——以邢臺(tái)市污水處理廠為例

王云

　　污水土地處理作為一項(xiàng)發(fā)展中的污水處理技術(shù)，正加以推廣應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)污水資源化和保護(hù)水體生態(tài)環(huán)境的重要途徑。尤其是第二次世界大戰(zhàn)以后，世界上石油化學(xué)工業(yè)的興起和迅猛發(fā)展，使大量有害有機(jī)污染物進(jìn)入環(huán)境，給環(huán)境生態(tài)帶來了巨大的威脅，而傳統(tǒng)的二級(jí)生物處理無法控制這種污染，也解決不了氮磷富營養(yǎng)化問題，因此要求增加三級(jí)處理，這一切導(dǎo)致水污染控制的投入大大增加，需要大量的資金，能耗高，運(yùn)行管理復(fù)雜，對污染甚至還不能完全去除，甚至帶來二次污染，在這種情況下，土地處理技術(shù)得到了巨大發(fā)展。美國建成的現(xiàn)代化的Muskegon Country土地處理系統(tǒng)、澳大利亞Weribe牧場污水處理系統(tǒng)，都被認(rèn)為是公認(rèn)的典型。河北省邢臺(tái)市污水處理廠是目前國內(nèi)該工藝規(guī)模最大的城市污水處理廠，已取得了初步的成效。

　　邢臺(tái)市污水處理廠概況

　　該廠始建于1997年，是邢臺(tái)市利用澳大利亞政府貸款并采用其技術(shù)和設(shè)備的污水處理工程，日處理污水15萬噸，日回用水9萬噸，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)COD<500mg/l,BOD<180mg/lSS<200mg/l。其中泵站、6KM輸回水管線、一級(jí)處理廠（13.8ha）、土地處理區(qū)（289.90ha，全部是荒灘沙地）為一期工程，再生水和城市管網(wǎng)為二期工程，總投資1.72億（不包括城市管網(wǎng)）。

　　土地處理系統(tǒng)

　　污水土地處理系統(tǒng)在人為調(diào)控的前提條件下，把污水投配到土地上，使污水在土壤-植物-微生物復(fù)合生態(tài)中，經(jīng)物化和生化的綜合作用，達(dá)到預(yù)期目的，是一項(xiàng)投資少，能耗低，處理效率高的二級(jí)或三級(jí)處理的替代革新技術(shù)。最大限度的利用自然和環(huán)境來處理廢水，使之再生利用。
　　廢水土地處理系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：①預(yù)處理設(shè)施；②調(diào)節(jié)與儲(chǔ)存設(shè)施；③輸送、布水與控制系統(tǒng)；④土地凈化地塊；⑤凈化出水的收集與利用系統(tǒng)。
　　根據(jù)場地狀況、土壤性質(zhì)及水質(zhì)、水量狀況，本工程采用以快滲為主，以濕地和慢滲為輔助的廢水土地處理系統(tǒng)。因濕地和慢滲尚未運(yùn)行，所以主要介紹快滲系統(tǒng)。
　　快速滲濾系統(tǒng)(RI-141.78ha) 將污水有效控制地投放到具有良好滲透性能的土壤表面，污水在向下滲濾過程中，由于氧化還原、硝化反硝化、過濾和沉淀等一系列的作用得到凈化的一種污水土地處理工藝類型稱為快速滲濾處理系統(tǒng)?？焖贊B濾系統(tǒng)是一種高效、經(jīng)濟(jì)、低能耗廢水處理與再生的方法。
　　通過廢水向快速滲濾地塊周期的布水，使地塊表層的土壤處于厭氧、好氧的交替狀態(tài)，即不同種群的微生物對被土壤阻截的懸浮有機(jī)物進(jìn)行分解，從而防止了土壤空隙的堵塞。由于厭氧-好氧過程的交替進(jìn)行，可以去除廢水中BOD、N和P；通過過濾和滲濾作用，又可以去除幾乎全部的BOD、SS；如果投配污水中C/N≥3,且采用較低的水力負(fù)荷時(shí)，可以通過反硝化作用去除大量的氮，對磷的去除也很有效。所以快滲系統(tǒng)凈化效率很高。
　　由于在穩(wěn)定的快滲系統(tǒng)中，有機(jī)污染物的去除主要發(fā)生在氧化還原作用頻繁更替的表層100cm以內(nèi)，即好氧—厭氧交替帶。正是由于RI系統(tǒng)內(nèi)部的這種特殊作用的規(guī)律，使得其對有機(jī)污染物的去除優(yōu)于其它單獨(dú)的以好氧或厭氧為主的傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)；過濾與吸附是RI系統(tǒng)中污染物去除的中間過程，懸浮物、重金屬、氮和病原微生物等污染物的去除，幾乎總是借助于過濾與吸附作用，而有機(jī)耗氧物質(zhì)（BOD、COD）以及磷等，則為部分直接降解，部分借助過濾和吸附作用。與其它污水處理系統(tǒng)相比，RI系統(tǒng)的介質(zhì)顆粒小，過濾與吸附明顯。
　　本快滲系統(tǒng)適用于滲透性能良好的砂層厚度大于2米的場地，水力負(fù)荷為6～120米/年，共分成34個(gè)單元，來自輸水干管的污水分別由兩個(gè)分水口將污水投配到消力池，然后進(jìn)入各單元，采取淹水/干化期比為2/8交替進(jìn)行。污水主要以垂直下滲方式通過表層2.5米厚土層后得到凈化，大部分（約80％）再生水由埋深2.5米，管徑300mm，管間距40米的一級(jí)集水管收集，通過接頭井進(jìn)入二級(jí)排水干管由井內(nèi)排水泵將再生水提升至回水管道，進(jìn)入再生水回收系統(tǒng)；少部分（約20％）再生水滲漏補(bǔ)充淺層地下水。各單元均設(shè)有1個(gè)溢流口和1個(gè)翻耕車輛進(jìn)出單元的通道。
　　運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)出水高于國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD、BOD5、SS的去除率達(dá)到90％以上，凈化率很高，達(dá)到農(nóng)田水質(zhì)灌溉標(biāo)準(zhǔn)，符合工業(yè)冷卻水和市政雜用水質(zhì)的要求。還有，一年的正常運(yùn)行表明，快滲系統(tǒng)不會(huì)對場址周圍地下水造成污染危害，對場區(qū)第二組分不會(huì)造成不良影響。
　　濕地系統(tǒng)(115ha)濕地系統(tǒng)工藝適用于滲透性能差的場地，地表生有沼澤植物，繁茂的水生植物，為微生物棲息的場所，可以減緩水流速度和風(fēng)流，有利于SS的去除和底泥上浮。其次植物也能吸收和分解污染物。
　　本濕地處理工藝共有57個(gè)單元，水力負(fù)荷為6～20米/年，布水與快滲類似，經(jīng)水平和垂直方式通過表層1米厚得到凈化，約60％再生水回收，少部分補(bǔ)充淺層地下水，系統(tǒng)中每年可收割一次，可實(shí)現(xiàn)一定的經(jīng)濟(jì)效益。
　　慢速滲濾系統(tǒng)（SR-33.12ha） 此工藝適用于滲透性能較差的粘土場地，上面長有牧草，投配的污水一部分被作物吸收，一部分滲入地下，牧草的生長期長，對氮的利用率高，可耐受更高的水力負(fù)荷。
　　本工藝的水力負(fù)荷為0.6～6m/年，共有10個(gè)單元。一級(jí)處理水由入水井從主管引入本系統(tǒng)的明渠布水系統(tǒng)，污水經(jīng)一、二級(jí)輸水明渠和二級(jí)灌溉土溝以低水力負(fù)荷均勻布入土壤—植物生態(tài)系統(tǒng)而得以處理。凈化機(jī)制類似固定膜生物處理法，對BOD、SS和N的去除率比較高。由于利用污水中水肥資源是本工藝的主要目標(biāo)，所以再生水不再進(jìn)行回收。本系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)污水處理的同時(shí)，可取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　傳統(tǒng)工藝比較

　　下表是綜合石家莊各污水處理廠與該廠的出水水質(zhì)比較：

廢水處理工藝 凈化出水水質(zhì)（mg/l） SS BOD⁵ TN TP 活性污泥法 20～30 15～25 20～60 6～15 活性污泥法+ 過濾 <5～10 <5～10 15～35 4～12 活性污泥法+ 過濾+ 沉淀 <5 <5～10 15～30 1～2 生物轉(zhuǎn)盤法 20～40 15～35 20～60 6～15 生物濾池+ 過濾 10～20 10～20 15～35 6～15 快滲土地處理法 4.0 <2.32 0.59 0.24

　　結(jié)果表明，出水水質(zhì)明顯高于其它處理工藝。
　　與其它工藝比較，有它自身的優(yōu)點(diǎn)：
　?、俪鏊|(zhì)好，易消毒，相當(dāng)于亞三級(jí)處理。
　?、谑且豁?xiàng)生態(tài)工程，符合當(dāng)前綠化地球，恢復(fù)環(huán)境生態(tài)的目的。
　　③據(jù)統(tǒng)計(jì)，基建投資費(fèi)約為傳統(tǒng)二級(jí)處理的1/3～1/2，運(yùn)行管理費(fèi)約為傳統(tǒng)二級(jí)處理的1/3～1/5，能耗相當(dāng)于二級(jí)處理的1/3～1/5。
　?、軓奈锖目?，不需要人為的投加藥劑；作用機(jī)制復(fù)雜，能去除一些為一般二級(jí)處理難以降解的化合物。
　?、菽芟廴疚锏呐欧?，能進(jìn)行營養(yǎng)素與水的內(nèi)在循環(huán)，基本上能在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行消化，不排入外環(huán)境。
　　當(dāng)然，也具有本身的局限性，受氣候條件的制約，且需面積大。

　　社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

　　 回用水（加氯消毒）可用于農(nóng)田灌溉，工業(yè)冷卻水和市政雜用水,能帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在回用水廠已經(jīng)建成，財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為6032萬元，投資回收率為5.55年，如果當(dāng)年售水量達(dá)到8023立方米/日，（直接處理成本按理0.35/t，售水0.8／t計(jì)算），收入支出即可達(dá)平衡。另外，既充分利用了289ha沙灘荒地，又凈化了污水；一定程度上大大降低了城市水資源的開采量，緩解了城市嚴(yán)重缺水的被動(dòng)局面，促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

　　結(jié)論與建議

　?、龠M(jìn)入RI系統(tǒng)的廢水應(yīng)經(jīng)過預(yù)處理，使?jié)B濾速率及硝化速率達(dá)到最大。
　?、赗I系統(tǒng)處理一級(jí)處理出水是可行的。且耐沖擊能力強(qiáng)，但布水周期應(yīng)限制在1～2天內(nèi)，以防止土壤堵塞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)失敗。
　　③對于N的去除，一般情況下，一級(jí)處理即可；二級(jí)處理出水脫N的效果未必好，因碳氮比對脫氮過程有重要作用，過于降低BOD未必對脫氮有好處。
　　④系統(tǒng)出水COD平均值≤30mg/l,BOD5≤5mg/l,去除大腸桿菌和脫氮能力強(qiáng)。
　　⑤處理重金屬效果好，未檢出Pb、CN-Cd Cu<0.0025mg/lCr<0.002mg/lZn<0.3mg/As<0.1mg/l。