我國(guó)城市污水處理概況與城市污水處理工藝研究進(jìn)展
論文類型 | 基礎(chǔ)研究,... | 發(fā)表日期 | 2008-02-01 |
來源 | 全國(guó)城市污水處理設(shè)施建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)研討交流會(huì) | ||
作者 | 孟慶強(qiáng),吳大為,林毅,盧寶光 | ||
關(guān)鍵詞 | 城市污水 處理工藝 | ||
摘要 | 城市污水處理廠的關(guān)鍵步驟是優(yōu)選工藝,本文對(duì)我國(guó)城市污水的情況及污水處理的現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要分析,對(duì)城市污水處理的諸多工藝進(jìn)行了分類分析綜述,闡明了當(dāng)前城市污水處理工藝發(fā)展趨勢(shì)及具體應(yīng)用狀況,并提出了個(gè)人觀點(diǎn)。 |
孟慶強(qiáng) 吳大為 林毅 盧寶光
(廣州市城市排水監(jiān)測(cè)站)
摘要:城市污水處理廠的關(guān)鍵步驟是優(yōu)選工藝,本文對(duì)我國(guó)城市污水的情況及污水處理的現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要分析,對(duì)城市污水處理的諸多工藝進(jìn)行了分類分析綜述,闡明了當(dāng)前城市污水處理工藝發(fā)展趨勢(shì)及具體應(yīng)用狀觶?⑻岢雋爍鋈斯鄣恪?lt;/P>
關(guān)鍵詞:城市污水 處理工藝
我國(guó)為水資源比較短缺的國(guó)家,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,城市缺水問題日趨嚴(yán)重,而城市污水的大量排放,更加重了這一趨勢(shì)。污水處理是防治水環(huán)境污染的重要技術(shù)措施之一,污水處理工藝水平的高低將直接影響一個(gè)地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量。目前我國(guó)城市污水處理工藝普遍采用的是傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR等,這些成熟而有效的處理工藝,在世界各地被廣泛應(yīng)用。按噸水造價(jià)1500-2000元,運(yùn)行費(fèi)用0.8-1.4元/噸計(jì)算,我國(guó)尚未投建的城市污水處理廠需一次性投資1000億元,加上市政管網(wǎng)建設(shè),投資超過2000億元,年運(yùn)行費(fèi)又要250億元。而我國(guó)城市污水處理廠建設(shè)的資金,90%來自于各種貸款,每年200億元用于污水廠建設(shè),每個(gè)項(xiàng)目平均還貸期10年,幾年后本息將超過300億元,運(yùn)行費(fèi)和本息占我國(guó)GDP的1%。在目前城市污水處理,只有社會(huì)效益,沒有經(jīng)濟(jì)效益的情況下,如此龐大的投資和運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá)的我國(guó)而言無疑是一個(gè)沉重負(fù)擔(dān)。因此,本文以我國(guó)城市污水處理情況為基礎(chǔ),從排污系統(tǒng)建設(shè)、污水處理要求和效果等方面,對(duì)國(guó)內(nèi)外城市污水處理工藝作了歸納,為提高我國(guó)的城市污水治理水平,最終促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供技術(shù)參考。
1 我國(guó)城市污水處理現(xiàn)狀
1.1我國(guó)城市污水排放狀況
我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家,百業(yè)待興。人口城市化速度很快,物質(zhì)生活加速提高。在此背景下,往往以犧牲環(huán)境作為代價(jià),促進(jìn)工業(yè)發(fā)展,使三廢排放加劇,使水污染形勢(shì)嚴(yán)峻。對(duì)城市污水進(jìn)行有效處理具有深遠(yuǎn)意義。
城市污水為城市下水道收集到的各種污水,通常由生活污水、工業(yè)廢水和城市降水徑流等三部分組成,是一種混合污水。生活污水中有機(jī)物污染物約占60%,無機(jī)污染物約占40%,此外還含有洗滌劑以及病原微生物和寄生蟲等。工業(yè)廢水的成分有很大差別,但它是城市污水中有毒有害污染物的主要來源。降水徑流是城市降雪或雨形成的。
典型的生活污水,其水質(zhì)變化大體有一定范圍,可參見表1-1。
表1-1 我國(guó)典型的生活污水水質(zhì)示例
指標(biāo) | 濃度(mg/l) | 指標(biāo) | 濃度(mg/l) | ||||
高 中 低 | 高 中 低 | ||||||
固體(TS) 溶解性固體 非揮發(fā)性 揮發(fā)性 懸浮物(SS) 非揮發(fā)性 揮發(fā)性 可沉降物(ml/l) 生化需氧量(BOD5) 溶解性 懸浮性 總有機(jī)碳(TOC) 化學(xué)需氧量(COD) 溶解性 懸浮性 | 1200 850 525 325 350 75 275 20 400 200 200 290 1000 400 600 | 720 500 300 200 220 55 165 10 200 100 100 160 400 150 250 | 350 250 145 105 100 20 80 5 100 50 50 80 250 100 150 | 可生物降解部分 溶解性 懸浮性 總氮(TN) 有機(jī)氮 游離氨 亞硝酸鹽 硝酸鹽 總磷 有機(jī)磷 無機(jī)磷 氯化物 總堿度 油脂 | 750 375 375 85 35 50 0 0 15 5 10 200 200 150 | 300 150 150 40 15 25 0 0 8 3 5 100 100 100 | 200 100 100 20 8 12 0 0 4 1 3 60 50 50 |
注:1. 單位除注明外均為mg/l.
2. 摘自《給水排水手冊(cè)》。
根據(jù)2002年的估計(jì)數(shù)據(jù),我國(guó)城市生活污水排放總量(包括城市工業(yè)廢水)大于500億噸/年,從1999年開始,城市生活污水COD排放量已經(jīng)超過工業(yè)廢水的COD排放量,說明城市水環(huán)境質(zhì)量在進(jìn)一步下降。許多資料表明,我國(guó)城市水資源面臨的重要問題是水體污染和水資源短缺 。長(zhǎng)期以來,我國(guó)對(duì)城市污水處理沒有足夠重視,水污染造成的水資源短缺問題十分突出。目前全國(guó)有80%左右的城鎮(zhèn)污水沒有經(jīng)過處理就直接排放,造成1/3以上的河段受到污染,90%以上的城市水域污染嚴(yán)重,近50%的城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。在水資源一定的情況下,如何控制城市水體污染,提高水資源利用率是一個(gè)重要課題。
表1-2 城市污水處理的基本方法
項(xiàng)目 方法 | 懸浮物 | 可溶性無機(jī)物 | 可溶性有機(jī)物 | 微生物 |
物理法 | 篩濾法 自然沉降 自然上浮 粒狀介質(zhì)過濾 超濾 微濾 混凝氣浮 混凝氣降 | 電滲析 反滲透 曝氣 萃取 離子交換 吸附 | 萃取 活性炭 | 超速離心過濾 |
化學(xué)法 | 酸堿中和 氧化還原 | 濕式氧化 曝氣 氧氣 焚燒 | 加氧 加氯 | |
生物化學(xué)法 | 甲烷消化法 活性污泥法 生物膜法 氧化塘法 污水灌溉 | 生物硝化 生物反硝化 | 甲烷發(fā)酵法 活性污泥法 生物膜法 氧化塘法 污水灌溉 |
1.2 城市污水處理的基本方法
污水處理的任務(wù)就是采用必要的處理方法和處理流程,將廢水中的污染物質(zhì)分離出來,或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì),從而使污水得到凈化。按其作用機(jī)理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等幾種。由于水中的污染物多種多樣,通常我們要采用幾種方法組成的處理系統(tǒng)或處理工藝,流程中的每一部分起著不同的作用,使污水達(dá)到凈化處理的要求。表1-2為城市污水各種污染物處理的基本方法。
城市污水按照處理的任務(wù)和處理的程度,可分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)處理。
城市污水一級(jí)處理典型工藝流程如圖1-1所示。
城市污水二級(jí)處理典型工藝(活性污泥法)流程如圖1-2所示。
一級(jí)處理主要是處理水中的漂浮物質(zhì)和懸浮物質(zhì),調(diào)整PH,而二級(jí)處理主要任務(wù)是去除廢水中的呈膠體狀態(tài)的有機(jī)物,BOD去除率可達(dá)95%,處理后BOD可降到20-30mg/l。二級(jí)處理主要采用的是生物法。三級(jí)處理,又稱為廢水高級(jí)處理或深度處理,是一種凈化要求較高的處理。應(yīng)根據(jù)不同的要求,選擇不同的處理工藝。
2 我國(guó)城市污水處理主要工藝概況
由于廢水排放量的急劇增加以及對(duì)廢水治理要求的日益嚴(yán)格,傳統(tǒng)工藝在處理的多功能性、高效穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性方面已經(jīng)難以滿足不斷提高的要求。目前,活性污泥法是世界各國(guó)普遍采用的傳統(tǒng)廢水生物處理工藝,在防治水體污染中已經(jīng)并正在繼續(xù)發(fā)揮其良好的作用。世界上大型的城市污水處理大多采用此種處理方法。
污水處理的進(jìn)水水質(zhì)和處理要求是選擇處理工藝的主要因素,而污水處理工藝又是污水處理廠投資和建設(shè)的關(guān)鍵依據(jù),選擇建設(shè)費(fèi)用省、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、占地小、環(huán)境影響小和管理方便的污水處理工藝,可以大大節(jié)省投資和污水處理成本,改變水環(huán)境現(xiàn)狀。
2.1我國(guó)城市污水處理工藝概況
目前,我國(guó)城市污水處理廠現(xiàn)有266座,其規(guī)模以及工藝各有不同,其中傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝法、SBR(序批式活性污泥法)是主要方法,這些都是成熟而有效的污水處理工藝。近十幾年來,城市污水處理工藝新工藝新技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用,已在全世界范圍內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,并出現(xiàn)了許多新型的污水處理新技術(shù),例如A/O法、SBR法及AB法工藝等。
根據(jù)2000年統(tǒng)計(jì),我國(guó)的城市污水處理率約為18.4%,處理總量達(dá)到大約0.2億噸/天,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的城市污水處理水平,歐盟國(guó)家城市污水的處理率達(dá)80%,美國(guó)在2000年的城市污水處理率達(dá)到90%。
2.2我國(guó)城市污水處理與污水處理新工藝
早期城市污水處理,主要目的是去除BOD、COD和SS,但隨著富營(yíng)養(yǎng)化問題的出現(xiàn),還需要一個(gè)脫氮除磷的過程。我國(guó)從1998年開始實(shí)施的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)對(duì)排放污水中的氮、磷提出了更高的要求,因此對(duì)新工藝的研究和實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意解決這一問題。
2.2.1 AB污水生物處理技術(shù)
AB工藝是吸附—生物降解(Absorption-Biodegradation)工藝的簡(jiǎn)稱。它是80年代初以來發(fā)展最快的城市污水處理工藝。目前,歐洲大約有100座污水處理場(chǎng)采用此種工藝。我國(guó)的青島海泊河污水處理廠、廣州獵德污水處理場(chǎng)均采用AB工藝。
AB工藝將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段,各自具有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段(A段)的停留時(shí)間約20-40分鐘,以生物絮凝吸附作用為主,同時(shí)發(fā)生不完全氧化作用,生物主要為短世代的細(xì)菌群落,去除BOD達(dá)50%以上。B段與常規(guī)活性污泥法相似,負(fù)荷較低,泥齡較長(zhǎng)。
AB法工藝A段效率很高,并有較強(qiáng)的緩沖能力。B段起到出水把關(guān)作用,處理穩(wěn)定性較好。對(duì)于高濃度的污水處理,AB法具有很好的實(shí)用性,并有較高的節(jié)能效益。尤其在污泥處理采用消化和沼氣利用工藝時(shí),優(yōu)勢(shì)最為明顯。
但是AB法工藝污泥產(chǎn)量較高,A段污泥有機(jī)物含量極高,污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理將增加一定的投資和費(fèi)用,另外由于A段去除了較多的BOD,可能造成碳源不足,難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝。對(duì)于污水中污染物濃度較低的場(chǎng)合,B段運(yùn)行較為困難,也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。
此外,AB工藝對(duì)運(yùn)行管理有較高的要求,尤其是污泥厭氧消化和沼氣利用部分,國(guó)內(nèi)并沒有成功運(yùn)行。
目前也僅采用A段工藝的做法,效果較好于一級(jí)處理,作為一種過渡工藝,在性能價(jià)格比上也有較好的優(yōu)勢(shì),例如廣州獵德污水處理廠(一期)。
總體而言,AB工藝較適合污水濃度較高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠,有明顯的節(jié)能效果。對(duì)于有脫氮要求的城市污水處理,一般不宜采用。
值得注意的是,最近奧地利通過對(duì)AB工藝的研究,提出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)充分脫氮除磷的AB改進(jìn)工藝,簡(jiǎn)稱ADMONT工藝。它與AB工藝的最大不同,就是ADMONT工藝有兩個(gè)污泥循環(huán),A段和B段均有硝化和反硝化細(xì)菌存在,從而實(shí)現(xiàn)高效的脫氮效果。
AB工藝作為一種高效而且穩(wěn)定的污水處理生物處理技術(shù),而且AB工藝的A段技術(shù)發(fā)展起來的高負(fù)荷生物化學(xué)法,可將投資和運(yùn)行費(fèi)用均降低到現(xiàn)有技術(shù)的1/3以下,而且操作管理也不復(fù)雜,綜合考慮,是一種適合我國(guó)國(guó)情的可選工藝。
2.2.2 A/A/O工藝
對(duì)于有脫氮除磷要求的城市污水處理廠,傳統(tǒng)上往往考慮首選A/A/O工藝。A/A/O工藝根據(jù)活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷過程對(duì)環(huán)境條件要求的不同,在不同的池子區(qū)域分別設(shè)置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)。A/A/O工藝應(yīng)用較為廣泛,歷史較長(zhǎng),A/A/O已經(jīng)積累有一定的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),通過精心的控制和調(diào)節(jié),一般可以獲得較好的脫氮除磷效果,出水水質(zhì)較穩(wěn)定,在國(guó)內(nèi)外大中型城市污水中常采用。我國(guó)的泰安污水處理廠以及廣州大坦沙污水處理廠采用此工藝,根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù),A/A/O脫氮除磷效果較好。
A/A/O也有一定的局限性:需要分別設(shè)置污泥回流系統(tǒng)和內(nèi)回流系統(tǒng),尤其是內(nèi)回流系統(tǒng),其設(shè)計(jì)回流比往往在200-300%或更大,這將增加投資和運(yùn)行能耗。而且內(nèi)回流的控制較復(fù)雜,對(duì)管理的要求較高。
針對(duì)上述不足,改良的A/A/O工藝、UCT工藝、倒置的A/A/O工藝及多點(diǎn)進(jìn)水的A/A/O工藝等不斷出現(xiàn),在一定程度上或某一方面使運(yùn)行效果有所改善。
盡管這類工藝流程較長(zhǎng),控制復(fù)雜,投資略高,但相對(duì)成熟可靠,處理效果穩(wěn)定,一般適用于較大規(guī)模,具有較高運(yùn)行管理水平的城市污水處理廠。
2.2.3 SBR工藝
SBR工藝早在20世紀(jì)初已有應(yīng)用,由于人工管理的困難和煩瑣未能推廣應(yīng)用。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置功能在一個(gè)池子中完成。一般有多個(gè)池子構(gòu)成一組,各池工作狀態(tài)輪流變換,單池由撇水器間歇出水,又稱序批式活性污泥法。
該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池有空間上的分布改為時(shí)間上的分布,形成一體化的集約建筑物,并有利于實(shí)現(xiàn)緊湊的模塊布置,最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省用地。
經(jīng)SBR工藝改良而來的工藝,目前應(yīng)用較多。如CASS工藝,它是近年來國(guó)際公認(rèn)的城市生活污水的先進(jìn)工藝。其主要原理是:把SBR工藝的反應(yīng)池長(zhǎng)度方向分為兩部分,前部分為生物選擇區(qū),也稱預(yù)反應(yīng)區(qū),后部為主反應(yīng)區(qū),在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的撇水裝置,曝氣、沉淀等在同一池子內(nèi)循環(huán)進(jìn)行,省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)。北京航天城污水處理就是應(yīng)用該方法,在上海、昆明等地也有應(yīng)用。另外,最近還有CAST、CASP等方法,它們均是采用間歇進(jìn)水間歇曝氣,最近張家界污水處理廠經(jīng)過論證,采用了CAST工藝,作為城市污水處理的工藝,而舍棄了奧貝爾工藝。
而經(jīng)SBR工藝改良的ICEAS和IDAL、IDEA、DAT-IAT工藝均采用連續(xù)進(jìn)水間歇曝氣。ICEAS工藝前置缺氧生物器用以促進(jìn)微生物繁殖、菌膠團(tuán)形成并抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。該工藝也可由兩部分組成,前一部分為預(yù)反應(yīng),也稱為進(jìn)水曝氣區(qū);后一部分為主反應(yīng)區(qū),這里與SBR工藝的流程相似,我國(guó)昆明第三污水處理廠就是采用此種工藝。
另外美國(guó)污水處理有MSBR工藝,在我國(guó)還沒有應(yīng)用。
SBR類工藝對(duì)自動(dòng)化控制要求很高,并需要大量的電控閥門和機(jī)械撇水器,稍有故障將不能運(yùn)行,而且關(guān)鍵設(shè)備需引進(jìn)。由于一池多用,相關(guān)設(shè)備在一段時(shí)間內(nèi)要閑置,曝氣頭的數(shù)量和鼓風(fēng)機(jī)功率要增大。另外撇水水位深度通常有1.2-2米,出水的水位必須按最低撇水水位進(jìn)行,水利能耗增加。對(duì)于中小規(guī)模、可以引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備、具備一定管理水平的城市污水處理廠,改良的SBR工藝不失為一種優(yōu)選工藝。
2.2.4氧化溝工藝
氧化溝以其流程簡(jiǎn)單、管理方便和處理效果好等優(yōu)點(diǎn),正在我國(guó)不少城市污水處理工程中應(yīng)用。它是一種不經(jīng)初次沉淀的活性污泥處理過程,采用環(huán)型平流模式,污泥負(fù)荷設(shè)計(jì)能力為0.05-0.075kg/(kg.d),泥齡為20-30天。
氧化溝工藝有許多改良工藝;如卡魯塞爾(CARROUSEL)氧化溝,是一種單溝式環(huán)型氧化溝,在氧化溝的頂端設(shè)有垂直表面曝氣器,兼有供氧和推流攪拌作用。污水在溝道內(nèi)轉(zhuǎn)折巡回流動(dòng),處于完全混合形態(tài),有機(jī)物不斷氧化得以去除。該氧化溝一般設(shè)有獨(dú)立的沉淀池和污泥回流系統(tǒng)??斎麪栄趸瘻暇邆湟话阊趸瘻系墓餐瑑?yōu)點(diǎn),工藝流程簡(jiǎn)單,抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定;其獨(dú)特之處:?jiǎn)闻_(tái)曝氣設(shè)備功率大,數(shù)量較少,投資節(jié)省,維護(hù)點(diǎn)相對(duì)較少,更易于維護(hù)。目前我國(guó)的中山、淮南、黃巖等城市污水處理采用此種工藝。
該工藝的不足之處為:由于表曝氣器數(shù)量較少,溝內(nèi)混合液自由流程較長(zhǎng),導(dǎo)致沉淀,影響運(yùn)行效果。這種方法難以避免供氧和攪拌的矛盾,尤其在進(jìn)水水質(zhì)較低的情況下。對(duì)于大中容積的氧化溝,水深不宜超過3.5米,否則會(huì)增加投資和運(yùn)行成本,單溝氧化溝平均溶解氧在2mg/l左右,單點(diǎn)供氧強(qiáng)度過高,耗能較高。
奧貝爾(ORBEL)氧化溝,又稱為三溝同心式氧化溝,也稱0-1-2工藝,由三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同心橢圓型溝道組成,污水有外溝倒進(jìn)入溝內(nèi),然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道,最后經(jīng)中心島流出,到二次沉淀池。三個(gè)環(huán)型溝相對(duì)獨(dú)立,溶解氧分別控制雜0、1、2mg/l,其中外溝道容積達(dá)50%以上,處于低溶解氧狀態(tài),大部分有機(jī)物和氨氮在外溝道氧化和去除,內(nèi)溝道體積約占10-20%。維持較高的溶解氧。大部分氧化和硝化反應(yīng)在外溝道發(fā)生,且具有較高的反硝化率,外溝道的脈沖曝氣而后大區(qū)域缺氧的環(huán)境下,可以較高程度的實(shí)現(xiàn)“同時(shí)硝化反硝化”的效果,在不設(shè)回流的條件下,也具有較高的脫氮效率。
奧貝爾氧化溝作為一種多級(jí)串聯(lián)的反應(yīng)器,有利于降解生化難降解的有機(jī)物,一般可以獲得較好的出水水質(zhì)和穩(wěn)定的出水效果。在實(shí)際運(yùn)用中,它具有很高的靈活性和適應(yīng)性,可適用于雨污合流系統(tǒng),其曝氣轉(zhuǎn)碟具有較高的充氧能力和動(dòng)力效率,優(yōu)化控制方便,并可提高水深節(jié)省用地。
由于上述特點(diǎn),目前,我國(guó)有20余座城市污水處理廠采用了奧貝爾工藝,其中北京大興、山東幾個(gè)城市的處理水量較大。
但是奧貝爾氧化溝同樣存在著不足之處:圓形或橢圓形溝型,平面布置相對(duì)困難;需要獨(dú)立的沉淀池,占地較大。中心島消耗一定的面積,增加了無效占地,而且維護(hù)點(diǎn)也較多,我國(guó)張家界污水處理廠沒有選擇此種工藝,就是基于這種考慮。
一體化氧化溝工藝,就是將二沉池建立在氧化溝中的構(gòu)筑物。我國(guó)推出的一體氧化溝,主要包括側(cè)溝式和中心島式兩種類型,其特點(diǎn):集曝氣、沉淀和污泥回流功能為一體,不設(shè)單獨(dú)的沉淀池。主要優(yōu)點(diǎn)節(jié)省占地面積。
其他氧化溝工藝類型還有DE型氧化溝、轉(zhuǎn)刷曝氣型氧化溝、交替工作型氧化溝等,我國(guó)西安北石橋污水處理廠采用的為DE型氧化溝工藝。另外兩種在國(guó)外應(yīng)用較多。
2.2.5 UNITANK工藝
UNITANK的工藝思想、池子布置和運(yùn)行方式與三溝史氧化溝類似,但在池體溝型、曝氣方法、出水方式等方面有所不同。UNITANK工藝一般由一矩形池子組成,內(nèi)分三格,三格在水力上是相通的。池子外側(cè)兩格,即第一和第三格交替作為曝氣池和沉淀池,第二格始終作為曝氣池。在每一格子設(shè)置曝氣裝置,可以為表面曝氣設(shè)備,也可以是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。在第一和第三格中需設(shè)置周邊水堰(如傳統(tǒng)二沉池)。
UNITANK工藝采用矩形池,運(yùn)行過程中,有兩個(gè)池曝氣階段時(shí),邊池處于沉淀狀態(tài),因此,不用沉淀池,而且沉淀池定時(shí)轉(zhuǎn)換為曝氣池也可省去污泥回流設(shè)施,可以節(jié)省大量投資和運(yùn)行費(fèi)用,同時(shí)節(jié)省占地,微孔曝氣也具有節(jié)能效果,我國(guó)澳門第二座污水處理廠采用的就是UNITANK工藝,運(yùn)行效果良好,另外上海石銅口污水處理廠、石家莊開發(fā)區(qū)污水處理廠也采用此工藝,目前正在建設(shè)中。
該工藝也存在不足之處:從工藝原理來看,該工藝實(shí)際上是一個(gè)無污泥回流的連續(xù)流活性污泥系統(tǒng),污水從第一格向第三格流動(dòng)時(shí),大量污泥會(huì)被帶入第三格,第一和第二格中的活性污泥將減少。作為污水處理的主體部分,污泥濃度降低意味著處理效果會(huì)下降,而第三格可能會(huì)出現(xiàn)污泥泥面上升,出水水質(zhì)將變差。當(dāng)有峰值流量時(shí),這種缺陷更為突出。
而且UNITANK工藝中,當(dāng)?shù)谝缓偷谌褡鳛槌恋沓貢r(shí),其池子構(gòu)造并不專門為二沉池功能設(shè)計(jì),系統(tǒng)并不在一個(gè)良好的水力條件下進(jìn)行,污泥容易流出系統(tǒng)。在設(shè)備方面,該系統(tǒng)完全依賴于自動(dòng)控制運(yùn)行,對(duì)管理維護(hù)的要求較高,與三溝式氧化溝類似,存在設(shè)備閑置問題。但是由于該工藝和SBR工藝類似,可以將生物處理和沉淀系統(tǒng)合為一體,布置緊湊,節(jié)省占地。在用地緊缺或室內(nèi)布置時(shí),適宜該工藝。
表2-1 國(guó)內(nèi)幾種常用污水處理方法效果比較
處理方法 | BOD5去除率(%) | 去磷率(%) | 脫氮率(%) |
A/O工藝 A/A/O工藝 SBR工藝 AB工藝 常規(guī)活性污泥工藝 生物-化學(xué)工藝 氧化溝工藝 淹沒式生物膜工藝 | 90-90 90-95 95 95 90-95 91 ≥95 97 | 80 80 80-90 30-40 10 76 ≥80 36 | 80 80 80 50-70 30 - ≥60 - |
2.2.6 曝氣生物濾池工藝(BIOLOGICAL AERATED FILTERS)
采用上流式過濾流程的曝氣生物濾池工藝,其生物濾床完全淹沒在水中,污水自過濾床底引入,直達(dá)填料區(qū),填料由低密度的聚苯乙烯小珠組成,直徑約為3mm。為達(dá)到生物氧化有機(jī)物和氨氮的目的,濾池需要進(jìn)行曝氣。生物曝氣過濾工藝主要用于生物處理出水的進(jìn)一步硝化,去除生物處理出水中殘余的氨氮,目前已有城市污水處理廠采用此工藝,作為生物處理段對(duì)原污水進(jìn)行生化處理和硝化、反硝化的實(shí)例,這種工藝占地面積約為常規(guī)工藝的1/10,優(yōu)點(diǎn)很明顯。我國(guó)大連已經(jīng)率先采用此種工藝,并在調(diào)試運(yùn)行中,根據(jù)調(diào)查,國(guó)內(nèi)不少城市污水處理準(zhǔn)備采用這一新興工藝。
雖然BAF工藝優(yōu)點(diǎn)明顯,但也有可以預(yù)見的不足:要添加藥劑去除懸浮固體,防止懸浮顆粒堵塞后續(xù)的生物曝氣濾池,因此產(chǎn)生了大量化學(xué)污泥沉淀,處置難度較大。為使生物膜獲取足夠的氧氣,溶解氧一般維持在4mg/l,甚至要達(dá)到8-9mg/l,這樣會(huì)增加能耗。其抗水力和有機(jī)沖擊,尤其氨氮沖擊能力較低,出水水質(zhì)波動(dòng)較大。運(yùn)行中還容易堵塞生物濾頭,運(yùn)行過程需密切注意。
曝氣生物濾池工藝雖然有節(jié)省占地的顯著優(yōu)勢(shì),但運(yùn)行管理難度較大,完全依賴自動(dòng)化,投資和運(yùn)行費(fèi)用可能不會(huì)低,需要慎重。
另外屬于生物膜工藝的高負(fù)荷生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、活性生物濾池(ABF)、USAB等技術(shù),也是比較新穎的污水處理工藝,應(yīng)當(dāng)因地制宜,合理選擇。
3結(jié)語
大量實(shí)驗(yàn)研究、已經(jīng)應(yīng)用的國(guó)外污水處理工程、國(guó)內(nèi)試點(diǎn)的工程表明,厭氧及兼氧處理技術(shù)應(yīng)該是我國(guó)城市污水處理的最佳實(shí)用工藝,它以厭氧或兼氧細(xì)菌為主體來分解污水中的有機(jī)物污染物,投資省、運(yùn)行費(fèi)用低,污泥產(chǎn)量低和操作管理方便等優(yōu)點(diǎn),由于近幾十年來厭氧技術(shù)的進(jìn)步,城市污水采用厭氧或兼氧工藝越來越引起人們的關(guān)注。應(yīng)盡早開發(fā)厭氧或其他三低(低投資、低費(fèi)用、低管理水平)工藝,選擇適合我國(guó)國(guó)情的城市污水處理工藝,滿足我國(guó)“十五”對(duì)城市污水處理率的要求,和目前我國(guó)加入WTO后和世界接軌的新形勢(shì)。
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