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為了集思廣益助推廣東實現污泥“無害化、減量化、穩定化、資源化”處理目標,11月18日,由廣東省環境保護廳主辦,廣東省環境保護產業協會承辦的“全省城鎮污水處理廠污泥處理處置技術交流會”在廣州舉行,來自政府、科研機構、企業的代表們共同對如何提高廣東省污泥處理處置技術水平、破解污泥圍城現狀等問題進行了有益的交流。
污泥無害化處理能力日增
據了解,早在2012年省環境保護廳印發的《廣東省固體廢物污染防治“十二五”規劃》中,就提出了廣東污泥處理處置工作總體目標,要求到2012年底,全省污泥無害化處理處置率達到80%,到2015年,全省污泥無害化處理處置率達到100%。
時過三載,筆者從省環境保護廳固廢與重金屬管理處獲悉,截至2015年上半年,全省共建成污水處理設施487座,日處理能力達2413萬噸,全年污泥產生量約362萬噸(含水率80%)。全省已建成的污泥集中處理處置項目21個,污泥處理處置能力達261.9萬噸/年,污泥無害化處理率超過81%。珠三角地區所有中心鎮,深圳、珠海、佛山、東莞、中山市建制鎮均已建成生活污水集中處理設施及相應的配套污水收集管網。珠海、佛山、惠州、江門市和順德區城鎮污水處理廠污泥已基本實現無害化處理處置。
據悉,當前廣東污泥處理方式主要以填埋方式為主,約占50%;土地利用方式約33%,如肥料利用、制營養土、園林綠化、農用等;建材利用約11%,包括水泥窯協同處置、制磚等,其他的還有干化焚燒及制生物質燃料(約5%)等。
省環境保護廳固廢與重金屬管理處有關負責人表示,近年來,為加強城鎮污水處理廠污泥污染防治工作,從2012年起廣東已將污泥處置工作列為全省環境保護工作重點之一,要求各市加大力度推進污泥處理處置設施建設,同時,根據省環境保護廳制定的《廣東省嚴控廢物處理單位審查和許可指南》指導,要求各市環保部門將許可證審批工作與加強環境監管結合起來,認真落實屬地監管責任,嚴格污泥生產源管理、許可證單位備案管理及加大日常巡查核查力度,并建立全省統一的污泥轉移聯單制度。可以說,這些舉措都有效地促進了全省污泥無害化處理處置能力大幅度提升。
粵污泥治理面臨多難點
此次舉行的交流會,吸引了廣東省內外逾200家企業400余人參加,來自國內外從事污泥處理處置減量化、資源化的技術研發專家,為參會代表介紹了污泥處理技術的最新發展情況。有關專家指出,目前國內固廢處理處置技術和污染防治水平的發展參差不齊,污泥的有效處理和利用已成為環境綜合治理工作中的新難點和新挑戰。
對此,省環境保護廳環境監測與科技標準處有關負責人坦言,污泥無害化處理處置是衡量城鎮生活污水治理成效的重要指標,廣東污泥處理處置目前仍存在規劃滯后、配套政策不完善、技術定位不準確等問題。
省環境保護廳固廢與重金屬管理處人士分析指出,目前,廣東污泥處理處置設施建設依然滯后于污水處理設施建設。如廣州、深圳、中山等珠三角地區核心城市污泥處理處置能力不足;汕頭、韶關、梅州、汕尾、清遠、潮州、揭陽、云浮等市尚未建設污泥處理處置設施,僅靠填埋,存在較大的環境風險。
同時,污泥處理處置技術水平整體不高。隨著廣東污染減排工作的大力推進,城鎮污水集中處理設施不斷上馬,污泥產生量不斷增長。“十二五”期間,廣東新增污水處理規模500多萬噸/日,污泥產生量將超過11000噸/日。盡管我省已建成水泥窯協同處置、污泥堆肥、污泥制清潔燃料、污泥制磚等項目,但總體綜合利用項目規模不大,技術水平、處理率不高,廣東尚有近50%污泥進入垃圾填埋場處置。
此外,污泥環境監管能力薄弱。廣東污水處理能力連續多年位居全國首位,污泥處理處置壓力大、污染防治任務繁重,各級環境監管人力普遍不足,難以適應經濟社會快速發展下的環境監管需求。
多措并舉
推污泥治理實現“四化”
廣東省環境保護產業協會有關專家表示,近年廣東污泥處理處置業發展較快,市場化程度大大提高,污泥處理處置領域逐漸顯示巨大的市場潛力。如何推動廣東城鎮污水處理廠污泥“減量化、穩定化、無害化、資源化”的處理水平,解決污泥圍城現狀等問題,也引發了政府部門與行業的共同思考。
省環境保護廳相關部門人士表示,針對廣東省的實際情況,廣東環保部門將“多措并舉”加強污泥治理,一方面加強部門協作,按照國家《關于促進生產過程協同資源化處理城市及產業廢棄物工作的意見》要求,結合廣東省城鄉生活垃圾、生活污水處理需要組織編制“十三五”規劃,加快推進城鄉生活污水污泥無害化處理處置設施建設,積極開展協同資源化處理廢棄物的試點示范工程,進一步提高污泥無害化處理和資源利用水平。同時,加強污泥處理處置工作考核,通過加大對地方政府關于污泥無害化處理處置率指標的考核,促進地方政府落實環境保護責任,切實加大污泥處理處置設施建設。
關鍵詞:城鎮生活污水;現狀;處理技術
1.城鎮污水處理設施現狀
據住建部統計,截至2012年底,全國設市城市、縣累計建成城鎮污水處理廠3340座,污水處理能力約1.42億立方米/日,全國已有648個設市城市建有污水處理廠,占設市城市總數的98.5%;累計建成污水處理廠1947座,污水處理能力約1.22億立方米/日,全國已有1254個縣城建有污水處理廠,約占縣城總數的77.7%,累計建成污水處理廠1393座,處理能力2421萬立方米/日。可見,雖然城鎮污水處理設施的建設已經取得很大成就,一部分縣城和大量的中小城鎮沒有污水處理廠,將來仍將有大量的城鎮污水處理設施需要建設。
城鎮的人口規模一般在2000人以上,10萬人以下,按此規模興建的污水處理設施,既要滿足環境保護排放標準的要求,也要“建的起”和“用的起”,選擇適合的技術和工藝就非常關鍵了。很明顯,研究并探討適合城鎮的污水處理技術具有深遠的現實意義。
1.1 發展不平衡
表現在以下幾點:①東西部地區污水處理能力相差較大。東部沿海省份經濟發展較快,污水處理能力比中西部地區高,如東部地區的城市和縣級單位污水處理能力分別比西部高出5%~6%和44%。②大中城市和縣城、小城鎮的污水處理能力也有明顯差別,小城鎮雖沒有統計數據,但可以推斷要低很多。
1.2 配套污水排水管網建設拖后腿
隨著我國污水管網建設取得了長足的進步。但是,與污水處理廠的建設數量和處理能力相比,其建設速度相對滯后。2005~2012年間,城市配套管網建設的增長速度均低于污水處理能力的增長速度,年均相差3~5個百分點。縣城及建制鎮的管網不配套問題更加突出。總體來說,配套管網增速落后于污水廠能力建設增速約26個百分點,落后的幅度有越來越大的趨勢。
1.3污泥處理存在不足。
①由于對污泥利用的認識存在不足,國內污泥處理處置的起步較晚,許多城市沒有將污泥處置場所納入城市總體規劃,很多處理廠難以找到合適的污泥處置方法和污泥棄置場所,導致小城鎮的污泥處置即最終出路存在嚴重問題,這將為環境污染帶來巨大危害。因此,目前小城鎮的污水處理廠污泥以填埋為主。由于污泥含水率高,影響填埋場的正常作業,且重金屬和有毒有害有機物污染地表和地下水系統。②重水輕泥現象普遍。我國污泥處理起步較晚,且早期建設的污水處理廠普遍存在“重水輕泥”現象。目前,我國運行的污水處理廠已達到3300多座,設計處理生活污水能力達到1.42億噸/日。產生含水率80%的污泥2000多萬噸/日,但只有10%左右通過堆肥技術處理后回用到土地。另外有20%采用衛生填埋,還有少量采用焚燒、建材利用等方式進行處置。其余的70%都只是隨意外運、簡單填埋或者堆放,對環境造成嚴重影響,且抵消了部分污染減排成果。污泥處理處置能力不足、污泥處理處置設施建設和運行資金投入不足、責任主體不明、監管缺位等原因都對污水處理廠污泥的處理處置造成了直接影響。
1.4 污水處理再生利用不夠
我國水資源短缺,且分布嚴重不均,進一步加劇了不少地區的水資源短缺程度。目前,正常年份全國每年缺水量400億立方米,有400余座城市供水不足,嚴重缺水的城市有110座,近2/3的城市存在不同程度的缺水。但是,污水再生利用情況與水資源短缺的現狀并不匹配。截至2010年底,我國形成的污水再生利用生產能力1082.1萬噸/日,實際再生利用總量923萬噸/日,不到全國城鎮污水處理總量的10%,污水再生利用空間仍然很大。
2.城鎮生活污水及其處理難點
城鎮生活污水是指人類因維持日常生活水平而排放的污水,來源包括廚房污水、洗浴污水、化糞池污水、洗滌污水等。目前城鎮生活污水處理難點主要在于是:(1)生活污水成分日益復雜,污染評價難度大,而且污染負荷隨晝夜、季節發生變化,這些都對正確選擇處理方法、合理設計處理工藝、準確估計處理效果以及正常維護處理設施產生很大影響;(2)隨著社會經濟的不斷發展,污水水質也愈來愈復雜,傳統的處理工藝在用地、運行費用、投資、人員專業知識等方面受到當地客觀條件現在,而一些新興的處理工藝大多建立在實驗室或中試結果基礎上,實際應用效果受當地自然與生態環境影響很大;(3)考慮當地社會經濟發展水平等制約因素和地方保護主義等抵制因素,城鎮生活污水實際處理不一定能采用最佳的處理技術和工藝。污水處理是資金密集型工程,不僅需要投巨資建設污水處理廠和相應的污水收集管網,而且污水處理廠的日常運行費用也非常高昂。此外,小城鎮經濟發展水平偏低,對專業技術人員的吸引力有限,也會影響污水處理廠的管理和維護工作。因此,目前絕大多數小城鎮不具備建設和運行污水處理廠的經濟承受能力。
3.城鎮污水處理設施的技術選擇
3.1 確定污水處理規模
污水處理規模與城鎮人口、社會經濟水平、排水體制、工業廢水量、規劃年限、進水水質、出水水質、污水排放與再生利用、污泥的綜合利用等因素有關,在確定污水處理規模時要進行全面詳細的調研,要將實際情況調查清楚,不留盲點。
3.2 考慮污水管網
前面已經討論了一些地方污水管網不配套的問題,要讓污水處理設施真正發揮實效,就必須充分考慮管網的建設。對于已建污水處理廠,通過完善管網,解決污水管網與污水處理廠處理能力不匹配的問題,提高污水處理率和污水處理廠運行負荷。對于在建和新建的污水處理廠,要充分做好污水管網布設與污水處理廠建設規模配套的評估工作,使污水處理廠的環境效益最大化。
3.3 污水處理的工藝選擇原則
城鎮污水處理工藝選擇,是根據城鎮水環境質量要求、來水水質情況、可供利用的技術發展狀態、城鎮經濟狀況和城鎮管理運行要求等諸多方面的因素綜合確立的。在已建設運營的城鎮污水處理廠中,一級處理、二級處理和深度處理都占有一定的比例。鑒于我國目前面臨的水環境污染嚴重的現實,以及水環境污染以有機型污染為主的特點。今年來在建和建成投產的城鎮污水處理廠中,二級和二級以上的處理廠占絕大多數,因此城鎮污水處理工藝的選擇,重點是二級生物處理工藝的選擇。
3.4加大再生水回用力度
在缺水少水的地區,應大力發展再生水回用技術,將再生水利用至工業、市政、景觀等領域。采用分散與集中相結合的方式,建設污水處理廠再生水處理站和加壓泵站。在具備條件的機關、學校、住宅小區新建再生水回用系統。加快建設尾水再生利用系統,鼓勵回用于工業生產和市政用水等。到2015年,確保城鎮污水處理設施再生水利用率達到15%以上。
4.常用城鎮生活污水處理的對策
雖然我國城鎮污水處理事業發展很快,但是許多中小城鎮還沒有污水處理設施,污水處理設施的建設還有很長的路要走。城鎮污水處理設施的建設要考慮到當地的自然和經濟條件,還要結合污水處理設施的技術特點。
4.1氧化溝法
工藝流程是:進水格柵氧化溝二沉池消毒池出水。污水在氧化溝中與活性污泥接觸,并在轉刷處曝氣,在環形溝內完成生化反應和污水的凈化。氧化溝法有Carrousel溝、三溝式、一體化式、Orbal溝等多種形式。優點是:工藝簡單,可省去調節池、初沉池和污泥消化池;管理方便;處理效果好;抗沖擊能力強;運行費用低;但存在污泥上浮,流速不均及污泥沉積等問題。一般用于大中規模的污水處理。
4.2活性污泥法
工藝流程是:進水格柵初沉池曝氣池二沉池出水。其原理是是在人工充氧條件下,對污水和各種微生物群體進行連續混合培養,形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有機污染物。然后使污泥與水分離,大部分污泥再回流到曝氣池,多余部分則排出活性污泥系統。優點是:優點是出水效果好,BOD去除率可達90%以上,運行穩定。但一般曝氣池體積大占地面積大,基建費用高,對水質、水量適應性較低,運行容易 水質、水量變化的影響。
4.3生物接觸氧化法
工藝流程是:進水調節池接觸氧化池二沉池出水。其原理是在生物反應池內充填填料,已經充氧的污水浸沒全部填料,并以一定的流速流經填料。在填料上布滿生物膜,污水與生物膜廣泛接觸,在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下,污水中有機污染物得到去除,污水得到凈化。工藝優點是池內充氧條件好,容積負荷率高;采用高效懸掛填料時不容易堵塞;不需要污泥回流系統,沒有污泥膨脹問題;運行管理簡單;抗沖擊能力強;有節能效果,是應用廣泛的污水處理技術。不足之處曝氣難以做到分布均勻。填料上生物膜實際數量隨BOD負荷而變。BOD負荷高,則生物膜數量多;反之亦然;生物膜量隨負荷增加而增加,負荷過高,則生物膜過厚,在某些填料中易于堵塞;填料選用不當,會嚴重影響接觸氧化法工藝的正常使用。一般多用于中小規模的污水處理站[5]。
4.4 SBR法
工藝流程是:進水混合曝氣沉淀排水。主要工藝設備是SBR反應池,在池中完成進水、反應、沉淀、排水、閑置五個交替進行的周期。優點是工藝簡單;處理效果好,能除氮磷;沒有污泥膨脹;有抗沖擊能力;占地少。缺點是自動化設備要求高,投資較大。SBR法適合中小規模污水處理以及土地緊張,但經濟條件較好的地區。SBR法已發展出了各種新的形式,如ICEAS法、CASS法、DAT-IAT法、CAST法等。
4.5 AB法
工藝流程是:進水格柵沉沙池A段曝氣池中沉池B段曝氣池二沉池出水。AB法不設初沉池,A段為高負荷,B段是低負荷,兩段污泥分別回流,充分利用了污水管道中的微生物,為不同時期的微生物種群創造良好的生長環境。優點是抗沖擊能力強;處理效果穩定,可去除氮磷。不足之處是需要兩次出泥,增加了回流系統;另外A段去除較多BOD時,可能造成后面碳源不足,影響脫氮。一般用于大中規模的污水處理。
4.6 再生水回用系統
再生水即“中水”,其主要是指城市污水或生活污水經處理后達到一定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的非飲用水。它可以用于一些水質要求不高的場合,如沖洗廁所、沖洗汽車、噴灑道路、綠化等。利用污水處理廠二級生物處理出水作為中水水源時,處理目的主要是去除水中殘留的懸浮物,降低水的濁度和色度,應選用物理化學處理(或三級處理),工藝流程如下:二級出水調節池化學處理過濾消毒中水。除了上訴方法以外,根據國內外水處理技術的發展狀況,還有一些典型的中水處理工藝流程。處理方法主要有混凝沉淀或氣浮、化學氧化法二氧化氯、臭氧、次氯酸鈉、氯、碘化鉀)、活性炭吸附法、膜處理法等,隨著水處理機理研究的不斷深入,新的處理方法、新的構筑物、新的處理裝置和新的工藝流程會不斷出現。
(1)BAF法:也叫曝氣生物濾池法,該流程集生物氧化和截留懸浮固體物于一體,能同時達到去除SS、COD、BOD和硝化、脫氮脫磷功效。優點是所需基建投資少,運行耗能低,出水水質好,不足是維護起來比較復雜。
(2)分子生物技術:隨著分子生物技術的發展和活性污泥微生物基因庫的建立,極大提高了污水處理效果。未來分子生物技術在城鎮生活污水處理領域應用十分樂觀。
(3)MBR法:即膜-生物反應器工藝,是目前被業內最看好的新興污水處理技術之一。它有機結合了生物技術和膜分離技術,具有生化處理效率高、抗負荷沖擊能力強、處理的水質穩定等特點,而且工藝占地面積小,還能夠實現處理自動控制。
(4)人工濕地:通過構建人工濕地系統,在濕地植物、基質和微生物共同作用,經過多層過濾,降解污染,凈化水質。具有投資少、工藝簡單、能耗低、維護管理方便等優點。
5.結束語
隨著城市現代化不斷發展,城鎮生活污水排放量逐年增長,污水成分日趨復雜,我們應根據水污染現狀采取針對性處理技術和措施,提高城市用水利用率。中國城鎮污水處理技術尚處于發展階段,面對水資源短缺,水污染嚴重的現狀,城鎮污水處理技術的發展還有很長的路要走。目前來看,城鎮污水回用利用再生水是解決水資源不足水和水污染嚴重的一個非常有效的途徑。我國今后的發展中應大力推廣污水回用技術,切實利用好和保護好水資源,保證我國社會經濟持續發展。
參考文獻:
[1]胡曦明.城市生活污水處理技術的發展趨勢分析[J].民營科技,2012(1)
關鍵詞:電鍍廢水;重金屬;電鍍污泥;資源化
中圖分類號:X781.1
文獻標識碼:A文章編號:16749944(2017)8010502
1引言
電鍍污泥是電鍍行業產生的主要固體廢棄物,因電鍍廢水處理過程中大部分重金屬附著在電鍍污泥中而使電鍍污泥的重金屬嚴重超標,因此,電鍍污泥被列為危險固廢。就目前而言,我國的污泥處置發展落后于污水處理設施,在污水處理廠建設的初期,往往只重視污水的處理而忽略了因處理而產生的大量污泥的處理[1]。
電鍍污泥作為固體廢棄物也應遵循固廢處理的3R原則:無害化、減量化、資源化。根據環境保護部的《城鎮污水處理廠污泥處置及污染防治技術政策》,污泥處置的首要目標是“減量化”、“無害化”和“穩定化”,“資源化”,且作為更高層次的要求存在。但是作為污泥,它具有的污染性和資源性雙重特性,在保證無害化的前提下對其進行一定的資源化是目前電鍍污泥研究的重點。
2電鍍污泥的特性
電污泥因電鍍工藝的不同存在一定的區別,這也是阻礙電鍍污泥的資源化的一個重要原因。而污泥的理化性質是決定其處理方式的關鍵[2]。陳永松[3]等分析了12種來源不同的電鍍污泥試樣發現:電鍍污泥的pH值在6.70~9.77之間(偏堿性);水分(一般在75%~90%之間)、灰度含量高(>76%);污泥組分十分復雜而且分布極不均勻;重金屬含量很高,遠遠超過國家相關標準。在電鍍污泥中的常規化合物有Al2O3、Fe2O3、CuO、SiO2、CaO、SO3、Na2O、MgO等[4]。
總的來說,電鍍污泥具有含水率高、重金屬質量分數大且熱穩定性高、極易造成二次污染的特性。
3電鍍污泥資源化的方法
目前,國內外對于電鍍污泥資源化的方法研究主要集中在重金屬回收技術和材料化技術這兩大方向[4]。
3.1重金屬回收技術
重金屬回收技術通過化學、物理、生物等方法收集回收電鍍污泥中的有價金屬從而實現污泥的資源化。其主要的方法途徑如下。
3.1.1浸提法
浸提法是指通過浸提劑與電鍍污泥中的重金屬反應來收集有價金屬的方法。根據浸提劑的不同分為酸浸法、氨浸法和生物浸取法。酸浸法用硫酸、鹽酸等作為浸提劑,主要針對銅、鐵、鎳等[5,6]有價金屬的回收;氨浸法常用氨水作為浸提劑,主要針對鉻[7]的回收利用;生物浸取法主要是利用化能自養微生物[8]的生化作用將電鍍污泥中的重金屬由固相變為游離態進入液相,再進行回收利用。
3.1.2熔煉法和熔燒浸取法
熔煉法主要用于回收電鍍污泥中的銅、鎳重金屬[9],但因回收的效率不高且能耗大,并未得到廣泛運用。熔燒浸取法是先在高溫下熔燒,去除電鍍污泥中的一些雜質,然后用酸、水等介質提取有價金屬的資源化方法。
3.1.3焚燒-回收法
焚燒-回收法是在電鍍污泥經焚燒的基礎上,對焚燒渣中的重金屬進行回收利用的一門技術。裔兆君[10]等通過對電鍍污泥焚燒殘渣中的Cu、Ni形態分析發現焚燒處理能明顯達到減量化。國內外研究表明焚燒-回收法能有效實現電鍍污泥的“減量化”和“無害化”。此法不僅有效的減少了電鍍污泥的體積,還能產熱給其他產業提供熱能,而且最后殘渣中的重金屬也有很好的去處――回收利用。
3.1.4復合法
目前,電鍍污泥中重金屬的回收多是采用復合方法,例如顧冬梅[11]等對電鍍污泥進行還原焙燒―酸浸處理得出還原焙燒比直接焙燒更有利于電鍍污泥中銅的選擇性浸出:煤粉投加量為10%、碳酸鈣投加量為0.5%、溫度為700℃、焙燒時間為20 min時,電鍍污泥中銅的浸出率可達98.3%,含量達到15.07%。鄭順[12]等對電鍍污泥氯化焙燒-弱酸浸出工藝的研究表明:鹽酸為1 mol/L、浸出時間為45 min、浸出溫度為318 K、液固比為4∶1時,鎳的浸出率為97.48%,銅的浸出率為87.65%。
3.2材料化技術
材料化技術是指利用經過無害化處理的電鍍污泥,將其作為原料或者輔料用于生產建筑材料、有機化肥材料等的技術[4]。丁慶生等[13]用鋼鐵廢水污泥、鋇泥、銅渣和電鍍污泥作為主要原材料,摻入頁巖、淤泥等校正原料制成防輻射功能集料,其重金屬浸出濃度達到GB5080.3―2007的要求。
3.3其他資源化技術
3.3.1電鍍污泥鐵氧體化處理法
李磊等[14]采用酸浸―鐵氧體化―毒性浸出分析工藝實現了電鍍污泥的資源化。經過TCLP毒性鑒別,發現殘渣及合成鐵氧體都達到無害化。殘渣可以用于安全填埋或者作為材料化技術的安全原料;鐵氧體則可以作為工業產品被運用于生產實踐中。
3.3.2電鍍污泥的生物處理法
曾猛等[15]利用嗜酸性氧化硫硫桿菌(A,t)進行生物淋濾,經處理后的電鍍污泥適合于農田施用。電鍍污泥之所以不能用于農田回用的一個主要原因就是重金屬含量過高,而P、S、K等營養元素又極度匱乏。通過這種生物處理法,能夠有效的改善這種情況,實現了電鍍污泥回用農田的可能。
4分析與展望
電鍍污泥的成分和性質十分復雜[16],如何經濟高效地將其資源化一直是研究的重點和難點。在對電鍍污泥資源化的過程中應注意避免二次污染的產生。就目前電鍍污泥資源化存在的問題分析,其資源化方法與技術在今后主要集中展現在以下幾個方面。
(1)復合化:單一的重金屬回收技術產生的二次污染對環境污染極大。重金屬回收技術應多采用復合方法來減弱對環境的不利影響,進而有效避免二次污染的產生。這也是將來電鍍污泥中重金屬回收的發展趨勢。
(2)無害化:是材料化技術電鍍污泥資源化的前提;也是重金屬回收技術的目標,只有做好無害化,才能更好的利用電鍍污泥。
(3)生物化:生物法在處理環境問題中的優勢愈加明顯,如何更好地利用微生物處理電鍍污泥是將來研究的重點。
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【關鍵詞】污水處理;自動控制系統;污水處理工藝
在實際的污水處理過程中存在著一些難點問題,污水處理自動控制系統的應用可以解決一些傳統污水處理工藝面臨的難點問題,但是污水處理廠的自動控制系統自身也面臨著一些需要解決的難點問題,這就需要人們不斷研究污水處理自動控制系統,不斷改造和升級現有的污水處理自動控制系統,使其更好的發揮作用。
1污水處理廠中污水處理工藝的一般流程
污水處理廠中污水處理工藝的一般流程主要包括污水處理工藝,污泥處理工藝和出水消毒工藝等流程,在污水處理廠中污水處理工藝的每個環節都有相關的規定和標準需要遵循。第一,在污水處理工藝中首先要對進水水質進行技能分析,在進行進水水質技能分析使應該根據相關的污水廠進水水質技術性能指標進行操作,如當污水中水質5BOD/CODCr比值為0.565時,較適合的處理工藝是生化處理工藝;當C/N的比值為3.71時,此時較為適合的污水處理工藝是生物脫氮工藝;當5BOD/TP的比值為43.33時,這時最為適合的污水處理工藝是生物除磷工藝,且不需要與其他工藝混合使用,這些只是污水水質進技能指標中較為有代表性的一些指標,可以采取對應的適宜處理工藝進行處理,當污水水質指標出現其他數據時,也應該根據相應的標準進行污水處理。污水處理工藝中對于不同的污染物質需要采用不同的方法和工藝進行處理,如為了去除污水中的SS就主要采取沉淀的方式;為了去除水質中超標的5BOD主要采取微生物吸附和代謝的方式以及泥水分離方式;為了去除污水中的COD,可以采取與去除5BOD類似的處理工藝和方式;為了高效率地去除污水中的N,可以采用的工藝是脫氮工藝;對于P的去除來說,主要是依靠生物除磷的方式。第二,污泥處理工藝流程主要包括污泥穩定工藝,污泥濃縮脫水工藝和污泥的最終處置。厭氧消化,好氧消化,加熱干化,加堿穩定和熱處理等工藝都是能夠達到污泥穩定的工藝,但是其中厭氧消化是污水廠最常用的處理方式,因為加堿干化,加熱干化和熱處理等直接穩定污泥處理工藝的成本耗費較高;在進行污泥濃縮脫水環節時,機械濃縮和脫水方式能夠使處理后污泥含水量低于百分之八十,因此目前污水處理廠通常情況下會采用機械濃縮脫水方式來進行污泥的濃縮脫水處理;污水廠在處理污水的過程中,污泥的出現是一種必然現象,污泥雖然是固體廢棄物,其中既含有一些有用的物質如氮磷鉀等元素,而且污泥中也含有病原菌,寄生蟲和重金屬等有害物質,在進行處理時必須結合當地環境考慮其對于生態環境的影響。第三,污水廠的出水需要經過消毒過程,目前對污水廠進行出水消毒主要采用氧化法、加氮法、紫外線消毒法等,臭氧可以徹底的殺菌而且對于環境的影響非常小,因此進行出水消毒時最常用的氧化劑是臭氧;由于液氮成本低而且消毒效果比較穩定,液氮是利用加氮法進行污水消毒最常用的方式;紫外線的有點是可以在短時間內達到消毒的目的,而且不會產生二次污染,因此,紫外線也成為污水廠進行出水消毒過程中使用的方法,主要注意的是這三種出水消毒的方式在應用時也有其弊端,污水廠必須權衡這些消毒方式的利弊,選擇具體的出水消毒方式。
2污水處理廠中自動控制系統的硬件設計
2.1現代污水處理廠自動控制系統的簡單介紹
現代的污水處理廠自動控制系統主要有兩種類型:一種是可編程序控制器PLC,另一種是現場總線控制系統FCS。可編程序控制器PLC是一種利用可編程序存儲器進行操作和控制的電子系統,由于電子技術的應用,使得可編程序控制器PLC具有很高的控制能力,而且這種自動控制系統的可靠性也非常高,,即便在較為惡劣的污水處理環境中,也可以正常的工作。現場總線控制系統FCS可以實時地檢測污水廠處理現場的相關數據,而且FCS采用智能技術和通信網絡技術,能夠使污水處理的現場形成一個智能的通信網絡,可以提高污水處理過程的操作性和現場設備互聯性。在實際的應用中,可編程序控制器PLC與交換機、工控機的結合使用是污水廠污水處理中實用性很強的污水處理廠自動控制系統,因此在下面的介紹中,會更側重于對可編程序控制器PLC的介紹。
2.2現代污水處理廠自動控制系統的構成
在編程序控制器PLC、交換機、工控機結合使用的現代污水處理廠自動控制系統中,系統結構主要分為控制層和信息管理層。對于現代污水處理廠自動控制系統的控制層,主要采用PLC自動控制方式、就地手動控制方式和中控室集中控制方式等進行控制,通過對控制層的有效控制,不僅能夠實現各個編程序控制器PLC之間的數據交換和協調,而且可以實現編程序控制器PLC中個智能化控制設備間的數據交換和數據協調,以及一些程序的編譯和維護工作,如果遠程設備中出現了錯誤也可以通過對控制層的控制查詢錯誤。現代污水處理廠自動控制系統的信息管理層主要依靠通信網絡進行信息的管理和傳輸等,信息管理層所采用的通信網絡是標準以太網,這種網絡可以有效快速地處理信息和管理信息。為了保證現代污水處理廠自動控制系統的正常運轉,自動控制監控系統也是必不可少的一部分。
3污水處理廠中自動控制系統的軟件設計
準確確定污水處理廠中自動控制系統的自動控制方式,設計下位機PLC程序,精確計算關鍵控制環節的相關數據,設計上位機人機界面等四方面的工作是確保污水處理廠中自動控制系統正常高校工作所必須做好的工作。自動控制方式在上文中已經做過簡單的介紹,其中現場手動控制方式是污水廠應該優先考慮的一種控制方式,這種控制方式主要能夠解決現場調試和檢修等問題;PLC自動控制方式需要利用相關軟件進行設計,主要完成對隔柵間,沉砂池A/O池,脫水車間,進水泵房和二沉池消毒池等區域的控制;中控集中室控制方式是一種遠程的控制方式,操作人員需具備相當的分析能力和專業能力,因為采用這種方式時,雖然操作人員所做的操作主要是開或關,暫停或啟動,但是進行這些操作之前需要對中控系統操作站或操作面板的監控畫面和數據進行合理地分析。除此之外PLC的程序設計以及模糊自整定PID參數算法的確定及計算也是非常重要的軟件設計步驟。
4結語
通過分析污水處理廠的自動控制系統,可以發現污水處理自動控制系統的結構復雜,而且對于電子技術和智能技術等的要求非常高,因此想要成功地實現污水處理自動控制需要大量的工作和學習,也需要研發人員的不斷努力和創新,才能夠使污水處理廠的自動控制系統更高校更成功地發揮作用。
參考文獻:
[1]茹榮姣,柴路修,夏晨等.污水處理工程中的一種自動控制系統[J].化工自動化及儀表,2011.
[關鍵詞]甲醇行業;污水處理站;污泥處理;分離效率;改造;工藝優化
甲醇行業污水處理站主要處理來自氣化、合成裝置的廢水,廢水中主要污染物為BOD、COD、NH3-N、SS等有害物質。根據甲醇行業廢水中有害物質的特點,陜西神木化學工業有限公司選擇序批式活性污泥處理法(SBR)對廢水進行處理,但在系統運行過程中,濃密池、SBR池等產生的污泥含水量大,污水與污泥分離效果差,壓濾機壓出的泥餅不成形,污水與污泥又回到前系統,前系統又將污泥帶入SBR池,造成SBR池中污泥沉降比增大,減緩了活性污泥中微生物的繁殖生長,造成污水處理效果較差。因此,如何將污水與污泥有效分離,并經壓濾機壓榨后形成泥餅予以回收處理,成為亟需解決的難點。
1污水處理站的主要任務
污水處理站主要接收氣化、合成裝置產生的工藝廢水及生活污水,污水經過混凝及均衡調節等工序,送入SBR池進行生化處理,完成脫除COD、NH3-N的過程,達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級標準后進行排放。污水處理站年運行時間按8000h設計,處理能力為52t/h(包括工藝廢水42t/h和生活污水10t/h)。
2污水處理工藝
污水處理主體工藝采用序批式活性污泥法(SBR),主要工藝步序為:進水曝氣—好氧曝氣攪拌—厭氧攪拌—靜置沉淀—排放。其去除BOD、NH3-N等有機物的基本原理是:好氧曝氣時,在好氧微生物及亞硝酸菌、硝酸菌的作用下對有機物進行分解;厭氧攪拌時,進行反硝化反應。序批式活性污泥法(SBR)由兩組SBR生化反應池組成,交替工作,一個工作周期為8h(進水曝氣2h、厭氧攪拌2h、沉淀3h、排水1h,工作周期及各階段用時可根據運行情況適當調整)。進水階段同時進行曝氣;每組池內設置4臺碟式射流曝氣器和2臺剩余污泥導出泵(反應池內剩余污泥由污泥導出泵排至污泥貯池)。出水由潷水器將上層清液排出。調節池、高效濃密池等單元用于穩定水量和水質,去除水中大部分懸浮物及影響生化處理的Ca2+等。
2.1預處理
氣化廢水通過廠區管道進入廢水調節池,在調節池中實現水質、水量的均化;同時,在廢水調節池中設置穿孔管路進行曝氣攪拌,防止懸浮固體和顆粒在池底沉積。調節池廢水由提升泵(一用一備)打入一級攪拌反應槽內,在攪拌反應槽內投加磷酸和氫氧化鈉,用于去除水中影響生化處理的Ca2+,充分攪拌混合反應后流入二級攪拌反應槽,并投加混凝劑和絮凝劑進行充分混合。出水流入濃密池,在混凝劑和絮凝劑的作用下,水與固體懸浮物分離,上部的上清液溢流至均衡池,底部的沉淀物通過污泥泵送至污泥貯池。均衡池接收兩路來水,一路為工藝廢水,另一路為生活污水,兩路水在均衡池中通過其底部鼓入的空氣攪拌后,由二級提升泵(一用一備)送至SBR反應池。
2.2生化處理
SBR反應池中,在曝氣階段,循環水泵(四用一備)、鼓風機(一用一備)啟動,補充水中的溶解氧,水中COD、NH3-N等在微生物的作用下得到氧化,產物為CO2、H2O和硝酸鹽(NO-3);在厭氧攪拌階段,循環水泵(四用一備)運行,加入適量甲醇補充碳源,水中的硝酸鹽(NO-3)在反硝化細菌的作用下還原為N2而從水中逸出。經沉淀階段后,由安裝于反應池末端的潷水器將上層的清液排至清水池,在清水池中取樣分析,各項指標達標后清液排出廠外。
2.3污泥處理
污水處理站產生的污泥主要包括濃密池的化學污泥和SBR池產生的剩余活性污泥。上述污泥通過各自的污泥泵排入污泥貯池,再由污泥處理系統的污泥螺桿泵抽到過濾機進行脫水處理,將污水與污泥分離,污水繼續回到生活污水井,再次循環處理,污泥則壓成泥餅,按照危險固體廢物的程序處理。但實際運行過程中,由于污泥螺桿泵抽出的污泥濃度低、含水量大、污泥量少,在過濾機濾布上流動性大,難以壓成泥餅。
3污水與污泥分離效果差的解決辦法
3.1污泥處理系統工藝改造
經分析,污泥壓榨過濾機為間歇式工作,當污泥貯池的液位達到80%~90%時,污泥壓榨系統啟動,此過程中池內上層為清液,下層為污泥濃度較大的污泥,啟動螺桿污泥泵后,由于螺桿污泥泵打量較大,而污泥貯池上部清液黏度小、流動性好,下部污泥黏度大、流動性差,故在螺桿污泥泵啟動的前幾分鐘,抽出的污泥濃度低、含水量大、污泥量少,造成壓榨效果差。為此,對原有污泥處理系統進行工藝改造,即在污泥貯池中上層加裝1條污泥貯池上清液排水管線,每次啟動污泥壓榨系統前,先打開上清液排水閥,使污泥貯池上層的清液自流至生活污水井再次循環處理,剩下的下層污泥再用污泥螺桿泵送至污泥壓榨機進行壓榨處理,從而提高污泥的處理率。
3.2污泥處理系統加藥工藝優化
為使水與污泥得到更好分離,一般采用投加聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)的方式對污水中的懸浮物粒子進行吸附、絮凝。為比較PAC和PAM的吸附、絮凝效果,從加藥量、加藥時間、加藥位置、經濟投入等方面多次進行試驗與對比,得出如下結論。聚合氯化鋁(PAC)是一種高分子混凝劑,通過壓縮雙層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕等作用,使水中細微懸浮物粒子和膠體離子脫穩,繼而聚集、絮凝、混凝、沉淀,從而達到凈化處理效果。PAC的投加方法:將固體PAC按照1∶3的比例加水溶解為液體,然后加15~20倍清水稀釋配制成濃度為12%~16%的藥劑。一般1000t污水需投加50~75kg的PAC,成本在130~195元。聚丙烯酰胺(PAM)分子能與分散于溶液中的懸浮物粒子架橋吸附,有著極強的絮凝作用。PAM的投加方法:先將PAM固體顆粒溶解成濃度為0.1‰~0.3‰的水溶液(應在搪瓷、鍍鋅、鋁制或塑料桶內配制,不可在鐵制容器內配制和儲存),再加水稀釋至所需濃度后投加入污水中,以便迅速發揮藥效。PAM溶液配制時,應慢慢地加入帶攪拌和加熱措施(PAM固體顆粒在30~40℃更易溶解)的溶解器中,并采用漸次加藥的方式,將PAM固體顆粒慢慢地投入水中,以便其均勻地在水中溶解,避免結塊。一般1000t污水需投加1.5~3.5kg的PAM,成本在63~147元。需注意的是:PAM水溶液應做到現配現用,因為溶解液長時間放置后,其性能會逐漸降低;同時,配制好的溶解液必須進行攪拌,攪拌速度一般為60~200r/min,否則會導致PAM降解,影響使用效果。通過試驗比對,投加PAM,污泥的絮凝效果、凈水速度提高20%,人員的勞動強度較投加PAC小很多,且投加費用也較投加PAC有所減少。為此,在帶式壓榨過濾機前增加1個PAM加藥混合器,增加藥劑與污水充分混合的時間,提高污泥的絮凝效果。
3.3污泥處理系統工藝優化
污泥處理的關鍵裝置———過濾機,其選型為帶式壓榨過濾機,處理能力為3~6m3/h,有效帶寬為1000mm,電機功率為0.75kW,而配備的螺桿污泥泵流量為20m3/h,污泥在過濾機濾布上沒有足夠的停留時間,造成污泥順著濾布從兩邊流下,達不到順利壓榨的目的。另外,因污泥壓榨過濾機為間歇式工作,每次在重啟設備時,總會出現螺桿污泥泵打不上量或污泥堵塞管道的問題。為此,對工藝操作進行以下優化:通過調節閥門開度、調整過濾機轉速并在過濾機頂上增加1層濾布等手段,找出污泥壓榨過程水量平衡點,實現污泥順利壓榨;對于管道堵塞問題,增加1臺沖洗水泵,在每次污泥壓榨完畢后,及時對污泥管道及PAM加藥混合器、帶式壓榨過濾機等設備進行沖洗。
4結束語
垃圾滲濾液為當今水污染的主要問題之一,具有成分復雜、高濃度氨氮、高濃度難降解有機物等特點,是目前國內外水處理的難點和熱點之一。2008年我國頒布了GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標準,對BOD、COD、氨氮、總氮的排放進行嚴格控制,要求COD在100mg/L以下,NH3-N達到25mg/L。分析我國污水處理技術現狀,現階段仍無經濟可行的技術處理垃圾滲濾液以保證達到排放標準。雖然生化技術與膜技術相結合可以達到相應的排放標準,但由于投資成本高、運行難度大,所以在國內很難進行推廣和應用。因此,需要引用新的污水處理技術對垃圾滲濾液進行處理,以達到新標準的要求。JS-BC工藝是從日本引進的污水生化處理新工藝,該工藝不受傳統城市污水處理工藝BOD5/CODcr、BOD5/TN、BOD5/TP比值要求的限制,同時具有占地小、運行成本低等優點,對垃圾滲濾液具有較好的處理效果,該工藝在日本和韓國應用都非常廣泛。
2JS-BC工藝介紹
JS-BC工藝是從日本引進的污水生化處理新工藝,該工藝由JS-BC裝置(回轉網狀型微生物接觸體裝置)、優化培養的Bacillus菌和促進優勢菌活性的有機生物營養液(生物活性劑)以及接收原水池廢水的調節池與曝氣池組、沉淀池組合而成。而JS-BC裝置則由回轉網狀型微生物接觸裝置和配套管路、閥門、儀表、控制系統組合而成。JS-BC污水處理技術的基本工藝一是利用JS-BC裝置為Bacillus土壤菌創造出適應其增值培養的獨特的好氧與兼好氧循環交替的載體環境,以及特殊網狀結構回轉載體所保證的足夠的生物菌附著量,并通過有機生物營養液對敏感菌群的營養作用,最大限度地對Bacillus菌進行增值培養并發揮出Bacillus菌的活性和對污水中有機物的吸附和降解功能;二是針對Bacillus菌的生化特性,將JS-BC裝置與曝氣池組結合,通過調整控制JS-BC裝置與曝氣池組間污泥的內外回流循環量和溶解氧量,實現Bacillus菌在JS-BC裝置與曝氣池組間對污水中有機物的高效分段循環降解,從而實現高效去除污水中的BOD、COD、SS、T-N,特別是有效解決了除氮、磷和消除惡臭等諸多污水處理難題。
3JS-BC生物處理工藝基本原理
JS-BC生化系統是指在原來的普通活性污泥法和回轉生物接觸法的基礎上進化演變的有機污水處理系統。通過將土壤菌(Bacillus)在JS-BC裝置和曝氣池內有效地增殖、活性化從而高效去除BOD、COD、N-Hex、TN、TP等污染物,并同時分解系統臭氣的先進、高效的處理系統。JS-BC生物處理工藝原理如下:(1)利用系統核心裝置JS-BC裝置絲網狀態梭型回轉接觸體污水和空氣流入量極高的特點,為土壤菌(Bacillus菌)提供特殊的生長環境,可從空氣中直接攝取豐富的O2,使土壤在回轉接觸體表面快速的附著并增殖,提高活性土壤菌(Bacillus菌)在載體上的保有量。同時,通過有機生物營養液對敏感菌群優勢培養作用,最大限度地對Bacillus菌進行增殖培養并發揮出Bacillus菌對污水中BOD、COD、T-N、T-P強大的吸附和降解能力,使JS-BC核心裝置對BOD的去除率達50%以上;T-N去除率達40%以上;T-P去除率達55%以上,大大降低了后續處理設施的進水負荷。(2)針對土壤菌(Bacillus菌)特殊的生化特性和污水處理原理,將JS-BC裝置、曝氣池組和沉淀池組有機結合,通過調整控制JS-BC裝置與曝氣池組間回流液的內外回流循環量溶解氧量和調整回流污泥循環量,實現土壤菌(Bacillus菌)在JS-BC系統中對污水中有機物的高效分段循環降解能力,從而實現高效去除污水中的BOD、COD、SS、TN、TP,特別是有效解決了除氮、磷和消除惡臭等諸多污水處理難題。
4JS-BC生物處理法的工藝流程及特點
4.1JS-BC生物處理法的工藝流程
JS-BC裝置是由日本引進的新工藝,污水經預處理后自流進入調節池進行水質、水量調節,調節好的污水由污水提升泵提升至混合池與回流后的曝氣循環液、回流污泥進行均勻混合后進入系統核心裝置JS-BC裝置,依靠活性Bacillus菌特有特性對污水中有機污染物、TN、TP和臭氣成分進行降解去除。裝置出水自流進入下端生物曝氣池依靠活性Bacillus菌進一步生化降解處理,同時曝氣液在曝氣池和JS-BC裝置中進行內、外循環,進一步提高TN、TP吸附降解時間,最大限度去除污水中TN、TP污染物。曝氣池出水自流進入后端沉淀池,對泥水混合物進行充分泥水分離,同時沉淀池中污泥回流到前端JS-BC裝置和曝氣池中對污泥的活性成分進行激活,提高系統內活性污泥(Bacillus菌)濃度,從而提高系統處理能力。經沉淀后的上清液自流進入后端深度處理系統進行處理,產生的污泥由提升泵提升至污泥處理系統進行處理。
4.2Bacillus菌的特點
Bacillus菌具有超強的繁殖能力,在高pH及低溫、高鹽度、高壓等極具嚴酷的極限環境中也具有適應能力。在Bacillus菌中含有資化性細菌對有機物有分解和資化作用。Bacillus菌可分解蛋白質和將淀粉分解至葡萄糖,可分解脂肪酸,可吸收資化、增殖分解后的物質。Bacillus菌屬適氮和硫磺素菌種,可將污水中氮素被氧化前的氨、氨鹽、硫化氫等狀態的物質吸收,去除了臭氣產生成份,降低了系統臭氣產生量。Bacillus菌具有孢子形成能力,在惡劣環境中能保持活性菌種增殖數量,維持處理能力。Bacillus菌可以分泌抗生素,具有殺菌滅菌的功效。Bacillus菌可分泌的酵素具有強力的水分解能力,可分解的蛋白質、脂質、核酸等物質,通過對難分解性物質的分解、可大幅提高處理效率。Bacillus菌能分泌出一種特殊的粘性物質,具有很強的吸附過濾能力。含有Bacillus菌的活性污泥的脫水性能非常好。
4.3JS-BC系統特點
JS-BC系統具有生物脫氮、除磷速度快,效果好的優勢,且具有瞬間吸收分解臭氣能力,無需增加臭氣處理系統,改善了污泥處理環境。JS-BC系統對COD的去除率高(85%以上)、工藝流程簡短、運行管理簡單,且對溶解氧要求低(0.1~1mg/L),具有運行費用省,系統活性污泥濃度高,耐沖擊負荷能力強,運行效果穩定等優點。此工藝的污泥產量小、脫水性能好。可直接濃縮脫水,便于進一步處理與處置。通過JS-BC核心裝置可去除BOD負荷的50%~80%,降低后續曝氣池進水負荷,減少曝氣池容量,并且JS-BC裝置可架裝在曝氣池上,從而可減少系統占地面積。在改擴建工程中可降低占地和改擴建成本,并大幅提高整體系統處理能力。JS-BC工藝具有管理簡單、運行可靠、不發生污泥膨脹、設備種類和數量較少、控制系統簡單,運行安全可靠等優點。
5結語
生產實習是學生大學學習很重要的實踐環節。實習是每一個大學畢業生必的必修課,它不僅讓我們學到了很多在課堂上根本就學不到的知識,還使我們開闊了視野,增長了見識,為我們以后更好把所學的知識運用到實際工作中打下堅實的基礎。通過生產實習使我更深入地接觸專業知識,進一步了解環境保護工作的實際,了解環境治理過程中存在的問題和理論和實際相沖突的難點問題,并通過撰寫實習報告,使我學會綜合應用所學知識,提高分析和解決專業問題的能力。
2、實習時間
3、實習地點
鐵嶺市污水處理廠
4、實習內容
4.1實習單位及工藝簡介
4.1.1實習單位介紹
鐵嶺市污水處理廠工程是國家“九五計劃”治理“三河三湖”的重點項目。由中國市政工程東北設計研究院設計,遼寧省計委遼計發[一九九五]七九二號文批復,設計近期規模為10萬m?/日,二級處理。
該污水處理廠的污水處理流程為:進場原水首先進入粗格柵,粗格柵后由污水提升泵提升污水進入細格柵。然后進入沉砂池,用以去除密度較大的無機砂粒,提高污泥有機組分的含率。進入A2/O反應池,進入輻流式二次沉淀池,一部分進入接觸池,再進入巴氏計量槽,最后出水,另一部分進入再生水廠進一步處理,作為電廠冷卻水用;污泥的流程為:從A2/O反應池排出的剩余污泥進入積泥配水井,再由污泥泵送入濃縮池,通過污泥投配泵進入脫水機形成泥餅,最后外運處置。具體流程圖如下:
4.1.3水質要求
污水處理廠進水水質:
出水水質:
4.2實習內容及過程
4.2.1主要處理構筑物工藝設計參數
(1)粗格柵
粗格柵間采用的是2座回轉式粗格柵,粗格柵安裝于溢流井的出口處,溢流井作用為:為了不是處理工藝超負荷運行而破壞處理最優化狀態,當水量過大,超過的處理負荷時,污水就從溢流井的側面溢流出去進入排水管道直接排入河流。2座回轉式粗格柵開啟時,將粗渣撈起,送入螺旋輸送裝置運入渣斗。格柵柵縫為30mm,每隔四小時啟動一次。
(2)提升泵房
提升泵房間采用4臺污水提升泵房(一般開啟兩個,另外兩個備用),每臺泵都為2100m3/h,揚程h=11m,功率P=110kw其中一臺定速,一臺變速為具有一定的調節緩沖而設。提升泵房的作用是使污水具有一定的勢能,以便在以后的工藝能實現重力自流。
(3)細格柵間
細格柵間采用的是2座螺旋格柵除污機,柵縫為6mm。主要過濾去絲狀物、帶狀物等。
曝氣沉砂池
本廠采用曝氣沉砂池,配置的是橋式吸砂機,全名叫撇油刮痧提拔裝置,可實現邊吸砂邊撇油。并配有砂水分離器,隔油四個小時啟動一次,曝氣沉砂,曝氣采用鼓風曝氣,曝氣在水深1/3處曝氣。
生化池
生化池采用的是德國先進的Linpor工藝,它的核心是在生化池中加入Linpor填料,是生化池的混合液污泥濃度得到提高,以達到減小生化池總容積的目的。這樣不但可以減少工程投資,而且二沉池的污泥更易于沉降,使總出水水質更加有保障。
Linpor是投料活性污泥法的一種,但它必須在曝氣池中加入15%-30%德國林德公司生產的微孔泡沫塑料立方體,作為活性生物體的載體材料,載體材料是該工藝的關鍵部分,且必須符合孔隙率、均勻度、顆粒尺寸、吸濕度以及有關機械、化學和生物穩定性的要求,才能保證最佳工藝性能,是裝置無故障運行,有較長的使用壽命(德國慕尼黑污水廠1984年建成,至今運行正常,未補加一粒載體)。該種載體是林德公司專利產品。
Linpor工藝,生化池內微生物為雙生物群落,部分生物附著于載體材料,而其余存在于曝氣池游離的活性污泥中,由于載體上寄居生物體較大,好氧作用的同時存在部分缺氧作用,硝化作用的同時存在反硝化作用,所以去除污水中BOD的同時除去部分氮,比較適應鐵嶺污水處理的要求,該工藝方案取消了普通二級污水處理廠的初沉池,不但節約了基建投資,而且有利于污水處理,當污水廠近期進水水質濃度低時,由于生化池前未設初沉池,生化池內微生物相對可以得到較多碳源,懸浮物多對形成活性污泥有利,對生化池正常進行也是有利的,將來污水廠進水水質達到預測的濃度,雖然未設初沉池,但由于林泡爾生化池為雙生物群落,不但混合液中污泥濃度高,而且載體上附著大量微生物,Linpor生化池平均生物濃度MLSS=4700 mg/L,是普通活性污泥法生化池生物濃度MLSS的兩倍,生化池效率要大大超過普通活性污泥法生化池,出水水質好。將來要求污水廠出水脫氮時,本工藝不需增加生化池容積,只要增加部分Linpor載體即可以滿足要求。
工藝優點:①較少空間時間的產出導致空間需求減少
②對高峰負荷不敏感
③增加了現有裝置的脫除效率
④滿足嚴格的出水要求,如可以達到NH4-N<0.1mg/L
⑤降解有毒化合物以及自我建立生物處理可能性較小物質這兩方面
“專家”。
Linpor工藝的衍生:
根據不同要求,有三種系統可供選擇。
⑴Linpor-工藝:最初應用時處理超負荷工業廢水。在不增加池容的條件下,提高原有處理能力。
⑵Linpor-C工藝:適用于除碳污染物。在無氧條件下,由兼性菌及專性菌降解有機物,最終產物是二氧化碳和甲烷氣。
⑶Linpor-CN工藝:適用于同時除去碳和氮的污染物。它的F/M低于Linpor工藝,因此其泥齡足以進行消化過程,即氮的生物氧化在載體顆粒內部所形成厭氧區。所生成的硝酸鹽,其較大部分不立即進行反硝化作用,剩余的硝酸鹽可以再上浮的反硝化池中加以去除。
輻流式沉淀池
輻流式沉淀池一般采用對稱布置,有圓形和正方形。主要由進水管、出水管、沉淀區、污泥區及排來自泥裝置組成。按進出水的形式可分為中心進水周邊出水、周邊進水中心出水和周邊進水周邊出水三種類型。鐵嶺市污水處理廠 采用中心進水周邊出水輻流式沉淀池,共設四座,且設集配水井一座。采用雙層集配水井形式。來水經中心管進入內層配水井,均勻的分配給四座二沉池。二沉池中間進水,周邊出水,設置帶有三角堰板的集水槽集水,通過出水渠流入外層集水井,再由集水井流入下層構筑物。
(7)污泥濃縮池
污泥處理的主要目的是去除污泥顆粒中的空隙水,減少污泥體積,從而降低后續處理構筑物和設備的負荷,減少處理費用。常用的污泥濃縮有重力濃縮法、氣浮濃縮法和離心濃縮法。鐵嶺市污水處理廠采用的是重力輻流式濃縮池。
脫水機
污水處理過程中所產生的污泥,一般是帶水的顆粒或絮狀疏松結構。污泥經濃縮后,尚有97%的含水率,體積仍然龐大。因此,為了綜合利用和最終處置,需要對污泥進行干化和脫水處理,使污泥含水率降到以下,以縮減污泥體積。
污泥脫水的方法很多,一般有:真空過濾、板框壓濾、帶式壓濾和離心過濾等。鐵嶺市污水處理廠以前采用的是離心式脫水機,現在采用的是板框壓濾機。
(9)再生水廠
①工藝流程說明:
到大連
該公司采用石灰法工藝:原水(經過二級處理的污水)經提升泵房提升,進入機械加速澄清池,原水于加進來的消石灰、聚凝劑、助凝劑充分混合;消石灰可降低污水中的暫時硬度和堿度,同時也可以為聚凝、吸附提供CaCO3晶核,這些晶核在聚凝劑的作用下,形成大顆粒活性污泥,可提高混凝澄清效果;加入助凝劑可促使礬花長大,可進一步提高出水水質,澄清后的水在管道混合器中加入硫酸酸液是為了中和過飽和的CaCO3 ,防止產生大量碳酸鈣垢結晶體堵塞濾料。經過變空隙濾池過濾后的水進入清水池,經循環水泵送至電廠循環冷卻水系統。
②主要系統介紹:
A.澄清池系統:
機械加速澄清池是利用池中添加消石灰等藥劑作用下積聚的化學污泥與原水中雜質顆粒相互接觸、吸附,以達到清水較快分離的構筑物。機械加速澄清池是通過提升葉輪和攪拌槳作用,使加過藥劑的原水在第一絮凝室和第二絮凝室與高濃度的回流污泥接觸、迅速混合,結成大二重的絮凝體,在分離區進行分離。澄清池底部設有機械刮泥設備,可以及時排除污泥。
B.變孔隙濾池系統:
變孔隙濾池中裝有按技術要求不同粒度的石英砂,即不同粒徑的濾料按一定比例混合而成,較粗的濾料所占比重較大,起到了濾料骨架作用,細濾料的加入并在濾層中混勻極大的降低的粗濾料的局部孔隙率,提高了污水中細小顆粒的絮凝作用,更有利于對細小顆粒的去除,也極大提高了濾池的截污能力。濾池底部有集水系統和配水配氣系統,濾池將澄清池出水加酸調整PH值后的水進行過濾,使出水濁度達到5mg/L以下,過濾后的水進入地下清水池。與濾池配套的還有反洗水泵和反洗風機,供濾池反洗用,是濾池能持續穩定工作。
C.石灰、加藥系統:
加藥裝置是石灰法工藝系統設備的重要組成部分,根據處理流量或水質自動加藥。各加藥單元的裝置包括計量箱、加藥泵以及加藥系統所必須的管路、閥門、關鍵控制設備等組成。
a.石灰單元
石灰處理系統包括石灰粉的儲存、劑量、制漿、輸送四個部分。石灰粉儲存在石灰粉倉內,通過旋轉式給料機和螺旋輸送機的雙重計量,石灰粉以一定的量進入石灰溶解箱配成一定濃度的石灰漿。石灰漿通加藥泵定量的加入到機械加速澄清池內送石灰漿現改進為單池雙管輸送,石灰粉通過變頻調節加藥量,實現不同的處理水量不同的加藥量。
b.絮凝劑單元
采用兩罐三泵美國(MILTON ROY)。
c.助凝劑單元
d.硫酸單元
加酸系統采用加98%的濃硫酸,加酸設備選用美國MILTON ROY的酸計量泵三臺,兩用一備,可以根據處理水量的不同進行加酸量的調節。
e.加氯單元
二氧化氯發生器系統是由4個主要部分組成的,包括壓力水供應系統、二氧化氯發生裝置、二氧化氯投加系統、電器控制系統。加氯消毒能有效祛除水中的細菌、病原菌等有害微生物
D.污泥脫水系統:
污泥處理系統采用一套污泥處理裝置,處理的污泥主要是機械加速澄清池底部的排泥。機械加速澄清池底部的污泥自流至污泥儲池,后通過渣漿泵輸送至離心脫水系統,脫水機設置兩臺(1用1備),再通過離心脫水機的脫水,污泥最終形成泥餅外運。
E.其他部分
反洗用氣由反洗羅茨風機提供,通過布氣裝置為濾池反洗提供氣源動力。
系統各氣動裝置氣源由螺桿式空壓機提供。螺桿式空壓機發生的壓縮空氣經后置冷卻分離器,進入儲氣罐,為整個系統提供壓縮空氣。
4.3實習體會與總結
本次實習是我們專業的認識實習,通過本次實習,使我深深地體會到實踐的重要性。我們平時上課學的是理論知識,但是這些理論知識只有放到實際中去,才能體現出它的價值,而且我們學習理論知識就是為了在實際中運用,實踐永遠是檢驗真理的唯一標準。通過本次實習,我學到了很多知識,尤其對于Linpor工藝有了較為全面直觀的了解,熟悉了其工作流程,處理特點等方面,對于書本上沒有的,或者不明白的都有了較為清晰的認識。通過本次實習,使我學會綜合應用所學知識,提高分析和解決專業問題的能力。 可以說任何一套工藝本身都不是完美的,影響因素是多方面的,這就需要在設計和運行時加以考慮。更重要的是如何在運行過程中通過調試與實踐不斷提高工藝的處理能力。同時我 也認識到,隨人類經濟發展對水資源的浪費和過度使用及造成污染也越發嚴重,使的淡水資源越來越少,如果人類現在不保護淡水資源,那我們的下一代將會面臨怎樣的生活可想而之。水污染的治理雖已引起政府和民眾的關注,但還很不夠,從對水污染的預防的監管制度上看還很薄弱,水污染的治理的耗資的巨大和技術的難度都在提醒我們水污染的預防意識的重要。
【關鍵詞】城市污水處理工藝發展
中圖分類號:F291.1城 文獻標識碼:A 文章編號:
據資料介紹, 美國現在平均每1 萬人就擁有1 座污水處理廠, 英國和德國每7 000~8 000 人擁有1 座污水處理廠。而我國城鎮人口中, 平均每150 萬人才擁有1 座污水處理廠。據建設部通報的全國污水處理情況, 目前已建成的污水處理廠, 除正在調試運行的外, 尚有不能正常運行的, 其原因主要有: 第一, 對污水處理組織管理不力, 致使有的污水處理廠已建成半年甚至近一年仍未運行。第二, 一些已建成污水處理廠的城市仍未開征污水處理費, 或收費標準和征繳率低, 污水處理設施運行經費難以保障。第三, 污水收集管網建設滯后, 污水處理廠運行負荷率低, 甚至難以運行。第四, 地方配套資金不落實, 影響污水處理廠調試運行。另外, 還有部分城市污水處理廠設計規模偏大, 過度超前, 造成設施能力部分閑置不能充分發揮效益。
一、城市污水處理工藝
污水處理的主要方法有物理、化學、物理化學和生物方法。這些方法可以單一使用, 也可以針對不同的污水水質組合使用。污水生物處理法是19 世紀末出現的污水治理技術, 現今已成為世界各國處理污水的主要手段。我國現階段的城市污水處理主要以生物法為主, 物理法和化學法起輔助作用。目前我國城市污水處理廣泛使用的水污染治理技術有傳統活性污泥法, 延時曝氣活性污泥法, SBR, AB, UNITANK 和氧化溝工藝, AO 和A2O 等。這些工藝被證明是行之有效的水污染控制技術。
1、傳統活性污泥法
傳統活性污泥法已經有近90 年的歷史, 其主要處理構筑物是曝氣池和沉淀池。污水中的有機物在曝氣池內停留一段時間后, 絕大部分被曝氣池中的微生物吸附, 隨即氧化分解成無機物。在沉淀池中, 呈絮狀的微生物絮體———活性污泥下沉, 而上部的清液溢流排放。為了保持曝氣池中污泥的濃度, 沉淀后的部分活性污泥又回流到曝氣池中。該工藝的特點是有機物去除率高、污泥負荷高、池容積小、電耗省、運行費用低。此法穩定可靠, 已經積累了豐富的設計和管理經驗, 但普通曝氣法占地多,建設投資大, 僅能滿足BOD5, CODCr, SS 三項出水指標, 且該工藝容易產生污泥膨脹現象, 除磷和脫氮效果差。
2、SBR 法
間歇式活性污泥法又被命名為序列間歇式反應器法( Sequencing Batch Reactor) 或序列間歇式( 序批式) 活性污泥法, 簡稱SBR 法。它是一種按間歇曝氣方式運行的活性污泥處理技術, 采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式, 非穩定生化反應替代穩態生化反應, 靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。它的主要特征是運行的有序和間歇操作, SBR 技術的核心是SBR 反應池, 該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,無污泥回流系統。該工藝具有以下優點: 第一, 理想的推流過程使生化反應推動力增大, 污水在理想的靜止狀態下沉淀, 需要的時間短、效率高, 運行效果穩定, 出水水質好; 第二, 耐沖擊負荷, 池內有滯留的處理水, 對污水有稀釋、緩沖作用, 有效抵抗水量和有機污物的沖擊; 第三, 反應池內存在DO, BODS 濃度梯度, 有效控制活性污泥膨脹; 第四, SBR 法系統本身也適合于組合式構造方法, 利于污水廠的擴建和改造; 第五, 實現好氧、缺氧、厭氧狀態的交替, 具有良好的脫氮除磷效果; 第六, 工藝流程簡單、占地面積小、造價低。存在的缺點是: 對自動控制技術和連續在線分析儀表要求高,操作復雜, 難于管理。該方法適用于水量、水質排放均勻的工業廢水。
3、氧化溝法
氧化溝法是活性污泥法的一種變形, 屬于低負荷、延時曝氣活性污泥法。廢水和活性污泥的混合液在環狀的曝氣渠道中不斷地循環流動, 因此又被稱為“ 循環曝氣池”。氧化溝法具有處理工藝及構筑物簡單、無初沉池和污泥消化池( 一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流系統) 、有機物去除率較高、脫氮、除磷( 溝前增設厭氧池) 、綜合指標較優、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩定等優點, 但存在負荷低、占地大、電耗大、運轉費用偏高的缺點, 適用于中小規模的低負荷污水處理廠。
4、 A/B 法
A/B 法是吸附生物降解法( Absorption Bio- degradation) 的簡稱。該工藝不設初沉池, 由污泥負荷較高的A 段和污泥負荷較低的B 段串聯組成, 并分別有獨立的污泥回流系統。該工藝從20 世紀80 年代開始應用于生產實踐, 具有一些獨特的特點。但該法存在污泥量大、構筑物及設備較多、建設投資和處理成本高、運行管理復雜的缺點。
二、污水處理的發展
1、工業廢水處理與城市污水合并處理
工業廢水與城市污水是合并處理還是分別處理, 是多年爭辯的老問題, 世界各國都存在, 在我國更為突出。工業廢水與城市污水處理的關系能否合理的解決, 關系到如何發揮投資效益, 即能不能使有效的資金用于更好地防治水污染的問題。多數人已認識到, 應優先考慮工業廢水與城市污水的合并處理, 規定工業廢水進入城市下水道的水質標準, 并在廠內進行必要的預處理, 以控制并處理容易造成的問題, 工廠和城市應對城市下水道和污水處理廠的投資和運行費用共同負責, 可按水量、水質合理分攤。
2、城市污水再生利用
污水經過不同深度的處理后, 成為人們的第二水資源。污水經過處理不能得到合理的使用, 就會淡化了污水處理的意義。中國水資源的擁有量在世界排名第121 位, 說明我國淡水資源匱乏。實踐證明來源較為可靠的再生水是第二水資源之一, 但是人們對再生水的認識有偏見, 認為再生水是由污水經過處理后獲得的, 歸根還是污水, 所以不能得到重用, 因此給再生水利用渠道的開發造成了極大的困難。面對淡水資源的寶貴要求, 人們重新認識再生水, 把再生水利用的渠道拓寬, 要因地制宜根據需要確定利用途徑。例如農業用水、工業用水、市政、園林用水、生活雜用水、城市二級河道景觀用水、利用現有坑塘儲存再生水、地下水回灌溉用水等。
3、建設環保型的污水處理廠
污水處理廠是消除污染、化害為利、造福于民的產業, 建設污水處理廠要消除自身對環境的污染, 特別是隨著環保法的深入人心, 全民環保意識的增強,污水處理廠自身的污染應引起高度的重視。城市污水處理廠的建設可以從少到多, 從低級到高級。結合我國實際, 盡量開發高效、低耗的處理技術, 以便在財力、物力不充足的條件下, 經濟有效地解決水污染防治問題。
【關鍵詞】村居污水;生活污水;處理技術
1.前言
目前,各地城鎮污水處理廠隨著的對環保的關注應運而生,但各地污水處理廠及配套污水收集系統的現狀處理能力僅能滿足城鎮污水處理需求,暫且不能顧及農村的污水處理需求,因此有很多農村地區的工業廢水和生活污水未經處理直接排入附近河道水體。其污染負荷超過了周邊水系的自凈能力,河水體的污染已日趨嚴重,水體污染,嚴重影響了人們的生產和生活環境,并直接影響當地水廠的取水安全。由此而知,做好農村生活污水處理的建設顯得尤為重要和緊迫。
2.農村污水處理工程建設基礎工作
農村地區污水管網和污水處理設施建設滯后,農村生活污水的水質水量也各不相同,污水處理工程的建設需根據當地環境和自然條件現狀、經濟承受能力等條件因地制宜做好調研基礎工作,主要有以下幾個方面:踏勘工程范圍內各技術方案所涉及的地形地物,調查工程范圍內內居民區分布、道路系統、河道現狀和發展規劃,走訪相關部門,聽取各部門的意見和要求,搜集社會經濟、城市發展、交通運輸以及地形、氣象、水文、區內給排水現狀和相關建設項目等基礎資料,并對資料進行深入細致的研究,選取、比較污水處理工藝方案,聯系設備廠家、索取有關產品特點、性能、價格等技術經濟信息和資料,經過工藝計算、造價估算等。
3.農村生活污水處理工程技術探討
農村污水處理工程的建設和運行不但耗資大,而且受多種因素的制約和影響,其中處理工藝的優化選擇,對于污水處理工程的建設、確保污水處理的效果和降低運行費用發揮著至關重要的作用。因此有必要根據確定的標準和一般原則,從整體優化的觀念出發,結合設計規模、污水水質特性以及當地的實際條件和要求,選擇技術可行、經濟合理的處理工藝技術,經全面技術經分析后,優選出適宜工藝為最佳方案,以此進行設計。
生活污水的處理方法有生物法、化學法、物理法以及土地法等。
從技術經濟比較,生物法與其它方法相比,具有處理效率高,運行費用低,處理效果好,運行穩定、運行經驗豐富等優點。所以,生物法被廣泛應用。生物法主要分為活性污泥法和生物膜法,其中活性污泥法又因其具有處理效果穩定、運行經驗豐富的特點而被更加廣泛應用。活性污泥法自本世紀初被發明以來,發展迅速,變化很快。選擇已經有許多種不同形式的活性污泥法污水處理技術,主要包括以下工藝:傳統活性污泥法、缺氧好氧脫氮活性污泥法、厭氧好氧除磷活性污泥法、厭氧缺氧好氧脫氮除磷活性污、AB 兩段活性污泥法、接觸氧化活性污泥法、氧化溝法SBR以及CASS等。
如若對污水的出水標準要求較高,污水在經過生化反應并由沉淀池沉淀后的上清液還需要進行再處理以保證出水水質達到設計標準,目前廣東省常用的后處理工藝包括人工濕地、穩定塘、快速滲濾池等。在以往的工程實例中,人工濕地受到青睞因其具有處理效果好,維護方便,工程基建和運轉費用低,具有美學價值等優點。
4.工程案例
4.1 工程概況
某村莊總戶數239 戶,常住人口1066 人,外來人口425 人。用水量按200L/人?日,污水量為298.2m3/d。污水處理設計量取300m3/d,污水處理設施24小時運行。廢水處理前污染物濃度及出水要求如表1。
4.2 本項目的重點、難點及注意事項
①對于磷的出水標準要求較高,采用化學除磷的方法。消毒采用次氯酸鈉消毒的方法。②產生臭氣的單元需覆蓋并收集臭氣,將收集的臭氣引入后面的好氧生物處理池進行處理,盡量減少氣味對周邊居民的影響。
4.3 污水收集管網的布置
生活污水收集管布置采用DN300雙壁波紋管。居民的生活污水經各自的排水管接入至附近的收集管,收集管匯集至收集總管,采用DN400雙壁波紋管。然后自流至污水處理站。收集管道坡度按1‰布置。收集管網轉角位置均設置一個Φ1000 的檢查井,并每隔30m 設置一個Φ1000 的檢查井。
4.4 污水處理工藝流程(見圖1)
4.5 污水處理工藝流程簡述
①污水經粗細格柵進入調節池進行水質水量調節,在調節池中設置潛水攪拌機,以防止污水在調節池中產生異味,同時充分均衡水質水量。②主體工藝采用厭氧+缺氧+好氧工藝。厭氧池內設置潛水攪拌機,二沉池1 底泥回流至厭氧池,釋磷及快速吸收可溶性COD,可生化降解的大分子有機物在兼性厭氧的發酵細菌作用下轉化為揮發性的脂肪酸。隨后污水進入缺氧池,缺氧池采用升流式缺氧池形式,污水在缺氧池中與填料充分接觸。反硝化細菌利用好氧池回流的混合液帶來的硝態氮作為底物,同時利用污水中的有機物進行反硝化,達到同時降低有機物和脫氮的目的。隨后污水進入生物接觸氧化池,進行好氧處理。③生活污水經生化處理后,進入二沉池1,進一步降低污水中的污染物含量,二沉池1 底泥回流至厭氧池,出水自流進入二沉池2。為了達到除磷的目的,在二沉池2 前設置加藥裝置。④二沉池2分離出來的污泥用吸糞車定期清理外運處理。⑤二沉池2出水進入消毒池后通過投加次氯酸鈉達到消毒目的后排入水體。
4.6 臭氣處理工藝
由于廢水量比較小,產生的臭氣量也相對較少,將收集的臭氣引入后面的好氧生物處理池,利用里面的廢水進行吸收臭氣中的成分,并進行稀釋,從而不影響周邊的環境。
4.7 整體外觀設計
污水處理設施主體池體均為地埋式,控制、加藥間(上鎖)為框架結構、外墻貼瓷片、房頂琉璃瓦內墻涂料、地面鋪瓷片。池體上面回填土方后種植草坪,并安裝適當數量的石凳、石椅,方便附近的居民或工人休息。
圖1
5.結語
農村污水處理,相對于城市集中污水處理,難度更大,而農村水污染情況日益嚴重,已對農村地區的水體、土地等自然環境產生嚴重影響著眼長遠,合理規劃農村污水處理設施建設也更需要引起重視。為建立和諧新農村,為農村居民創造更好的居住環境,保障農村生活質量提高,縮小城鄉差距,我們應該要重視農村污水的治理,讓農村河道變得水清魚肥,使居民的生活水平大大的提高。
參考文獻:
[1]《廢水處理實用技術及運行管理》,李亞峰班福忱許秀紅等編著,化學工業出版社, 2012.