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中图分类号:F291文献标识码: A
一、城镇污水处理特点:
1.人口少,用水量标准较低,污水处理规模小;
2.产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大,因此污水水量、水质变化大;
3.经济发展水平偏低,经济承受能力弱,可供选择的适用技术少;
4.由于处理规模小而造成工程建设费及运行费用过高;
5.维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。
二、1城镇污水处理系统主要存在的问题
1.缺乏环保宣传。
尽管当今人们对于环保的意识已经和过去相比有了明显的提升,但是多停留在思想上,在行动上,特别是水资源的保护上做的还不够好,应该加强对于这方面的宣传。
2.无设计规范、标准、法规。
目前,我国尚无针对小城镇污水处理工程(处理规模小于2万吨/日,多集中在2000~5000吨/日)的现场排水设计规范、标准、法规等,仍然采用现行中、大规模污水处理工程的相关标准,在工程设计中发现存在不少问题。
3.管理体制存在问题。
这些问题都是比较严重的问题,因为一个系统的体质是这个项目的根本。目前,城镇的污水处理厂主要由乡镇政府部门运营,按照城镇的具体情况和需求进行污水处理和收费,名义上是由城镇水务部门监督管理,但是这一过程形同虚设,监管工作做得非常不到位。另外,整个体系中的人素质过低,都是只能遵循传统工艺和流程工作,这就导致污水处理系统不能与时俱进,不能够在发展中完善自己,企业和城镇监管部门应该从本质人员入手,从根本解决这一问题。
4.污水处理资金投入不够全面。
城镇的污水处理收费方式多数地区是按照用水量来收费,它的前期建设主要是靠政府部门进行融资来建设,初期运营较为容易,但是后期的发展明显的资金不足,收取的污水处理费只能够维持污水处理厂的日常运行,如果进行产业升级或者流程优化的话就会出现资金不足的问题。而目前征收的污水处理费满足支付污水处理服务费、管网泵站日常运行管理和管网工程贷款还本付息等方面后,剩余的资金满足不了进一步污水处理系统建设的资金需求。
5.部分污水处理厂由于设备落后,处理的水质不能达到国家排放标准。
有的地区发展较好,污水处理设备较为先进,但是却存在负荷率过低的问题,比如说有的污水处理厂的负荷率只在百分之30左右。造成这些问题的主要原因有:①已规划建设的管网其服务区域尚未开发,造成污水管道无水可收;②与污水主干管、干管配套的支管建设需要进一步完善,污水管道只是经过排水户,但多数未有主动接驳;③在污水管网建设过程中遗留的问题和在使用期间出现的缺陷,如泵站永久用电,部分主干管坍塌、渗漏等,影响到污水的收集与传输。
6.监管力度不足。
因为长期以来在各个部门流传的风气就是上有政策下有对策,这导致监管环节严重缩水,上行下效。由于巨额利益的吸引,而且又有监管部门的疏忽,导致污水排放严重失误,各种违法违规的事情接连发生。
三、提高城镇污水处理系统建设运行管理的措施
1.加强监管,强化经营。
为了优化污水处理系统的流程,弥补其中的不足,进一步提高处理的效率和治污水平,根据城镇的具体情况进行合适地调整。严格整顿监管部门,确保监管流程的严格执行。可采用区域化的管理体制,以地区作为一个整体区域,按照产业化发展、企业化经营、社会化服务的方向,组建区域化污水专职建设、管理和运营的污水处理公司,由污水处理公司来统一承担区内财政投资或本企业融资自筹的污水处理厂、管网的建设运营管理,并按照现代企业制度的改革方向,对污水处理行业实行产业化经营。以污水处理公司的整体化、区域化、产业化的管理体制,在城镇污水处理系统工程建设中发挥重大的作用。
进一步完善污水处理流程,提高污水处理效率和质量,这样才能进一步融资,才能让污水处理厂走出这个急于发展却又缺少资金的困境。严格整顿监管部门的不良风气,让上级到下级形成良好的重效率,重实效的风气,这样才能让整个污水处理事业步入一个良性循环,越发展越先进,越发展设备越先进。具体上要厂网分开管理,这样才能让管理工作简捷效率。污水处理厂可以把污水处理工作化整为零,任务具体分配到人,这样才能提高工作效率,才能提高员工的责任心。还要让有经验的人对整个污水处理厂进行大局上的规划,并按照统一规划,开展污水工程的建设,保障污水处理厂的进水水质水量能达到设计负荷,实现污水治理工程的效果。
在污水的处理方面,开发新的物理和化学技术是目前亟待解决的问题。不仅仅要在技术手段上取得突破,还要在污水治理效果方面也有更高层面的要求。另外还应该对减污减排方面制定出相关的政策措施,在人们自觉意识的基础上,加以强制的约束。
2.集中处理,降低成本,多渠道融资。
目前来看,污水的处理根本上得不到有效的改善,主要原因之一就是成本过高,影响了在技术方面的投入,以至于得不到改善。对于城市水处理来讲,应该通过渠道达到集中处理的目的,这样不仅节约在投建方面的成本,在日后使用过程中也可节约客观的相关费用。
在污水处理方面,每道工序都相当关键,每项工艺技术也都有其优点和缺陷。在选用过程中,应该根据实际情况进行选择,不能以一种工艺代替所有工艺。与此同时,在加强污水处理技术的基础上,应该尽量减少成本的投入,还应该加强人们的节水意识,有效减小污水处理的压力。
积极向上级部门申请污水处理厂的建设资金,拓宽污水处理的资金筹措渠道,也可建立股份制,来进行快速的融资。
3.寻求合理的污水处理安排方案。
从城乡统筹出发,根据城乡规划和土地利用总体规划以及地区环境容量和污染防治要求,组织编制区城镇污水处理系统详细规划,做到规划先行,分步实施,同时根据各镇的实际情况,统筹城乡污水处理基础设施布局,实现区域内污水处理等设施共建共享。加强各地各部门的经验交流工作,这样才能互相对比出不足或者缺点,才能完善自己,还能看出对方的优点,来强化自己。
4.强化污水排放的监控工作,加强对偷排污水的惩罚力度。
加强对进入城镇污水收集系统的主要排放口特别是重点工业排污口的监测,禁止超标污水进入收集管网,以保证污水收集系统和城镇污水处理厂安全、正常运行。建立完善的污水处理流程和网络,完善质量检测标准,切实落实检测任务。加大对超标排污、偷排偷放等违法行为的处罚力度,保证污水进管网的水质符合国家《污水排入城市下水道水质标准》和《污水综合排放标准》。
5.节约能源,加快中水再利用。
根据我国现在一般污水处理厂的处理技术与工艺,所处理排放的中水,大部分不能达到再利用的标准。我国的水资源严重缺乏,多数工业受用水制约,为减轻这种局面,必须将中水再利用。这样也就给污水处理带来了二次商机。日处理污水1万立方以上的城镇加快建设中水深度处理;排水量较小的城镇,可以多个城镇集中建设中水深度处理厂,所产这样既节约了水资源,减少了排放压力,又增加了收入。
关键词:污水处理厂;设计;污水处理 ;注意环节
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
城市化进程的不断加快使得城市污水处理厂的数量日益增加,但大部分的污水处理厂仍处于不加治理而直接将污水排放到水体的体系,这就成为了水体环境污染的重要来源。因此,为改善目前水体污染严重的现状,保护我国紧缺的水资源,不仅需要污水处理厂改变其原有的污水排放体系,而且需要污水厂采用先进的处理工艺技术,加强污水厂的整体设计结构。从而保证污水的有效处理。本文旨在为国内城镇污水处理厂设计单位和建设单位提供需要重视的问题以供参考。
1污水处理厂设计前期工作
1.1 资料收集
近20年,国内一些中、小型城市大多是首次新建污水处理厂,同时在城市排水监测方面技术力量相对薄弱,没有积累系统完善的城市排水水质监测数据。这就需要设计单位和建设单位在工程设计前期重视城市排水水质监测数据等关联资料收集整理工作,全面收集城市规划、排水体制、污水户预处理设施设置、排水许可管理、环保执法管理、排水管网雨水收集以及居民排水习惯等方面的资料,确保所获取的资料即能真实反映真实情况,又具有前瞻性、预见性,从而为下一步实施设计工作奠定坚实的基础。
1.2实地考察
对于一座首次新建污水处理厂的城市而言,建设单位提供给设计单位的相关资料往往是为上项目而被动应对,系统性、可靠性势必存在一定的问题。设计人员应深入实地调查发展规划、产业布局、排水现状、居民生活排水习惯以及受纳水体等情况,并应承担起城市排水综合水质监测数据核实职责,不应将这方面任务一概交由建设单位去做而不对相关资料和数据的真实性进行审核。设计单位工作人员仅凭经验简单参照同等城市的相关数据设计,在一定程度上将会影响设计质量。在西部某城市的污水处理厂改扩建工程设计中,正因设计单位对该城市排水状况未经过认真细致的实地考察,忽视了该地城区排水户大多未设化粪池、隔油池等污水处理设施的情况,设计采用排水水质仍沿用多年前的建设单位化验室自测数据,主要污染物浓度指标参数简单依据同等城市排水水质设计,而实际污水处理厂主要污染指标不仅大大超出《污水排放综合标准》(GB8978)、《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343)限值,而且严重超出工程设计指标,造成污水处理厂建成投运后无法实现达标排放。
2污水处理厂设计文件编制
2.1 设计专篇设置
城市污水处理工程作为投资较大的重点建设项目,在项目立项审批和竣工验收过程中,必须办理工程安全评价、环境影响评价以及相关竣工专项验收等审批手续。由于有些设计单位在项目可行性研究报告、初步设计等设计文件中缺少这方面的内容,或涉及内容不能满足安全预评价、环评等审批、验收环节的需要,对立项审批、竣工验收造成一定的影响。
2.2 设计概要(说明)提供
工厂设计不仅要为施工建设提供依据,同时要为运行管理提供依据。因部分运行管理单位缺乏相应的专业人员,运行管理工作中经常会打电话询问设计人员一些数据,给设计单位和运营管理单位双方带来诸多不便。为此,设计单位有必要向建设单位提供便利,利用技术优势将相关构建筑物、设备的基本尺寸、性能等简要信息资料编制成设计概要或设计说明书,以便于建设单位或运行管理单位查询利用。
3污水处理厂设计设备选型
3.1污水提升泵的搭配
在日常污水处理厂实际运行中,由于昼夜进水量差异很大,如开启同样的水泵往往会出现运行管理不经济、不合理的情况。因此,工程设计应考虑大、小污水泵合理搭配运行,以便于更好地满足运行工况、降低运行能耗。
3.2加氯设备选型
污水处理厂液氯加氯消毒设备设计要充分考虑必须有氯源保证。由于液氯属于剧毒化学药剂,控购审批手续严格、拉运审批手续繁琐,在无氯源保障的情况下工程设计要谨慎选择液氯直接投加设备。同时,随着安全、环保要求越来越严格,设计单位应予以考虑氯气泄露吸收应急处置设备的配备,尤其是靠近居住区的污水处理厂更要加以重视。
3.3 污泥脱水设备选型
国内污水处理厂常用污泥脱水设备主要有带式压滤机、离心脱水机、板框压滤机。由于部分带式压滤机和板框压滤机运行过程中会出现更换滤布、滤板或滤带走偏、处理效果不稳定、维修费力等状况,一些运行单位在资金许可的条件下多考虑将污泥脱水设备更换为离心脱水机。从后期运行管理、避免设备投资浪费的角度出发,工程设计应审慎选用当前技术成熟、安全可靠、脱水高效的污泥脱水设备。
4污水处理厂工艺设计选择
在污水处理工艺选择方面,一些建设单位和设计单位往往钟情于选择流行时髦的新工艺,存在着“图新求洋”心态。不论选择活性污泥法处理工艺,还是生物膜法处理工艺;不论是选择典型的处理工艺,还是改良变形工艺,工艺设计选择都应针对城市污水水质特性,紧密结合当地气候、污水收集、受纳水体环境、水资源利用、电力供应保障条件以及污水处理厂区周边环境状况、下游城市水体状况等选择,应遵循“因地制宜、技术可行、经济合理、便于管理”的原则。经过长年的设计实践、运行检验,目前一些污水处理工艺设计已趋于成熟,在污水处理工艺选择方面不应该简单地“追风”,应坚持选择的工艺不求最新,但求因地制宜;不求投资最省,但求经济合理;不求花哨时髦,但求稳定高效;不求管理技术含量过高,但求能够与运行管理技术水平相适应。同时,要通过准确研判把握国家环保政策变化趋势,为污水处理厂扩建、提标升级改造留有余地。
5污水处理厂工艺细部设计
由于一些设计人员具体接触污水处理厂运行管理工作少,在设计环节经常忽略了“以人为本”的细节。例如,在地下廊道设计方面未充分考虑通风防潮需求,不仅给运行管理埋下安全隐患,而且廊道内的潮湿气体极易腐蚀设在其中的电器设备、自控模块;厂区内部分设施空间狭窄,没有预留足够的维修作业空间;部分处理设施未设护栏、防滑地面、遮挡雨雪棚等防护设施;沉淀池等处理设施未设便于清除上浮污泥的设施等。因对这些细节考虑不周,给以后的运行管理工作带来了诸多不便,并埋下了安全隐患。
污水处理厂是城市文明形象的外在展示,是城市环保事业的“后花园”。污水处理运行人员长期工作在恶劣的环境中,厂区美化、绿化、亮化等环境建设显得尤为重要。相对一般的厂区设计方案而言,污水处理厂设计方案更应在环境景观设计方面充分体现了园林式工厂的设计理念。
6结束语
污水处理厂作为城市具有防灾减灾、卫生防疫、污染防治与城镇减排、资源化利用等四大基本功能的重要市政设施。工程设计质量直接影响到工程施工、达标排放、竣工验收、运行管理等多个方面。设计人员应当严格按照国家现行相关设计规范,在具体设计中要始终坚持方便运行管理、高效节能降耗、改善厂区环境安全卫生条件的设计思路,从设计细节入手,坚持高标准、严要求,充分满足污水处理达标排放与安全经济运行的需求,确保充分发挥工程效益、提高设计品位。
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关键词:人工快渗污水处理技术; 农村地区; 应用研究
中图分类号:U664文献标识码: A 文章编号:
2011年,我国的城镇化率达到了51.27%,但我国是农业大国,我国仍有几亿人口居住在农村。据测算,全国农村每年产生生活污水约80亿吨,生活垃圾约1.2亿吨,每年畜禽粪便排放总量达25亿吨。同时,城市工业污染向农村转移趋势加剧,一些城郊接合部成为城市生活垃圾及工业废渣的堆放地。大量掠夺式的采石开矿、挖河取沙、毁田取土、陡坡垦殖、围湖造田、毁林开荒等行为,使很多生态系统功能遭到严重损害。土壤污染程度加剧,严重影响食品安全,威胁人体健康,威胁国家生态安全。一直以来,农村日常生活污水、家禽牲畜养殖废水、农业生产废水的排放量逐年递增,污染物成分也日益复杂,由于农村污水收集比较困难,处理率却很低,绝大多数废水是没有处理而直接进入河流、湖泊等自然水体。这些使农村地区水环境状况日益恶化,农村生存环境质量明显下降,直接威胁着广大农民群众的身体健康,也制约了农村经济的健康发展,农村环境状况令人担优。
农村污水的特点及应用技术
我国目前共有60多万个行政村、250多万个自然村,居住生活着2亿多农户、近8亿农民。农村地区人口分布广而且分散,农村生活污水具有水量水质变化波动大、经济水平低、缺乏专业技术人员、污水收集管网缺乏等特点。农村生活污水与城市生活污水有很大的不同,其水质特点如下:生活污水的COD范围为62.06—314.05mg/l;同时段的NH3—N差别较大,但浓度较低,浓度范围大致为3.59—40.5mg/l,同时水质具有间歇排放、排量少且分散的特点。目前,在农村生活污水中应用比较多的技术主要有人工生态湿地、稳定塘、土地处理工艺等。
人工快渗污水处理系统的特点
人工快渗污水处理系统(Constructed Rapid Infiltration,简称CRI系统)是在快速渗滤系统的基础上开发的新型污水土地处理技术,是采用渗透性能良好的CRI介质(以一定级配的天然河砂为主,并掺入活性矿物填料),采用干湿交替的运转方式,污水在通过快渗池时产生综合的物理、化学和生物反应,使水中的污染物得以去除,从而达到水质净化目的的污水处理技术。
与常规处理工艺比较,CRI系统发扬了土地处理技术的优势,同时,其自身特点克服了其他工艺在污水处理方面的不足。总体说来该工艺有以下几个特点:一是建设投资成本低,该工艺主要是以天然河砂为主要填料,原材料成本比较低,工艺流程比较简单,不涉及过复杂的安装或建设工序。二是运行成本比较低,从人工快渗污水处理技术与其他水处理技术作对比,人工快渗污水处理同样多的污水量要节约至少三成的运行成本;三是该工艺不产生活性污泥,省去了活性污泥的处理费用,不会造成因活性污泥处置不当而引起对环境的二次污染;四是出水效果好,出水水质可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准或景观、绿化回用水及农田灌溉用水的水质标准;五是该系统便于操作,易于管理和维护,对操作人员的学历素质要求不高,即使是没有技术基础的农民经过简单培训即可上岗。
人工快渗污水处理系统在大仙村的可行性应用研究
3.1大仙村概况
大仙村位于石碑坪镇东北角,北临柳城县,南临下陶村委会,西靠留休村委会和石碑坪农场,东南接龙下村委会,距离镇政府驻地6公里,是石碑坪镇最偏远的行政村之一。村庄下辖大仙屯、小仙屯、山背屯、新建屯、马家屯、卫东屯6个自然村,大仙村村委位于新建屯,目前村委与各屯和镇区之间有水泥路可直达。村域面积1003.75公顷,共户籍人口1779人,总户数447户,该村以农业生产为主,主要种植水稻、甘蔗、水果,特色产业为种植鱼腥草和黑鬼薯,现状人均耕地4.4亩。大仙村供水管网齐全,能满足生活、生产及本项目的需要。排水方面,村庄污水拟通过排水管集中收集并排入污水处理系统处理达标后,排入旁边的河流。建设场地的电力供应充足,农网改造已完成,供电稳定,供电线路已到达项目建设地点。
3.2工程规模与设计参数
本项目新建规划住户480户,按每户4人计算污水量,依据现场勘查数据及设计经验值,平均每人每天产生污水量为80L~104L,故项目每天产生污水量为152m3~200m3。因此,确定本工程污水处理系统建设规模为处理200m3/d。
设计进水水质
根据《室外排水设计规范GB50014-2006》,我国生活污水污染物排放标准:BOD为25~50g/(人·日),SS为40~65g/(人·日),TN为5~11g/(人·日),TP为0.7~1.4g/(人·日)。按照上述综合生活污水量预测结果,并参照国内同类型村镇污水处理厂进水水质,拟定本工程进水水质为如下数值是合适的:
设计出水水质
本工程采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准作为设计出水水质标准。出水水质见下表:
注:当水温低于12℃时,氨氮执行≤8mg/L的出水标准。
3.3人工快渗污水处理技术在大仙村的应用构想
CRI系统工艺流程(见下图)
预处理的作用主要是降低污水中的SS,以便提高渗池的渗滤速度,防止堵塞。污水通过渗池过程中产生综合的物理、化学和生物反应使污染物得以去除,其中主要是生物化学反应。清水收集系统的功能是收集经过快渗系统处理的清洁水以供回用,因此可以作为水资源化的一种方式。
从大仙村的实际情况出发,结合人工快渗污水处理技术的特点,我们认为该工艺是可以在该地区得以应用的,并可以因地制宜采用“人工快渗+生态景观沟渠”的设计工艺:
3.4工程投资成本及运行费用分析
本工程静态总投资预计约为312.38万,主要由政府专项资金承担,相对于以后的环境效益来说,这笔投资不算太多。同时,和其他应用技术相比,人工快渗污水处理技术的工程投资是具备较大的比较优势的。项目的运营成本包括大修费、日常检修维护费、电费、栅渣及污泥处置费、工资及福利等项费用,其中,工资及福利部分因由村委干部兼职管理,仅以补贴形式发放少量补贴,预计一年运行成本总额为1.06万元,单位经营成本为0.145元/吨。
结论
研究表明,人工快渗污水处理工艺在处理以生活污水为主的小规模城镇污水方面已显示出明显的技术经济优势。该工艺以其建设投资省、运行费用低、抗冲击负荷强、管理简单、运行稳定、维修方便、产生污泥及废气少、对环境影响小等优点,在土地资源比较丰富、劳动力成本比较低的农村地区更能发挥它的优势。
参考文献
[1] 李无双,王洪阳,潘淑君.农村分散式生活污水现状与处理技术进展[J].天津农业科学,2008(06):75- 77.
【关键词】百乐克(BIOLAK)工艺;污水处理;曝气系统
1 概述
内蒙古通辽市木里图污水处理厂采用百乐克(BIOLAK)工艺技术,主要处理城镇生活污水和工业废水,日处理量为10万m3/d,一期规模为5万m3/d。污水处理厂现已进入运行阶段,出水水质良好,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的B标准。木里图污水处理厂是我院采用百乐克工艺设计的第二座污水处理厂,第一座是2008年8月已经投入运行的内蒙古达拉特旗树林召镇污水处理厂,处理规模为2.4万m3/d。
2 百乐克(BIOLAK)工艺介绍及流程
百乐克(BIOLAK)工艺起源于德国,它是在常规活性污泥工艺和曝气氧化塘基础上发展起来的一种新型工艺,其采用低污泥负荷,高污泥泥龄设计,通过无固定的漂浮移动式曝气系统供氧,由于移动式曝气系统的充氧特征,在生化池内能产生多重的缺氧和好氧区域,强化了污泥的活性并兼有脱氮效果。
污水在厂区首先经过粗格栅去除大的漂浮物,然后通过污水泵提升至旋转格栅,旋转格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来。旋转细格栅出水先进入厌氧除磷池,然后自流入曝气池,利用悬链式曝气器曝气冲氧进行好氧处理,处理后的污水,经沉淀后再进行曝气冲氧稳定,污水自流入接触池,消毒后排放。BIOLAK反应池产生的剩余污泥经浓缩脱水后,泥饼填埋或用作农肥。
3 百乐克(BIOLAK)工艺优点
BIOLAK工艺是一种具有除磷脱氮功能的多级活性污泥污水处理系统。由于采用土池而大大减少了建设投资,采用曝气链曝气系统进一步强化了氧的转移效率,并减少运行费用,大大提高了处理效果。工艺设计简捷,不需复杂的管理,在适宜的条件下具有较大的经济和社会效益。它具有以下优点:
(1)低负荷活性污泥工艺
BIOLAK系统里利用了大量活性污泥来净化污水,污泥回流量大,污泥浓度较高,生物量大,相对曝气时间较长,所以污泥负荷较低。一般的污水处理厂,微生物仅分解最有营养的部分,相对来讲净化效率较低。污水的生物处理采用延时曝气有以下优点:可不设初沉池;耐进水负荷冲击能力强;剩余污泥量小,不需消化处理,无嗅味以及由于泥龄长,有利于硝化菌的繁殖,可起到一定的脱氮作用。
(2)曝气池采用土池结构
根据中国环境科学出版社出版的《工业废水处理设施的调查与研究》,我国工业废水处理设施资金的54%用于土建工程设施,而只有36%用于设备,造成这种投资分配格局的主要原因是工艺池大都采用价格昂贵的钢筋混凝土池。而木里图污水处理厂土建工程造价为1628万元,仅占总投资的31%,我院在通辽地区设计的另一座污水厂于07年底竣工,该污水厂规模为3万m3/d,采用CASS工艺,工程总投资为3800万元,土建工程造价为2392万元,占总投资的63%。BIOLAK工艺在土建方面投资省的优势非常明显。
(3)高效的曝气系统
百乐克曝气系统的曝气头悬挂在浮链上,停留在水深4-5m处,气泡逸出时,直径约为50μm。如此微小的气泡意味着氧气接触面积的增大和氧气传送率的提高。同时,因为气泡向上运动的过程中,不断受到水流流动,浮链摆动等扰动,因此气泡并不是垂直向上运动,而是斜向运动,这样延长了在水中的停留时间,同时也提高氧气传递效率。
百乐克曝气头悬挂在浮动链上,浮动链被松弛地固定在曝气池两侧,每条浮链可在池中地一定区域蛇行运动。在曝气链地运动过程中,自身的自然摆就可以达到很好的效果,节省了混合所需的能耗。
(4)简单而有效的污泥处理
百乐克工艺的另一特点是回流污泥量大,其剩余污泥比传统工艺少很多。在恒定的条件下,百乐克工艺的污泥在曝气池中的停留时间是传统工艺的几倍。由于污泥池中的污泥是完全稳定的,它不会再腐烂,即使长期存放也不会产生气味,这就是它同传统工艺相比污泥更容易处理的原因。而且污泥池完全可以做成土池结构,节省了土建费用。
(5)简单易行的维修
百乐克系统没有水下固定部件,维修时不用排干池中的水,而用小船到维修地点将曝气链的曝气头提起即可。多年的运行实践表明,曝气头使用几年也不用维修,这主要是因为曝气管是由很细的纤维(直径约为0.003mm)做成,并用聚合物填充,以达到防水和防脏物的目的。同时,曝气头有大约80%的自由空隙和20%的表面,和传统曝气头刚好相反。因此,微生物可生长的面积很小,并很容易被去除。当曝气头必须维修时,也不影响整个污水处理厂的运行。
(6)二次曝气
为了保证负荷变化时出水质量,百乐克工艺利用一个相对独立的池进行二次曝气,以保证出水清洁,以保证水中有足够的溶解氧。
4、百乐克(BIOLAK)工艺存在的问题
百乐克(BIOLAK)工艺建设投资省,采用曝气链曝气系统进一步强化了氧的砖移效率,减少运行费用,大大提高了处理效果。但是在实际应用中还是存在不少的问题。
(1)缺少沉砂预处理步骤
百乐克工艺不设沉砂池,仅靠间距为1mm的旋转细格栅来拦截砂粒。旋转细格栅间距较有沉砂池的细格栅(栅条间距一般为5mm)小很多,这使栅渣量增多,且由于颗粒物质表面附着粘性有机物质而使栅渣中有机物含量较高,易造成二次污染。同时,因细格栅无法去除粒径≤1mm的细砂,细砂进入后续生物处理池的除磷区时,由于流速较低而易堆积,甚至板结,难以清除。建议采用细格栅+沉砂池系统取代旋转细格栅。
(2)难以保证稳定的脱氮效果
百乐克工艺的缺氧区和好氧区未严格分离且距离较近,仅靠曝气链的交替曝气/不曝气形成缺氧区和好氧区,由于水的流动,缺氧区和好氧区距离较近及曝气链的摆动,好氧区中的氧气易带人缺氧区,较难形成一个溶解氧浓度极低或缺氧的环境,因此百乐克工艺虽然有一定的脱氮效果,但要达到稳定的脱氮效果尚有一定难度。建议在除磷区后设置独立的脱氮区。
5、结语
百乐克(BIOLAK)工艺是一项技术先进、工艺成熟、设备新颖而且技术经济性较佳的污水处理技术,尤其适合于中小城镇污水厂,为当前我国城镇污水处理工艺的筛选提供了一种新的选择。但是,国外先进的技术如果一味地照搬照套,不顾我国的基本国情,往往并不能发挥其最佳的技术经济效益。比如:我国绝大多数的城镇污水排放仍采用雨污合流形式,污水中泥砂量较大;我国对污水出水的溶解氧没有硬性的规定等等,这些因素对BIOLAK的运行和效果或多或少造成了一些不良影响。另外BIOLAK专利设备很贵,总投资未必少。如果能结合我国基本国情、结合工程实际情况,因地制宜,实事求是地对BIOLAK技术进行消化吸收,取长补短,加以改进完善,并实现关键设备(主要是曝气链)的国产化,那么,必将使其技术经济优势得以充分发挥,其应用和推广的前景将更加广阔。
参考资料
[1]《室外排水设计规范(GB50014-2006)》;
关键词:环境监理 污水处理厂 渗漏 恶臭 污泥
中图分类号:X32 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(a)-0000-00
作者简介:戴轩宇(1983-),女,江苏如东,汉族,工程师,硕士,从事环境管理和环境科研工作。
长期以来,我国对建设项目的环境管理工作的重点环节主要为环境影响评价与竣工环境保护验收,事中事后监管环节较薄弱。而环境监理作为贯穿项目设计阶段、施工阶段和试生产阶段的全过程专业化监督管理手段,能显著强化建设项目事中事后监管,整合衔接建设项目的环保管理[1][2]。环境保护部近期的《建设项目环境保护管理条例(修订草案征求意见稿)》第十九条中,明确了环境监理的地位、性质、作用和工作范围,将环境监理工作提升到了一个重要的地位。
本文基于近年在环境监理试点工作中的积累,以污水处理厂项目的环境监理工作特征为重点内容进行探讨分析,为该类型项目的环境监理工作提供可供参考的理论依据。
1 污水处理厂项目特点及环境监理必要性
近年来,随着社会经济的发展和工业化进程的逐渐加快,我国污水排放量日益增加,污水处理产业高速发展,城镇及开发区污水处理厂在建设、施工、运行、管理等方面都取得了很大的进步。污水处理厂属于公用工程项目,有良好的社会经济效益和环境效益,但是,由于污水处理厂工艺复杂且易造成二次污染,对其进行全程序环境监理是必要的。首先,部分设施存在设计与环评文件要求不一致情况,建设完成后无法达到预期效果,待建成后再进行改造则需要消耗大量的人力物力和时间,因此需要环境监理在设计阶段介入,对项目工程设计、施工组织设计、污水管网设计和主体设备选用等进行监理。其次,由于目前对项目建设事中监管环节的欠缺,污水处理厂在施工过程中的大量隐蔽工程无环保监管部门监督,一旦建成运行后发生污染事故,污染治理费用及工程修复费用高昂。而且,施工过程中如缺少监管,施工方环保意识薄弱,施工废水、生活污水、工地扬尘等都会对环境造成污染[3]-[5]。
2 污水处理厂项目环境监理的工作内容及要点
污水处理厂项目环境监理工作主要分为设计阶段环境监理、施工阶段环境监理和试生产阶段环境监理,在实际工作中,三个阶段的环境监理各有侧重,缺一不可。
2.1设计阶段环境监理
设计阶段的环境监理工作主要为依据环保相关法律法规、项目环评及批复、环保相关设计规范等对项目设计的相符性进行审查,此阶段环境监理是整个环境监理工作中容易被忽视的环节,这导致部分项目到施工期或试生产期才发现批建不相符,造成建设单位重复投资和施工周期延长等较大损失。污水处理厂项目因其隐蔽工程多,恶臭气体产生节点多等特点,因此卫生防护距离、污水管网设计、主体工程设计等部分的核查工作是该阶段环境监理的重点,该阶段工作内容及要点见表1。
2.2施工阶段环境监理
污水处理厂项目施工阶段环境监理的工作重点主要为施工过程的环保达标、工程设施的建设设备安装与环评要求的相符性、环保设施的建设等内容,该阶段具体工作内容及要点见表2。
2.3试生产阶段环境监理
污水处理S项目试生产阶段环境监理的工作主要为环保设施的运行及项目建成后,各项设施的运行情况及废气、废水、固废和噪声对环境的影响等,其中污泥的处理处置情况是该阶段环境监理需要重点关注的内容。该阶段工作内容及要点见表3。
3 污水处理厂项目环境监理工作的特征
3.1防渗防漏监理
污水处理厂项目不同于其它建设项目的主要特征在于隐蔽工程多、管道多、主体建筑多为水工构筑物,这就决定了防渗在其施工和运行过程中的重要性。
污水处理厂管道多且排布复杂隐蔽,建成运行后若发生渗漏,短期内难以发现,到发现渗漏时,污染物一般已经扩散到地下水含水层,造成了地下水污染,使得地下水质量急剧下降。因此,在污水处理厂管道施工过程中,监理人员要重点监理:所选用管材、管件、弯头、三通、附件阀门等材料的质量需满足国家标准,防止因材料本身质量引起的渗漏;监督施工人员严格按照操作规程进行安装;管道安装完成后及时进行水压试验。
污水处理厂的构筑物多为体积较大池壁较薄的水工构筑物,如施工不当,在使用过程中可能会发生渗水漏水现象,严重时会因构筑物漏水而破坏结构的完整性而影响正常使用。在投入使用后一旦出现渗漏情况,一方面会影响污水处理设施的正常使用,另一方面会造成地下水污染。对其的维修不仅工作量而且成本高,而且会影响污水处理厂的正常运行,造成一系列的环境影响和社会影响。因此,在污水处理厂水工构筑物施工过程中,监理人员要严格事中监理,重点监理:钢筋、混凝土等材料的质量需满足国家标准;施工缝、变形缝、沉降缝的合理处理;止水带的设置位置及其固定;构筑物穿墙套管与混凝土接触部位的处理、预留孔安装管道接口处的处理;混凝土配比应符合设计和规范关于防渗等级的要求,混凝土保护层厚度需满足规范要求;水工构筑物的养护时间和频率需满足规范要求;构筑物建成后进行满水试验[6]。
[关键词]生活污水 中水回用 SBR
水是自然界中不可替代却可以再生的资源,是人类赖以生存的物质基础。随着传统水资源的日渐紧缺,人们开始开发非传统水源,如海水、冰山、雨水和污水等。以城市污水为例,经过适当处理后作为工业用水、农业用水、城市杂用水等,其中包括建筑物和建筑小区的中水回用。中水,是一种将城市和居民生活中产生的杂排水经过适当的处理,达到一定的回质标准后,回用于冲洗厕所、、绿化或冷却水补充等用途的非饮用水。我国从20世纪70年代开始中水回用的研究后,开展了小区中水回用的实践工作包括洗涤水净化工艺、生活污水净化工艺等。
溯源居是重庆一座花园式生活小区,绿化面积大,耗水多。其物业公司在小区中建一座日处理量为400m3的小型污水处理站,处理小区排放的生活污水回用于小区花木的灌溉,可节约水资源,节省用水成本。针对污水的特点,拟采用序批式活性污泥法―SBR(Sequencing Batch Reactor)处理该小区生活污水。剩余污泥定期排放处置,臭气经收集后用土壤脱臭法处理。
1 设计原则、依据与标准
1.1 设计原则
①在水污染防治规则和城市总体规划的指导下,根据小区总体布局和小区排水规划,结合地形和环保要求,统一规划污水处理设施。②采用高效节能、噪音小的设备和简便运行、稳定可靠的处理工艺和技术,确保污水处理效果。③在设计参数的选择和处理规模的设计上,要考虑到处理水量增加和水质发生变化时,处理站均有接受能力和处理达标排放的能力。
1.2 设计依据和标准
本设计的设计依据有:《中华人民共和国水污染防治法》、《城市排水工程规划规范》(GB50318―2002)、《室外排水设计规范》(GBJ14―87,1997年版)和《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GB3025-93)。
所处理废水要回用于小区花木灌溉,因此出水水质要满足于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)。
2 工艺设计
2.1 小区概况及原水水质
2.1.1 小区概况
溯源居位于重庆市市郊,依南面高北面低的地势而建,面积约为280亩,绿化面积约为80亩,现有居民1200户,小区生活污水由出水口直接进入城市管网进行排污。
2.1.2 原水水质
表1 溯源居原水水质 (单位:mg/L)
2.2 方案比较
城市污水处理工艺众多,根据设计原则的要求,比较SBR法[3]、AB法、A2/O法这三种工艺(表5)。由于本设计的污水处理量小,总的能源消耗不多,选用SBR法作为处理工艺比较适合。
表2 工艺比较
2.3 工艺说明
2.3.1 SBR法介绍
SBR法是在一个反应器中周期性完成生物降解和泥水分离过程的污水处理工艺,它的工艺流程[4]为:有机废水进入SBR生化装置进行曝气,使废水中的有机物与活性物质充分混合,进行好氧生化处理,处理深度可根据水质确定反应时间,反应结束进行泥水分离,沉淀后进行排水,沉淀后生物污泥在静置阶段进一步压实,完成一个处理周期。
2.3.2 设计工艺流程
整个污水处理流程为:污水经过格栅,由水泵提升至SBR反应池,经过处理后回收利用,剩余污泥至脱水机脱水后,运至垃圾填埋场填埋,收集的臭气进入脱臭池处理。
2.3.3 处理原理
污水流经格栅,可去除污水中大部分呈悬浮状态的固体污染杂质,BOD一般也可去除20―30左右。废水又经水泵进入SBR反应池,进行曝气,控制曝气时间,可以实现BOD、COD的去除,TP、TN的吸收等不同要求,还能实现硝化、反硝化过程。然后进行沉淀,去除绝大部分SS,排出上清液用于回用。
2.4 重要构筑物设计
依据《污水处理厂工艺设计手册》中计算公式和本污水站出水水质要满足的标准,进行格栅和SBR反应池的尺寸计算。
2.4.1 格栅尺寸设计
2.4.2 SBR反应池尺寸设计
2.5 后期处理
除臭:采用土壤除臭法。土壤除臭法就是将气体收集后通过管道输入脱臭池底部并扩散于其中的土壤内,臭气受土壤颗粒表面吸附作用,多种致臭物质被截流,经过一段时间,在土壤颗粒表面可以逐渐培养出针对致臭物质的微生物,并不断将致臭物质分解,完成脱臭过程。脱臭池建于地下,表面覆土绿化。
污泥处置:将需要排放的剩余污泥经脱水机脱水后,运到垃圾填埋场填埋。
消噪:污水处理站尽量远离住宅区,要选用噪音小的设备,并在周围种植绿化带用以消声。
2.6选用设备及成本
2.6.1 选用设备和投资估算
根据以上计算结果,参考《环境保护设备选用手册―水处理设备》,选以下的设备用于该污水处理站的污水处理,如表3。
2.6.2 运行成本
根据《城镇污水处理及回用技术》中所选方法计算运行成本。
表3 选用设备和投资估算
运行成本=[年用电费+年付人工费+年维护费+折旧费]/年处理水量
其中土建和设备使用年限为15年;共三名工人,每人按每年8000元计;维修保养费为总投资的3%计;一年为365天。运行成本如表4:
表4 运行成本费用表
3 设计总结与改进
3.1 设计总结
本污水处理站由溯源居物业公司建设和管理,地处溯源居的边缘,占地约350m2,每日处理废水400m3,用SBR法作为处理工艺,其中SBR反应池的尺寸为11m×10m×4.5m。总投资为38.6万元,每吨废水运行成本为0.61元,其出水水质达到《中水水质指标》、《污水综合排放标准》一级标准和《城市杂用水水质指标》中的城市绿化指标。剩余污泥经脱水机处理后运到填埋场填埋,SBR池产生臭气经收集后采用土壤脱臭法去除。污水处理站周围种植绿化带,用以消除噪音和辅助除臭,并使之与小区景观相协调。
生活小区建立污水处理站,不仅合理利用了污水,节约了宝贵的水资源,还缩减了用水成本,有一定的经济价值。按照我国新的城市污水处理及污染防治技术政策,2010年要求全国设市城市和建制镇污水处理率不低于50%,这说明我国污水处理刻不容缓,而把处理后的中水回用于各个领域,更是节水治污的必行手段。
3.2 设计改进
①本文中污水处理站处理水量很小,通过控制进入格栅的水量及时间来调节进入SBR反应池的水量及时间,因此不必在格栅后建污水储存池,只要适当扩大栅后池就能满足需要。
②针对SBR反应池出水不连续这一特点,可以用调整灌溉花木的时间和顺序的方法来适应。经试行后,如出水水质有消毒需要,可配备一套消毒装置,也可建一个集水井,用消毒剂来消毒,节约处理成本。
③小区如果要扩大污水处理站规模,可采用射流式曝气系统,它运行声音小,设备管道简单,操作方便,更重要的是生物活性强,反应迅速,可大大缩减处理周期。
参考文献:
[1]北京市城市节约用水办公室.中水工程实例及评析[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]金兆丰,徐竟.城市污水回用技术手册[M].北京:化学工业出版社,2004.
[3]魏先勋.环境工程设计手册[M].衡阳:湖南科学技术出版社,2002.
关键词:城市污水;再生利用;水资源;可持续
中图分类号:P33 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2009)24-0272-02
1 城市污水再生利用现状
十一五期间,在科技部的支持下,城市污水再生利用政策、标准、技术研究与示范课题列入国家十一五科技攻关计划,目前建设部正在组织相关研究与示范工作。与此同时,城市污水再生利用相关技术标准规范不断完善。2002年以来,国家陆续颁布了《城市污水再生利用分类标准》、《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》、《污水再生利用工程设计规范》、《建筑中水设计规范》等技术标准,规范了污水再生利用设计工作,也为城市污水再生利用工程设计提供了依据。目前,我国城市污水再生利用工作已经启动,国家和地方都开展了相关的科学研究和工程实践。一些城市和地区正在全面规划和实施污水再生利用工程,有的已经取得较好成效。例如北京、天津、大连、青岛等地积极开展城市污水再生利用,在制定地方污水再生利用规划和管理措施,发展再生水用户等方面积累了较好的经验,为下一步工作奠定了坚实的基础。
北京市目前城市污水再生利用率为30%,2008年达到50%。在2008年前北京将新建再生水厂9座,敷设再生水管线400 KM,新增再生水处理能力40万M3/d。届时,清河、北苑、肖家河、北小河等再生水厂分别向北郊地区、西北郊地区、清河集团、望京地区提供再生水,并为清河、北小河提供景观用水;酒仙桥、东坝再生水厂分别向东北郊地区、酒仙桥地区、东坝集团提供再生水,为坝河、亮马河、水礁湖等城市河湖提供景观用水等等。在再生水厂建设的同时,配套建设再生水管网。
国内外的实践表明,城市污水再生利用是提高水资源综合利用率,缓解水资源短缺矛盾,减轻水体污染的有效途径之一。城市污水经过深度处理后,可替代优质水,用于农业灌溉、工业生产、城市景观、市政绿化、生活杂用、地下水回灌和补充地表水等。应用先进的膜技术,可生产达到饮用水标准的再生水。澳大利亚、新加坡在这方面开展了大规模的生产应用,将优质再生水用作电路板加工过程中的超纯水,工业生产中的工艺用水和空调冷却水,也在尝试将部分再生水送人水库,对原水水源进行补充,有效地解决了缺水问题。
必须充分认识到,污水再生利用作为城市补充水源,是缓解城市水资源短缺,保障供水安全的重要措施。在解决城市缺水问题时,应当首先立足于本地自有水源,最大限度地实现水的再生利用,籍此增加可用水量,提高城市供水的可靠性。尽可能的降低对外部水源的依赖程度,减少或避免远距离调水对生态环境可能产生的不利影响。远距离调水除了经济成本外,还存在潜在的生态影响和工程控制成本问题。各地在制定城镇节约用水发展规划中,应该充分重视污水再生利用这一有效途径,将再生水作为水资源的组成部分,直接纳入城镇用水供需平衡中,实行综合管理。
2 污水再生利用存在的问题
总的来说,目前各地污水再生利用尚处在起步阶段,规模小,利用范围窄。我国城市污水再生利用日益受到重视,但总体进展缓慢,存在问题较多,主要是:
(1)污水处理率低,管网不配套,污水再生利用缺乏必要的条件。近年来,虽然我国城市污水处理设施建设的速度加快,但仍然滞后于城市发展的需要。截止到2007年底,我国已经建成537座污水处理厂,但污水处理率仅为40%左右,污水再生利用率更低。特别是一些污水再生利用设施建成后,由于难以落实配套管网的建设资金,造成设施闲置,而难以发挥投资效益。污水处理厂出水未经有效利用而排入水体,既浪费了水资源,又对水环境构成潜在的污染威胁,这种状况与我国水资源短缺的严峻形势极不相称。
(2)水价形成机制不合理,污水再生利用缺乏必要的市场环境。目前的水价调整是以补偿供水运营成本,减少财政补贴为目的,没有体现水作为稀缺资源的价值。水价形成没有充分起到对水资源供需关系的调控作用,城市供水水价、污水处理及再生利用收费之间尚未形成合理的比价关系,尚未形成有效的污水再生利用激励机制。污水处理收费标准不高收费率低,不足以补偿污水处理设施的投资和运营成本,更谈不上落实污水再生利用设施的建设和运营资金。
(3)对水资源的忧患意识和再生利用认识不足,污水再生利用缺乏相应的鼓励和扶持政策。目前有些地区没有把节水和污水再生利用工作摆在重在的位置,特别是一些水资源目前比较丰富的地区,没有充分重视节水问题。缺水的城市和地区需要节水,水资源相对丰富的城市和地区同样需要节水,也要重视水资源的可持续利用问题。现在很多城市在解决缺水问题时,往往采用开发新水源、跨流域调水和开采地下水等传统的方式,对污水再生利用作为城市补充水源的重要性认识不足。由于缺乏促进污水再生利用和政策措施,结果一方面城市用水紧张,另一方面本可以使用再生水和园林绿化、市政环卫、生态景观等却在大量使用十分紧缺的优质水源,出现了非常不合理的现象。
(4)要严格再生水水质管理,运行单位对正常运行的再生水设施需定期化验再生水水质,确保安全用水。改变再生水供水管网结构,提高其可靠性和安全性。再生水生产系统在设计上需要进一步提高其灵活性,配水系统要便于实现分质供水,以降低成本。城市污水再生利用事业的发展必须紧密依靠科技进步,要有高新技术的保证和支持。必须重视和加强新工艺、新流程、新技术和新设备的研究、开发和推广应用。
(5)宣传力度不足,公众的污水资源化意识有待加强。受传统观念影响,加之对污水再生利用的宣传不够,公众对再生水的认识和接受程度还比较低,一定程度上影响了污水的再生利用工作的推进。
3 推动城市污水再生利用进程的任务和措施
(1)统筹规划,协调发展,合理配置水资源。在制定城市水资源发展规划时,一定要明确污水再生利用是城市水资源综合管理的重要组成部分,污水处理和再生水设施建设是供水能力建设的有机组成。要根据城市可用水源的特点和具体需要优化配置各类水资源,统筹安排城市水源、供水、用水、节水、排水、污水处理及再生利用设施的规划、建设与管理。
发展污水再生利用,当务之急是加快城市污水处理设施建设的步伐,加快污水收集管网能力,为污水资源化人为创造必要的条件。规划建设污水处理设施时,要以实现污水综合利用为目标,同步规划和建设污水再生利用设施。合理确定污水处理厂的规划布局、处理规模和工艺方案,促进污水处理和资源化利用和协同发展。令人担忧的是,许多城市污水处理厂普遍建在城市水域的下游,没有考虑日
后再生利用的发展需要,这个问题非常严重。许多大型城市的污水处理厂的规模很大,污水收集管网很长,造成长距离输送,而处理后果的再生水需要重新敷设管网送至利用地,造成处理成本增加。所以应重新调整污水处理设施的布局规划。只要确保规划合理,就会确保污水处理和再生利用有机结合,将成本控制在最低限度,发挥规模效应。随着水价的改革和相关政策的出台,污水资源化将成为实现水资源可持续利用的必然选择,为减少不必要的人为障碍,污水再生利用应尽早考虑,统筹规划。
(2)积极吸引多元化投资主体,充分利用价格杠杆,促进污水再生利用。在城市污水和资源化的管理方面,政府有指导的义务和职能。但城市污水再生利用工作,单靠政府行为,没有市场推动,必然动力不足;单靠市场推动,没有政府引导,也必然难见成效。因此有必要充分考虑城市污水再生利用工作的特点。既要靠市场推动,也要加强政府行为。今后城市污水和再生利用工程项目的建设,应积极探索符合社会主义市场经济规律的投融资方式和运营管理模式,鼓励并引导各类社会资金和境外资金参与城市污水处理和再生利用设施和建设,有必要通过政策引导、法律约束,促进污水处理及资源的市场化,把行业利润推向市场,形成健康市场化运行机制。
推进城市污水处理和再生利用产业化,实现污水处理和再生利用设施建设和运营管理的良性循环,就要加大水价改革力度,建立符合社会主义市场经济发展要求的水价形成机制,尽快完善污水处理收费制度。要充分发挥水价杠杆的需求调节、水资源配置和节水、污水再生方面的作用,促进节水和污水再生利用。
要研究制定有关政策措施,充分利用行政和经济手段,引导用水单位积极利用再生水资源,扩大再生水的应用范围,特别是市政、绿化、环卫和工业用水等方面要率先推荐使用再生水。
(3)采用适宜的技术和工艺,推广使用符合标准的再生水。实施污水资源化,将城市污水处理的战略目标由传统意义上的污水处理、达标排放转变为以提高水的综合利用率为核心的水的循环再用,相应地要调整污水处理技术路线。目前建设部正在组织研究制定污水再生利用的技术政策,鼓励开展各种形式的国际合作与交流,尽快提高我国城市污水处理和再生利用的工艺技术水平。
我国地域广阔,各地自然、资源和经济条件不一样,要因地制宜地选择再生水利用方案,优先选择水质要求低的再生水使用途径,尽量缩短输水距离,降低再生水利用成本。积极开发适应当地条件、经济合理、技术可行的工艺。需要强调的是,在大力推广污水再生利用的同时,要特别注重加强水质监测和设施维护,建立应急预案,保障供水安全。
关键词:小城镇 雨污分流 设计
中图分类号:TU992.4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0059-01
近年来,广西各地城市和县城都建起了污水处理厂,但管网建设不是很理想。城镇污水管网是现代化城镇不可缺少的重要基础设施,是对城镇经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业,是改善城镇人居环境的重要环节。随着我国经济的迅速发展,城镇建设发展很快,其中排水管网也迅速扩张和大规模改造,由于是地下工程,具有隐蔽性,排水管网在建设、管理与维护中存在不少问题。下面经过对某城镇(广西巴马县城)排水管网的调查,分析其存在问题。
1 问题分析
根据总体规划,按照《城市污水处理工程项目建设标准(修订)》和《室外排水设计规范GB50014-2006》的要求,“建设在城市新区的城市污水处理工程的管渠应优先采用雨污分流的排水系统”,“旧城区改造、降雨量很小的城市应从实际出发,宜采用合流制,并合理确定截流倍数”。虽然目前巴马县城(巴马镇)已建有日处理1.5万吨污水处理厂,但污水收集系统很不完善,只建设了寿乡广场到汽车总站及部分沿巴马河的截污干管。而大部分街区排水还是采用合流管方式排水,导致部分污水未经处理直接排进巴马河,严重影响到居民的身心健康。同时,污水处理厂也收集不到足够的污水,浪费了污水处理设施的处理能力。因此,从巴马县城的实际情况出发,在本项目实施中,老城区(城西区、城东区、城中区)已采用截流式合流制排水体系的管网应逐步向分流制过渡;城南区、城北区属新建城区,拟采用雨污分流的排水系统。目前巴马县城的排水管网主要存在以下问题。
1.1 排水系统不完善
现有合流制排水沟渠十分散乱,主要表现在以下几个方面:(1)巴马县城一部分地方(尤其是旧城区)的居民生活废水基本上是自然排放。许多地方根本没有排水沟渠,雨水及污水沿天然地面、街道沟渠排泄路边低洼处,严重影响了县容、卫生和环境质量。(2)沟渠布置不合理。由于城市建设的发展,人口数量的增加,许多沟渠不能满足排水的需要,加上旧城区部分沟渠横穿居民住宅和建筑物,给沟渠的维护和清理带来了很大困难。(3)污水无组织排放。城区居民污水主要是就近排入附近的自然水体,造成水体发臭和污水外溢,大大污染了环境。(4)明沟排水,污水臭味四溢,成为城市卫生治理的死角,也是城市卫生防御的隐患。(5)虽然旧城区旱季污水已被沿河截污干管截留,但雨季时污水还是随雨水冲刷进巴马河,同时城乡结合部河道未设截污干管,部分污水直接排入巴马河,造成河道不同程度污染。污水处理效果不明显。(6)管渠阻塞。部分管渠断面偏小、弯曲多,常年失修加上污水量增加和城市建设对排水管渠的破坏,导致下水道阻塞,不能通畅地排水。
2 工程特点和难点
在项目实施的过程中,遇到的首要问题是资料不全,而且不确定因素较多。在项目启动的调研阶段,我们就遇到以下情况:该小城镇并没有给排水专项规划;此外,经批复的早期城镇总体规划尚在修编中;在施工图设计和项目实施阶段,陆续被批复的城镇规划和水利工程方案在许多方面与早期规划相比有较大调整。这些不确定因素使得项目的流域范围、产业结构、人口当量、水体功能、城镇道路等不断随之变化调整,给污水管网设计和施工带来较大困难。
其次,巴马县城中新老城区共存,建设特点各异。在项目实施过程中,该小城镇的建设包括了老城区改造、扩展城镇区域及新建开发区域。通常,老城区地形复杂,街道狭窄,原有排水系统不够规范,地下管线杂乱无章;所扩展的新县城区域与老城相连接,具有老城区和新建开发区域的双重特征;新建开发区域的道路简捷规范,但缺乏市政管线。因此,如何对该小城镇采用单一的排水体制,是一个非常难以解决的问题。
第三,巴马县城原有的排水系统缺乏科学规划,其建设随意性较大。该小城镇以混接的排水系统居多,环境污染较严重。此外,县城中的管道和渠道混杂,其分布广、数量多、建设随意性较大;有的管道上已修建房屋,维修人员无法进行维护;缺乏竣工资料和地下管网的测量图纸;建筑物密集、街巷窄,导致管网改造相当困难。
最后,巴马县城地处西部偏僻地区,其地质条件复杂,地形地貌特殊。污水管道设计需要采取过河、过江、管道穿山等形式。在不同地质条件下,管材选用要求严格,管道基础处理技术要求高,对投资及环境影响比较大。
3 雨污分流方案选择
针对巴马县城的事情,我们提出了两种雨污分流方案。
(1)方案一:县城新建城区(城南区和城北区),与道路建设同步建设雨污水管,采用雨污分流形式;老城区(城西区、城中区,城东区)在原有道路排水系统情况下,增加污水管建设,原有合流管渠变成雨水干管,所有居民污水出户管改道汇总后排入污水干管。该方案的优点为:污水分流比较彻底,远近期的污水支管均能接入;其缺点是:投资偏大;老城区居民污水出户管埋设复杂,难以调查到位,实施上存在困难。
(2)方案二:县城新建城区(城南区和城北区)与方案一相同,与道路建设同步建设雨污水管,采用雨污分流形式;老城区(城西区、城中区,城东区)的主干路路面和人行道较宽,利于雨污分流改造,故在原有道路排水系统情况下,新增主干路的污水干管建设。主干路原有合流管渠改造成雨水干管,主干路居民污水出户管改道汇集后排入污水干管。旧城区次干路(小街小巷)路面和人行道狭窄,改造难度大。而且街坊出户管埋于地下,很难调查到位;而街道雨水口均露在地面,易于辨认和改道,在机动车道上新建雨水管,施工难度也相对较小。因此,采取在次干路(小街小巷)新增雨水干管,原有道路雨水口均改道排入新增雨水管,在下游汇入主干路分流后的雨水干管;原有合流管渠改成污水支管,在主干路交叉口截断排入主干路的新建污水干管,以此实现雨污分流。该方案优点:投资较省。街区雨水口好调查,雨水口改道排入新增雨水管比较好实施;雨水管道是在机动车道上实施,施工条件好于方案一。同时主干路污水主干管的建设既能兼顾近期街坊雨污分流改道分流建设,也能满足未开发区域后期污水管的接入高程要求。其缺点是:污水分流不够彻底,雨天部分居民楼天面雨水进入污水管,增加污水处理厂的污水负荷。
4 结语
该文针对小城镇的排水管网雨污分流设计问题展开探讨,并以广西巴马县城为例,给出了雨污分流设计的选择方案。该文的研究成果能对相关科研工作者提供一种值得借鉴的设计模式。
参考文献
[关键词] 生物接触氧化 生活污水 挂膜
地埋式污水处理设备是针对生活小区、别墅、写字楼、宾馆、中小型工厂、医院、车站、机场等远离城市污水管网的场所进行开发的污水处理设备,其主要处理工艺为生物接触氧化工艺。该设备具有污水适应性强、设备紧凑、占地面积小、出水水质高等特点。设备自动化程度高,操作简单,并有事故应对措施,运行时可实现无人值守。地埋式污水处理设备处理水量一般小于500m3/d。
生物接触氧化法的技术实质是在反应器内充填填料,已经充氧的污水浸没全部填料,并以一定的流速流经填料。生物膜吸附废水中的有机物,在有氧的条件下,有机物由微生物氧化分解,废水得到净化。生物接触氧化法的主要特点是:(1)供微生物栖附的填料全部浸在废水中,所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。(2)采用机械设备向废水中充氧,而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧,相当于在池中添加供微生物栖附的填料,也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。(3)池内废水中还存在约2%~5%的悬浮状态活性污泥,对废水也起净化作用[1]。填料是微生物赖以栖息的场所,影响微生物的生长、繁殖、脱落和形态。填料不仅与去除效果有关,而且与氧化池的工程造价、运行费用等密切相关,因此在工程设计时要充分考虑填料对系统经济和技术上的影响。为此,提出该项试验研究,确定工艺可行后再进行推广。本文采用新型多面空心球填料处理实际生活污水,通过试验总结出该工艺的运行参数以及管理经验,为今后的污水处理工艺选择、设计规范等做出指导。使其在技术上和经济上的参考标准更具有科学性、合理性和指导性。
1试验装置与方法
1.1试验进出水
试验废水为某厂区生活污水。试验最终出水按城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的B标准进行考核。工艺设计进出水水质概况如表1
表1 试验设计进
测定项目 COD(mg/L) NH4+-N (mg/L) SS (mg/L)
进水范围
出水标准 ≤400
≤60 ≤50
≤8 ≤150
≤20
1.2 试验装置
本实验设计处理水量12m3/d,采用连续进出水、连续曝气方式运行。装置主要由调节池、接触氧化池、二沉池等组成,如图1所示。
图1
调节池尺寸3.69×1.2×1.7(m)。生物接触氧化池单组池(共两池)尺寸为:1.2×0.834×1.7(m),填料高度0.75m,曝气方式为穿孔管曝气,气水比18.6:1。二沉池边长为1.2×1.136(m),有效水深0.85m,二沉池总高度1.716m。二沉池的污泥采用气吹排泥的形式,排到调节池随进水再次流入接触氧化池。在接触氧化池和二沉池分别设有检视口用来观察挂膜情况和出水情况。
在接触氧化池中填装的填料为某公司生产的多面空心球填料。此填料具有传质效应好、氧利用率高,比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理稳定等优点。
1.3运行过程
试验采用接种挂膜法,填料体积为反应器容积的1/2,接种污泥采用白沙污水处理厂含水率为80%脱水污泥,占反应器有效容积的10%,活性污泥和废水混合后加入反应器内。闷曝3天后,填料上附上一层薄薄的生物膜,随后采用连续进水,开始以0.25m3/h连续进出水3天,控制接触氧化池DO为2~4mg/L,水温为25~35℃,pH为6~8。此后每天增大进水量0.05m3/h,直至达到0.5m3/h。运行中监测进出水水质,包括pH、COD、氨氮、SS。系统运行到第12天时,进出水达到了设计值,能观察到生物膜外观呈黄褐色,有较明显的泥腥味,生物膜厚约0.3~0.5 mm,系统运行稳定且对有机污染物去除效果好,标志着挂膜成功。
在随后的稳定运行的过程中,控制进出水流量为12m3/d,水力停留时间为6h,填料容积负荷为0.045kgBOD5/(m3*d),接触氧化池DO为2~4mg/L,填料上的生物膜较厚,颜色黄白色,出水清澈透亮,监测数据结果显示,COD、氨氮、SS这些出水指标都达到城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918-2002)中的一级标准的A标准。到50天,生物接触氧化池的调试工作完成。
1.4 分析测定方法
COD采用重铬酸钾法测定
NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法
SS采用重量法
2.结果与讨论
2.1装置对COD的去除效果
装置对COD的去除效果如图2所示。试验期间进水COD范围在6.56~108 mg/L的范围内变动,出水COD平均浓度为13.8mg/L,达到了城镇污水处理厂排放浓度,系统的平均去除率为59.3%。当生活污水的进水浓度波动范围很大时,该系统对进水有机负荷的变动表现出较强的适应性。但试验过程中发现当进水COD浓度过高时,出水COD会出现较大波动。具体的进出水水质和去除效果如图2所示。
图2 系统对COD的处理效果
2.2 装置对氨氮的去除效果
装置对氨氮的去除效果如图3所示。试验在稳定后(从第33天开始)氨氮的进水浓度在1.86~19.3mg/L之间,出水氨氮的平均浓度在1.81mg/L,平均去除率在76.8%。
试验初期,系统对氨氮基本无去除率。分析原因是在挂膜初期,硝化菌的数量上升较缓慢。这是由于硝化菌是自养菌,世代时间较长,对新的生长环境也会有一个适应过程,且硝化菌表面的多聚糖类物质含量比较少,细菌的粘附性较小。在此阶段,填料上异养菌正快速繁殖,与硝化菌存在强烈的竞争关系。至16天后,硝化菌数量的上升明显加快,这是因为硝化菌在填料表面大量积累,进入了对数生长期[2]。但是去除效果仍有波动。至33天后,系统对氨氮的去除效果达到稳定,出水达到排放标准。具体的进出水水质和去除效果如图3所示。
图3系统对氨氮的处理效果
2.3 装置对SS的去除效果
装置对SS的去除效果如图4所示。试验期间进水SS范围在4~144 mg/L的范围内变动,出水SS平均浓度为5.13mg/L,达到了国家城镇污水处理厂出水排放标准。系统对SS的平均去除率为83.1%。系统对悬浮物的去除效果很好是由于二沉池的沉降性能好所致,并且排泥顺畅。在运行过程中产生的剩余污泥通过气吹排泥排到调节池中通过微生物的自身氧化进行去除,本工艺在污泥处理方面具有产泥量少,易维护等特点。具体的进出水水质和去除效果如图4所示。
图4 系统对SS的处理效果
3.运行费用估算
在工程运行中,运行费用主要有动力费和人工费。
运行费用=动力费+人工费
3.1动力费用
本系统耗电量主要为风机和泵上。
系统总轴功率为0.55+0.15=0.7 kW,如按电费0.6元/kWh计算,则该系统运行所需要电费为:
0.7×0.6÷0.5=0.84元/m3
经计算电费为0.84元/m3污水。
3.2人工费
本系统工艺简单,操作简便。安排一名兼职人员工作即可,工资为300元/月。则每立方米废水需要的人工费为:
300/(12*30)=0.83元/m3
所以该一体化设备运行成本为1.67元/m3,处理成本较低。在运行的过程中由于系统水量小,可以通过降低鼓风机的频率从而降低运行费用。在运行过程中也可通过间歇曝气降低鼓风机的能耗从而降低运行成本。
4.技术与装置的特点
(1)本地埋式污水处理设备,埋设于地表以下,设备上面的地表可作为绿化或其他用地,不需要建房及保温。一体化设备采用钢板制作,并进行防腐处理。
(2) 本地埋式污水处理设备,填料的体积负荷较低,微生物处于自身氧化阶断,所以产泥量少,产生的少量污泥直接排入调节池与污水一起进入接触氧化池再次进行处理,无需专门设置排泥系统。
(3) 本地埋式污水处理设备采用推流式生物接触氧化处理工艺,比活性污泥池体积小,对水质变化的适应性强,耐冲击负荷性能高,出水稳定,不会产生污泥膨胀。池中采用多面空心球填料,传质效应好、氧利用率高,比表面积大、不堵塞、耐冲击、处理效果稳定。
(4)本地埋式污水处理设备的鼓风机除采取隔振垫、消声器等外,还对鼓风机房进行隔音处理,使设备运行时的噪声小于A声级50db,不会对周围环境造成影响。
(5) 本地埋式污水处理设备配有PLC控制系统和设备故障报警系统,并对电动机配有零压保护、短路保护、断相保护、过载保护。运行安全可靠,一般不需要专人管理,只需适时地对设备进行维护和保养。
5. 结论及建议
(1) 通过同鑫一体化生物接触氧化两个月的调试与运行,系统挂膜驯化良好,出水稳定。
(2) 生物接触氧化处理水质效果好,处理效率高,系统挂膜完成后COD、氨氮、SS的去除率分别为59.3%、76.8%、83.1%。出水达到 GB18918-2002中的一级标准的B标准,可以进行工程的放大应用。
(3)一体化设备运行成本较低,处理成本为1.67元/m3,基本无需污水管网,并且随着水量的增加成本会变得更低。
(4)吴俊奇[3]的研究发现在工程运行中可以进行间歇曝气,不仅可以达到好的处理效果,也可以达到降低电耗的目的。建议在以后的工程运行中可以进行间歇曝气,达到减少运行成本的目的。
(5)在工程放大设计时,由于污泥产生的量会增大,建议应增加污泥处理设施。
总之,一体化设备在处理远离城市污水系统管网场所的污水时,处理效果好、系统运行稳定、自动化程度高,将来会有很好的应用前景。
参考文献:
[1] 周光元,SHS3一体化地埋式生化污水处理设备使用分析,江汉石油科技,2008年6月 第l8卷第2期.