作用使水中的污染物浓度降低。
优点:投资低(主要为征地费)、运行费低、管理简单、需要的操作人员少。可以单独使用,也可相互组成联合处理系统。
缺点:占地面积较大。
主要处理工艺:
生活污水沉淀氧化塘、土地处理快速渗滤、慢速渗滤、地表漫流
在偏远分散的中小城镇,有较多可利用的土地资源,应该大力提倡采用自然生物净化工艺处理生活污水。
3、人工生物净化与自然生物净化
在土地资源丰富,地价相对便宜的城镇,采用人工生物净化与自然生物净化处理相结合的方法,具有重要实际意义。
主要处理工艺:
生活污水沉淀曝气氧化塘土地处理、农业灌溉
曝气氧化塘与土地处理都具有运行费用低、耗能少及管理简单等优点。曝气氧化塘能去除部分氮、磷、病菌和寄生虫。
三、生活污水处理新工艺
随着污水处理技术的不断发展,出现了一批低能耗、低投资、管理简单的处理工艺。在北方中小城镇常见的污水处理新工艺主要包括水解—好氧处理工艺、管道处理工艺、生物膜自然净化处理工艺、深井曝气处理工艺等。
1、水解—好氧处理工艺
水解沉淀是利用兼性菌使污水在特殊的沉淀池中预先降解40%的有机物,具有集沉淀、吸附、生物絮凝、生物降解为一体的处理功能,可以使后续处理的曝气池容积减少约50%,曝气量也可减少约50%;与初沉池相比COD、BOD5、SS去除率都提高了一倍左右,经水解、酸化后的出水再经好氧生物处理,有效地提高了污染物的去除率。该工艺基建投资可较普通活性污泥工艺节约30%~40%,占地可减少20%~30%,总耗电可节约34%,处理成本可节约37%~40%。
2、管道处理工艺
管道处理工艺是利用输送污水的管道加压作为处理设备,并在管内充氧,使污水在输送过程中进行生物处理,以减轻管道末端污水处理厂的负担。末端生活污水处理厂只需建设沉淀池,不需活性污泥回流。管道处理工艺的处理能力可在较大范围内灵活变化,与普通活性污泥法比较,可节约投资40%,运转费用低,适用于污水输送距离较远的城镇(管道长度为6km~10km)
3、生物膜自然净化工艺
生物膜自然净化是指移植生物膜技术,采用厌氧菌和兼性菌处理生活污水。该工艺具有运行费用低、几乎不耗能的特点,适合在旅游区和居民小区生活污水处理中采用。
4、深井曝气工艺
深井曝气是以深井作为曝气池的高效率活性污泥工艺,井直径1m~6m,深度50m~100m。一般利用废井进行改造,投资费用较低。深井曝气具有很高的充氧能力,并能维持很高的混合液污泥浓度,处理效率较普通曝气法提高约5倍,电耗节省40%~50%。其主要优点是高效、低耗、占地少,是目前国内城镇污水处理推广应用较好的处理工艺。
后记:
随着中小城镇经济社会发展的不断加快,污水总量快速增大,推进中小城镇污水处理、提高污水处理率将愈加迫切。研究推广较为典型的污水处理新技术新工艺,能够降低资金投入、提高污水处理覆盖率,对于推动城镇经济社会可持续发展具有重要意义。党的十七大明确提出“建设生态文明”,是新时期节约能源资源和保护生态环境的指导性意见,我们要按照要求,着力研究开发和推广利用适合地区实际的高效节能污水处理新工艺,不断提高城镇污水处理率,实现城镇经济社会与资源环境健康协调可持续发展。
作者:刘秉义性别:男 出生日期:1973年11月12日 现聘职称:(建筑专业)工程师
关键词:城镇污水;氮磷去除;强化处理
1 我国城镇污水处理现状
我国解决城市污水的净化问题始于20世纪70年代,一些城市利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝,建成稳定塘,对城市污水进行净化处理。20世纪 80年代,随着城市化进程的加快和城市水污染问题日益受到重视,城市排水设施建设有了较快发展。我国第一座大型城市污水处理厂――天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工,1984年4月28日竣工投产运行,处理规模为26万m3/d。随后,北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座。但是,由于污水处理厂配套管网建设滞后,仍存在大量未经处理的城市污水直接排放,所造成的水质性缺水同时也进一步加剧了水资源的紧缺局势。2005年1月份对长江、黄河、淮河等七大水系的175条河流、345个断面的监测显示:I~III类水质占46.7%,其中I类水质占9.0%,II类水质占17.7%,III类水质占20.0%;IV~V类水质占24.9%,其中IV类水质占16.2%,V类水质占8.7%;劣V类水质占28.4%。全国52个主要湖泊评价显示:5个受到污染,26个受到严重污染。75%的湖泊不同程度的富营养化,滇池、巢湖、太湖最为严重,滇池V类水质占69%,劣V类水质占31%。
2 城镇污水处理中存在的常见问题
2.1 工艺的选择
国内已建成并投入运行的城市污水处理厂中80%属于二级生化处理工艺,普遍采用的工艺包括普通活性污泥法、氧化沟法、SBR(间歇式活性污泥)法、AB法等,与美国、德国等发达国家所采用的技术与工艺几乎在同一水平上,投资费用十分高昂,这与我们国家当前的经济实力是不相称的。近两年,部分经济发达地区根据受纳水体环境要求,出水水质要求更高,现在,很多污水处理厂设计出水水质达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A出水标准。从基建和运行费用方面分析,根据已建污水厂的实际情况,吨水造价一般在1500~2000元之间,运行费在0.8~1.4元/ m3之间,即建成一座日处理规模50万m3的城市污水处理厂,一次性投资费用约在7.5亿至10亿元,年运行费需数千万元甚至达亿元。因此,普遍采用二级生物处理工艺设计和处理城市污水,对于经济尚不发达的我国来言,是不堪重负的,必须考虑开发适合我国现阶段经济发展水平的城市污水处理新工艺。对发达国家而言,也并非一律采用二级处理工艺,在美国、墨西哥、挪威等国家,对于土壤贫瘠的城市,一部分城市污水经过一级强化处理,加药杀灭有毒有害的微生物后用于灌溉土壤,既降低了污水处理的运行成本,又提高了农作物的产量。针对城市污水处理后作为补充性淡水资源,世界水质协会的专家也提出了三种不同城市污水回用的观点,Keinath认为在一些非洲沙漠国家,可以开发高级氧化、吸附、膜过滤等深度处理技术,将城市污水处理到饮用水标准;Alaerts强调清洁生产和源头控制的理念,减少生产过程中的污水排放量,节约水资源,但这与一个国家的工业生产力发展水平密切相关;Okun不主张将城市污水处理到饮用标准后再进行回用的观点,他认为只需采用经济的处理方法达到农用水质要求即可回用,各国应根据自己的实际情况采用相应的污水回用措施[1]。
我国淡水资源匮乏,农业灌溉用水量大,工艺选择时应根据各地区受纳环境容量、经济实力,综合考虑污水处理工艺。建议对于缺水地区,应优先考虑一级强化处理后尾水作为农用补充水源的可行性。
2.2 运行稳定性
从工艺处理效果来看,生物处理工艺对水质水量的抗冲击能力较差,对进水的稳定性要求较高。而在我国,对污水的排放监控不力,一些企业的环保意识不强,有毒有害的生产废水不经处理直接排入污水管网。在污水处理厂内部,运行操作人员专业知识较弱,不能根据实际的进水情况作出相应的运行调整,由于上述原因,已建的二级处理工艺也达不到所期望的处理效果。并非所有的城市污水都适合采用二级处理工艺,我国地域辽阔,水资源分布不均,用水习惯的不同造成了南北城市污水水质的较大差异,南方城市雨水较多,而且排水系统多为合流制,使得城市污水浓度较低。另外,南方地下水水位较高,地下水渗入排水管内,化粪池的不合理设置,也往往造成南方城市污水浓度偏低。采用二级生化法处理低浓度城市污水,不利于活性污泥的培养成长,较低的有机物浓度也易导致丝状菌膨胀,引起出水水质恶化。
2.3 氮磷去除
20世纪60年代后期,由氮磷元素引起的水质富营养化问题日益严重,也对现有的城市污水处理工艺提出了更高的要求。在传统的二级生物处理工艺基础上,尽管已经开发出了一些具有强化氮磷去除功能的深度二级生物处理工艺,但其氮、磷去除过程复杂,一般需要涉及微生物硝化、反硝化、释磷和吸磷等过程,而且各过程中微生物所需的生长环境不同,因此,在同一污水处理工艺中就不可避免地产生了各过程间的矛盾关系,单纯地依靠生物法很难实现高效稳定的脱氮除磷效果。相对于单纯的生物法而言,化学法具有稳定高效的除磷效果。如何将化学法和生物法有机地组合,在实现有机物和悬浮物高效去除的同时,强化系统对氮、磷的去除,也是城市污水处理过程中一个亟待解决的问题。
2.4 旧处理设施的超负荷运行
近年来,随着我国经济的发展,城镇人口急剧增长,城市污水排放量逐年增加,一些原有的污水处理厂在超设计负荷条件下运行,往往导致出水水质恶化。如何在原有污水处理构筑物的基础上,通过运行方式的优化,实现污水达标排放也成为污水处理专家们关注的一个研究方向。
3 对策探讨
作为解决以上几个问题的途径之一,近年来,污水强化一级处理技术已经成为一个新的研究热点,引起了国内外污水处理界的关注。
强化一级工艺在城市污水处理中的应用可以上溯到19世纪,1914年以前,污水处理普遍采用物理化学处理方法,SS和BOD5的去除依靠投加大剂量的化学药剂来实现,但当时主要投加的是传统低效的单体盐类絮凝剂,其药剂投加量大,处理费用高,而且产生大量污泥剩余污泥,因此,19世纪30年代后,其逐渐被活性污泥法所代替。近年来,大批新型、廉价、高效复合絮凝剂的开发及生产也为强化一级处理工艺的大规模应用提供了技术支持。
在相同的基建投资情况下,一级污水处理厂处理污水量可达二级处理的3~4倍,SS去除总量约为二级处理的2~3倍,生化需氧量BOD5去除总量约为二级处理的1.5倍,从污染物总量控制目标来看,建设一级污水处理厂比建设二级处理厂更加经济,强化一级处理可以在较少提高基建和运行成本的条件下,显著地提高污染物的去除。对于低浓度的城市污水,经过强化一级处理工艺可以实现直接达标排放。对于超设计负荷运行的城市污水处理厂,可以通过强化一级处理,去除难生化降解的悬浮物、有机物、重金属和无机盐,减轻二级处理的负荷,降低能耗。新建和待建的城市污水处理厂,在资金有限的情况下,分批建设,以削减单位污染物所需的投资费用、电耗为基准,而不以处理单位水量为基准,近期内考虑采用强化一级处理,经济条件成熟后再缓建二级处理工艺。
强化一级处理工艺在基建投资、运行维护费用、占地面积、电耗及人力等方面均远低于传统二级生化处理工艺,而且运行管理灵活方便、处理稳定、见效快、环境效益好,它不仅能在短时间内,以较少投资和较低运行费用使城镇污水得到有效治理,同时也可以减缓国内区域性水环境污染加剧的趋势,因此,它对于解决当前我国各地政府由于资金不足而无法有效治理区域性水体污染的困难局面,缓解当前我国期待解决的水环境污染问题,实现经济和环境的可持续发展战略具有重要的现实意义。
近年来,我国的城镇化建设不断加快,导致了大量的农村务工人员涌入城市,人们生活中产生的污水已大大超过了污水处理厂的处理能力,因而导致了城市的生存环境越来越恶劣,这种现象在城市的人口聚集区体现尤为明显。所以政府相关部门要加大污水处理厂的资金投入,对现有的污水处理设备进行改进,以期达到增加污水处理能力的效果,确保城镇生活环境的美化。
1 城镇污水处理现状
城镇的污水和大中城市的污水是有区别的,城镇污水主要为农业灌溉污水和工业污水,其污水产量虽然没有大中城市的多,但是污染情况却比城市的严重,并且治理起来较为困难。城镇由于各种各样的原因而导致水污染严重,政府治理起来有心无力,例如:居民使用自来水的比例较低,下水道等基础设施工程还不完善,导致污水无法集中处理;政府为了发展经济大力发展工业,从而导致工业废水较多,而小型的工厂也没有专业的污水处理设备,甚至有些企业将不经过处理的污水偷偷排入下水道,这就对水质产生了严重的污染。城镇污水整治部分,重点有以下五个特征:一是人口不多,对水质要求小,污水整治范畴小。二是产业构造具有地区性的差距、受雨季和用水量大小等特征,所以污水量的大小以及水的品质差距大。三是经济发展水准不高,经济承载能力不高,能够选用的措施不多。四是因为处置范畴不大并且建筑项目使用的成本太高。五是维修养护措施工作者和运营管制工作者经验不足。
2 城镇污水处理工艺技术探讨
污水的处理技术有很多种,需要根据污水中所含的成分不同来选择合适的处理工艺,一般情况下需要考虑的指标有进水品质、水的多少和受纳水体条件大小亦或者排放规范,明确需要消除污染物的工程以及数量,进而选取适宜的污水处置工艺措施。污水处理方法可分为物理方法、化学方法、生物方法和生物化学方法等,在这几个大方向下又可以划分为许多的小方法,例如生物方法又可以分为有氧处理和厌氧处理。并且中小规模的城镇废水大多是生存废水,生化性不错,不过水质量以及重量差异大,适合选择生物处置为重点的污水处置体系。
当前,城镇污水处理的工艺选择需要考虑多个方面的因素,一是污水处理的成本不能过高,城镇财政收入有限,需要根据实际情况来选择经济实惠的处理技术,做到用最简单的工艺和设备就能达到好的效果;二是对污水的成分进行分析,选用科学的处理技术进行污水处理。综合各种因素,可以得出两种相对于城镇污水处理较为合理的工艺,就是人工修建处置以及自然净化体系。人工修建包含一般活性污泥方式,序列间歇式活性污泥法以及变形,氧化渠,两阶段曝气处理工艺,缺氧/好氧工艺,A-A-O工艺,生物-生态过滤,厌氧水解-高负荷生物滤池,强化一级处置技术,沼气池精华措施以及地理式没动力污水处置技术;所谓的自然净化就是指利用物理方法进行处理,利用物理沉降来过滤掉污水中的杂质,自然净化体系主要包括:稳定塘处置,人工湿地体系,沟渠净化体系和污水土地处置。以下详尽的介绍了四种适用于城镇的污水处理技术。
2.1 强化一级处理
强化一级处理是指在污水一级处理工艺的基础上,通过加入化学试剂的方法来除去污水中的杂质,例如向污水中通入絮凝剂能够有助于杂质颗粒的絮聚,然后利用过滤装置去除杂质。这种强化处理能够通过选择合适的化学试剂来除去工业废水中的大部分有害物质,其特点是处理较彻底、处理周期短、成本投资小,因而就能使污水处理厂的日处理能力增加,提高了污水处理厂的经济效益。经过强化处理的废水基本能够达到国家要求的饮用水标准,保障了处理后水的品质。
2.2 氧化沟法
氧化沟是一种曝气池呈封闭的沟渠形的延时曝气工艺,污水与活性污泥混合液在沟渠中循环流动,其有机负荷一般低于0.1kg-BOD5。近年来,氧化沟技术在我国得到了广泛应用,不仅氧化沟的数量在逐年增长,其处理规模和处理对象也在不断扩大。氧化沟工艺具有以下特点:(1)工艺流程简单,构筑物和设备少,不设初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以省去单独的二沉淀及污泥回流系统,因此投资省,运行管理简便,运行费用低。(2)能承受水量、水质的冲击负荷,对浓度较高的废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
2.3 厌氧水解-高负荷生物滤池
通过采用具有高空隙率、高附着面积和高二次布水性能的新型塑料模块填料,取消了滤池出水回流系统,从而在提高处理效率的同时大幅度降低了建设投资和运行能耗。由于厌氧水解池本身具有一定的污泥分解功能,此外,好氧生物滤池中的生物膜也具有一定的厌氧分解功能,因此,其剩余污泥的产率大量降低,意味着大幅度降低了二次污染物数量以及污泥处理和处置费用。厌氧水解-高负荷生物滤池处理系统集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等于一身,大大简化了污水处理流程,所以,此种方法对于污水处理部门来说是非常有用的,它能够承载较大的污水负荷,很好地解决了污水处理中的污泥问题,并且其工艺的运营、监管非常简便,它也给我国的城镇污水处理工作带来了翻天覆地的变化。
2.4 生态塘处理工艺
生态塘处理工艺是一种绿色环保的污水处理技术,利用太阳能为能源,以生态塘为小的生物圈,实现资源的全部利用。其处理过程分为几个部分:池塘中植物通过光合作用并且吸收水中的有机物质来维持生存;污水首先通过植物的净化作用,然后再进行一些后处理,这样就能使水质达标;产生的污泥又可以作为肥料来浇灌农作物,通过这些过程就能实现污水的净化。
生态塘处置体系拥有基本建筑投资少、运营成本不高、运营管制维护便利,运营安稳可靠等长处,是完成中小规模城镇生态环境全面整治的有用技术。例如,中小规模城镇周围能够使用的天然废塘以及养鱼塘等环境,能够思考使用这种处置体系。还有,使用序批式活性污泥法,蚯蚓生态滤池方式、生态塘处置技术、人工湿地处置措施等也能够获取理想成果,这就不再多说。
膜-生物反应器是一种由生物处理单元与膜分离单元相结合的水处理技术,因此可省掉二沉池,并可保持非常优异的出水效果可有效去除水中的有机物与氨氮等污染物质。文章通过两个工程案例总结了城镇污水处理MBR工艺生化处理系统的工艺特点、设计参数等。
关键词:
城镇污水处理厂;MBR工艺;生物处理单元;膜分离单元;膜-生物反应器
膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor,简写为MBR)是一种由生物处理单元与膜分离单元相结合的水处理技术。在国外膜-生物反应器,在20世纪90年代中后期已进入了实际应用阶段。由于MBR工艺具有出水水质好、占地面积小和节省运行成本等优点,随着膜分离技术和产品的不断开发,其在污水处理方面得到迅速发展和应用。2008年以来,我国处理规模在万吨级以上的大型膜工程迅速增加,2013年投入运行的膜系统处理能力已超过230万m3/d,预计2015年,膜系统处理能力将超过500万m3/d。据相关统计资料,今后5年MBR工艺在我国将以50%~100%的年增长率高速发展。由于MBR工艺在我国城镇污水处理中的应用较晚,因此缺乏设计建造的工程经验。结合相关工程经验,在研究国内外成功案例和技术规范的基础上,通过研究下面两个比较具有特色的城镇污水处理工程MBR工艺生化系统的设计,为今后国内城镇污水处理厂的升级改造运行和MBR工艺规模化设计提供参考。
1污水处理厂概况
1.1成都市第三污水处理厂扩能提标改造工程
1.1.1项目概况。成都市第三污水处理厂目前现有设计规模为10×104m3/d,现处理水量为10×104m3/d,采用以A2O为主体的除磷脱氮工艺。由于该污水处理厂已满负荷运行,因此采用MBR工艺进行扩能提标改造使总处理水量达到20×104m3/d。污水处理厂出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标,其中主要指标COD、BOD、氨氮、总磷等达到《地表水环境质量标准》中Ⅳ类标准。
1.1.2工艺流程如图1所示:图1工程流程框图
1.2成都天府新区第一污水处理厂工程该工程的特点是采用全地下式MBR工艺进行污水处理,设计规模近期按10万m3/d,设备近期一阶段设备安装规模为5万m3/d,远期规模达到26万m3/d。污水处理厂进、出水水质同成都市第三污水处理厂,因此采用的工艺与成都市第三污水处理厂扩能提标改造工程相同。地下式与地上式污水处理厂的优劣势比较:
1.2.1社会效益。地上式污水厂:外观与周围的自然景观难融合,场地较难作为其他用途。随着城市化进程,一些城市内早期建设的污水处理设施已成为整个城市进一步发展的限制因素,需迁建或转入地下。地下式污水厂:改变人们对污水处理厂脏、臭的传统不良印象,有利于环保知识的普及。解决“城中厂”问题,甚至可成为城市的环保地标和新城市景观。
1.2.2经济效益。地上式污水厂:土地利用率低,不仅占地大,而且需考虑绿化带和隔离带用地,一般不小于200m。影响周边土地的利用,影响市场价值。地下式污水厂:可在市中心建设,节省管道长距离输送的巨大投资和运行维护费用。节约占地和用地成本,集成度高,除满足污水处理需求外,地上及周边空间利用价值高,可用于公用事业或商业开发。
1.2.3环境效益。地上式污水厂:需要加盖对臭气收集并进行处理,由于排放点零散,臭气问题较难解决。水泵、鼓风机、管道和水流产生的噪声较难处理。地下式污水厂:臭氧及噪声污染小,人与环境和谐发展,可作为循环生态环保教育基地,提高民众的环保意识。
1.3生化系统形式的选择生物法主要分为两大类:活性污泥法和生物膜法。由于活性污泥法具有抗冲击负荷能力强、处理效果好、运行稳定等特点,在污水处理工艺中应用是最为广泛的。经过实际广泛应用和通过技术上的不断改进,活性污泥法已成为当今污水处理技术的主体。在MBR脱氮除磷工艺中A2O及其变形强化工艺的处理效果和运行管理是最为稳定和方便的,因此在目前应用的工程经验来看多选用A2O及其变形强化工艺。
2MBR工艺设计
2.1MBR系统流程MBR系统流程如图2所示:
2.2工艺特点
2.2.1进水方式。由于A2/O的厌氧、缺氧、好氧工艺对除磷脱氮处理效果最为突出,为了满足脱氮或者生物除磷对进水碳源的需要,MBR生物反应池一般采用两点进水。即在生物池前设置进水分配渠道,污水进入分配渠道后,通过两套调节堰门可以将原水按照一定比例分配到厌氧区和缺氧区前端,增加系统的灵活性。
2.2.2回流方式。MBR工艺是采用硝化液与污泥回流合并的膜分离技术,因此回流比高于传统工艺。在本设计中采用三段回流,即第一段从膜池回流混合液至好氧区前端,第二段将好氧区末端的硝化液回流至缺氧区前端,第三段将缺氧区末端的反硝化液回流至厌氧区前端。由于膜池回流的混合液富含大量氧气,如果采用膜池硝化液直接回流至缺氧区,会破坏缺氧区缺氧环境,导致反硝化反应不充分,因此在这两个工程中均采用三段回流,回流比为:(1)12度:膜池回流至好氧池:400%;好氧池回流至缺氧池:400%;缺氧池至厌氧池:300%;(2)20度:膜池回流至好氧池:300%;好氧池回流至缺氧池:300%;缺氧池至厌氧池:200%。
2.2.3提升方式。MBR工艺的混合液回流提升方式有两种:(1)前提升系统,即好氧池出水由泵提升至膜池,膜池的混合液重力回流至生物池;(2)后提升系统,即由于膜池有效水深较生化池浅,好氧池出水自流至膜池,膜池的混合液通过回流泵提升至生物池。由于后提升系统较前提升系统提升混合液的流量小、能耗少,因此在这两个实际工程中经过综合比较确定采用后提升系统。
2.2.4好氧区形式。由于从膜池回流至好氧区的大比例混合液含有高浓度的DO,需要实现快速混合,同时为了减小因剪切造成的污泥颗粒破碎和提高曝气设备的充氧速率,好氧区内的混合液需保持悬浮状态和良好的紊流状态,因此MBR工艺,其好氧区宜设计成完全混合式。
2.3设计参数
2.3.1污泥浓度。采用膜分离技术的MBR工艺较传统活性污泥法选取的MLSS值较高,因此在这两个工程中对于城镇综合污水处理工程,我们按膜池污泥浓度值10g/L来进行设计,厌氧区MLSS 4.8g/L,缺氧区MLSS 6.4g/L,好氧区MLSS 8.0g/L。
2.3.2泥龄。由于城镇综合污水处理工程对脱氮有要求,因此MBR工艺的泥龄通常较传统工艺长。SRT宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。由于泥龄在20d左右时,跨膜压差增长趋势变缓,因此在这两个工程中泥龄设计为18.6d。
2.3.3污泥负荷。污泥负荷是根据MBR工艺生物处理单元的两个主要设计参数MLSS和SRT计算出来的。在这两个工程中,计算出的污泥负荷仅为传统活性污泥法污泥负荷的一半左右,因此使得系统具有较强的抗进水水质冲击的能力。
2.3.4水力停留时间(HRT)。由于HRT是保证硝化和反硝化效果的重要参数,因此这两个工程中,应适当加大系统的HRT,设计值为10.5h。
2.3.5需氧量和供气量。MBR膜池采用空气擦洗来改变膜丝表面液体的流态,可以防止膜的表面污堵,因此膜池内的溶解氧浓度很高,故从膜池大比例回流到生化池的混合液中含大量溶解氧,使生化池所需的曝气风量降低。同时MBR工艺采用的MLSS浓度较高,故混合液的液膜厚度、污泥粘滞度等与传统工艺不同,参数α、β和C0值在计算供气量时应进行调整,因此MBR工艺的实际生化池供气量小于计算量。
3结语
第一,MBR系统的特点:(1)工艺流程短,构筑物少,布置紧凑,方便运行管理;(2)MBR生物池中的混合液浓度较常规曝气生物池的浓度高,可以部分提高污水处理程度;(3)动力费用较常规工艺高;(4)占地面积小于常规处理工艺;(5)出水水质指标优于常规处理工艺,尤其是SS、细菌总数等指标明显,BOD、COD、TP等指标较常规处理工艺处理率略有提高。第二,MBR系统的适用条件:(1)新建、扩建的污水厂,出水水质要求较高的;(2)新建、扩建的污水厂,建设用地紧张,采用其他处理工艺需要增加用地;(3)处理规模为中、小型,设施比较老旧的污水处理厂升级改造。第三,MBR系统存在的问题:(1)投资费用较高,膜的寿命较短,一般为5~8年,因此更换膜的折旧费用较高;(2)由于MBR工艺的特殊性,对于水量的冲击负荷承受力较低;(3)对于大型污水厂,全部采用MBR工艺,其运行的安全性系数较低,潜在的环境影响问题大。由于MBR在实际工程中的应用受到膜制造成本偏高以及能耗高这些问题的限制,因此在实际工程中要通过详细的技术经济比较再做出合理的选择。
参考文献
[1]李晓斌.MBR工艺在污水处理中的研究及应用[J].广东化工,2014,(12).
[2]郑祥,陈福泰.2008膜生物反应器行业分析报告[R].2009.
[3]蒋岚岚,张万里,胡邦,等.城镇污水处理工程MBR工艺膜系统设计关键技术[J].中国给水排水,2011,27(20).
[4]蒋岚岚,张万里,胡邦,等.MBR工艺在太湖流域污水处理工程中的应用[J].给水排水,2011,37(1).
[5]JuddS,JuddC,陈福泰,等.膜生物反应器[M].北京:科学出版社,2009.
[6]曹斌,袁宏林,王晓昌,等.膜生物反应器设计中工艺参数的探讨[J].环境工程,2004,22(5).
[7]杨昊,杭世珺,钱明达,等.无锡市梅村污水处理厂MBR工艺优化运行研究[J].给水排水,2010,36(12).
关键词:农村生活污水;微动力工艺;生物接触氧化
Abstract: According to the factors that should be considered in the features and the choice of rural domestic sewage treatment, introduces a suitable for technology and biological contact oxidation + artificial wetland sewage treatment combined process of rural life in Northwest area. The results show that the technology of COD, BOD5, SS, the removal rate of NH3-N were 85.3 ± 0.3%, 91.6 ± 0.7%, 95.2 ± 0.2%, 65.3 ± 4%, the average water quality below the "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard" (GB18918-2002) limits the level of B standard concentrations in.
Key words: rural domestic wastewater; micro dynamic process; biological contact oxidation
中图分类号:D922.68
一、 前言
2012-2014年陕西省在全省43个区县实施农村环境连片整治示范项目,项目主要解决农村生活污水横流直排,生活垃圾围村问题和保障农民饮水安全。西安市临潼区相桥街道作为陕西省2012-2014年农村环境连片整治示范区县的示范镇,2012年实施了相桥街道集镇生活污水处理工程,采用“三格化粪池+生物接触氧化+沉淀+潜流人工湿地”模式处理农村生活污水,解决了无动力处理模式系统污泥容易堵塞,处理效果不稳定等问题,出水水质良好,处理效果稳定。同时,该工艺还具有维护管理简单,运行费用低等特点,值得在西北地区推广和应用。
二、工程生活污水水质与处理工艺选择
1、农村生活污水成分分析
由于生活污水中污染物以有机物为主,既含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机类物质,还含有氮、磷等无机盐类,同时生活污水中还含有许多微生物,可以对有机污染物进行分解,因而生活污水是不稳定的、生物可降解的和易腐烂的,污水可生化性较好,比较适合采用生化处理方法进行处理。
2、污水水量及进出水水质
根据《第一次全国污染物普查城镇生活源产排污系数手册》以及临潼区地实际情况,农村生活污水产生量按80L/人·d计,收水率按80%,污水排放率按80%计算,收水范围人口约为9000-10000人,确定相关集镇生活污水处理量为500m3/d。类比西安市其他乡镇污水处理厂进水水质及西安市关于城镇污水处理厂出水的有关要求,本次生活污水经处理后应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准,主要污染物进出水水质如下:
COD:进水浓度350 mg/L,出水浓度60 mg/L;BOD5:进水浓度200 mg/L,出水浓度20 mg/L;SS:进水浓度300 mg/L,出水浓度20 mg/L;氨氮:进水浓度35 mg/L,出水浓度8mg/L(水温大于12℃)15 mg/L。
3、工艺选择
首先由于农村地区污水水质、水量波动性大,污水处理工艺应抗冲击负荷能力强;其次由于受投资资金及运行费用限制,要求污水处理工程造价低、运行费用少,低能耗,工艺运行管理简单,维护方便,污水回用率高。参考《农村环保专项资金管理参考手册》中推荐的工艺,并结合陕西农村地区现有的镇域污水处理站工程经验,将镇域生活污水处理项目的工艺确定为:“三格化粪池+生物接触氧化+沉淀+生物滤池(潜流人工湿地)”模式进行处理。
三、污水处理工艺流程
污水先利用高程差自流入三格化粪池,停留12h后经格栅截流悬浮或飘浮状态的杂物,污水经提升泵泵入调节池,达到水量与水质混合均匀后入生物接触氧化池,由曝气鼓风机曝气,水由下向上流动,与填料充分接触,达到降解难降解有机物,脱除氨氮的目的。污水经生物接触氧化池处理后,自流入潜流人工湿地,继续处理后农灌或排放。污泥由生物接触氧化池入污泥池,经板框压滤机压成泥饼,污水回流入调节池。
1、三格化粪池
生活污水经收集后首先进入三格化粪池,三格化粪池一方面是沉淀污水,使污水与杂质分离后进入污水管道,另一方面是使沉淀下来的污泥在其中厌气分解,杀死粪便中的寄生虫卵。污水在此的停留时间为12h。外形尺寸:10m×6m×5m。
2、格栅
在污水提升泵池前设置粗格栅,以截流悬浮或飘浮状态的杂物保护废水提升泵不受损害。栅前水深0.3米,格栅倾角60度,设计宽为0.6m,选用格栅栅条间距为20mm的人工格栅一套,格栅截留杂物采用人工清除。格栅截留物经收集后外运出站。
3、提升井
提升井出水由潜污泵提升,设2台水泵(其中1台备用)。单泵流量25m3/h,电机功率2.5kw,废水提升高度12米。池内设液位开关保护水泵。低液位停泵,较高液位开一台泵,高液位时两台泵同时开启。外形尺寸:3.0×3.0×6.0m。
4、调节池
由于处理规模为500m3/d,调节容积按照平均流量的12小时计算。调节池有效容积为243m3,平面尺寸54m2。调节池水解作用强烈,有一定的去除率。调节池出水由潜污泵提升,设2台水泵(其中一台备用)。池内设液位开关保护水泵。
5、生物接触氧化
生物接触氧化池中水流自下向上流动,运行中废水与填料接触,微生物附着在填料上,在供气条件下,好氧微生物分解和消化有机污染物,水中的有机物被微生物吸附、氧化分解并部分转化为新的生物膜,废水得到净化。溶解氧控制在2~4mg/L,能够进一步降解难降解有机物,脱除氨氮。污泥产率0.2~0.4 Kg干污泥/(1KgCOD去除),运行中不会产生污泥膨胀,能够保证出水水质的稳定,无需污泥回流。
填料选用优质的立体弹性填料,具有良好的布水布气性能,作为好氧微生物的栖息地,池底布微孔曝气管网,采用氧利用率高、防堵塞的专利产品微孔曝气器供气,为好氧微生物的新陈代谢提供足够的氧气,同时搅拌污水,使污水与好氧微生物充分接触并冲击老化的生物膜,保证生物膜的活性。有效尺寸:L8.0m×B7.0m×H5.0m,有效容积:252m3,容积负荷:1.0kg/m3,填料·d,停留时间:12h,气水比:15:1。
6、潜流人工湿地
人工湿地总长约50m,宽约25m,占地面积约为2亩(1250平方米)。人工湿地在前端做配水渠道一条,经前端配水渠道配水后污水流入潜流人工湿地处理,经潜流人工湿地处理达标后排放。
四、运行测试结果
项目正常运行出水稳定后,经当地环保部门连续三天的验收测试,其结果如表1所示。
表1主要处理单元主要污染物监测结果统计表
五、结论
1、该工艺技术路线,在无动力的基础上,加入生物接触氧化工艺,利用好氧菌对污水中有机物的降解作用达到去除有机物的目的,提高了整体工艺对水质波动的抗冲击性;同时由于生物接触氧化法的作用,对SS、BOD、COD和氨氮等去除率较高,为后续人工湿地处理减轻压力。
2、每吨污水的处理费用为0.194元/吨水,操作管理方便。
3、生物接触氧化池排泥,避免了污泥堵塞问题发生,保证了后续人工湿地的运行效果。
4、从实际运行看,采用微动力工艺处理西北地区小城镇生活污水,处理效果稳定,COD、BOD5、SS、氨氮去除率分别达到85.3±0.3%、91.6±0.7%、95.2±0.2%,65.3±4%,平均出水水质低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准浓度限值。
参考文献:
1、王青颖,中国农村生活污水处理技术应用现状及研究方向[J].污染防治技术,2007,20(5):38~41
2、宋文志,王仁卿,席俊秀等,人工湿地对氮、磷的去除效率与动态特征[J]. 生态学杂志,2005,24(6):648~651
3、沈东升,贺永华,冯华军等,农村生活污水地埋式无动力厌氧处理技术研究[J]. 农业工程学报,2005,21(7):111
4、国家环境保护总局,地表水和污水监测技术规范HJ/T91-2002, 北京:中国环境科学出版社,2002
5、GB18918-2002,城镇污水处理厂污染物排放标准