小城鎮(zhèn)污水處理廠升級(jí)改造技術(shù)分析
前言
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)環(huán)境污染問題隨之出現(xiàn)，主要表現(xiàn)在小城鎮(zhèn)污水處理率較低，各地區(qū)發(fā)展不平衡等方面。與大城市相比，中小城鎮(zhèn)建設(shè)污水處理廠還具有資金來源缺乏和管理技術(shù)水平低等約束條件，因此城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)選擇適合其水質(zhì)特點(diǎn)和地區(qū)特性的高效低耗處理工藝。處理規(guī)模確定的不合理是造成已建成污水處理廠不能正常運(yùn)營(yíng)的重要原因之一。江陰市第二產(chǎn)業(yè)的比重過高，工業(yè)中紡織印染、化工、冶金等傳統(tǒng)污染產(chǎn)業(yè)比重相對(duì)較高，分別占江陰市工業(yè)產(chǎn)值的27%、13%和11% ，因此，需要針對(duì)江陰市小城鎮(zhèn)污水集中處理水質(zhì)特點(diǎn)及工藝的進(jìn)行研究，根據(jù)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，提出與改造相應(yīng)的技術(shù)組合思考，達(dá)到進(jìn)一步改善小城鎮(zhèn)污水處理效率的目的。
1 不同污水的水質(zhì)分析及處理設(shè)想
充分利用原水水質(zhì)的不同對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，通過源頭的有效控制，合理發(fā)揮調(diào)節(jié)容量，為生化處理創(chuàng)造最佳條件，達(dá)到升級(jí)改造的要求。
1. 1 不同污水的水質(zhì)分析
印染產(chǎn)生的堿性廢水和金屬制品生產(chǎn)產(chǎn)生的酸性廢水的中和混勻?qū)φ{(diào)節(jié)原水的pH起關(guān)鍵作用。印染產(chǎn)生的堿性廢水堿性很強(qiáng)，一般都能用于印染企業(yè)鍋爐水膜除塵脫硫，一方面能降低煙道中的酸性氣體，另一方面煙塵中的碳粒能吸附堿性廢水中的有機(jī)物。同樣印染產(chǎn)生的原水COD濃度較高，利用電廠的煤渣可以吸附印染廢水的COD，可降低原水中印染廢水的COD濃度8%～25%。化纖廢水含有可溶和不溶有機(jī)物，可以在預(yù)處理中用隔油和氣浮的方式去除不溶有機(jī)物，除油和去除浮在水中的比重較輕的顆粒物，再用沉降方式去取比重比較重的顆粒物，同樣對(duì)金屬表面處理的含油廢水、化工廢水、塑料制品的廢水、造紙廢水等也可采用同樣或類似的方法進(jìn)行預(yù)處理。皮革廢水含有硫化物和重金屬離子、氯化物、SS，預(yù)處理后的廢水原水中BOD5 較高，有利于生化處理。
化工廢水水質(zhì)情況比較復(fù)雜，預(yù)處理也各不相同，對(duì)不可生化、難易生化和影響生化的化工廢水，要根據(jù)化工廢水特點(diǎn)合理調(diào)配進(jìn)水水量，特別是水質(zhì)復(fù)雜，含有影響生化的化工成份存在:例如含有強(qiáng)氧化劑、殺菌劑、高鹽份、高毒性的廢水應(yīng)進(jìn)入急事故排放池，盡可能不要接管處理。
1. 2 不同污水的水質(zhì)混合控制及處理
對(duì)于含有酸和堿的接管廢水進(jìn)水，需要有應(yīng)急事故排放池，以防止由于酸堿瞬時(shí)濃度高而影響生化處理。印染、洗毛、造紙、皮革生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝的不同，其廢水排放存在周期性的變化，水質(zhì)水量變化太大不利后期的生化處理，利用周期性變化的規(guī)律合理調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，對(duì)接管進(jìn)水水質(zhì)的混合進(jìn)行有效控制，能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)進(jìn)水濃度和水量的作用，對(duì)后期的生化處理才能穩(wěn)定運(yùn)行。化工廢水由于所含成份復(fù)雜，往往BOD5 很低，尤其預(yù)處理已有物化和生化的化工廢水，對(duì)后期生化處理更帶來負(fù)面影響，而且其COD 濃度變化很大，特別是水質(zhì)復(fù)雜，含有影響生化的化工成份存在:強(qiáng)氧化劑、殺菌劑、高鹽份、高毒性的廢水，因此也需要有應(yīng)急事故排放池，合理調(diào)節(jié)和控制進(jìn)水水質(zhì)水量，合理配好進(jìn)水水質(zhì)，才能便于后期的生化處理。
金屬氧化和含有重金屬的廢水，由于重金屬離子影響生化處理，預(yù)處理去除重金屬離子也很重要，控制住接管水的重金屬離子有利于生化處理。生活污水和畜禽養(yǎng)殖業(yè)等一些含有BOD5 較高的廢水，對(duì)生化處理有利，能起到平衡水質(zhì)B/C的作用。對(duì)于物化處理和一級(jí)生化處理后的水質(zhì)中BOD5含量較低，通過合理調(diào)配生活污水等BOD5含量較高的接管水量，對(duì)后期的生化處理能起到關(guān)鍵作用。生活廢水在城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)建設(shè)中集中提升后直接排進(jìn)一級(jí)生化出水池，直接配入二級(jí)生化池中進(jìn)行生化，通過提高二級(jí)生化污水中的B /C，有利于二級(jí)生化的處理。
2 小城鎮(zhèn)污水深度處理工藝的選擇
目前活性污泥工藝在城鎮(zhèn)污水處理廠中得到了廣泛的應(yīng)用，如傳統(tǒng)活性污泥及其改進(jìn)工藝A/O，A2/O或者倒置A2/O，氧化溝、交替式氧化溝、一體化氧化溝等， SBR工藝等，它們已經(jīng)成為城市污水處理的主流工藝。中小城鎮(zhèn)污水的升級(jí)改造深度處理可采用淹沒式生物膜法、生態(tài)塘、人工濕地等工藝。確定中小城鎮(zhèn)污水深度處理工藝，應(yīng)該遵循下列原則: ①工藝應(yīng)具備運(yùn)行可靠，運(yùn)行管理方便的特點(diǎn)，②工藝應(yīng)具備投資省，運(yùn)行費(fèi)用低廉的特點(diǎn)， ③工藝應(yīng)具備較強(qiáng)的抗沖擊能力及靈活的運(yùn)行方式。
2. 1 水解- 好氧生物處理工藝
水解- 好氧生物處理工藝在小城鎮(zhèn)污水處理中具有高效、節(jié)能、投資低廉等顯著優(yōu)勢(shì)，無疑在中國(guó)中小城鎮(zhèn)污水處理中具有良好的應(yīng)用前景。通過實(shí)踐與資料整理得到:當(dāng)生活污水工業(yè)廢水各占一半時(shí)，水質(zhì)成分復(fù)雜，BOD5 /CODcr為013～014，是較難生化降解的廢水。這時(shí)的處理工藝為:原水→水解池→曝氣池→二沉池→出水。水解池停留時(shí)間215h～315 h，曝氣池4 h～6 h，試驗(yàn)期間進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大， CODcr 177 mg/L ～330 mg/L， 系統(tǒng)最終出水CODcr平均49 mg/L， BOD25 mg/L， SS17 mg/L，出水完全達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)用氣量比傳統(tǒng)工藝減少70% ，“水解- 好氧”工藝產(chǎn)泥量比傳統(tǒng)工藝減少30%～40%。“水解- 復(fù)合好氧生物處理工藝”相對(duì)傳統(tǒng)“水解- 好氧”工藝提高了好氧段生物量及曝氣傳質(zhì)速率，加快了系統(tǒng)的去除速率，使得這一工藝在近些年得到快速發(fā)展。
“厭氧水解- 高負(fù)荷生物濾池”組合處理工藝便是其中有代表性的一種，該工藝采用厭氧水解濾池取代傳統(tǒng)的初沉池作為預(yù)處理工藝，提高廢水可生化性，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)高負(fù)荷生物濾池進(jìn)行了重要的技術(shù)革新，在提高處理效率的同時(shí)大幅度降低了建設(shè)投資和運(yùn)行能耗。厭氧酸化- 高負(fù)荷生物濾池處理系統(tǒng)的CODcr去除率高達(dá)75% ～85% ， BOD5 達(dá)85% ～95% ， SS達(dá)85% ～95%。經(jīng)該系統(tǒng)處理后， CODcr小于55 mg/L， BOD30 mg/L，SS4 mg/L～28 mg/L，均可滿足城市污水一級(jí)處理的出水要求。此外，厭氧水解- 高負(fù)荷生物濾池處理__系統(tǒng)的污泥產(chǎn)率明顯低于普通活性污泥法，污泥總產(chǎn)率的大幅降低意味著二次污染物數(shù)量以及污泥處理和處置費(fèi)用的大幅度降低。
2. 2 BAF工藝
BAF工藝一般為固定床形式，通常用陶粒填料作為生物載體，具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，該工藝需周期性地反沖洗，以清洗濾池中截留的SS和更新生物膜，生物主體以固定相為主，另外BAF工藝之后一般不需再設(shè)二次沉淀池，該工藝適用于污水深度處理或低濃度污水處理。
2. 3SBF工藝
SBF工藝介于曝氣生物濾池(BAF)與活性污泥法之間。SBF工藝通常以彈性生物環(huán)填料、組合填料、軟性填料、球形懸浮填料等新型生物載體為主，SBF曝氣池生物主體以懸浮相和固著相兩種形式存在，后續(xù)工藝需要二次沉淀池進(jìn)行固液分離，該工藝可以處理不同濃度污水，運(yùn)行靈活穩(wěn)定。與常規(guī)活性污泥法相比， SBF工藝的特點(diǎn)有: ①生物相多樣化且微生物量多，生物膜法單位體積內(nèi)的生物量有時(shí)可多達(dá)活性污泥的5～20倍，因此SBF工藝具有較大的處理能力， SS、BOD5、CODcr、和NH3 - N的去除率高且剩余污泥的產(chǎn)量少; ②耐沖擊負(fù)荷，對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，即使進(jìn)水中斷或工藝遭到破壞，性能亦不會(huì)受到致命的影響，恢復(fù)較快;③動(dòng)力消耗低，氧的利用率高，由于填料的擾動(dòng)使氣泡破裂進(jìn)而提高了充氧效率，故一般動(dòng)力消耗較活性污泥法要小; ④土建費(fèi)用少，造價(jià)低，運(yùn)行管理方便。因此對(duì)于水質(zhì)成分相對(duì)復(fù)雜，水質(zhì)水量波動(dòng)相對(duì)較大的中小城鎮(zhèn)， SBF工藝無疑是一種高效低耗的污水處理優(yōu)選工藝。
2. 4 BLOAK污廢水處理系統(tǒng)
由于投資低廉、運(yùn)行可靠等諸多優(yōu)勢(shì)，BLOAK污廢水處理系統(tǒng)這種新的高效低耗污水處理工藝逐步在中小城鎮(zhèn)污水處理工程中得到應(yīng)用。BLOAK屬于脫氮除磷生化處理系統(tǒng)，采用低負(fù)荷活性污泥工藝和特殊的懸掛鏈?zhǔn)狡貧夤に嚕貧忸^懸掛在浮筒鏈下，浮筒鏈橫跨一體化曝氣池兩岸，每條鏈可在一定區(qū)域運(yùn)動(dòng)，曝氣器的波動(dòng)使其服務(wù)面積增大，使系統(tǒng)可以在低污泥負(fù)荷波浪式氧化工藝下運(yùn)行，通過簡(jiǎn)單的控制可在曝氣池中交替形成多重缺氧區(qū)和好氧區(qū)，形成多級(jí)A /O工藝，實(shí)現(xiàn)多級(jí)脫氮以促進(jìn)硝化、反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，使水中的污染物被微生物徹底吸收和分解，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。該工藝曝氣池多采用土墻結(jié)構(gòu)，可以因地制宜利用低洼地形，因而具備投資低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。
2. 5 生物氧化塘、植物吸收人工濕地等新型技術(shù)的應(yīng)用
人工濕地處理工藝:目前，人工濕地污水處理系統(tǒng)已經(jīng)在中國(guó)得到了迅速發(fā)展。與常規(guī)活性污泥法相比，人工濕地利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物等協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)污水的凈化，具有投資低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)技術(shù)水平低和能耗低等特點(diǎn)。資料表明，人工濕地的工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)用僅為傳統(tǒng)活性污泥法的10%～50% 。因此，人工濕地在中國(guó)中小城鎮(zhèn)具有良好的應(yīng)用前景。按照系統(tǒng)布水方式的不同或水在系統(tǒng)中的流動(dòng)方式不同一般可分為自由表面流人工濕地、水平潛流人工濕地和垂直流人工濕地，各種人工濕地在中國(guó)各地都有應(yīng)用。人工濕地處理系統(tǒng)完全適于中國(guó)不同地區(qū)中小城鎮(zhèn)的水質(zhì)、水量波動(dòng)大的特點(diǎn)，是極具發(fā)展及應(yīng)用前景的高效低耗污水處理工藝。
生態(tài)塘污水處理工藝:塘處理系統(tǒng)厭氧塘、兼性塘、好氧塘，凈化(或)熟化塘，大型水生植物塘，儲(chǔ)存塘等各種單元塘的不同組合。生態(tài)塘以太陽能為初始能源，通過在塘里種植水生作物，并進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，進(jìn)而形成人工生態(tài)系統(tǒng)。污水進(jìn)入生態(tài)塘中，其中的有機(jī)污染物被細(xì)菌和真菌降解，而其降解產(chǎn)物又被作為碳源、氮源和磷源，利用太陽能，進(jìn)行新陳代謝過程，并從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到高營(yíng)養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遷移轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變成水生作物如魚、蝦、蚌、鵝、鴨等產(chǎn)物，從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。由于生態(tài)塘工藝動(dòng)力費(fèi)用小，且無需進(jìn)行污泥處理，基建工藝流程:污水→格柵→沉砂池→斜板沉淀池→厭氧塘→多級(jí)兼性塘→最終凈化塘(養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨) →農(nóng)田灌溉→補(bǔ)充地下水。如果土地面積寬裕可以考慮使用此工藝。
2. 6 微生物絮凝劑的應(yīng)用
常規(guī)的生化處理已不能滿足COD的進(jìn)一步降低，一級(jí)生化出水后的深度處理，可以在一級(jí)生化出水進(jìn)行二級(jí)物化處理，加入絮凝劑后依次用煤渣、粉煤灰、陶瓷顆粒、硅藻土、活性炭為載體，對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，其原理是利用各種固體顆粒的吸附功能和對(duì)廢水進(jìn)行深度處理。
生物絮凝劑和膜分離技術(shù)的應(yīng)用:微生物絮凝劑屬于天然高分子有機(jī)物(生物樹脂) ，是人們近年來利用生物技術(shù)，開發(fā)出的一類由微生物在特定培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)代謝至一定階段產(chǎn)生的具有絮凝活性的產(chǎn)物。可以使水體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細(xì)胞及膠體粒子等凝集、沉淀的特殊高分子聚合物。它易于分離、沉降效率高、可降解，其降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無毒無害、不會(huì)產(chǎn)生二次污染、適應(yīng)范圍廣、具有很好的除濁__和脫色作用，是一種高效安全的絮凝劑。屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品，被人們稱為第二代絮凝劑。主要由具有兩性多聚電解質(zhì)特性的糖蛋白、蛋白質(zhì)、多糖、纖維素和DNA等生物高分子化合物組成。
微生物絮凝劑在實(shí)際中的應(yīng)用主要有以下幾方面:
(1)污泥沉降性能的改善。在膨脹污泥中加入生物絮凝劑能有效地消除污泥膨脹狀態(tài)，使污泥容積指數(shù)快速下降，恢復(fù)污泥活性。
(2)廢水懸浮顆粒去除。微生物絮凝劑可用于高嶺土、泥水漿、粉煤灰等水樣的處理。
(3)高濃度有機(jī)廢水處理。畜產(chǎn)廢水中含較高濃度的TOC和TN，采用合成高分子絮凝劑處理存在二次污染， 采用微生物絮凝劑處理后， TOC、OD660均有顯著降低，濁度去除率也很高;染料分子難以生物降解，一般的化學(xué)絮凝劑效果不佳，而用微生物絮凝劑處理可達(dá)理想目標(biāo)。
(4)乳化液油水分離。
(5) 發(fā)酵液后處理。發(fā)酵液常常呈現(xiàn)膠體狀態(tài)，給過濾帶來困難，添加微生物絮凝劑可有效地實(shí)現(xiàn)發(fā)酵液中微生物的細(xì)胞分離。
(6)食品廢水處理。食品的廢水中往往會(huì)有多種可利用成分，需要回收再利用。可利用某些廢水產(chǎn)生絮凝劑，用于處理水產(chǎn)廢水，達(dá)到以廢治廢，變廢為寶的效果。此外，微生物絮凝劑還可廣泛應(yīng)用于城市污水、醫(yī)院污水、石化廢水、造紙廢液、制藥廢水等多方面的處理過程中。
2. 7 膜分離技術(shù)的應(yīng)用
膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在外力的推動(dòng)下，對(duì)混和物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種分離新方法。可以是固相膜、液相膜或氣相膜。目前使用的分離膜絕大多數(shù)是固相膜。根據(jù)分離膜所受驅(qū)動(dòng)力的不同，分為壓力驅(qū)動(dòng)膜、濃度驅(qū)動(dòng)膜、電驅(qū)動(dòng)膜和熱驅(qū)動(dòng)膜，以壓力和濃度為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)主要包括微濾、超濾、反滲透、納濾、滲析、電滲析、滲透蒸發(fā)和氣體分離等。膜分離技術(shù)有著很明顯的優(yōu)點(diǎn):膜分離過程不發(fā)生相變，和其他方法相比能耗低，是一種節(jié)能技術(shù)膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動(dòng)部件，很少需要維護(hù)，可靠度很高，操作十分簡(jiǎn)單;膜分離裝置簡(jiǎn)單、分離效率高，而且可以直接插入已有的生產(chǎn)工藝流程，不需要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行大的改變。為達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)需要在短時(shí)間內(nèi)提高處理要求的，或者需要將排水作為回用的，結(jié)合一定的融資支持可以考慮用這種高效便捷的升級(jí)改造處理技術(shù)。
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