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1 前言
对环境进行保护的时候,城市生活上的污水处理是非常值得研究的一个问题,中国的城市排水体系与管道的铺设中出现了问题,这严重影响到了水质,并且在城市发展的过程中,随着企业、人口等逐渐的加多,排放的污水越来越多。因此城市的生态环境高低是非常值得重视的一个问题,挑选低耗高效的节约资金的方式,对城市的污水进行管理也是如今污水治理工作的重心。
2 城镇污水处理现状和发展
2.1 我国城镇污染的慨况
如今中国的城市大多都选择合流式的排水方式,没有比较完善的管理体系,并且没有在整个城市普及,大多的污水在没有处理的情况下就排放了,这也严重危害到了城市的水质。在城市发展的过程之中,污水也在逐渐的增多,污染的程度也逐渐变深,因为传统的思想影响,大多数的城市都是重视城市的发展,以牺牲生态环境为代价,导致城市的河流湖泊受到了前所未有的挑战,这样城镇的居民在引水与生存方面也遭到威胁,一定程度上制约了城市的发展。
假如城市的污水没有得到及时的处理,对中国的环境来说也是有一定影响的,对中国走可持续发展道路也有很深的影响。现代化的污水处理设备与污水处理的方式对于城市的发展来说是必不可少的,假如这些方面达不到要求,污水造成的影响就会更加严重,因此城市处理污水这个方面是非常重要的,据调查的数据来说,大多城市的污水并没有处理就排放到了江河之中,这对城市的水源是严重的威胁。
2.2 城镇排放污水的特点
城市污水里面的污染物相对于大城市来说是很高的,城市的污水的排放量较高,低峰数值很明显,城市的污水处理方法有集中与分散两种处理的方法,将这两种方式进行比较之后,认为分散式的污水处理方式对于城市的污水处理来说是最合适的,对于城市的经济与社会的效益与可持续发展来说,都是利益较大的。
2.3 我国城镇的发展趋势
对污水进行处理的原则就是低耗、高效、快捷,需要面对的问题就是人口的增加、生产力落后、经济落后等,这也是由中国的国情所决定的,中国的居民面临巨大的生存压力需要得到解决,因此经济就成了发展的首要目标,中国的很多城市都初步的进行了污水处理厂的建立与规划,不过很多的中小城市都没有污水处理厂的建设。通常中小城市与大城市的水体都能够联通,假如中小城市没有做好污水的治理工作,大城市的水体环境也会受到一定程度的影响,因此需要重视中小城市的污水处理问题。因此,便捷、高效、低耗的治理污水技术对我国来说是最需要的。
3 城镇污水处理工艺的选择
3.1 工艺技术选择的有关问题
中小城市进行污水处理的时候,能够挑选大城市所使用的治理污水的方式,还能够挑选工业所产生的废水与生活中的废水结合实际情况得出来的处理方式。不过还是得谨慎的对其进行探讨与选择,在进行实际的分析之后再对其进行合理的配置。
3.2 工艺技术的选择原则
就中国中小城市的特点进行原则的制定,根据中国城市多且面积大,污水多,缺少资金与技术等问题,使用最便捷、高效、低耗的方式对其进行处理,这样就能够最有效的对其进行控制与治理。
我国城镇污水处理适用工艺技术选择的原则是:
①就中国的城市污水特点来说,抗冲击能力的符合程度、自身的调节能力进行挑选,有机的污染物在去除的时候还必须进行脱氮与去磷的工作,这样水体得不到足够的养分。②没有足够的资金。使用经济并节能的工艺与技术,尽量的减少处理污水的设施,缩减了运行的费用,投资高的项目不予以考虑,尽量的减少能建立污水治理厂却不能够运行的矛盾。③有便捷的管理与操作。挑选出最简洁的操作方法,缩减运行中的工作人员,节约下来运行的资金。
3.3 工艺技术选择的影响因素
由于中国是发展中国家,因此没有足够的资金,大城市与中小城市的基础设施上并不能够有相应的平衡,因此这就需要挑选工艺时结合以下方面进行考虑:
3.3.1 不均匀的水量,使得昼夜的变化十分大,夜间没水的可能性高,在排放上要具体的测量确定水质,对处理目标的确定才能正确,污水处理要求的技术十分含量高,但是城镇的工作者普遍素质低下,所以在选择污水工艺的时候要选择简单的,便于管理的,尽量降低建设资金和运行资金,才能够确保污水处理工艺的顺利进行。
3.3.2 对城镇污水处理产生的污泥和污水要进行妥善安排
在对城市的污水进行处理的过程中会产生污水与污泥,处理污泥这个步骤很多的单位并不给予重视,这一方面还是没有做好,因此必须重视污泥的处理。假如对城市的污水进行处理的时候,没有采取正确的方式,很可能导致污泥遍地都是的现象,这样容易造成二次污染。中小城市的污水处理场地就大城市来说小很多,处理污泥的数量也比较小,对其进行处理的时候,必须从经济的角度出发对其进行处理。在使用污水处理工艺的时候,应该选择污泥产生量少的工艺技术,这也是节省资金的方法之一,选择这样的工艺技术方法和工艺运行条件才能保证污泥处理稳定的进行,污水处理工作也能够顺利进行,对产生的污泥,要全面系统的化验分析气成分,因此,运用科学论证达到污水处理的要求。
3.4 工艺技术筛选步骤
技术与其服务对象的匹配性是污水处理技术的实用性要求,采取与其经济发展水平匹配的技术,才有可能在城镇里建设起污水处理工程,才能够确保污水处理工艺技术坚持长期的长期性,并能够正常运行。针对城镇的某项治理技术性可用四个方法,第一个方法是对我国各地城镇的特征进行识别;第二个方法是对各城镇的社会经济发展、基础设施状况进行分析、评价和判别;第三个方法是对各城镇处理生活污水的技术性能、费用、运行条件和适用性进行分析;第四个方法是对处理技术的实用性进行筛选,不同类型的城镇采用匹配的技术。
城镇的地理位置;城镇的水质污染情况和治理状况;控制污染物的总量要求;社会整体的经济状况;在城镇的基础设施,都是识别各地区城镇的特征。
3.5 处理技术的分析
在处理技术上主要分析以下四个方面:
(1)在处理生活污水的时候的技术性能进行分析。(2)运用不同处理规模的时候,对治理技术的建设费用和运行费用进行分析。(3)对处理技术的运行范围和条件进行分析。(4)对处理技术的适用范围和条件进行分析。
4 结束语
就以上的分析与讨论,就可以知道由于中小城市的垃圾处理方式与大城市的落后很多,中小城市的垃圾渗透程度也更小,这需要将垃圾与中小城市的污水进行一并的处理,进行一级处理的时候,就需要对调节池进行设置,对中小城市的污水质量进行调节,经过技术的对比之后,必须先使用生物膜法对其进行再次的处理,其中接触氧化的方法与曝气滤池都是很合适的,在对应的条件中,经过一级处理后的污水,使用稳定塘或人工式的湿地方式对其进行处理,所以使用生态方式技术对其进行处理是非常好的。
参考文献
[1]张小玲.生物膜内亚硝化过程及反硝化特性研究[D].西安建筑科技大学,2001年.
关键词:小城镇;污水处理;处理工艺;生态处理
1 引言
目前,我国小城镇的排水体制多为合流制,且没有较完善的管道系统,排水系统普及率较低,大部分小城镇污水未经处理就直接排放,给水环境质量造成很大威胁。我国90%以上小城镇的水体环境均受到不同的程度的污染,78%的城镇河段不宜作饮用水源,50%的城镇地下水受到污染工,业较发达的城镇附近的水域污染则更加突出。随着城镇规模的不断扩大,城镇污水的数量和污染程度都越来越大,因此,必须加强小城镇的水污染治理。
2 小城镇的污水处理工艺
2. 1小城镇污水处理工艺特点
小城镇污水处理工艺具有以下特点:(1)处理工艺应具有较强的适应冲击负荷的能力,去除效率高;(2)处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便,利用当地技术和管理力量能正常运行;(3)处理工艺应具有能方便地改变其处理流程的能力;(4)基建设资和运行费用低、节省能耗,基本上不投加药剂或投加药剂量很少;(5)污泥产量少。
2. 2二级处理工艺
对于经济较发达地区的小城镇,在进行污水处理厂建设时,根据当地环境容量和处理要求,有条件建设二级处理厂时,应采用二级污水处理工艺。适用于小城镇的二级污水处理工艺有氧化沟工艺、SBR、水解- 好氧生物处理工艺、A B法、生物接触氧化法、生物滤池等工艺。
(1)工艺特点
将以上几种工艺的优缺点列表分析表1
(2)工艺分析
在表1 所列的6种工艺中,氧化沟工艺和SBR法均可取消初次沉淀池和污泥消化池,整个处理单元比常规活性污泥法少50%以上,对于小型污水处理厂,二者基建费用明显低于常规活性污泥法,且规模越少,两者差距越大,这对小城镇建设污水处理厂很有吸引力;同时两者均具有一定的除磷脱氮能力,可缓解水体富营养化的进程。但是,这两种工艺将初沉池的负荷增加到反应池,需要增加能耗;且采用延时曝气对污泥进行好氧稳定,其能耗比中、高负荷活性污泥工艺要高40%~50%能耗增加势必带来直接费用的增加,同时还要增加间接投资。因此,对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,是否适合在小城镇推广这种低负荷的活性污泥工艺是值得考虑的问题;而且SBR法的自动化程度较高,这对于技术力量和管理水平相对较弱的小城镇来说,也限制了该工艺的推广。
水解―好氧生物处理工艺和A B法均具有分期建设和运行灵活的优点,且水解池和AB 法的A级反应池处理效果高于初次沉淀池处理系统,可单独作为城镇污水的初级处理系统,待有条件时,均可在其后增设后续处理工艺成为完整的城镇污水二级处理系统。这两种工艺对于经济实力尚薄弱的小城镇很具有吸引力。但A级反应池和水解池相比,不仅需要供氧,同时还需进行污泥回流;且A级反应池的产泥量较大,污泥没有得到较好的稳定,污泥处置是该种工艺的较为突出的问题,因此水解―好氧生物处理工艺比AB法更具有竞争力。
生物接触氧化法的造价较高,传统生物滤池占地面积较大,且容易产生蚊蝇、臭气等环境问题,但是可通过改进填料材质、池形设计以及采取管理措施予以改进卫生条件。综合考虑各种技术、经济和环境因素,推荐小城镇采用的实用技术有:水解―好氧生物处理工艺、生物滤池、氧化沟工艺与SBR法。
2. 3 生态处理工艺
我国广大小城镇与大中城市相比具备发展生态工程的独特条件,小城镇可充分发挥自身优势,充分利用现有的农田灌排渠道以及小城镇附近的废地、荒地、废塘、洼地或沼泽地、滩涂等,在污水处理上应因地制宜地将处理与利用相结合,利用生态系统,在污水处理的同时实现污水的无害化和资源化,从而实现水体的良性循环和水资源的可持续发展。适宜小城镇的生态处理工艺有生态塘处理系统、人工湿地处理系统以及蚯蚓生态滤池等工艺。
(1)生态塘处理系统
生态塘是以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生作物,进行水产和水禽养殖,形成人工生态系统。在太阳能(日光辐射提供能量)的推动下,通过生态塘中多条食物链的物质转移、转化和能量的逐级传递、转化,将进入塘中污水中的有机污染物进行降解和转化,最后不仅去除污染物,而且以水生作物、水产的形式作为资源回收,净化的污水也作为再生水资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。
生态塘处理系统具有基建投资省,运行费用低,管理维护方便,运行稳定可靠等诸多优点,不足之处就是占地面积大。该处理系统不仅在发展中国家广泛应用,而且在发达国家应用也很普遍。如小城镇附近有可利用的天然养鱼塘、天然废塘等条件,可考虑采用该处理系统。
(2)人工湿地处理系统
人工湿地处理技术是20世纪70年代末发展起来的一种污水处理技术,它利用自然生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。人工湿地系统是在一定的长宽比及底面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度充填一定级别的填料混合结构的填料床组成,废水可在填料床缝隙中流动或在床体的表面流动,并在床体表面种植具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观及具有经济价值的水生植物,形成一个独特的动植物生态环境对废水进行处理。
(3)蚯蚓生态滤池
蚯蚓生态滤池利用在滤床中建立的人工生态系统,通过蚯蚓和其它微生物的协同作用,对所处理城镇污水中含有的各种形态的污染物质进行最为经济合理的处理和转化。以蚯蚓为代表的微型动物在该系统中集多种功能于一身,对污水和污泥进行处理。该工艺已在法国、智利和中国上海成功地进行了中型试验和生产性规模的应用。该工艺造价和电耗低廉,处理效果好,在具有好的BOD5和SS去除功能的同时,对氨氮去除率高,对于我国目前经济基础比较薄弱的中小城镇具有较大的应用潜力。
关键词 城镇污水,处理工艺,新技术
【分类号】:TU758
1 城镇污水处理的特点及构成因素
1.1 城镇污水的特点
城镇污水是排入城镇污水系统的统称,包括工业废水和生活污水,但是由于城镇的人口规模较小、自来水的普及率较低,因此一般其污水排放量不大,生活污水的比例较高,其中工业废水主要是以农产品加工的废水为主,水中的磷和氮的含量比较高,重金属和有毒有害物质含量较低,污水水量和水质波动较大,其中COD的范围在250-300mg/L,BOD5的范围在100-150mg/L,SS一般在200mg/L左右。
1.2 城镇污水处理的干扰和构成因素
1.2.1 污水管网设计
污水管网是连接污水处理和污水源的重要环节,起着污水收集和输送的作用。一般在市区污水处理工程大多采用分流制,而在城镇区等宜采用合流制排水系统。设计时还需考虑到旱季或雨季时污水处理厂的进水量和水质的较大差别对污水管网造成的冲击负荷。
1.2.2 垃圾渗滤液的影响
在国内的绝大多数城镇,污水处理厂和垃圾处理厂一般厂址较近,垃圾处理厂经常将垃圾渗透液不经处理直接排入污水厂。这种高浓度的垃圾渗透液会给处理厂的水质带来很大的变化,特别是对于规模较小的处理厂来说影响巨大,因此在城镇污水处理过程中必须考虑到渗透液的处理问题,以期更好的解决水污染问题。
1.2.3 污泥和臭气的污染
在污水处理过程中,经过不同处理工序后出水要求达到了国家或者国际排放标准,但在处理过程中也会产生别的废弃物,比如说污泥和臭气,假如这些附带产物不能经过妥善处置会给环境带来二次污染,而且严重的臭气也会影响操作人员的身体健康和周边群众的生活环境,所以应该多渠道的解决污泥处理和除臭问题。
2 适合城镇污水处理的工艺
2.1 生态处理技术
2.1.1 稳定塘
稳定塘又称为生物塘或氧化塘,是天然的或者经过人工构筑的污水净化系统,具有投资少、操作维护简单、耗能低等优点。特别是在干旱地区,稳定塘工艺是污水处理的有效方法。稳定塘一般分为好氧塘、厌氧塘、曝气塘、兼性塘、深度处理塘等不同类型。由于其经济节能的特点受到了我国政府的高度重视,特别是在城镇污水处理中稳定塘扮演着重要的角色。但是稳定塘工艺也有一定的缺陷,如占地面积广、处理效率较低、污泥不易排出和受气候影响较大等。
2.1.2 土地处理系统
土地处理系统指的是利用土壤中的微生物和植物的根系对污水进行净化处理的生态工程。常见的处理方式有地表漫流、灌溉和渗滤三种形式,其中研究最成熟、应用最广泛的就是人工湿地处理系统,其主要优点是投资少、操作方便、能耗低,特别是该系统对污水中的氮、磷等营养物质的去除有较好的作用,且由于占地面积较大,所以很适合于用地不太紧张的城镇地区。
2.2 氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池,是在活性污泥法的基础上发明的一种新型方法。目前在欧美各国应用广泛,我国氧化沟技术的发展是从90年代开始的,现在已有上百座氧化沟处理厂投入运行。常见的氧化沟有交替式氧化沟、Obral氧化沟、Carrousel氧化沟、三沟式氧化沟、除磷脱氮双沟式氧化沟和一体化氧化沟。氧化沟工艺具有以下几个特点:一是氧化沟曝气设备的多样性;二是构造形式具有多样性;三是简化了预处理和污泥处理过程;四是出水水质好,运行稳定。但是其运行成本较高,维修检修工作量大,节能效果不是很好。
2.3 AB法
AB污水处理工艺是指系吸附-生物降解工艺(Adsorption Biodegradation),属于超高负荷活性污泥法。此工艺将曝气池分为A、B两段,A段是吸附阶段,污泥负荷较高,主要用于筛选出适合污水的微生物种群;B段是生物降解阶段,污泥负荷较低,主要是除去有机污染物。此工艺具有技术成熟、出水稳定、水质高等特点,特别是对于一些高浓度的生活污水处理效果好。但是AB法也有一定的缺陷,比如污泥量大,设备较多,运行复杂,而且除氮、磷等效果不理想。
2.4 SBR法
SBR法即序批式活性污泥法的简称,是一种曝气间歇式的污水处理技术。其核心是SBR反应器,通过间歇操作提高污水中有机物的讲解效率。目前在SBR反应器的基础上又发展出CASS、CAST、ICEAS、MSBR等多种新型SBR反应器。SBR法具有工艺设备少、无污泥回流系统、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效果好等优点,特别适合水量较小、污水间歇排放、分散点源的城镇污水处理。但SBR技术也有一定的局限性,比如污水提升水头损失较大、无法解决大型污水处理项目的连续进水、连续出水的要求等。
2.5 曝气生物滤池工艺
曝气生物滤池(BAF)是一种80年代初出现的生物膜法处理工艺,特别是其中的厌氧水解-高负荷生物滤池是为适应城镇污水处理特点产生的工艺。其基本原理是在一级强化的基础上,以填料及其附着的生物膜为处理介质,将生物氧化和过滤过程结合在一起,省去了二次沉淀的设备,并通过反冲洗实现滤池的循环利用。具有占地面积小、投资少、水质高、效率高、运行方便、抗冲击性强等优点。
3 城镇污水处理新技术的发展
3.1 矿物质污水处理技术的发展
许多矿物材料能够净化水中的污染物,主要是通过离子交换作用、吸附作用、孔道过滤作用和化学活性来达到净化功能。这类矿物质不仅种类较多、储量丰富、价格合理,而且在污水处理中操作简便并且效果显著,基本不产生二次污染,是一种很有竞争力的新型污水处理技术。比如方解石、硫铁矿等对污水中的重金属有很好的去除作用,有机膨润土能高效的净化含油污水,变价金属氧化物矿物能够很好的完成污水中有机物的净化。
3.2 光催化技术在污水处理中的应用
光催化氧化技术是通过光催化作用,使污水中的有机或无机污染物发生氧化还原反应,生成H2O、CO2、盐等,从而达到净化的功效。此技术具有能耗低、降解速度快、操作简单、常温常压下即可反应等优点,特别是几乎能够降解污水中所有的有机物并且无二次污染。通常使用的原料有ZnO、Cd3和TiO2。
3.3 超声波污水处理技术的应用
超声波污水处理技术主要是利用超声波的空化效应、超临界水氧化作用和自由基氧化作用来降解水中的有机污染物、化学污染物等。它具有降解温和、反应迅速、应用范围较广等优点,而且能和其他技术共同使用,具有很好的发展前景。不过在现实使用中,应注意调节污水的酸碱度、温度等以期达到更好的降解效果。
结束语
随着城镇化进程的不断加快和环境保护意识的增强,污水治理显得日趋重要。上文主要分析了城镇污水处理的特点和构成因素,结合实际列出了几种相适宜的污水处理工艺,并分析比较了各种工艺的优缺点。然而随着污水排放量的日益增大,传统的污水处理工艺急待改进,很多新的技术得到了很好的发展和应用。只有结合传统工艺,不断推动新技术的向前发展,发挥新技术在处理污水中的效用,减少有害污水的排放,才能更好的共同保护地球,构建和谐家园。
参考文献
[1] 丁传中. 污水处理技术的新发展[J]. 河南科技, 2013(02): 182.
【关键词】生活污水处理;SBR工艺;脱氮除磷
【Abstract】Along with our country’s social development progresses, the sanitary sewage pollution becomes more and more serious day by day. And the Sewage treatment plants are urgently needed to be built in small and medium-sized towns and cities in our country. Facing with the two problems, the author finally chooses the SBR craft in the active sludge to carry on the design processing through choosing each craft in the present circulation's active sludge and combining the characteristics of small and medium-sized towns and cities. The final objective of this project is to let the quality of leakage water reach the “Pollutant Discharge Standard of Cities’ Sewage Treatment Plants” (GB 1819-2002) the first-level B kind of emission standard: pH=6~9; BOD5≤20mg/L; COD≤60mg/L; SS≤20mg/L; NH3-N≤15mg/L; TP≤1mg/L
【Key words】Sanitary sewage processing; SBR Craft; The denitrogenation eliminates the phosphorus
城市污水是造成水体污染的重要污染源,对城市污水进行妥善收集、处理和排放是减轻或防止水体污染是十分重要一项对策,污水处理厂在这一过程中扮演了重要角色。近年来,我国在城市污水处理方面加大了一些工程建设的投入,全国各地陆续建设了一批污水处理厂,对于保护大中型城市的环境,治理水污染起到了重要作用。随着我国城市化进程的加快,中小城镇的发展十分迅速,大量的中小城镇将迅速兴起,中小城镇的污水排放量约占全国排放总量的一半左右,而全国19200多个建制镇绝大多数都没有污水处理设施,从长远的环境发展角度来看,中小城市在环境保护方面起着重要作用,特别是水污染治理方面[1]。因此,探索和发展适合我国国情的中小城市(镇)污水处理工艺,掌握一批在中小城市(镇)具有代表性的污染源治理和城市污水处理技术,就势在必行[2]。为了选取适合中小城市是污水处理的需要,本设计通过对不同工艺生活污水处理效果的比较,最终设计选用SBR工艺,设计目标是出水水质达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 1819-2002)一级B类排放标准。
1 污水状况及设计规模、目标
1.1 污水水质
本次设计进水水质:pH=6-9;BOD5=150mg/L;COD=300mg/L;SS=200mg/L;NH3-N=30mg/L;TP=10mg/L。
1.2 设计规模
污水的平均处理量为Q平=25000m3/d;
日变化系数取K日为1.2,时变化系数取K时为1.2,总变化系数取K总为1.44。
1.3 污水治理目标
污水厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的B类标准。即:pH=6-9;BOD5≤20mg/L;COD≤60mg/L;SS≤20mg/L; NH3-N≤8mg/L;TP≤1mg/L
2 处理工艺的选择
根据设计的排水水质标准,且BOD5/COD≥0.3具有易生化性,此污水可进行生化处理。处理污水在去除BOD5、COD、SS的同时要达到脱氮除磷的效果,所以污水处理工艺采用二级生化处理,以达到生物脱氮除磷处理效果[1]。
在生物法中,有活性污泥法和生物滤池两大类,生物滤池的处理效率不高,卫生条件较差,我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂,而活性污泥法占绝大多数。
活性污泥法有很多种型式,使用最广泛的主要有三类:①传统活性污泥法和它的改进型A/O(厌氧好氧活性污泥法)、A2/O(厌氧缺氧好氧活性污泥法)工艺,②氧化沟,③SBR(序批式活性污泥法)工艺。
传统活性污泥法是应用最早的工艺,它去除有机物的效率较高,因而得到广泛应用。近20年来,水体富营养化的危害越来越严重,去除氮、磷列入了污水处理的目标,于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A2/O法。A/O法有两种,一种是用于除磷的厌氧―好氧工艺,一种是用于脱氮的缺氧―好氧工艺;A2/O法则是厌氧缺氧好氧既脱氮又除磷的工艺。
氧化沟是活性污泥法的一种变型,在水力流态上不同于传统活性污泥法,是一种首尾相接的循环流,通常采用延时曝气,在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点,去除有机物的效率很高,也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池,还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点,使它在中小型城市污水处理厂中得到广泛应用。
SBR法是在一个反应池中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥,不仅省去了初沉池和污泥消化池,还省去了二沉池和回流污泥泵房,处理设施比氧化沟还要简单,而且处理效果好,同时还具有很强的脱氮除磷功能。因而SBR工艺得到大力推广,成为业内人士十分关注的一种工艺。
通过对比传统活性污泥法和它的改进型A/O、A2/O工艺,氧化沟,SBR工艺,考虑到中小城镇污水处理设计基建投资少,技术管理能能力相对薄弱,工程面积狭小等因素,最终选择SBR工艺[3]。尤其是利用SBR法处理中小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多,并且还具有布置紧凑,节约占地面积; SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利。其次,SBR的固液分离效果好,容易获得澄清的出水。SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件,从而有效地除氮除磷。
3 各主要处理单元的设计和设备选型
3.1 细格栅
设两台机械格栅(并联为一体)。每台隔栅栅条间隙数37个,安装倾角为60°,栅条宽度为0.01m,隔栅总宽为1.1m。
3.2 旋流沉砂池
设有两座旋流沉砂池。沉沙池尺寸的主要参数有:流量1.5万m3/d,叶轮转速20r/min,功率1.5kW,排砂量15L/S。
3.3 SBR活性污泥反应器
本工程设计的生化池中的水力停留时HRT为14.7h,总容积为18301m3,好氧泥龄7.3d,反应泥龄9.0d,缺氧泥龄1.7d,总泥龄为13.5d,污泥负荷为0.111kg[BOD]/[kg[VSS]・d]。
1)参数的确定
2)设计水量的确定
SBR 工艺泥龄通常较长,有很强的抗冲击负荷能力,因此在计算污泥量时可按高日流量,而不是高日高时流量计算。当采用延时曝气时,泥龄更长,缓冲能力更好可按平均日流量设计计算。
3)计算反应池池容
3.4 消毒池
采用紫外线消毒仪对出水进行消毒处理,设在线实时监测和安装报警软件,为防止意外事故发生,所有设备均在分控站PLC的控制下自动运行。
4 总体布置
4.1 平面布置
(1)功能分区
处理厂平面按功能分为厂前区、生产区和预留区,各区之间有道路和绿化带相隔。
将辅助生产构筑物相对集中,布置于厂区上风向;污泥处理区布置于夏季主导风向的下风向,远离厂前区,以保持厂前区较好的环境。
(2)厂区道路
为方便交通运输和设备的安装、维护,道路布置成环状,每个构(建)筑物均有道路相通,厂内主干道宽7m,次干道宽4m,主干道转弯半径大于9-12m,混凝土路面。
(3)厂区给水
厂区给水由市自来水公司提供,来自于周边供水干管,压力大于4kg/cm2。厂区给水主要用于生活、构筑物及设备冲洗、绿化及消防等。给水干管管径DN200,厂区内呈环网状,利于消防和安全供水。
(4)厂区排水
厂区排水为雨污分流制,厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道,并自流排入附近河流;厂区生活污水、生产污水、清洗水池污水、构筑物放空水、上清夜等经厂区污水管道收集后汇入进水泵房,与进厂污水一并处理。
4.2 高程布置
假设在污水处理厂进口处的水平地面标高为0.00米。在污水处理流程中,污水经过格栅流入污水泵房,经泵提升到沉砂池,进水泵房提升后的最高出水水位约为6.00米左右,然后靠重力依次流至各处理构筑物,最后消毒接触池出流水位3.50米左右,全厂总水头损失2.50米左右,处理后的一级B类水直接排放至受纳水体。
5 结论
SBR工艺对BOD5、COD、SS、氮、磷都有很高的去除效果。经过该过程降解后,COD的去除率是82.85%,BOD的去除率是92%,SS去除率是92.75%,TN去除率是72.72%,出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。应用SBR法处理城镇污水,工艺技术可行,操作灵活,自动化程度较高,基建费用较低,占地面积小,处理效果良好。污水厂建成投入使用后,所在区域的生活污水污染物得到有效的处理,减少了污水对河流、地下水等水体造成污染,大大改善了水体水质。
【参考文献】
[1]邵林广.城市污水处理工艺的选择[J].给水排水,V01.26,NO.62000.
[2]李海,孙瑞正,陈振选,等,编.城市污水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002.5:181-201.
[3]张统,主编.SBR及其变法污水处理与回用技术[M].北京:化学工业出版社,2003.
关键词:生活污水 现状 工艺技术
1.小城镇生活污水现状
我国小城镇数量众多,分布宽广,地点分散,污水无害化处理设施缺乏,欠账太多。大部分小城镇污水直接排入水体,造成江河湖泊水质恶化和地下水污染,污染的不断加剧已危及到城镇供水安全及人身健康,因此建设排水体系,治理水污染,已提上议事日程。因地制宜采取集中与分散相结合的治理模式,探索,开发和采用适合小城镇地区能耗低、效率高、投资省、易管理的污水处理新工艺势在必行。
2.小城镇污水处理工程现状
2.1 排水现状
我国很多小城镇尚无完善的排水系统,雨污水均沿道路边沟或路面排至就近水体,一些小城镇(特别是山区和贫困地区等)由于街道过于狭窄、两侧建筑密集、施工复杂,无条件修建分流制排水系统,可考虑采用完全合流制排水体制;对改造难度极大的旧城区可维持原有合流制排水系统;对西部干旱地区,由于降雨最极少,亦可采用合流制系统。但是对于需要采用合流制系统在小城镇,应在污水总干管末端(即污水处理厂进水端)设置调节池,调蓄雨季洪峰流量。当然,在工程设计时应对污水收集系统(完全分流制系统;截流式合流制十分流制系统;截流式合流制系统;分流制系统+合流制系统+调节池;合流制+调节池系统等)进行经济技术综合比选和详细的投资效益分析后,选用经济合理的排水体制方案。
2.2 污水处理现状
对于一些城镇化发展中的地区而言,建设及运营资金短缺,土地资源紧张,有限的投资与较高的排放标准存在一定的矛盾。因此,一些小城镇受经济制约“建得起、用不起”,当务之急应该是治理与不治理、工程及运行费与小城镇现况经济水平是否相适应的问题。可采用调整和放宽排放标准、减少处理构筑物容积及相关机械设备、自控仪表等还可节省工程投资和运行费用,加快污水处理厂的建设速度和简化运行管理。
3. 污水处理工艺技术选择
3.1 氧化塘处理技术
氧化塘处理污水的突出特点是其处理过程与自然净化过程相似是―种自然积累实现强化的净化方式。其工作原理是塘体中的各种细菌、藻类、原生动物、病毒、真菌、霉菌等微生物呈群落空间变化分布,使从入塘口到出塘口有机污染物浓度不断下降而达到净化水质的过程。氧化塘技术是我国农村普遍采用的一种自然净化生活污水设施,氧化分解后水中削减COD 10%―30%、BOD>90%、SS为75―80%。此工艺优点在于建设工艺简单,管理便易,投资额低。缺点是占地面积大、塘体容积大,停留时间太长,容易形成水体富营养化造成二次污染。监测表明,氧化塘虽具有一定的污染降解能力,但出水水质―般不理想。
3.2 人工湿地处理技术
目前,污水土地处理技术中发展最快、技术最为成熟、应用最为广泛的是人工湿地处理系统。
人工湿地处理工艺的工作原理是:将污水有控制地投配到土壤(填料)经常盘盱饱和状态且生长有芦苇、香蒲等水生植物的土地上,污水沿一定方向流动的过程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化学和生物的三重协同作用下,污水中有机物通过过滤、根系截留、吸附、吸收和植物光合、输氧作用,促进兼性微生物分解来实现对污水的高效净化。此工艺优点是对高浓度氮、磷污水处理效果特别明显。
研究表明,在进水浓度较低情况下,人工湿地对BOD5的去除率达85%―95%,COD去除率可大于80%,总氮去除率可大于60%,总磷平均去除率可达90%。该处理技术具有工程程投资和运行费用低、运行管理简单、处理效果好、抗冲击负荷能力强等特点,适合应用于技术管理水平不高、规模较小的小城镇污水处理。缺点是占地面积大,工程建设资金投入也较大。且对进水要求较高,运行过程容易发生填料堵塞。
3.3 生物滤池处理技术
生物滤池是由土壤自净、污水灌溉及原始间歇砂滤池发展而来的一种人工生物处理技术,受气温变化影响较小,现已由低负荷发展到高负荷,进一步扩大了其应用范围。目前,生物滤池处理技术己逐渐发展为曝气生物滤池、变速生物滤池、蚯蚓生物滤池等多种工艺形式。曝气生物滤池,因其技术成熟、耐冲击负荷能力强、运行稳定、管理容易、运行费用较低等优点,在小区污水处理等中小型污水处理中得到了广泛的应用。近年来,蚯蚓生物滤池因其基建投资和运行费用更为低廉、处理效果好在具有较好的BOD5和SS去除功能的同时,对氨氮去除率高而引起了众多研究者的注意和大量的应用实践。该技术针对我国目前经济基础相对较为薄弱、运行管理水平较低的小城镇,具有良好的应用潜力和应用前景。
4.结束语
(1)随着小城镇建设和发展步伐的加快,势必带来环境污染的加剧,为避免重复“先污染、后治理、先破坏、后恢复”的老路必须先行治污,恢复和保持良好的生态环境,促进小城镇和农村经济的可持续发展。
(2)逐步完善适合于小城镇污水处理工程技术体系是我国当前污水处理领域十分重要和迫切的任务。但由于我国地域广阔,各地小城镇差异较大,各地的地域条件、经济水平、技术力最等相差悬殊。需要进行充分的调查研究,找准主要问题,同时参考国外经验和相应技术政策,制定适合我国国情的技术政策、法规及标准等,用以指导小城镇污水处理工程的设计、建设和运营。
参考文献
[2] 刘强,王学江,陈玲.中国城镇水环境治理研究现状探讨[J].给水排水.2008
关键词:城镇; 污水处理厂; CAST; 升级改造; 提标; 工艺流程
中图分类号:[R123.3] 文献标识码:A 文章编号:
工程背景
广东省某城镇污水处理厂首期工程建设规模2万m3/d。首期工程已建成并于2011年12月投入运行。该污水厂处理厂首期工程原设计出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准中B类标准。主体工艺采用CAST工艺。根据当地政府相关部门的要求,该厂出水水质要求从《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准提高到一级A。设计进出水水质见表1:
表1污水处理厂设计进出水水质一览表
该城镇污水处理厂处理主体工艺采用“CAST”工艺,工艺流程如下:
CAST共4组,单组运行周期为4小时,其中曝气2小时(进水1小时),沉淀1小时,滗水1小时。
提标升级改造的整体思路
污水处理厂升级改造主要包括:预处理单元、主体二级生物处理单元、深度处理单元三个部分的升级改造。
预处理单元
该单元主要升级改造思路:强化预处理单元去除进水无机悬浮固体的效率,提高生物池生物活性、反应速率,缩短微生物降解所需的时间。可采取的改造措施包括增设超细格栅、初沉池等。
该城镇污水处理厂进水SS浓度不高,同时考虑到后续反硝化碳源的需要,因此升级改造工程对预处理单元维持不变。
主体二级生物处理单元
主体二级生物处理单元主要升级改造思路是强化生物处理功能。
强化生物处理可维持处理规模不变,增加处理系统的有效生物量,立足于最大程度地去除有机物、NH3 - N、TN,并兼顾TP的去除。可采取的主要措施包括: ①人工投加生物填料形成活性污泥和生物膜复合生物处理工艺;②回流污泥曝气再生提高生物活性;③调整生物池内部分隔区(例如将CAST池改为A2O - SBR池,分隔成为厌氧区、缺氧区、过渡区、序批区四个区域等);④调整运行周期(例如调整CAST运行方式后增加缺氧搅拌时段,提高系统的脱氮能力) 。
该城镇污水处理厂厂内无预留增加二级生化处理的用地,同时对BOD5、COD、TN、NH3-N的去除率需要进一步提高,因此强化二级生物处理效率是可行的。
深度处理单元
单纯物化处理
当二级生化处理效果较好,主要是C、N类有机污染物已经可以稳定达到一级A标准时,可以考虑针对SS、TP的去除,以过滤为核心单元,混凝沉淀为强化手段,通过投加混凝剂完成化学除磷。可采取的主要工艺包括:砂滤、纤维滤料过滤、表面过滤、膜过滤等。
该城镇污水处理厂出水SS的去除率要求达到95%以上,同时TP需要辅助化学除磷,因此增加物化处理是必须。但由于该项目C、N的去除效率要求较高,因此单纯物化处理是不足的,需要和其他处理单元组合使用。
生化深度处理
当原有生物处理段采用强化措施后,NH3-N、TN仍然不能达标时,在生物处理段后增加曝气生物滤池、反硝化滤池等设施,将C、N类有机污染物进一步稳定去除与过滤处理相结合,在处理构筑物前补充必要的外加碳源,以确保NH3-N、TN的稳定达标。
该城镇污水处理厂原设计已预留有深度处理用地,同时为了保证C、N类污染物的稳定达标,增加生化深度处理也是可行的。
升级改造工艺流程的比选
通过升级改造总体设计思路的分析,最终确定可供该城镇污水处理厂升级改造选择使用的工艺方案如下:
方案一:A2/ O(MBBR+SBR)+砂滤池
方案二:A/ O(MBBR+SBR)+反硝化深床滤池
各升级改造工艺流程说明
方案一:A2/ O(MBBR+SBR)+砂滤池
经预处理后的污水进入生化池,将原CAST池改为A2/O - SBR池(即分隔成生物选择池、厌氧池、缺氧池、好氧池,其中好氧池分为MBBR池和SBR池,MBBR池投加悬浮填料)。污水在生化池中进行硝化和反硝化、有机物降解、除磷等生物反应,净化污水的水质。
生化池出水后通过二次提升进入砂滤池,进一步去除SS及TP。过滤出水消毒达到一级A标准。
方案二:A/O(MBBR+SBR)+反硝化深床滤池
经预处理后的污水进入生化池,将原CAST池改为A/O - SBR池(即分隔成生物选择池、厌氧池、好氧池,其中好氧池分为MBBR池和SBR池,MBBR池投加悬浮填料)。污水在生化池中进行硝化、有机物降解、除磷等生物反应,净化污水的水质。
生化池出水后通过二次提升进入深床反硝化滤池,进一步去除TN、SS及TP。过滤出水进入消毒池,经过氯消毒后,达到一级A排放标准。
各升级改造工艺流程技术经济比选结论
三种方案优缺点和技术性能分别见下表3和表4。
表3各方案优缺点比较表
表4各方案经济技术性能比较表
通过经济技术比选,适合项目的实际情况,从保证出水水质达标的能力、方便运行管理及维护、节能降耗等方面考虑,该城镇污水处理厂首期工程升级改造项目最终选择采用方案一A2/ O(MBBR+SBR)+砂滤池工艺作为升级改造工艺流程。
结论
出水污染物指标
从升级改造前后出水污染物指标处理难易程度来看,提标升级改造最难的污染物指标是TN、NH3-N,需要具有良好的硝化、反硝化条件才能实现稳定达标排放,是工艺选择优先考虑的指标;TP、SS指标是重点考虑的指标,从实际运行情况来看均可通过加药过滤达到稳定达标;COD、BOD指标只要生化处理系统正常运转也可达到稳定达标。
工艺流程:
关键词:城镇污水回用;工艺;设备
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:16749944(2013)02016403
1引言
我国水资源匮乏的现状众所周知,因此建设污水深度处理和回用的设施,将回用水加以利用是可持续发展需要考虑的首要问题。由于城镇需要处理的污水量比较小,所以不能把大中城市的污水处理工艺、设备等照搬到城镇污水处理厂中去,因此探索适合城镇能耗低、效率高、投资少、易管理的污水回用和深度处理工艺和设备具有必要性。
2国内外城镇污水回用现状
自20世纪60年代起,日本开始考虑将城市污水深度处理回用于工业、生活杂用等。目前,日本已经基本完成了废水再生回用的普及,制定了各种不同回用水用户的水质指标和管理法规。美国到1980年已有357个城市实现污水回用。2000年,加利福尼亚州的污水再生利用量为 8.64×108m3,再生水水量占平水年份全州城市年用水总量的 7%左右。以色列100%的生活污水及72%的城市污水已经回用,最大规模可达20×104m3/d。其他一些国家,如印度、阿根廷、英国、秘鲁等,在城市污水回用中也做了许多工作,城市污水经深度处理后,回用于农田灌溉等方面。
我国城镇污水回用工程起步较晚,但起点较高,北京、天津、西安等缺水城市污水厂已经开始建设污水回用设施,回用水用于景观、绿化等。新建的发电厂、化工厂等企业,在建设之初已建立了中水处理设施,工业废水经过深度处理后用于工业冷却水和杂用水等。
3污水回用标准和工艺简介
3.1污水回用标准
目前城市污水处理厂处理排放水的标准执行《污水综合排放标准》(GB8978-2002)中二级或一级标准,排放水的水质能够稳定用于回用装置。工业企业将回用水用于工业冷却水,在设计时执行《工业循环冷却水设计规范》,用于城市绿化和景观水的回用水可执行国家及地区颁发的各类《生活杂用水水质标准》、《再生水回用于景观水体的标准》等。
污水深度处理用于回用的标准要考虑回用水用户的要求,盲目提高标准只能增加投资和运行成本,所以必须根据回用水使用的目的合理选择回用水标准和处理装置。
3.2污水回用工艺简介
3.2.1传统深度处理工艺
传统的污水深度处理工艺是在生物处理之后增加诸如过滤、吸附、混凝沉淀及消毒等后续处理工艺而形成的,其工艺组合形式可归纳如图1。
图1工艺组合工艺1进一步去除水中的微细颗粒物,适用于工业循环冷却水、绿化、景观以及农业用水等。工艺2在工艺1的基础上增加了混凝沉淀,进一步去除来水中的胶体物质、部分重金属和有机污染物,出水回用与工艺1相同但范围更广,国外发达国家一般使用这类水质的回用水。工艺3进一步增加了活性炭吸附,能够去除微量有机污染物和金属离子、色度以及病毒等,出水适用于除人体直接饮用外的各种工农业回用水和城市回用水。
3.2.2传统深度处理工艺的发展
传统深度处理工艺以混凝、沉淀、过滤、吸附、消毒为主要方式,主要是去除水中的细微颗粒、少量胶体、微量有机污染物、金属离子和病毒。针对水中COD、氨氮等指标有进一步要求的回用水时,传统工艺就无法满足要求。
近年来,膜分离技术被广泛应用于回用水处理中,包括微滤、超滤、纳滤、反渗透等。微孔过滤能够分离所有悬浮颗粒,超滤可有效地去除污水中颗粒物及大分子物质。膜分离技术是一种新型的高效分离技术。通过在传统工艺中加入膜分离技术能够获得更好的回用水水质,其中膜生物反应器技术(MBR)就是其中的典型。
4工程实践中工艺和设备选择
工程中主要采用深度物化、深度生化处理及其组合工艺达到不同出水水质要求。目前较为成熟的深度处理工艺技术包括:混凝沉淀、过滤吸附、消毒、膜分离、曝气生物滤池、MBR法等。笔者结合工程实践经验,根据城镇污水水质水量特点及回用途径,对现有深度处理常用工艺技术和设备综合比选\[1\]。
4.1深度生化工艺
4.1.1曝气生物滤池(BAF)
曝气生物滤池工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用,具有体积小、处理效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便并可省去二沉池等优点。在曝气生物滤池中,由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用,使得出水SS很低,不超过10mg/L。因不断的反冲洗,生物膜更新速度快,活性高,可在很短的停留时间内氧化大量的有机物、氨氮等污染物;此外,对一些难降解的物质,也可借助于生物膜的生物絮凝、吸附作用将其吸附、截留在BAF中,得以去除\[2\]。
在实际使用中,曝气生物滤池抗冲击负荷能力强,耐低温,能够广泛应用于全国各地,不需要区别南方和北方温度的差异。并且曝气生物滤池容易挂膜,在水温10~15℃时,2~3周即可完成挂膜过程。此外,曝气生物滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行,此时滤料表面的生物膜以孢子的形式存在,一旦通水曝气,可在很短的时间内恢复正常。
2013年2月绿色科技第2期
惠战友:城镇污水及深度处理回用工艺系统和设备的优选环境与安全
4.1.2膜生物反应器技术(MBR)
超滤或微滤与传统活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器(MBR),以膜分离过程取代重力沉降过程,不论固体颗粒的沉降性能如何,均可完成固液分离过程,并且可以避免因生物体流失而造成的系统失效。它利用了膜分离的选择透过性与高效性,又利用了生物处理的有效性和彻底性,使有机物深度氧化,还同时可以硝化、反硝化脱氮。出水不含固体颗粒,能完全保留生物体,将水中的有机物质最大限度地去除。
MBR技术处理后的污水水质清澈,有机物含量低,可直接回用。无需二沉池,所以装置占地面积小,并且运行成本低,运行维护方便,可实现全自动控制。目前,膜生物反应器作为传统活性污泥法处理装置的高技术替代产品,在中小规模的处理、以回用为主要目的的工业及市政污水场合得到了广泛的应用。
4.1.3BAF技术和MBR技术的比较
BAF技术和MBR技术同样都具有的优点是:占地面积小、处理效率高、出水水质好、运行维护简单、无需二沉池。但是MBR技术目前被广泛应用于中小规模的处理工程中,MBR膜造价较高,适用于出水水质要求较高的场合。BAF技术可应用于较大规模的水处理工程中,目前被用于大型污水处理厂和火电厂等工业企业的再生水深度处理工程中。
4.2混凝沉淀工艺
4.2.1机械加速澄清池
机械加速澄清池集混合、反应、沉淀于一体,运行稳定,处理水量的范围较大,可通过在沉淀区增加斜板或者斜管进一步提升沉淀的效果。在处理水量较小时,可制作钢制设备。在处理水量较大时,可使用混凝土池壁,反应区设备采用钢制设备。在北方水中硬度较高的地区,可在水中加入石灰乳和碳酸钠,在去除水中悬浮物的同时降低水中的暂时硬度和永久硬度\[3\]。
目前,机械加速澄清池已经成为南京中电环保股份有限公司在中水回用工程中广泛采用的设备,并已申请实用新型技术专利。
4.2.2水力絮凝和沉淀
现有常用的水力絮凝设备有隔板絮凝池、旋流絮凝池、折板絮凝池等。水力絮凝设备的优点比较明显,不需要机械设备和动力支持。但是缺点也明显,水力絮凝设备适应流量变化的能力较差,并且占地面积较大,水头损失较大。
沉淀池目前在污水厂采用较多的有平流式、辐流式沉淀池以及斜板沉淀池,多采用与絮凝设备合建的方式,但是缺点是占地面积较大、投资成本较高。
4.3过滤工艺
污水回用时首先要求悬浮物含量少,否则其会沉积于管道或设备中,引起堵塞,因此过滤技术在污水回用中得到最普遍的应用,是保证出水水质不可缺少的关键过程,既可作为深度处理流程中间的一个单元,也可作为回用之前的最后把关步骤。
目前常采用的滤池有普通快滤池,有单层滤料和双层滤料之分。虹吸滤池和无阀滤池的设计使得滤池的阀门数量更少甚至没有。上述滤池多为混凝土结构,投资较大,但是适用于处理水量较大的场合。压滤滤池多为钢罐,移动方便,但是要耗用钢材,清砂不是很方便,而且处理水量不大。
滤池种类很多,但其过滤过程均基于砂床过滤原理而进行,所不同的仅是滤料设置方法、进水方式、操作手段和冲洗设施等。滤池的池型,可根据具体条件,通过比较确定。
4.4消毒工艺
为确保回用水卫生安全,必须进行杀菌消毒,以满足回用水标准中规定的细菌学指标。消毒方法大体上分为物理法和化学法两大类。物理法常见的就是紫外线消毒,化学法常见的就是投加液氯、臭氧、二氧化氯等杀菌剂杀菌。
在城镇污水厂中,出于投资等方面的考虑,普遍采用紫外消毒和液氯消毒。但在火电厂等企业更广泛采用次氯酸钠和二氧化氯消毒。次氯酸钠和二氧化氯消毒可适应的水量更大,且易于获得和储存。
5工艺和设备推荐
考虑到初次投资和运行成本、运行维护工作量等因素,在目前城镇污水回用和深度处理工程中,更推荐采用经过实践检验过的,并且建设成本小,运行简单的工艺和设备。
当回用水用于绿化和杂用水时,推荐采用的工艺:二级出水砂滤消毒。当水量较小时,建议选用罐式
关键词:振孔高喷;施工工艺;基础处理;应用介绍
中图分类号:TV222.2文献标识码:B文章编号:
High ejection technology in reservoir, dam reinforcement and foundation treatment of hydraulic structures in engineering application
(Jiaohe City, Jilin Province Water Conservancy Survey and Design Team)
Dong Xiaowei
Abstract: Vibrating hole jet construction process and a special equipment thereof is Siping northeast geotechnical engineering company method applied in construction of underground continuous wall of patent technology. Vibration pore forming technology with high pressure jet grouting technology with the ingenious, drilling grouting integration, the conventional drilling high pressure jet grouting technology of major change, make the work efficiency, quality to be improved several times. Vibration hole and high pressure injection technology can set with jet, jet, jet three forms for cutoff wall, retaining wall construction. This technology has been widely used in reservoir, dam reinforcement and foundation treatment engineering of hydraulic structures.
Key words: High ejection, construction technology, foundation treatment, application.
1、概述
振孔高喷施工工艺及其专用设备是四平东北岩土工程公司发明的应用于地下连续墙施工的专利技术。是振动造孔技术与高压喷射灌浆技术的巧妙结合,实现钻喷一体化,是对常规钻孔高喷技术的重大变革,使工效、质量得以数倍提高。
此工艺适用于各类均质土层、砂层及砂卵石地层。成墙质量好、施工速度快。最大成墙深度25m,工作效率可达100m2/台日以上,墙体强度为≥2Mpa,渗透系数K值≤i×10-6cm/s。
目前,振孔高喷工艺可以定喷、摆喷、旋喷三种形式进行防渗墙、挡土墙等工程的施工。此工艺已广泛应用于水库、堤坝除险加固及水工建筑物基础处理工程。
2、工艺原理与特点
该工艺是利用大功率振动器将高喷管直接振至预定深度(设计深度),使造孔和下管一次完成,结合小孔距,充分利用高压喷射流近喷嘴的高能区切割地层,从而实现快速提升的一种新工艺。其特点是施工不用分序实现重复切割地层,具有高效率、地层适应性强、成墙质量好等特点。
振孔高喷工艺原理见图1:
3、振孔高喷连接方式
①振孔摆喷连接方式:采用施工轴线方向对喷方式见下图:
②振孔旋喷连接方式:采用施工轴线方向套接方式见下图:
4、施工工艺流程
(1)施工程序
振孔高喷施工程序为:
施工准备确定孔位高喷机就位调整高喷管垂直度供气、供浆、地面试喷振动成孔至设计深度摆动(或旋转)提升喷射至设计高程高喷结束提出高喷管进入下一流程。
(2)振孔高喷工艺流程图见图4:
图4 高喷灌浆施工工艺流程图
5、施工技术参数
5.1振孔摆喷
二管振孔摆喷采用单排孔对接形式连接成墙。施工技术参数一般通过现场试验确定,以往工程所使用的主要施工技术参数如下:
孔距: 80~120cm;
孔深: 按设计图纸(入岩0.3~0.5m);
提升速度: 20~40cm/min;
浆压: 30~38MPa(多数情况下为32~35 MPa);
浆量: 70~100L/min;
风压: 0.5~1.0MPa;
风量: 2~5m3/min;
浆液密度: 1.35~1.45g/cm3;
摆动速度: 30~40次/分;
摆角: 20°~30°;
孔斜率:≤ 1.0%。
5.2振孔旋喷
二管振孔旋喷采用施工轴线套接方式连接成墙。施工技术参数一般通过现场试验确定,以往工程所使用的主要施工技术参数如下:
孔距: 60~80cm;
孔深: 按设计图纸(入岩0.3~0.5m);
提升速度: 15~25cm/min;
浆压: 30~38MPa(多数情况下为32~35 MPa);
浆量: 70~100L/min;
风压: 0.5~1.0MPa;
风量: 2~5m3/min;
浆液密度: 1.35~1.45g/cm3;
旋转速度: 16~20r/min;
孔斜率: ≤ 1.0%。
6、施工准备
6.1主要辅助设施
(1)施工平台
施工平台要求平整、坚实,确保施工安全,施工平台顶宽不小于6m,边坡坡度小于1:1,台面高出最大水面1m以上,台面起伏差小于10cm。
(2)供电系统
单机施工要求电容量≥300KVA,供电电压400V。施工期间要求连续供电。
(3)供水站
在施工附近安装潜水泵,抽取河水(或库水)向搅拌站供水,满足施工用水要求。
(4)高压泵
高压泵的泵压要满足最高喷射压力的要求,要有一台备用泵,以保障施工的顺利进行。
6.2、主要材料
(1) 水泥
施工使用的水泥为32.5级普通硅酸盐水泥。使用的水泥要有出厂检验报告单,各项指标达到GB175-1999标准。使用中对水泥进行抽检,一般200~400t为一取样单位。
(2) 拌合水
高压喷射浆液拌合用水一般可用河水或水库水,其水质符合《混凝土拌和用水标准》(JGJ63-90)第3.0.4条的规定。
7、振孔高喷施工主要控制过程
(1)孔位定位:由测量人员负责孔位放样,作好标记及编号。施工中,操作人员准确定位,定位允许误差5cm。
(2)调整振管的垂直度:机械定位后,由操作班长调整机械的水平度和喷管的垂直度,确认在控制指标以内,方可进行振孔操作。
(3)振动造孔:下振时浆压8~10MPa,振至设计深度。
(4)摆(旋)喷灌浆:振至预定深度后,将气、浆调到设计值在孔底喷射,待孔口返浆正常后,按设计参数摆动(旋转)、提升、灌浆至设计高程。
(5)复喷处理:在出现机械故障、浆嘴堵塞等原因造成施工中断或实际施工参数未达到技术要求时,在施工技术员或监理工程师的指导下进行复喷处理,复喷搭接长度控制为≥0.5m。
(6)高喷灌浆结束,应利用回浆或水泥浆及时回灌,直至孔口浆面不下降为止。
1.1污水处理量与污水处理率2011年贵州省全年污水排放总量55619万m3,各污水处理厂全年实际处理污水量45615万m3,污水平均处理率82.01%。从市(地)污水处理情况看(见表1),贵阳市、毕节市和黔东南州城镇污水处理率较高,高于85%;遵义市、安顺市、黔西南州和黔南州的城镇污水处理率低于80%,处理率相对较低。从各地级市城市污水处理看,平均污水处理率87.52%,高出全省城镇污水处理率5.5个百分点。其中毕节市和贵阳市污水处理率高于95%;遵义市和六盘水市低于80%。从各污水处理厂的处理情况看,污水处理率低于60%的污水处理厂有开阳、湄潭、习水、仁怀、玉屏、安龙、普定、镇宁、长顺、龙里等30座污水处理厂,其中晴隆、望谟、普定三县的污水处理率低于30%。
1.2污水处理负荷率全省各污水处理厂平均处理负荷率73.19%,有51座污水处理厂的负荷率高于80%,其中负荷率高于90%的污水处理厂有小河污水处理厂(一期)(100.07%)、龙里县污水处理厂(111.75%)等25座,但金阳、盘县、红果、赤水、仁怀、茅台、万山、兴义顶效、晴隆黄果树、剑河、黄平、镇远等18座污水处理厂的负荷率低于50%,其中红果(25.08%)、德坞(16.05%)、遵义北部(26.76%)、兴义顶效(28.33%)、晴隆(21.33%)、黄果树6座污水处理厂的负荷率低于30%。从各市(地)污水处理负荷率看,贵阳市、毕节市、黔南州的城镇污水处理厂平均污水处理负荷率高于80%,而六盘水市和黔西南州的城镇污水处理厂平均污水处理负荷率低于55%。相当部分城镇污水处理厂运行负荷率不高。
1.3运行效果2012年52座城镇污水处理厂COD实际进水范围为97~550mg/L,进水平均值为194.85mg/L;COD出水范围为11~58mg/L,出水平均值为26mg/L;COD去除率范围为69.89~94.89%,去除率平均值为86.34%。BOD实际进水范围为32~160mg/L,进水平均值为80.51mg/L;BOD出水范围为4~20mg/L,出水平均值为9.41mg/L;BOD去除率范围为44.23~94.74%,去除率平均值为85.98%。氨氮实际进水范围为7.67~60mg/L,进水平均值为26.2mg/L;氨氮出水范围为0.40~9.94mg/L,出水平均值为4.27mg/L;氨氮去除率范围为17.24~98.90%,去除率平均值为84.14%。出水COD、BOD、氨氮均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准的要求。TP实际进水范围为0.12~8.81mg/L,进水平均值为2.69mg/L;TP出水范围为0.14~1.19mg/L,出水平均值为0.68mg/L;TP去除率范围为32.61~96.97%,去除率平均值为71.77%。除颜村、仁怀、安龙、凯里4座城镇污水处理厂出水总磷超标外,其他污水处理厂均达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准的要求。从不同工艺总磷的去除率看,氧化沟、IBR、活性污泥法、曝气生物滤池、A-TF工艺的总磷去除率在75%左右,效果较好;而AB法的总磷去除率不足40%,相对较差。
1.4减排情况2012年52座城镇污水处理厂共削减COD78039.25吨,减排效果显著。其中,贵阳市COD削减总量最大,削减量占到了贵州全省的35%左右;遵义市和毕节市次之,二者占到了贵州全省的25%左右;黔西南州、安顺市和六盘水市的COD削减量较少,三者全年削减量占到不足贵州全省的13%。从不同处理工艺看,活性污泥法单位建设规模COD削减量最高,曝气生物滤池次之,而生物湿地法、AB法等较差。全年52座城镇污水处理厂BOD、氨氮、总磷削减量分别为22874.17吨、5806.40吨、547.05吨。不同地市、不同工艺BOD、氨氮、总磷削减情况与COD情况类似,但总磷削减以AB法和A-TF法较差。
1.5单位能耗、药耗贵州省2012年各污水处理厂能耗统计结果显示,污水处理厂单位能耗范围为0.02~1.33kwh/m³,单位能耗范围跨度较大;全省单位能耗平均为0.35kwh/m³,其中,单位能耗低于0.20kwh/m³的污水处理厂有小河、新庄、花溪、镇远等12座污水处理厂,其中多为贵州省大中型污水处理厂;单位能耗于高于0.45kwh/m³的污水处理厂有赤水、仁怀市、下午屯、晴隆、从江、雷山、三穗等16座污水处理厂,基本为小型污水处理厂。说明污水处理厂运行能耗与污水处理厂建设规模关系较为密切。不同处理工艺单位能耗统计见图4,生物湿地、IBR工艺单位能耗高,单位能耗在0.50kwh/m3左右;氧化沟、曝气生物滤池、微波处理三工艺单位能耗介于0.35~0.42kwh/m3之间;AB工艺、SBR工艺和A-TF工艺单位能耗较省,均低于0.20kwh/m3.贵州省2012年各城镇污水处理厂单位药耗范围为0.06~1.70g/m³,单位药耗平均为0.41g/m³,单位处理水量药耗的跨度范围也较大;其中,单位药耗低于0.20g/m³的污水处理厂有小河(二期)、二桥、花溪、朱家河、颜村、龙坑、榕江等18座城镇污水处理厂;单位药耗高于0.80g/m³的有遵义北部、仁怀、兴仁、织金、赫章、岑巩、麻江、三穗8座城镇污水处理厂,这些城镇污水处理厂多为一体化氧化沟、IBR等工艺。不同处理工艺技术单位药耗统计见图5,AB工艺、A-TF工艺以及SBR、活性污泥法、生物湿地和微波处理单位药耗较省,单位药耗在0.20g/m3及以下;而HASN工艺、A/O工艺、IBR工艺和氧化沟单位药耗在0.40g/m3及以上。由此可知,污水处理工艺技术对单位污水处理药耗有明显的影响。
1.6单位运行成本贵州省2012年各污水处理厂运行成本统计显示,污水处理厂单位运行成本较高的有晴隆、普安、红果、剑河、从江等11座污水处理厂,这些污水处理厂多为IBR、一体化氧化沟工艺的小型污水处理厂。不同处理工艺技术的单位运行成本统计见图6,IBR工艺、生物湿地工艺运行成本达1.0元/m³以上,氧化沟、HASN工艺、活性污泥法工艺运行成本在0.75~0.85元/m³之间,SBR、曝气生物滤池工艺运行成本在0.55~0.65元/m³之间,A/O工艺、AB工艺和A-TF工艺运行成本在0.30~0.45元/m³之间,微波处理单位运行成本低于0.10元/m³。可知污水处理单位运行成本与污水处理工艺、建设规模密切有关。
2贵州省已建城镇污水处理厂普遍存在的问题
2.1排水系统建设相对落后目前贵州省98座城镇污水处理厂中,合流制2座、分流制37座、混流制59座,雨污合流制和混流制占了62.24%。至2011年底,贵州省排水管网建设总规模为5976.84km,其中污水管网长度3124.91km、雨水管网长度1568.41km、雨污混流制管网长度1283.52km。其中雨污合流制管网长度比例在50%以上的城镇有修文、清镇、六盘水市、遵义市、绥阳、都匀市等共23个市县。从区域分布看,黔南州雨污合流制管网所占比例达50.89%、安顺市达46.19%、遵义市达40.57%、铜仁地区达36.21%、六盘水市达31.88%。
2.2建设规模偏小因贵州缺乏长期积累的污水水量资料,城镇污水处理厂设计往往基于规划面积、人口和工业发展的预测及其生活污水量、工业废水量和公建、商业设施污水量所占的比例计算确定污水量,由于贵州社会经济发展相对落后,致使水量计算估值趋于保守,城镇污水处理厂建设规模普遍偏小。根据2011年污水处理负荷率低于60%的城镇污水处理厂与2012年污水处理负荷率高于90%的城镇污水处理厂比较,修文、绥阳、湄潭、天柱、独山、龙里、瓮安共7座污水处理厂在列,管网建设有所完善的新建污水处理厂马上面临扩建问题,说明部分城镇污水处理厂建设规模论证上存在不够合理的地方。
3结论