張弛1,2 王昶1 王芳1 豆寶娟1
(1.天津科技大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300457;2.赤峰市環(huán)境科學(xué)研究院,內(nèi)蒙古024000)
中圖分類號:X505 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-2738(2011)11-0276-02
摘要:根據(jù)進出水水質(zhì)和當(dāng)?shù)貙嶋H,對污水處理的預(yù)處理、一級處理、二級處理和深度處理等幾個工藝進行比選,寧城興汐污水處理廠確定采用“水解酸化+CAST工藝+混凝沉淀過濾”工藝作為本工程的實施方案,并給出污水處理的流程。
關(guān)鍵詞:污水處理;工藝方案;比選
引言
寧城興汐污水處理廠是赤峰市寧城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的一個環(huán)境保護項目,它的建設(shè)將有利于人民的身體健康和生活條件及周圍環(huán)境的改善。根據(jù)我國國情和寧城當(dāng)?shù)氐臈l
件,提高污水處理率、解決污水處理問題的關(guān)鍵在于污水處理工藝的選擇[1]。污水處理廠的工藝選擇應(yīng)根據(jù)進水水質(zhì)、出水要求、污水廠規(guī)模、污泥處置方法及
當(dāng)?shù)販囟取⒐こ痰刭|(zhì)等因素綜合考慮后確定[2]。污水處理工藝一般包括預(yù)處理、一級處理和二級處理、深度處理幾個密切相關(guān)的階段。本工程污水經(jīng)過處理后達
到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排放,所以必須對各階段的一些工藝進行比較。
一、處理工藝比選
(一)預(yù)處理。
預(yù)處理就是在一級處理之前去除污水中大塊的呈懸浮狀或漂浮狀態(tài)的污物、砂礫等,以確保處理系統(tǒng)安全運行。預(yù)處理通常包括粗、細格柵、普通沉砂池、曝氣沉砂
池、旋流式沉砂池等工藝。由于旋流沉砂池利用水力渦流,使泥砂和有機物分開,以達到除渣目的,該池型具有基建、運行費用低和除砂效果好等優(yōu)點,故本工程擬
采用旋流沉砂池和粗、細格柵。
(二)一級處理。
一級處理主要目的是為二級處理減輕負荷,通常采用的工藝為沉淀池,對大型污水廠而言,初次沉淀池非常廣泛。在小規(guī)模污水處理廠,根據(jù)處理方式的不同可以省
去初次沉淀池,例如序批間歇式活性污泥法(SBR)工藝。本工程由于進水BOD較低,只有200~220 mg/L,而COD的含量為500
mg/L,屬于生化性一般的污水,如果設(shè)置初沉池,過量的去除污水中的BOD,會造成污水可生化物降低的問題,不利反硝化脫氮和生物除磷的運行。因此,本
次設(shè)計考慮不采用初次沉淀池。
(三)水解酸化生物處理工藝。
本污水廠的進水與常規(guī)城市生活污水相比,生化性較差,較難處理。因此在生化處理單元前首先設(shè)置水解酸化單元對廢水進行水解酸化,提高廢水的可生化性,然后再進入生化處理單元進行處理[3]。
水解酸化工藝有兩個最為顯著的特點:其一,經(jīng)過水解處理,污水中的有機物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化,而且在理化性質(zhì)上發(fā)生了更大變化,使污水更適宜后繼
的好氧處理,可以用較少的氣量在較短的停留時間內(nèi)完成凈化;其二,這種工藝在處理污水的同時,由于污泥的停留時間較長,因此基本完成了對污泥的處理,使污
水、污泥處理一元化。水解酸化+好氧工藝作為一種污水處理工藝,在總的停留時間和能耗等方面比傳統(tǒng)的活性污泥法要有很大的優(yōu)勢[3、4]。
(四)二級生化處理。
二級處理是污水處理廠的中心環(huán)節(jié),污水中大部分污染物在二級處理中得到降解和去除,從而使出廠污水達到排放標(biāo)準(zhǔn)。二級處理包括各種物理化學(xué)法和各種生物處
理法[5]。但各種物理化學(xué)法,使用大量昂貴的化學(xué)藥劑和復(fù)雜的工藝過程以及較高的控制技術(shù),不適于易生物處理的城市污水處理廠。
生物二級處理法包括:氧化塘[6]、生物濾池[7]、土地處理法[8]、傳統(tǒng)活性污泥法以及在傳統(tǒng)活性污泥法工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的其它方法,如A/O法、AB法、SBR法、氧化溝法等。
氧化塘:占地面積大,有污染地下水的可能。生物濾池,接觸氧化濾床、生物轉(zhuǎn)盤等法:無污泥膨脹之患、維護管理方便,但占地面積大或造價昂貴,衛(wèi)生條件差。
污水灌溉:也稱污水土地處理法,寧城縣沒有大面積適合污水灌溉的土地,特別是還存在目前尚未解決的污水冬灌技術(shù)問題,所以也不宜采用。
氧化溝活性污泥法:具有處理流程簡單、構(gòu)筑物少,一般情況下可不建初沉池和污泥消化池,運行管理簡單,可承受水量、水質(zhì)沖擊負荷,污泥量少等優(yōu)點,但要求
污水溫度不低于于13℃,污水溫度低于7℃時無處理效果,特別是冬季轉(zhuǎn)刷曝氣很容易結(jié)冰[9],本工程不予考慮。
AB工藝對BOD5、CODCr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常規(guī)活性污泥法,主要缺點需設(shè)二組二沉池二套污泥回流系統(tǒng),構(gòu)筑物多,A段污泥產(chǎn)量高,給污泥處置和出路增加了難度[10]。
序批式活性污泥法(SBR法):是二十世紀(jì)五十年代在美國開始研究,七十年代在生活污水處理中開始應(yīng)用。九十年代在中國大量應(yīng)用于工業(yè)及城市污水處理中。
其中間歇進水周期循環(huán)式活性污泥法(簡稱循環(huán)式活性污泥法CAST)較其它SBR法更優(yōu),具有較好的脫氮除磷效果,是改良的SBR法。
CAST工藝?yán)孟到y(tǒng)中的活性污泥來除碳、除磷和反硝化脫氮;具有活性污泥法的高效性和運轉(zhuǎn)靈活性的優(yōu)點。尤其該工藝很好解決了除磷脫氮泥齡需求的矛盾。
具體的做法是在生化池的前段設(shè)置生物選擇器和缺氧區(qū),前置反硝化,即能保證COD,NH3-N、PO43--P的去除,還對總氮有很好的去除,出水的硝態(tài)
氮含量較低[11]。
推薦本工程的二級生化處理工序采用CAST工藝。
(五)深度處理。
為使出水達到一級A標(biāo)準(zhǔn),二級生化處理程度尚達不到該出水標(biāo)準(zhǔn),因此需對污水廠二級生化處理的出水進行深度處理。
1.混合。
混合是混凝沉淀的前提,混合效果的好壞直接關(guān)系到后序的混凝沉淀效果。是節(jié)省投藥量的關(guān)鍵。此過程使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚,故也稱初級混
凝過程。針對從本工程污水廠處理水量較小的特點,本著高效、節(jié)能的原則,本工程污水廠混合單元推薦采用管式靜態(tài)混合器。
2.絮凝。
絮凝是給水處理的最重要的工藝環(huán)節(jié),絮凝長大過程是微小顆粒接觸碰撞的過程。絮凝效果的好壞取決于兩個因素:一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成吸附
架橋的連接能力,這是由混凝劑的性質(zhì)決定的;二是微小顆粒接觸碰撞的幾率和如何控制它們進行合理的有效碰撞,這是由設(shè)備的動力學(xué)條件決定的。一般的絮凝池
型式[12-14]有:穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池、孔室絮凝池、機械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格絮凝池。
穿孔旋流絮凝池、渦流絮凝池、孔室絮凝池,優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,造價低,施工方便;缺點是不適合水量的變化,絮凝效果比較差,大型水廠一般不宜采用。
機械絮凝池絮凝效果好,水頭損失小,但機械設(shè)備維護管理比較復(fù)雜。
隔板絮凝池優(yōu)點是絮凝效果較好,結(jié)構(gòu)簡單,施工方便;缺點是容積大,水頭損失大,出水流量不易均勻分配。
目前用普遍使用的是折板絮凝池,絮凝效果好,絮凝時間短,構(gòu)造簡單,施工方便,維修簡單,運行費用低,對原水水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性較強,絮凝效果穩(wěn)定。
網(wǎng)格絮凝池是應(yīng)用紊流理論的絮凝池,由于池高適當(dāng),可與斜管沉淀池、斜板沉淀池、小間距斜板沉淀池合建。網(wǎng)格絮凝池由多格豎井串聯(lián)而成,絮凝所需時間較
短。絮凝池分成許多方格,進水水流順序從一格流向下一格,上下交錯流動,直至出口。一般在全池或全池的前三分之二分格內(nèi),水平放置網(wǎng)格箱。通過網(wǎng)格的空隙
時,水流收縮,過網(wǎng)孔后水流擴大,形成良好絮凝條件。
本項目采用網(wǎng)格絮凝池。
3.沉淀。
沉淀設(shè)備是水處理工藝中絮凝體與水分離的最重要環(huán)節(jié),其設(shè)備運行狀況直接影響了出水水質(zhì)。沉淀池型式有:平流沉淀池、脈沖澄清池、高密度澄清池、斜管沉淀池、斜板沉淀池。
平流沉淀池[15]對水質(zhì)、水量變化大的沖擊負荷適應(yīng)性強,處理效果穩(wěn)定,構(gòu)造簡單,池深度較淺,不需要填料,管理方便,采用機械排泥效果也很好。缺點是停留時間長,池子占地面積較大。
脈沖澄清池[16]適應(yīng)處理高濁度且濁度變化較大的原水,由于脈沖及絮凝均發(fā)生在水下,不宜觀察掌握,因此操作管理要求較高,對水質(zhì)、水量變化較為敏感,操作管理復(fù)雜,需要及時監(jiān)測,否則會造成出水水質(zhì)變差。
高密度澄清池(沉淀池)與斜管(斜板)沉淀池的構(gòu)造基本一致,其最大區(qū)別在于將活性污泥進行回流,形成懸浮層,以增強絮凝體的活性和沉淀效果,適應(yīng)進水濁度的范圍較大,處理后水質(zhì)較好。但運行操作難度增加,設(shè)備投資較高。
斜管沉淀池、斜板沉淀池[17]與平流沉淀池相比,減少了占地面積,改善了水力條件,因此提高了制水生產(chǎn)能力;具有停留時間短,沉淀效率高、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點。
本項目考慮采用斜管沉淀池。斜管的材質(zhì)采用乙丙共聚材料。
4.過濾。
過濾是處理工藝中最為重要的一道工序,用以除去在混凝沉淀后的殘留絮體和雜質(zhì)。根據(jù)濾池的結(jié)構(gòu)型式不同,目前常用的池型有普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、移動罩沖洗濾池及V型濾池等。下面對常用濾池中的普通快濾池和V型濾池進行分析比較:
V型濾池過濾周期長,采用均質(zhì)深層砂濾料,濾料層利用率高,截污能力強、濾速高、濾后水質(zhì)好;反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗,反沖洗強度小,節(jié)省沖洗水
量和電耗,反沖洗效果好。單池進、出水設(shè)置堰板,使各池進水均勻,進出水不受其他單池的影響,并可根據(jù)濾池水位的變化微量調(diào)節(jié)出水閥門的開啟度,以達到恒
位、恒速過濾的目的。但普通濾池耐負荷沖擊能力強,適合各種規(guī)模水廠[18]。
通過比較,確定本工程采用普通快濾池作為過濾工藝。
5.消毒。
消毒對于對污水處理而言雖不是必需的,但對于污水廠出水的安全排放或回用,尤其是對近年來實施較多的工業(yè)水中水回用工程,消毒處理已成為必須考慮的工藝步
驟之一,具有非常重要的作用。在污水處理工程中得到廣泛應(yīng)用消毒方法主要有:液氯、二氧化氯消毒技術(shù)和紫外線消毒技術(shù)。紫外線消毒與氯消毒的比較如表1所
示。
表1 紫外線消毒與氯消毒的比較
通過以上消毒方法的介紹和分析,綜合考慮用于污水消毒工藝的適用性、成熟性、安全性、可靠性及操作運轉(zhuǎn)的簡單易行和處理費用等因素,紫外線消毒是唯一不會產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的方法,不會產(chǎn)生二次污染問題。
鑒于以上幾點,本設(shè)計把紫外消毒作為推薦的消毒方案。
二、污水處理工藝的確定
污水處理廠工藝方案是在進水水質(zhì)、出水水質(zhì),污水處理工藝比較的基礎(chǔ)上制定的。所制定的方案必須能夠使污水廠在設(shè)計流量條件下,95%運行時間的出水達到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),即達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目特點,經(jīng)工藝比選,確定本工程污水處理工藝流程。
三、結(jié)論
通過污水處理工藝流程方案的比選,并結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H,認為采用“水解酸化+CAST工藝+混凝沉淀過濾”工藝作為本工程的實施方案是可行的,工藝是合理的,且污水處理方法出水水質(zhì)穩(wěn)定,污泥易于處理和處置。
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