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1 朝阳市污泥处理与处置现状
目前朝阳市污泥处置方式主要为脱水后直接与生活垃圾混合填埋。污泥处理处置是污水处理得以最终实施的保障,污泥处理常常被忽视,现今污泥产生量及引起的环境问题日益突出,污泥里含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质,若污泥得不到有效处理处置,会经过多种途径使污染物再次进入水体和土壤,造成二次污染,直接威胁环境安全和公众健康,使污水设施的环境效益大大降低。
2 我国典型的污泥处理处置方案综合分析
目前,比较典型的污泥处理方案包括:(1)厌氧消化后进行土地利用。(2)好氧发酵后进行土地利用。(3)机械干化后进行焚烧。(4)工业炉窑协同焚烧。(5)石灰稳定后进行填埋等。(6)与厨余垃圾等协同消化处理。典型污泥处理处置方案对比见表1所示[1]。各方案的投资运行成本见表2所示[1]。
目前,我国主要是以土地利用填埋处置方式为主,土地利用不仅使污泥得到最终处置,而且可以利用污泥中的营养物质,用以农田绿地施肥,土壤结构改造等,是污泥资源化的有效途径,但如果污泥施用前未经过适当的无害化处理,易造成二次污染,致使土壤板结、盐化,农作物富集重金属并通过食物链影响人体健康等。
污泥填埋具有经济、简便的显著特点,但需大面积的场地和大量运输费用,而且如果地基防渗处理不当,易造成土壤和地下水的污染。污泥的建筑材料利用体现污泥的资源性,但目前相关技术尚不成熟,产品价格偏高,实际应用性不强。污泥焚烧技术是对污泥实现最彻底的减量化、无害化的处置方法,但其投资及运行成本太高,同时二次污染问题较为严重,对一些经济较为发达的城市才考虑污泥焚烧的处置技术。污泥协同焚烧技术虽然可以对污泥的残余热值进行回收再利用,但根据网络数据中对该工艺的数据分析,污泥产生的热量远小于污泥在焚烧时候干化需要的热值,表面上前景比较乐观,实际上耗煤量远高于同期工艺水平,同时在协同焚烧时还存在着烟气、恶臭能否达标,燃烧锅炉管道腐蚀,二f英、飞灰中的重金属污染等后续的防治问题将会大大困扰正常的协同焚烧。
3 朝阳市污泥处理与处置方案的分析
经过对我国典型污泥处理处置工艺的优缺点分析,根据朝阳市的自身特点,认为与热电厂协同合作污泥干化后作为垃圾填埋场的覆盖用土可作为污泥处理的最佳方案,与厨余垃圾等协同消化+填埋作为备选工艺。
国电电力朝阳热电在朝阳市东三家村新建热电联产项目,新配置2台1110t/h超临界煤粉锅炉,相对于距各污水处理厂运输距离很近(距北票污水处理厂较远)。具备送热电厂的条件。热电厂有大量的余热可供使用,朝阳市垃圾填埋场距电厂4.5公里(直线距离),同时该电厂正在规划待建中,完全具备建设污泥干化车间及余热再利用装置的条件。对于产生的二次污染问题只需要考虑干化废气的除尘、脱臭对外环境的影响。干化后的污泥作为生活垃圾填埋场的覆盖用土,还可以大大节省了土资源,同时还可以利用垃圾填埋场的防渗系统,有效的避免了二次污染问题。因此,污泥送电厂协同干化作为垃圾填埋场的覆土技术上是可行的。
送发电厂内协同干化污泥,与单独建设干化装置相比,对于污水处理厂、工业企业而言都更加经济。对于污水处理厂而言,工业企业和发电厂的热源装置及辅助设施都是已有的,相对于单独建厂可以用较小的投资和处理成本,解决困扰已久的污泥出路问题;对于工业企业而言,不仅可以通过污泥处理收费获得经济利益,而且能通过税收等国家鼓励政策,获得巨大的环境效益和社会效益。
朝阳市生活垃圾年产生量约90吨/天,污泥产生量为220吨/天,符合厨余垃圾添加比例(20%-50%)。已有的针对各种污水厂污泥和厨余垃圾混合厌氧消化的研究结果显示,污泥中添加厨余垃圾后其C/N值增加,可生物降解性相应提高,从而促进了厌氧消化过程。混合厌氧消化不仅可以避免污泥或厨余垃圾单独厌氧消化时存在的和挥发性有机酸积累、氨抑制等问题,而且在合适条件下可以提高挥发性固体去除率和甲烷产量,实现系统的稳定运行并达到较好的处理效果。现有的污泥处理设施(如污泥消化池)可直接应用于混合厌氧消化工艺中。由此可见,污水厂污泥和厨余垃圾的混合厌氧消化从技术和设施上均是可行的。
污泥与厨余垃圾等协同消化处理基建投资较高,占地面积较大,并且需要对生活垃圾中的厨余垃圾进行分类收集并进行预处理。污泥与厨余垃圾协同处置,同时使得污泥与餐厨垃圾得以无害化与稳定化处理,并充分回收了生物质能源,符合循环经济理念,串联利用养分和能源,创造崭新的就业机会和长远的环境效益。
4 结语
目前来看,污泥干化+填埋覆盖用土处置技术和经济上是可行的,但长远看,还存在需要研究的问题,特别是干化烟气中污染物排放标准和工程技术经济指标等问题,同时还要考虑粉尘爆炸的风险。污泥与厨余垃圾协同处置+土地利用处置技术和经济上是可行的,符合循环经济理念。但是其基建费用较高,前期投入较大,并且沼气的存储存在一定的风险。
论文摘要:针对目前城市现有污水处理厂在建设和运行管理的过程中所暴露出来的问题,从建设规模和工艺确定等角度进行对比分析,并对应注意的环节提出了看法。
由于工业废水处理设施一般规模小、技术性强,工艺组合灵活,结构通常为钢制,即使内部管线穿插较多,运行维护也不太困难。工业废水处理在技术上是与城市污水处理类同的,但是如果把工业废水处理设施的设计思路简单地套用在城市污水处理工程中会带来很多预想不到的问题。
1.合理确定建设规模
城市污水厂建设规摸的确定,是根据城市总体规划和排水规划,分期分批地建设污水管网和污水处理厂,要根据水环境保护的目标,分期实施,逐步到位。城市排水工程建设是一项系统工程,涉及城区管渠改造,污水的收集、输送(包括泵站),污水处理和排放利用,以及污泥处置等问题在。
2.城市污水处理厂的工艺选择
具体工程的选择要求包括:
①技术合理。技术先进而成熟,对水质变化适应性强,出水达标且稳定性高,污泥易于处理。
②经济节能。耗电小,造价低,占地少。
③易于管理。操作管理方便,设备可靠。
④重视环境。厂区平面布置与周围环境相协调,注意厂内噪声控制和臭气的治理,绿化、道路与分期建设结合好。
⑴好氧生物处理技术是世界各国城市污水处理厂普遍采用的污水处理工艺,分为活性污泥法和生物膜法两种。活性污泥法是水体自净的人工强化,是使微生物群体“聚居”在活性污泥上,活性污泥在反应器-曝气池内呈悬浮状,与污水广泛接触,使污水净化的技术;生物膜法是土壤自净的人工强化,是使微生物群体以膜状附着在物体的表面上,与污水接触,使污水净化的技术。活性污泥法、生物膜法及其变种变工艺,各有特点和应用条件,在选择的时候,应根据各地区的水质、水量、受纳水体、气候、环境、经济情况等条件确定。
⑵活性污泥法工艺在净化机制上,没有什么突破,历经几十年的发展与革新,现已拥有以传统活性污泥法为基础的多种运行方式,如A/O除磷工艺、A/O脱氮工艺、A2/O同步脱氮除磷工艺、氧化沟工艺、A/B法、各种SBR法、载体活性污泥法、一体化活性污泥法等等。近十几年来,活性污泥法最大进步就是将厌氧机制引入到生化反应池之中来,使厌氧和好氧状况在生化池中同时存在或反复周期性地实现,但其基本流程原理与标准法是一致的。
⑶厌氧-好氧活性污泥法工艺(A/O法),是具有生物选择机能并兼有脱氮除磷功能的标准活性污泥法变法。所谓厌氧就是生化反应段内溶解氧趋于零状态。在这种环境下迫使专性好氧微生物-丝状菌代谢机能锐减,抑制了其繁殖,起到了厌氧生物选择作用,从而可以防止污泥膨胀现象发生。A/O活性污泥法工艺在普遍活性污泥法前段加入厌氧段,通过污泥负荷的变化来实现除磷或脱氮的功能。在A/O法的基础上又发展了A2/O法,即在厌氧、好氧段之间加入缺氧段以实现同步除磷脱氮,由于其污泥负荷适应范围较小,因此在实际运行中往往按偏重于除磷或脱氮之一功能进行。A/O法、A2/O法工艺由于出水水质稳定、能耗不高、运行管理方便等特点,在国内外大中型污水厂中采用最多。
⑷载体活性污泥法,是在活性污泥法反应池内投加固体颗粒或软性、半软性填料,以增加单位反应空间的微生物量,提高反应器容积负荷。是一种活性污泥法与生物膜法的良好结合,一般适于污水厂挖潜改造,提高处理能力,其核心技术为专利填料,近几年林泡工艺作为其代表应用于大连春柳污水厂和铁岭污水厂。
⑸氧化沟法,于五十年代由荷兰人巴斯维尔所开发,主要有卡鲁塞尔(Carrousel)式、三沟式、一体化式、奥贝尔(Orbal)式等几种技术形式。氧化沟法是一条闭合的生化反应沟渠,以转碟或转刷为充氧和水流动力,流程简单,对运行管理要求较低,多用于延时曝气,产生污泥量少,污泥易于脱水。氧化沟法在我国南方地区及中西部地区得到广泛应用。
⑹A/B法(Absoption-Biodegradation),是两级生化反应系统。一级为生物吸附,污泥负荷高,反应时间短(30分钟);二级为一般生化反应池,污泥负荷同普通活性污泥法。A/B法的一、二级都有自己的二次沉淀池和污泥回流系统,多用于浓度高的生活污水,其国内典型应用为乌鲁木齐河东污水处理厂和青岛海泊河污水处理厂。
⑺序批式活性污泥法(SBR-SequencingBatchReactor)是1914年由英国学者Ardern和Locket发明的水处理工艺。70年代初,美国NatreDame大学的R.Irvine教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究,并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下,在印第安纳州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。
⑻间歇式循环延时曝气活性污泥法(ICEAS-IntermittentCyclicExtendedSystem)是在1968年由澳大利亚新威尔士大学与美国ABJ公司合作开发的。1976年世界上第一座ICEAS工艺污水厂投产运行。ICEAS与传统SBR相比,最大特点是:在反应器进水端设一个预反应区,整个处理过程连续进水,间歇排水,无明显的反应阶段和闲置阶段,因此处理费用比传统SBR低。该工艺在我国典型的应用为昆明第三污水处理厂,在国内影响较大。
⑼生物膜法,是另一种广为采用的污水生化处理方法。这种处理法是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型生物附着在载体或滤料上生长繁殖,并在其上形成膜性生物污泥-生物膜。污水与生物膜接触,污水中的有机污染物作为营养物质为生物膜上的微生物所摄取,污水得到净化,微生物自身也得到繁衍增殖。
3、根据以上工艺技术对比分析,结合奎屯市污水水质情况,认为较合适的处理工艺优选为:
第一方案:A/O工艺
近二十年来活性污泥法的最大进步就是将厌氧机制引入到生化反应池之中,厌氧、好氧的间歇周期运行给活性污泥法带来新的技术经济效果,即生物脱氮、生物除磷、生物选择等。
厌氧-好氧活性污泥法脱氮工艺(A/O法),是具有生物选择机能并兼有脱氮功能的标准活性污泥法变法。
第二方案:DAT-IAT工艺
好氧间歇曝气系统(DAT-IAT-DemandAerationTank-IntermittentTank)是一种SBR新工艺。它介于传统活性污泥法与典型的SBR之间,采用连续进水连续-间歇曝气的运行方式,适用于进水水质水量变化幅度较大的情况。主体构筑物是由需氧池DAT池和间歇曝气池IAT池组成,DAT池连续进水连续曝气,其出水从中间墙进入IAT池,IAT池连续进水间歇排水。同时,IAT池污泥DAT池。它属延时曝气工艺,实际上为A/O脱氮工艺与传统SBR的结合,该工业具有较低的污泥负荷,因此具有抗冲击能力强的特点,并有脱氮功能。该工业国内应用于天津技术开发区污水处理厂和抚顺三宝屯污水处理厂,是一种适合于较大水量的SBR工艺。
关键词:城市污水处理;奥贝尔氧化沟工艺;总投资;运行成本
中图分类号:[TU992.3]文献标识码: A
引言
水是人类赖以生存的宝贵资源,没有水生命就不存在。然而我国却属于世界上13个最贫水的国家之一,人均占有水量仅为世界人均量的1/4。珍惜水资源,合理利用现有水源,保护现有水源不受污染,治理好城市生活污水和工业废水,是目前我国城市面临的当务之急。通过全面科学的技术经济比较,进而选出整体效益最佳的城市污水处理工艺,是城市污水处理达到国家排放标准的关键所在。
某市第二污水处理厂工程设计规模为6万m3/d,主要污水处理工艺采用奥贝尔氧化沟工艺,于2007年5月开工建设,2008年8月完成环保验收,是山东省所有污水处理厂中设计出水水质第一个执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A的污水处理厂。该工程被中国环境保护产业协会评为《2009年国家重点环境保护实用技术示范工程》。下面就以此工程为例,着重论述一下奥贝尔氧化沟工艺在城市污水处理工程应用中的优越性。
本工程设计进、出水水质对比表
0.5
污水处理厂处理工艺选择
2.1工艺选择原则
城市污水处理厂工程的建设和运行耗资较大,处理工艺方案的优劣直接决定了污水处理厂的投资、运行费用和运行效果。进行工艺选择时应遵循以下原则:1)能够达到出水标准的要求;2)处理技术合理,效果稳定、成熟、可靠;3)工艺控制灵活、运行管理简便;4)尽量节省占地;5)能够适应污水水质、水量的变化,具有较强的抗冲击负荷能力;6)建设和运行费用要低;7)自动化控制及仪表监测系统先进可靠、经济合理。
本工程共提出方案一(预处理+奥贝尔氧化沟工艺+深度处理)和方案二(预处理+改进型SBR工艺+深度处理)两个备选工艺方案进行技术经济比较,以达到确定最佳效益的生化处理工艺目的。
2.2奥贝尔氧化沟工艺特性
2.2.1奥贝尔氧化沟工艺描述
奥贝尔氧化沟工艺起源于南非,发展于美国,是具有脱氮除磷功能的新型氧化沟工艺之一。因其在技术、经济上具有独特优势而受到国内外污水处理界越来越多的重视。
奥贝尔氧化沟由三个相同断面的同心沟道组成,通过对三个沟道不同溶解氧浓度的梯度控制,不仅可以很好地降解有机污染物质,还能够方便、有效地去除氮、磷等;其显著特点是三个沟的DO呈0~1~2的梯度分布。典型的设计是将碳源氧化、反硝化及部分硝化设定在第一沟(外沟)内进行,控制第一沟的DO在0~0.5 mg/L内。第一沟内由于有机物浓度较高,供氧量小于需氧量,在曝气设备的上游出现缺氧区,因此第一沟内同时有硝化和反硝化作用。第二沟(中沟)的DO控制在0.5~1.5 mg/L,可进一步去除剩余的BOD或继续完成硝化。第三沟(内沟)的DO为2~2.5 mg/L,以保证出水中有足够的溶解氧带入二沉池。这种特有的DO分布使能耗比单沟系统下降20%~30%。
奥贝尔氧化沟工艺有很强的抗高浓度废水冲击负荷能力,这是奥贝尔氧化沟的特殊性能所带来的。奥贝尔氧化沟一般为低负荷设计,且沟内能维持较高的污泥浓度(MLSS通常为4000~6000 mg/L),短时的冲击负荷不足以对微生物产生抑制作用。另外,奥贝尔氧化沟内的循环流量很大,为进水流量的十几倍甚至上百倍,在流态上每个沟道都具有完全混合的特征。高浓度废水进入沟中后迅速被稀释混合,对系统不会产生很大影响。
曝气设备是氧化沟的主要装置与关键设备,它起着供氧、混合、推动水流作循环流动和防止活性污泥沉淀等作用,其性能的好坏和效率的高低,直接影响氧化沟的处理效果、动力消耗、建设投资和运转费用。奥贝尔氧化沟的曝气设备采用曝气转碟。与同类曝气设备相比,曝气转碟具有工作水深大、充氧能力强、充氧效率高、混合能力强以及结构简单、组装灵活、使用寿命长、安装维护方便等特点。其充氧能力可以方便地通过调节出水堰的高低来改变转碟的浸没深度、改变转碟电机的转数、增或减转碟的片数、改变转碟的旋转方向来实现。
2.2.2奥贝尔氧化沟工艺系统组成
厌氧池:为聚磷菌提供厌氧释磷环境,强化除磷效果。
氧化沟:由内、中、外三沟组成,完成污染物的降解。
2.2.3奥贝尔氧化沟工艺特点:1)氧化沟DO值呈梯度变化可大大降低能耗;2)几十倍甚至上百倍的循环可使奥贝尔氧化沟具有耐水质、水量冲击的优良性能;3)限制了沟内丝状菌的过量繁殖,改善了污泥沉淀性能;4)出水水质稳定;5)设备单一、数量少,使用寿命长,维修量少;6)操作管理简单、方便,操作维护量小,不需要较高的操作运转水平;7)曝气设备较微孔曝气系统的动力效率低,因而能耗稍高于微孔曝气系统,但不存在堵塞问题,维护费用低。
2.3改进型SBR工艺特性
2.3.1改进型SBR主要工艺描述
改进型SBR工艺是序批式活性污泥法SBR工艺变形的一种,是近年来国内外污水处理领域研究日趋增多并引起广泛重视的处理技术。该工艺的基本特点是运行时按照进水、反应、沉淀、排水、排泥5个工序,依次在一个池子中周期进行,因此可以省去二沉池甚至初沉池,而且不需回流污泥,很适合中小型污水处理厂。与其它工艺相比,SBR工艺提供了时间程序上的污水处理,即在时间上污染物基质具有浓度梯度—与推流式相同;在空间上基质浓度完全相同—具有完全混合式的特点。也就是说,该工艺集中了两种池型的优点,同时避免了其固有的缺陷。
利用SBR工艺进行生物脱氮(硝化和反硝化),其原理是通过每一循环的四个阶段人为地造成厌氧—缺氧—好氧的生物环境,不仅能去除一般有机物和悬浮固体,而且还能去除营养物质氮和磷,在降解污水中有机物的同时,去除污水中氮和磷。
2.3.2改进型SBR工艺系统组成
生物选择区:抑制丝状菌过度繁殖,控制污泥膨胀。
内回流泵:将少量混合液由曝气区回流至缺氧区混合液回流。
主曝气区:降解污染物并完成泥水分离过程,出水排放。
剩余污泥泵:主曝气区设置剩余泵排除剩余污泥。
2.3.3改进型SBR工艺特点:1)构筑物少,池容小,占地少,土建造价低;2)出水水质好,抗冲击负荷能力强,处理效果稳定;3)污泥活性高、易沉降;4)不需设置沉淀池和污泥回流,仅有少量内回流,因此电耗较低;5)工艺运行对仪表、自控依赖程度较高;6)设备闲置率高,维护量大;7)采用滗水器排水,进水水位较高,水头存在浪费,增大了进水泵扬程;8)进水/曝气期,池内水位不恒定(变化幅度大约2米),影响了鼓风机高效率运行;9)由于间歇曝气,曝气头易堵塞,使用寿命降低。
2.4深度处理工艺的确定
对污水厂二级处理的出水需再进行深度处理,其处理对象是:1)进一步去除二级处理后水中残存的悬浮物,脱色除臭,使水进一步得到澄清;2)进一步降低BOD5 、CODcr
及TOC等指标,使水进一步稳定;3)脱氮、除磷,消除能够导致水体富营养化的因素;4)消毒、杀菌,去除水中的细菌、微生物及有毒有害物质。本工程采用混凝—沉淀—过滤—消毒处理工艺并达到了非常好的处理效果。
2.5污水消毒工艺选择
本工程受纳水体为郭河,为防止尾水未经消毒排放引起的卫生问题,尤其是可能威胁到南水北调东线工程输水干线南四湖的水质安全,因此需要对其进行消毒处理,常用消毒方法有液氯消毒、紫外线消毒和二氧化氯消毒。从消毒效果、脱色效果、持续灭菌力、消毒副产物、操作难度、占地面积、设备投资、运行费用、使用安全性共九个方面进行综合分析比较可以看出,液氯消毒仍然是目前费用最为低廉的消毒手段。而综合考虑脱色等各方面因素,则二氧化氯应是性能、价格等方面较为适中的消毒方式。因此本工程采用二氧化氯进行消毒。
2.6 污泥处理工艺及处置方法选择
污水处理过程中要产生大量污泥,而污泥中含有含一定量的有害物,因此污泥需要及时处理与处置。常用污泥处理工艺有厌氧消化、好氧消化和直接浓缩脱水。本工程规模适中,由于污水处理工艺泥龄较长,有一定程度的好氧稳定,因此产生的污泥较少,因此本工程采用直接浓缩脱水处理污泥并将泥饼运往热电厂综合利用。
奥贝尔氧化沟工艺与改进型SBR工艺的技术经济比较
项目 单位 方案一 方案二
污水处理规模 万m3/d 6.00 6.00
建设用地 ha 5.80 5.80
投资 总投资 万元 10783.3 11720.1
设备 工艺设备 万元 1681.46 2256.88
电气设备 万元 509 690
自控设备 万元 460 580
土建工程 万元 4391.65 4022.79
安装工程 万元 1345.14 1603.55
用电情况 污水装机容量 kw 1271.45 1392.50
污水处理电耗 kw/m3 0.36 0.40
用药情况 高分子聚合物 kg/d 24.00 24.00
精制硫酸铝 kg/d 6000.00 6000.00
二氧化氯 kg/d 780.00 780.00
经营成本 污水 元/m3 水 0.70 0.73
处理成本 污水 元/m3 水 0.936 0.99
结论
通过以上方案论证和技术经济比较,两个备选方案均能满足出水要求,但两个方案各有其特点,综合评价如下:
1)污水污泥处理效果:方案一最佳
2)总投资:方案一
3)占地:方案二=方案一
4)设备费:方案一
5)土建投资:方案二
6)安装投资:方案一
7)电耗:方案一
8)处理成本:方案一
9)日常维护量:方案一
综上所述,方案一,即奥贝尔氧化沟工艺,其总投资和处理成本均低于方案二(改进型SBR工艺),因此从整体上讲,奥贝尔氧化沟工艺优于改进型SBR工艺。
鉴于奥贝尔氧化沟工艺方案具有处理效果稳定可靠、投资适中、运行成本费较低的特点,奥贝尔氧化沟工艺非常适合在中型城市污水处理厂广泛采用。
参考文献:
【关键词】污水厂;改造设计;注意事项
中图分类号:U664文献标识码: A
为适应城市发展的需要,适应城市发展带来的更高的环境需求,现在污水厂需要不断地进行改造,提高效率,适应新的污水处理标准集要求。
1 污水厂需要改造的原因
污水厂需要改造的原因很多,大体表现为:(1)污水厂服务范围内的人口的变化、产业性质的调整,以及污水厂服务范围增大等都会导致污水量的增加、污水的进水水质不同于设计水质,为适应污水量的增长及水质的变化,污水厂必须及时进行扩容、改造;(2)随着国家经济实力的提升以及大众保护环境意识的增强,国家的污泥、污水、臭气的排放标准不断地提高,这也使得污水厂必须要通过提标改造来满足新的标准;(3)目前很多污水厂都运行多年,其设备和技术都很陈旧,工作效率不高,这也是污水厂需要进行改造的原因;(4)采用更为先进的技术和设备在一定程度上能够提高机械设备的自动化程度以此来减少物力和人力。
2 污水厂改造的步骤以及注意事项
污水厂改造的首要原则是在目标可达的前提下,通过对现有的污水厂的污水处理容量进行科学准确的评估,最大程度的对污水厂现有的处理能力充分利用,在现有设施的基础上,不做较大的土建改动。其次优选在不进行较大土建大改动的前提下,通过优化污水厂原有的运行方案、维护程序等进行改造,从而实行提高污水处理效率的目的。总之,改造方案的确定本着最经济、合理的原则。其改造的步骤一般包括:
2.1 对需要改造的污水厂进行全面分析评估
对需要改造的污水厂进行全面的分析和评估是改造设计的前提,目的是通过对实际运行数据的收集,配合采用工艺计算、水力计算等方法对收集到的数据进行分析,同时了解设备运行状态并作出评价、了解操作规程并作出评价等等手段对污水厂的生产现状及运行状态进行评价,以期对污水处理厂的现状设施的挖掘潜力进行评估,对污水厂的扩建改造提供依据。具体的工作包括:分析历史数据,如污水的进出水水质、水量(平均流量、峰值流量等)、各单体的运行参数(如生化池的污泥浓度、溶氧等等),初步提出污水厂运行中存在的问题;对现有的污水厂设施,包括单体容积、配套的设备、连通的管渠等,进行工艺复核,对照现行的标准校核原有工艺的实际处理能力,对现有工艺可能存在的瓶颈点进行确定,如无法解决,则需要重新核算确定扩建的规模。
2.2改造方案总体论证
在对污水厂全面分析评估的基础上,首先要进行总体方案论证,从而确定适合本工程的改造方案。总体论证包括如下的几方面内容:
1、确定改造工程的原则,包括适用的排水体制等等。
2、对改造规模进行论证。改造工程的规模论证和新建工程是有区别的,不同在于,要针对新确定的处理要求,对原有工程的处理能力进行论证,不足的部分由新建的工程内容解决。
3、分别对污水、污泥、臭气的国内外成熟的处理工艺进行综述,初步提出适用于本工程的两到三种改扩建方案,这里指的方案包括对原有设施进行改造的方案,新建工程内容采用的方案。对比选工艺列出流程图及主要设计内容,并从工艺的功能适应性方面、施工的难易程度方面、社会环境影响等多方面进行技术比较,并从总投资、运行成本等方面进行经济比较,最终通过综合比较确定适合本工程特点的推荐方案。
有条件的情况下,可以完善:(1)现场测试;(2)新技术的小试;(3)该中技术在其他污水厂的工艺计算以及运行调研情况。将这三项的分析结果作为方案最终选择的依据。
2.3 对推荐的改造比选方案进行详细设计
详细的工程设计至少需要包括如下的内容:
1、总图的设计。改造工程的总图设计是改造的重点,因为改造工程一般希望对现有设施的运行降低到最小,希望在不停水或尽量短时间的停水的状态下,完成改造工程,因此在总图的布置上,要多方案比选优化。
2、各专业设计要配套进行。工艺、电气、自控、建筑、结构、机械、暖通等专业是相互关联的,缺一不可。
2.4 实施改造工程
改造方案确定之后,需要建设新构筑物以及安装新的设备,运行新的维护程序,同时要注意开展操作人员的培训工作。
3 污水厂改造过程中常用技术
3.1 水力改造
对污水厂的水力改造能够改善或者解决流量分配不均、死水区、短流、密度流、污泥流失、射流等问题。
3.1.1 水力改造能够均匀分配流量
一般老厂由于建设较早,分期相对比较多,流量分配不均的情况比较普遍,有条件时,通过建设配水井,或者改造配水堰,通过建立多个堰配水,尽量使每个堰都能对应一组处理单元,通过设置合适的堰宽,控制堰上水头,使得处理单元流量与总流量的比例呈正比。如果采用孔口配水的方式,孔口的尺寸所对应的水头损失应与其处理流量成正比,在此基础上还可以在各处理单元前安装控制阀和流量计,保障流量的均匀分配。
3.1.2完善构筑物内导流设施
导流设施最有效的是挡板的设置。例如沉淀池内进水挡板能够消能、均匀进配水、防止断流、解决污泥絮凝的问题,刮泥板设置的挡板能够起到消能、减少密度流形成的作用;出水挡板能够防止活性污泥系统因为密度流而导致污泥随出水而流失的问题。
导流设施还包括在导流墙的转角设置倒角,在生化池的厌缺氧段需要进行改善。考虑增设推流器进行导流,并保证一定的底流速度,防止淤积。
3.2 设备的改造
由于各类新技术、新设备的推陈出新以及自动化水平和控制技术不断提高,污水厂的设备也是有一定的使用期限的,因此污水厂在处理过程中的要对设备定期进行维护,不满足使用功能的设备适时更换。设备更换要注意:(1)设备选择要考虑在不改造或简单改造原有土建的前提下进行;(2)要采用无堵塞、高效的潜水泵以及变频设备,以此来提高污水厂的输水能力;(3)要采用新型机械的细格栅以及新型的除砂设备,以来来提高污水厂的预处理能力;(4)要采用高效曝气设备,以此来提高污水厂的供氧可靠性、充氧能力同时降低能耗;(5)增设在线监测系统和自控设备来提高污水厂处理污水的能力;(6)采取先进的控制方法,在保证供氧充足的基础上,小幅度的降低供氧量,达到降低能耗的目的。
3.3 工艺改造
3.3.1增加水量水质的调节设施
如果污水厂的总图布置允许,可以考虑增设调节水池,用于适应进水的水量、水质变化。
3.3.2 营养物去除
营养物去除是指对污水中氮磷的去除。采用在污水反应池内加入聚合物或者金属盐等化学药剂的方式去除池内有机物以及除磷的目的是可行的,但是成本较高,并对环境负面影响较大,建议作为生物除磷的辅助。污水中氮磷的去除还是立足于优化工艺的流程,有限通过生物的方法去除。例如优化生化池的流程,控制厌氧、缺氧、好氧的分区,调整进出水的配置等等各种方式,达到生物去除为主的目的。
3.3.3 对污泥膨胀的控制
在一般情况下污泥膨胀是由于大量的丝状菌存在而引起的。控制污泥膨胀的方法为改变二沉池的运行模式,以污泥在曝气或者多点进水的方法,降低二沉池内的固体负荷量;可以辅助对活性污泥加氯处理,在回流污泥内或者在反应池的混合液内直接加氯处理,以此来减少丝状菌的数量。
3.3.4深度处理
一般通过(1)混凝、沉淀、过滤等等处理方法;(2)增设曝气生物滤池;(3)膜技术;(4)将膜分离技术和生物反应池相结合的膜生物反应器进行深度处理。
3.3.5 污泥处理
污泥处理的目的是为了使污泥能够减量、稳定、无害。通常污泥处理的方法书通过储存、浓缩、厌氧或好氧消化、堆肥、干化、湿式氧化、焚烧等方式进行。
结束语:
随着新工艺、新技术以及人们对环境的重视,污水厂的改造会受到人们越来越多的关注。对污水厂的改造一般包括:(1)设备更新、(2)污泥污水处理的工艺改造;(3)检测以及控制技术的应用等。在改造的过程中要注意:(1)必须建立实时、完整的数据收集体系,尽可能的多收集实际数据以及对各类突发状况的应对记录;(2)由专业的设计公司、咨询公司对污水厂进行整体全面的评价、分析,科学确定污水厂需要改造的重点,制定出有效、经济的方案;(3)提高污水厂操作人员和管理人员的专业水平。
【参考文献】
工业污泥处理处置事关公共安全和环境保护,对我县经济社会的健康发展和社会和谐具有重要意义。当前,我县大部分工业污水已纳入嵊新污水处理厂处理,但工业企业废水预处理设施产生的污泥量较大,对环境造成的污染压力也较重。为规范工业企业污泥处置行为,县政府决定在近期开展集中整治行动。
一、指导思想
以科学发展观为指导,以《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和《固体废物污染环境防治条例》等法律法规为依据,通过集中整治,推动我县工业企业污泥规范化处置工作地有效开展。
二、整治目标
从今年12月15日起,到明年2月25日止,通过为期2个多月的污泥规范化处置集中整治专项行动,使我县工业污泥安全处置率和综合利用率合计达到90%以上,企业污泥处理处置行为得到规范,污泥污染防治长效机制逐步完善。
三、整治内容和步骤
本次污泥规范化处置集中整治分成四个阶段:
(一)宣传发动阶段(今年12月15日—12月20日)
根据市政府召开的“全市工业企业污泥规范化处置集中整治动员大会”精神和《绍兴市工业企业污泥规范化处置集中整治方案》要求,县政府召开全县工业企业污泥规范化处置和集中整治动员会议,对污泥规范化处置集中整治工作进行动员和部署,明确职责,落实任务。为加强领导,县政府决定成立工业污泥规范化处置集中整治领导小组(以下简称县领导小组),由县政府分管副县长担任组长,县发改、经贸、公安、建设、交通、环保、城管、水务集团主要负责人为成员;县领导小组下设办公室,由县环保局负责办公室日常事务。
(二)调查摸底阶段(今年12月20日—12月31日)
县政府组织环保、经贸、交通等部门开展调查,掌握工业企业产生的污泥种类、流向、运输、处置和利用等情况,并对调查中发现的问题向企业发责令整改通知书,提出整改要求,限期企业整改。
(三)整改落实阶段(明年1月1日—1月20日)
工业企业是污泥污染防治的责任主体,应当根据环保等部门提出的整改要求,及时制定防治污泥污染的整改工作方案,明确具体的责任人员和污泥无害化处置的具体措施、进度安排。企业应当依法进行污泥申报登记,建立《固体废物运行台帐》,如实记载有关污泥的产生量、处置量、流向等情况,并保持原始处理凭证;委托处置的,应当签订污泥运输和委托处置协议。
企业污泥如果近期内难以采用焚烧、填埋等方式处置的,可以暂时在企业内部存放。污泥存放场所要有识别标志,达到安全、分类堆放要求,应当有遮雨棚,避免露天堆放,防止污泥随雨水流入河道,造成二次污染。
各相关企业须在明年1月20日前向县环保局书面报告处置工作方案、台帐建设和污泥处理处置等情况。
(四)复查迎检阶段(明年1月20日—2月25日)
明年1月20日起,县政府将组织环保、经贸、交通等部门对企业前阶段整改情况进行复查,重点检查医药、化工、印染、电镀等行业的污泥处理设施、污泥流向、污泥委托运输协议、委托处理处置协议、发票、台帐等情况。做好明年3月市检查小组对我县工业企业污泥集中整治情况检查迎检工作。
四、整治要求
关键词:环境影响评价 污水处理 城市 污泥处理
中图分类号:X82 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0145-02
随着经济社会的快速发展,城镇用水量不断增加,生活污水、工业废水排放量也快速增加。据统计,1980年全国废污水年排放量为310多亿吨,2000年达到620亿吨,大量废污水排放进一步加剧了水资源紧缺的矛盾。为了贯彻落实国家节能减排政策,各地都加快了城镇污水处理厂的建设。污水处理厂属于公益性的建设项目,本身也是一项环境保护工程,项目建成运行后有利于减少城镇污水中有害物质排放,减轻城镇废污水排放对河流水质的影响。城镇污水处理厂在发挥环境效益的同时,运行过程中也会排放尾水、产生恶臭和污泥等污染物,对环境产生不利影响。
城镇污水处理厂项目的环境影响评价有别于其他建设项目的环境影响评价,如何识别污水处理厂环境影响评价重点是做好环境影响评价的关键所在。本文结合近几年完成的广东省市某市污水处理厂环境影响评价实践经验,针对城镇污水处理厂的特点,探讨了污水处理厂环境影响评价应重点关注的问题。
1 项目背景情况
某市地处广东省中南部,西江下游,珠江三角洲西部。该市某区是该市城市和工业发展的重点区域,区位优势、资源优势明显,制造业中心的雏形凸现,经济持续、健康、快速发展,初步形成了家电、电子、摩托车、化工等支柱产业,但区内尚无一座污水处理厂,生活污水及工业废水未经处理直接排放到区内河涌,造成水环境严重污染。为此,该市拟建设污水处理厂,首期建设规模为日处理污水5万立方米,远期设计总规模为25万立方米。
2 污水处理厂环境影响评价要点
2.1 厂址选择合理性分析
污水处理厂厂址选择合理与否直接决定了建成后的环境影响及其运行成本,选择合理,可使污水处理厂产生的恶臭、污泥、尾水污染问题等得到妥善解决,取得最大的环境效益。因此污水处理工程的环境影响评价必须对厂址选择的合理性进行分析,并提出明确的选址意见。厂址选择合理性论证应重点考虑以下4个方面。
(1)厂址选择是否符合城市总体规划和当地环境保护规划的要求。(2)厂址应位于饮用水源地下游,并应设在城市工业区、居住区的下游。为保证卫生要求,厂址应与城市工业区、居住区保持约300m以上距离。(3)厂址应选择在城市常年主导风向的下风向。(4)结合污水管道系统布置及纳污水域位置,污水处理厂选址宜设在城市低处,便于污水自流,沿途尽量不设或少设提升泵站。
污水处理厂厂址选择在该市高新经济技术开发区的外缘,与高新区之间有一条高速公路隔离,厂址距离居民区、医院、学校等环境敏感目标较远,并位于饮用水源地下游和常年主导风向的下风向,符合《城市总体规划》的要求,且附近水网发达,有多个河涌经过,有利于污水处理厂排放尾水。从环境角度分析,本项目厂址选择基本合理。
2.2 污水处理工艺比选
目前我国常用的污水处理工艺有氧化沟、A2/O、活性污泥法、SBR及其变型工艺等。这些处理工艺都较为成熟,出水水质比较稳定,处理工艺本身不作为环评的研究重点。环境影响评价重点是根据纳污水体的功能要求和环保部门的有关规定,从环境保护角度,对可行性研究报告中选择的污水处理工艺进行比选分析,分析拟采取的污水处理工艺是否合理;还要根据对同类污水处理厂的调查进行类比分析,论证其技术、经济的可行性;然后,按照选择的工艺路线,列出各工艺段污染物去除率,并根据工艺参数对达标稳定性进行分析,论证尾水中各污染因子是否达标;从环境角度综合评价,提出推荐方案。
污水处理厂污水处理要求较高,对COD、BOD5、SS、TP、NH3-N、TN的去除率分别要求达到80.0%,85.7%,90.0%,81.8%,73.3%和50.0%以上。根据该工程设计进水水质与出水水质要求、用地面积和工程规模等多种因素综合考虑,工程设计提出了改良A2/O工艺、Unitank工艺及BAF生物滤池3个比选方案。3个方案均能达到该工程要求的排放标准,方案三除磷效果较差,须采用化学除磷,而化学除磷耗药量大,污泥产量高,从出水水质稳定性和保证率方面看,方案一和方案二优于方案三;方案一采用紫外线消毒,方案二采用氯气消毒,氯气在运输、储存和使用过程中存在一定事故风险,从尾水消毒的工艺分析,方案二对环境的影响比方案一和方案三大;方案一占地面积大,方案二较小,方案三最小。结合项目所在地环境背景情况,从环境保护角度综合分析,方案一对环境影响比方案二和方案三小,故推荐方案一,与工程设计选择的方案一致。
2.3 尾水排放对水环境的影响
关键词:污水处理厂、工艺选择、污水提升泵站、沉淀池
中图分类号:TU2文献标识码:A文章编号:
1、城市污水处理厂的运行管理问题
根据《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》的相关要求,污泥处理技术总的目标是实现“四化”,既“稳定化、减量化、无害化、资源化”,目前在污泥处理方面还存在着问题,主要表现在以下几方面:
1.1处理方式比较单一,缺乏深度处理工艺
现各厂污泥处理工艺基本为机械脱水工艺,既将剩余污泥加高分子絮凝剂(聚丙烯酰胺)后直接脱水后,脱水后污泥含水率达80%左右,运输的大部分是水,造成运力浪费;并且在运输途中,撒漏在所难免,对沿途环境影响很大,不符合减量化的要求。其次是污泥中有机物含量高,易分解有恶臭,黏性大,不符合稳定化的要求。
1.2污泥处理处理运营单位缺乏有效的监管
根据水染污防治法,污水处理过程中产生的污泥也应当被有效处理,参与脱水后污泥的焚烧、堆肥、运输等相关处理的单位,均被定义为污水处理设施运营单位,应有相关资质和执行标准,与目前的实际情况相比,各相关处理单位大多处于起步阶段,有的还不是主营业务,与要求相比有一定差距的。另外对这些污泥处理运营单位的监管方面,相关制度和政策还不是很明了。
1.3污泥处理处理经费和政策的支持
污泥的性质决定了污泥的处理是一个比较复杂的问题,要真正实现污泥处理的无害化和资源化,单独依靠污水处理厂自身是完成不了的,必须实现污泥深度处理的产业化工作。要实现产业化首先要保证有充足的污泥处理资金,污泥处理费用应当在污水处理费中占一定的比例。其次是要有相应的推行污泥资源化的政策,才能有效促进产业健康发展。
2、处理工艺选择
2.1污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模,污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处,不可能以一种工艺代替其他一切工艺,也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺,在不同的进水和出水条件下,取用不同的设计参数,设备的选型并不是一成不变的。当前流行的污水处理工艺有:AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O 法等,这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的,且各有其特点。
2.2在选择污水处理工艺过程中经常讨论的热点问题有如下几方面:
2.2.1进水水质预测
当前存在的问题是进水水质预测值与实测值有较大差异,通常预测值偏高。例如,某污水厂投产运行后的前10年,BOD值在80mg/L左右,还不到设计值的一半(设计值200mg/L),直到1998年才逐步上升,进水BOD值100mg/L~200mg/L(频率为54%),平均为190mg/L。产生这种现象的原因主要是污水收集系统不配套。有些污水经化粪池后接入污水管,雨水污水管混接、管道施工质量差,地下水渗入,导致进水浓度偏低。
2.2.2处理出水水质标准
处理厂出水水质是按照尾水排入水域类别,再依照国家污水综合排放标准,以满足各项指标要求。1998年开始实施的二级处理厂污水综合排放标准各项指标如表1所示。
表1排放标准
采用二级处理工艺,处理出水恐怕难以达到氨氮与磷酸盐标准,需要采用脱氮除磷工艺流程,特别是一级标准中磷酸盐指标0.5mg/L,有相当难度。有人提出,处理厂尾水排入非蓄水性河流或非封闭性水域,是否还要控制如此低的磷酸盐含量。采用生物脱氮除磷工艺,或者化学除磷工艺,需要增加基建投资与经常运行费用,同时还要求具有较高的运行管理水平。本人认为在有些场合,经当地环保部门认可,在近期似可放宽磷酸盐标准,以节省近期投资。
2.2.3污水消毒
室外排水设计规范中,城市污水处理厂出水要加氯消毒,而且对生物处理后投氯量规定为5mg/L~10mg/L,并设停留时间为30min混合接触池。80年代建的城市污水厂,大都有加氯消毒设施,包括加氯机、氯库、混合接触池,建成后已有10余年,从未使用,所以氯库等构筑物已移作它用。,国家污水综合排放标准对城市二级处理厂出水水质未确定大肠菌群数及余氯值,所以处理厂出水要不要加氯是值得研究的课题。本人认为环保部门、卫生防疫部门及市政建设部门应着手研究污水消毒这一课题,解决加氯量、大肠菌群数、余氯量及其相关关系。
2.2.4科学地进行工艺方案比较
为了降低投资和运行成本,因地制宜地进行工艺方案(主要是生物处理方案)比较是必要的。进行多种工艺方案的比较,力求客观全面,在同等进水、出水条件下,其设计参数应包括对各种污染物的去除率、曝气时间、污泥负荷和容积负荷、曝气量和氧的利用率(及动力效率)、污泥产量(及污泥指数)等作全面分析,数据丰富就可以集思广益,扬长避短,根据技术上合理,经济上合算,管理方便,运行可靠且有利于近、远期结合的原则,进行工艺方案的优化抉择。对一定规模(如10×104m3/d)以上的城市污水处理厂,应作污泥稳定处理,通常采用中温消化,沼气利用,有条件的可设沼气发电,这要花费不少投资,技术设备相当复杂,设备需要引进。不处置由污水处理带来的污泥,污水处理是不完整的,脱水后污泥的最终处置要具体落实,不留后患。
3、污水提升泵站的作用、控制和管理
污水处理厂在运行工艺流程中一般采用重力流的方法通过各个构筑物和设备。污水提升泵站的作用就是将上游来的污水提升至后续处理单元所要求的高度,使其实现重力流。提升泵站一般由水泵、集水池和泵房组成。集水池的作用是调节来水量与抽升量之间的不平衡,避免水泵频繁启动。对集水池内的水泵机组运行控制应考虑以下几项原则:
3.1保证来水量与提升量一致,即来多少,提升多少。
3.2保持集水池高水位运行。这样可以降低泵的扬程,在保证提升水量的前提下降低能耗。
3.3水泵的开、停不要过于频繁,否则易损坏开关和水泵并降低使用期限。
3.4至少有一台备用泵。可在线备用,也可池外备用。既来水量突然大时备用,又在在线水泵损坏或维修水泵时备用。
3.5保持水泵组内每台水泵的停、开时间均匀,投入运行的泵和备用泵之间定时转换。一个是保证每台泵自身按时运转,比放在污水中静止状态备用寿命要长些。二个是因为池内每一台泵对应着集水池内相应一部分容积,如果某台泵长时间不投入运行,它所对应的集水池某处成死角,泥、砂沉积,会影响泵的运行,甚至堵塞水泵,造成事故。所以污水厂的运行管理人员要根据具体运行情况,不断总结出集水池和提升泵组最佳运行调度方案。以利污水泵安全、经济运行。
4、沉淀池运行巡视及维护
4.1运行人员应定时巡视初沉池运行情况,注意观察桥的行走状况,是否有异常声音。刮浮渣板是否把浮渣准确刮进浮渣斗里。平流沉淀池桥到头是否按要求停下,链条刮渣机的齿轮链条是否有缠绕物。刮泥板在水下行平是否平衡。
4.2注意沉淀池的出水三角堰板的堰口是否被浮渣堵死,如有应及时清除。沉淀池的进出水堰板长期运转受外力的影响,可能出现倾斜、松动等现象。导致进、出水短流跑泥。影响沉淀池的效率,必须定期检查并进行必要的修正。一般通过调整堰板孔螺丝位置来校正堰板水平度,但铁螺栓经过长时间浸泡后易生锈,最好使用不锈钢或铜螺栓解决此问题。
4.3对于不经常开关的进、出水闸门、闸阀等,要每隔一周或二周人工或电动活动几个来回,对于暴露在空气中的丝杠(明杆闸门)要及时上油、膏。对于内丝杠(暗杠闸门)或变速箱要定时下去检查或打开箱盖检查上油。对于闸门井中的阀门如果用清水覆盖比暴露在空气中会得到更好的保护。
4.4备用的初沉池最好采用动态备用,即按一定时间轮换投入使用,最好停运或备用时间不要超过一个月。对于确定不能投入运行的池子应将污水放空,用二级出水或再生水流满,每隔一个月左右最好开动刮泥和行走设备。
4.5初沉池在正常运行情况下每年要排空一次,彻底检查清理。检查污水下设备部件的锈蚀情况,确定防腐维修;池底是否有积砂,池内是否有泥砂异物等;刮泥板与池底是否密合;排泥斗及排泥管内是否有结垢、砂、石等异物;池壁或池底的混凝土表面保护层是否有结垢或有腐蚀脱落等情况;进、出水闸门是否需维修或更换等。
[关键词]:污水处理;工艺技术
[abstract] : along with the development of urban industrial production, increasing urban population, industrial wastewater and sewage discharge quantity increasing number, how to strengthen urban sewage treatment works has become the urgent need to address the important issue.
[key words] : sewage treatment; technology
中图分类号:U664.9+2文献标识码:A 文章编号:
0、前言
水是人类生活和国家经济发展的不可或缺的重要部分,随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升,对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。建设环保、生态社会的要求越来越迫切地在社会建设中体现出来。城市污水污泥的排放,严重影响了建设环保、生态社会的进程。所以城市污水污泥的处理已经成为了迫切需要解决的问题。
一、合理确定建设规模
对一个城市来说,需根据城市总体规划和排水规则,分期分批地建设污水管网和污水处理厂,要根据水环境保护的目标,分期实施,逐步到位。城市排水工程建设是一项系统工程,涉及城区管渠改造,污水的收集、输送(包括泵站),污水处理和排放利用,以及污泥处置等问题;在河网城市,还需考虑上游、下游和水体自净问题。合理地确定设计的污水水量和污水水质,直接涉及工程的投资、运行费用和费用效益。不少城市由于市区污水管道未形成系统,缺乏长期积累的污水水质水量资料,一般采取按规划面积、人口和工业发展的预测来推导污水量,并提出生活污水量、工业废水量和公建、商业污水量各占的比例、其不确定因素较多,因此提出的设计污水量往往偏大。实际上,按规划计算的污水量与可能有污水量,实际可能收集到的污水量和根据需要与可能进行处理的污水量是不同的,设计的污水量在很大程度上取决于污水管网普及率和实际可能收集到的近、远期污水量,并分期建设污水处理厂。要充分认识城区内管网改造的复杂性和艰巨性,有的取决于旧城市的改造和道路的改造,有的埋了干管,支管迟迟未建成,致使许多已建成的污水处理厂在相当一段时间内“吃不饱”。对设计的污水水质,应该对现有实测的水质资料进行分析(包括工业废水正在限期达标排放的水质水量变化和管渠内地下水的渗入量),对雨污合流和老城区排水系统需科学地确定污水管道的截流倍数(干管和支管可采用不同的截流倍数)。现在设计的需处理污水水质偏高的问题是普遍存在的,设计的污水水量和污水水质要通盘考虑,留余地过大,既增加投资亦会使设备闲置或低效运行。
二、城市污水处理厂的工艺选择
污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模,污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处,不可能以一种工艺代替其它一切工艺,也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺,在不同的进水和出水条件下,取用不同的设计参数,设备的造型并不是一成不变的。具体工程的选择要求包括:①技术合理。技术先进而成熟,对水质变化适应性强,出水达标且稳定性高,污泥易于处理。②经济节能。耗电小,造价低,占地少。③易于管理。操作管理方便,设备可靠。④重视环境。厂区平面布置与周围环境相协调,注意厂内噪声控制和臭气的治理,绿化、道路与分期建设结合好。
三、城市污水处理技术经济特点
近30年来,我们建造和运行了成千上万座工业废水处理站,这些技术和经验在今后大规模的城市污水处理工程中是可以借鉴的。工业废水处理的特点是:针对性强、技术变化多。主要技术有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等专用技术来分离减少工业废水中的油、色、重金属、有素有害物质,在工业废水治理中也常常用到水解酸化、接触氧化、表面曝气、纯氧曝气、厌氧和好氧活性污泥法等生化技术。
由于工业废水处理设施一般规模小、技术性强,工艺组合灵活,结构通常为钢制,即使内部管线穿插较多,运行维护也不太困难。工业废水处理在技术上是与城市污水处理类同的,但是如果把工业废水处理设施的设计思路简单地套用在城市污水处理工程中会带来很多预想不到的问题。
城市污水处理厂的特点是规模大、占地大、设施尺寸大、单元多,处理设施通常为钢筋混凝土结构,因此相应地要求整体工艺构成要简单,单体设施构成也要简化,尽量减少管线穿插和复杂结构,以便减少全厂设施设备的维修管理总量。正因为城市污水处理设施规模大,投入多,它的结构坚固简单,使用年限长,规模效益好,单位处理成本较低,运行效果比较稳定,在环境治理上发挥的作用突出,因此一经确定要搞城市污水处理工程时,要根据城市污水处理工程的特点,借鉴他人的经验与技术,慎重选择工艺、考虑方案,即:整体工艺构成要简单,单体设施构成要简化,便于维护,便于运行,能耗尽可能低,占地尽可能省,运行效果要稳定。
近几十年在国内外城市污水处理工程实践中,采用较多的城市污水处理工艺有传统活性污泥法,吸附再生法、分段进水法、AB法、A/O法、A/A/O法、SBR法、氧化沟法、一体化池(UNITANK)等等,而各种工艺中又有一些变化了和改进了新形态。
四、科学地进行工艺方案比较
城市污水处理投资大,运行费用高,如不包括引进处理设备和引进沼气发电设备,每处理1m3污水投资宜控制在1000元,运行费(包括折旧费)宜控制在0.5元/m3左右。由于现在污水处理率还不高,按用水量的0.8计算污水量,收0.2~0.3元/m3排水费,基本上能维持处理设备运行。
为了降低投资和运行成本,因地制宜地进行工艺方案(主要是生物处理方案)比较是必要的。进行多种工艺方案的比较,说明处理工艺技术的发展,是好事。现在经常碰到的问题是,工艺方案比较往往不够科学,有的对工艺已有倾向和爱好,先入为主,对倾向的工艺只说优点,对不赞成的工艺强调缺点;有的把自己的小型试验数据与别的已上工程的工艺比;有的是将处理BOD5为主的工艺与处理BOD5同时进行脱氮除磷的工艺比。实际已运行的不少污水处理厂,出水水质较好与其进水水量和水质远未达到设计指标有关,各厂情况不同,可简单地比较出水指标;有的投资包括厂外工程费用(如道路,电荷增容等);有的投资包括征地费用(而此费用在各地出入很大);有的工艺建设投资低,运行费用高;有的工艺投资高,运行费用低;有的工艺处理污水的投资低,而污泥量较多增加了污泥的处理成本。应该看到,同样的工艺,采用的设计参数不同,其结果也是不同的。作为负责任的单位,对工艺方案的比较力求客观全面,在同等进水、出水条件下,其设计参数应包括对各种污染物的去除率、曝气时间、污泥负荷和容积负荷、曝气量和氧的利用率(及动力效率)、污泥产量(及污泥指数)等作全面分析,数据丰富就可以集思广益,扬长避短,根据技术上合理,经济上合算,管理方便,运行可靠且有利于近、远期结合的原则,进行工艺方案的优化抉择。
对一定规模(如10×104m3/d)以上的城市污水处理厂,应作污泥稳定处理,通常采用中温消化,沼气利用,有条件的可设沼气发电(如北京高碑店、天津东郊),这要花费不少投资,技术设备相当复杂,设备需要引进。不处置由污水处理带来的污泥,污水处理是不完整的,脱水后污泥的最终处置要具体落实,不留后患。国内有些环保公司提出对污水处理厂投资采用多方集资和融资方案(如环保公司总和业主出资50%,其余50%资金由银行贷款),然后通过收取的排污费逐年偿还,这种方法是有积极意义的。但有两个问题需要明确:一个是出资的环保公司采用的工艺和设计参数需要通过评议,选用的设备需通过招标,正如国外贷款(包括政府贷款)其工艺和设备需评议和招标一样;另一个是要明确污水处理厂的股权和产权问题,需制订相应的政策和协议。
城市污水是城市发展中的产物。城市污水的早期处理是通过污水收集系统收集排放到附近下游水体,使其经过水体的稀释和自然净化变污为清,变成我们可以循环利用的资源。但是如果大量的污水倾泄入水体和土壤,破坏了水体和土壤的自然生态,则使水体物种消失、鱼虾绝迹、变成了臭河死湖,土壤里重金属和有毒物质富集,污染物通过食物链危害我们的身体健康,造成巨大的经济损失,制约了城市社会经济的可持续性发展,使我们不得不开展污水处理工程,改善自己的生存环境。
参考文献
摘要:通个对氧化沟和SBR两大类工艺的分析,从满足功能、符合处理水质要求的角度,确定曝气氧化沟工艺和CAST工艺作为污水处理厂工艺的比选方案。从工程经济方面来看,曝气氧化沟工艺与CAST工艺投资基本接近;从运行稳定可靠、管理方便、维修简便、易于实现自动化控制方面看,曝气氧化沟工艺具有较大优势;实践证明曝气氧化沟工艺在处理城市污水时具有很好的效果。
关键词:曝气氧化沟;反硝化彻底;除磷效果好;污泥沉降性能好
一.概述
工程建设规模:平均日污水量50000m3/d
工程建设内容:建设污水处理厂,有污水提升泵房,格栅间及沉砂池,氧化沟,终沉池,加氯间,接触池,贮泥池,污泥脱水间,鼓风机房及变配电室,综合楼,车库及机修间,传达室。
污水水质:(1)进水水质:COD=300mg/l;BOD5=150 mg/l;SS=200 mg/l;NH3-N=35 mg/l;TP=2-4 mg/l;PH=7-8.(2)出水水质:COD=60mg/l;BOD5=20 mg/l;SS=20 mg/l;NH3-N=8 mg/l;总氮 =20 mg/l;总磷=1.5mg/l
二. 设计原则
1.污水、污泥处理工艺技术成熟,运行稳定可靠,确保污水达标排放,污泥无害化。
2.尽量采用技术合理,运行可靠的污水处理工艺,采用先进、高效、能耗低的设备。
3.进行多目标综合评价,推荐环境效益、经济效益和社会效益均较佳的工程方案。
4.考虑西安市自然条件及经济条件的实际情况,因地制宜地采用先进技术使污水、污泥资源化。
5.设备选型立足国产化,尽可能采用节能设备,减少定员,降低运行成本。
6.所有排入本工程设计范围的污水水质均应符合《污水综合排放标准》三级标准。
7.尽可能降低工程投资,降低运行成本和能耗,同时妥善处置好污水厂产生的污泥,避免二次污染,充分发挥好项目的社会效益和环境效益。
8.项目的目标值应符合国家有关规范和标准,以及地方污染治理规划的要求。
三.自然条件
西安市临潼区位于陕西省关中平原之东。海拔高程为351.2m~550m左右。地质构造属于秦岭北缘,渭河地堑的东段南侧。属暖温带大陆季风气候,四季和昼夜气温变化较大。年平均气温13.1℃,年平均降雨量553.3mm,年平均蒸发量1170mm。
四.水质分析
根据进出厂污水水质,现将污水中污染物去除率分示如下:
进 水(mg/l):BOD5=150 CODcr=300 SS=200 NH4-N=35 TP=4
出 水(mg/l):BOD5≤20 CODcr≤60 SS≤20 NH4-N≤8 TP≤1.5
去除率:BOD5≥86.7 CODcr≥80 SS≥90 NH4-N≥77.14 TP≥62.5
可以看出:根据对各项污染物去除率的要求,表明污水处理工艺在满足常规去除BOD和COD以及SS的同时,必须具备除磷脱氮的功能。
污水采用生物法处理工艺,特别是脱氮除磷工艺,对进水中污染物质的配比和平衡有较高的要求。现将污水处理厂进水水质配比指标列表如下并予以分析。
BOD5/CODcr=0.50(指标0.45);BOD5/TP=37.5(指标20);BOD5/ NH4-N=4.28(指标3)。
1. BOD5/CODcr
一般认为BOD5/CODcr>0.45时污水具有较好的可生化性,BOD5/CODcr>0.3时污水可生化处理。本厂进水该项指标为0.50,适合采用生物处理方案。
2. BOD5/TKN
由于生物脱氮的反硝化过程中主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体,该比值越大,碳源越充足,反硝化进行越彻底,理论上BOD5/TN>2.86时反硝化才能进行。实际运行资料表明BOD5/TKN>3.0时才能使反硝化过程正常进行。本厂进水BOD5/NH4-N指标为4.28,折算为总氮约为BOD5/TKN指标为3.33,氨氮去除率可达80%以上,脱氮率是可以保证的。脱氮除与CODcr和BOD5的生物降解过程统一考虑外,关键是与除磷过程在时间或空间上予以分隔,以确保除磷效果。
3. BOD5/TP
该一般认为要有较好的磷去除率须BOD5/TP >20,比值越大,除磷效果越好。本厂进水BOD5/TP=37.5,通过控制TN去除效率,降低回流污泥中硝酸盐含量。污泥回流液所携带的硝态氮不会影响厌氧区的释磷效果,提高系统的磷去除率。
五.污水处理工艺概述
该污水处理厂的工程规模属于中型污水处理厂,通过对除磷脱氮工艺的分析,结合国内外污水处理厂的建设、运行经验、水厂进出水水质分析等,确定污水处理采用A2/O工艺。由于氧化沟和SBR两类工艺池型及运行方式经过适当的设计,均可按照A2/O工艺方式运行。由于本工程用地紧张,场地北侧有规划道路,用地受到限制, 因而氧化沟和SBR工艺均采用鼓风曝气。
通个对氧化沟和SBR两大类工艺的分析,从满足功能、符合处理水质要求的角度,确定曝气氧化沟工艺和CAST工艺作为污水处理厂工艺的比选方案。从工程经济方面来看,曝气氧化沟工艺与CAST工艺投资基本接近;从运行稳定可靠、管理方便、维修简便、易于实现自动化控制方面看,曝气氧化沟工艺具有较大优势;实践证明曝气氧化沟工艺在处理城市污水时具有很好的效果。经过综合比较,本工程污水处理工艺采用曝气氧化沟(A2/O方式运行)。
六.曝气氧化沟工艺的优势
1.反硝化彻底
曝气氧化沟通过控制空气管路阀门开启度,使沟内污水分别交替处于好氧、缺氧状态,好氧阶段产生了大量的硝酸盐,进水则提供了充足的碳源,在此条件下,使得反硝化反应进行的很彻底。避免了其他工艺反硝化的硝酸盐(混合液)需要从好氧区回流,能耗高,以及反硝化碳源不足的缺点。
2.除磷效果好
该工艺单独设置了前置厌氧选择区,加之反硝化彻底,回流污泥中硝酸盐浓度低,大大提高了聚磷菌在厌氧区磷的释放,相应提高了在好氧区的磷吸收率,除磷效果很好。
3.污泥沉降性能好
设置了前置厌氧选择区,不但能保证聚磷菌的磷释放,而且在厌氧、高污染物负荷条件下抑制了丝状菌的繁殖,可以有效的防止污泥膨胀,有利于污泥的沉淀,进一步改善水质。
4.节能
生化反应上,由于同样具有较长的污泥龄,因此具有奥贝尔氧化沟的同步硝化和反硝化、溶解氧呈梯度分布的特点,可以达到节能的目的。
采用微孔鼓风曝气,氧利用率高,水深大,氧转移率提高;采用高效低能耗的潜水推流器,实现污水循环推流的动力消耗少。运行过程中可调节空气支管阀门,灵活调整缺氧区及好氧区容积。根据沟内溶解氧浓度控制鼓风机供气量,以适应进水水量、水质的变化,达到节能的目的。
5.安全可靠性
曝气氧化沟通常由PLC控制自动运行,在PLC故障时也可手动控制,操作量小,整个工艺运行安全可靠。
6.冲击性能好
氧化沟工艺系列因其水力停留时间和污泥泥龄较长,沟中水流不断循环特点,对进水水量、水质的变化有较大的适应性,能承受冲击负荷而不至影响性能。当处理较高浓度工业废水时,进水在沟内得到很大的稀释,对活性污泥细菌的抑制作用能减弱。
7.水质的适应性
本工程由于工业废水的比例较高, 曝气氧化沟运转的灵活性及生化反应的特点可以满足水质的变化波动。这一点在实际运用中已得到证实。
八.结束语
实践证明曝气氧化沟的优点是显而易见的,得到了各方面的肯定,值得在类似工程中借鉴。