前言

隨著城鎮(zhèn)化進程加快,經(jīng)濟快速發(fā)展的同時環(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營的重要原因之一。

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)的不同對污水進行預(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,達到升級改造的要求。

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,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%?；w廢水含有可溶和不溶有機物,可以在預(yù)處理中用隔油和氣浮的方式去除不溶有機物,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)化工廢水特點合理調(diào)配進水水量,特別是水質(zhì)復(fù)雜,含有影響生化的化工成份存在:例如含有強氧化劑、殺菌劑、高鹽份、高毒性的廢水應(yīng)進入急事故排放池,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

對于含有酸和堿的接管廢水進水,需要有應(yīng)急事故排放池,以防止由于酸堿瞬時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,對接管進水水質(zhì)的混合進行有效控制,能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)進水濃度和水量的作用,對后期的生化處理才能穩(wěn)定運行?；U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,對后期生化處理更帶來負面影響,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)和控制進水水質(zhì)水量,合理配好進水水質(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,對生化處理有利,能起到平衡水質(zhì)B/C的作用。對于物化處理和一級生化處理后的水質(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一級生化出水池,直接配入二級生化池中進行生化,通過提高二級生化污水中的B /C,有利于二級生化的處理。

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)具備運行可靠,運行管理方便的特點,②工藝應(yīng)具備投資省,運行費用低廉的特點, ③工藝應(yīng)具備較強的抗沖擊能力及靈活的運行方式。

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,無疑在中國中小城鎮(zhèn)污水處理中具有良好的應(yīng)用前景。通過實踐與資料整理得到:當生活污水工業(yè)廢水各占一半時,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。水解池停留時間215h～315 h,曝氣池4 h～6 h,試驗期間進水水質(zhì)波動較大, 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,出水完全達到一級排放標準,同時用氣量比傳統(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,同時對傳統(tǒng)高負荷生物濾池進行了重要的技術(shù)革新,在提高處理效率的同時大幅度降低了建設(shè)投資和運行能耗。厭氧酸化- 高負荷生物濾池處理系統(tǒng)的CODcr去除率高達75% ～85% , BOD5 達85% ～95% , SS達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處理的出水要求。此外,厭氧水解- 高負荷生物濾池處理__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. 3　SBF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行固液分離,該工藝可以處理不同濃度污水,運行靈活穩(wěn)定。與常規(guī)活性污泥法相比, SBF工藝的特點有: ①生物相多樣化且微生物量多,生物膜法單位體積內(nèi)的生物量有時可多達活性污泥的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耐沖擊負荷,對水質(zhì)、水量變動具有較強的適應(yīng)性,即使進水中斷或工藝遭到破壞,性能亦不會受到致命的影響,恢復(fù)較快;③動力消耗低,氧的利用率高,由于填料的擾動使氣泡破裂進而提高了充氧效率,故一般動力消耗較活性污泥法要小; ④土建費用少,造價低,運行管理方便。因此對于水質(zhì)成分相對復(fù)雜,水質(zhì)水量波動相對較大的中小城鎮(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、運行可靠等諸多優(yōu)勢,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),采用低負荷活性污泥工藝和特殊的懸掛鏈式曝氣工藝,曝氣頭懸掛在浮筒鏈下,浮筒鏈橫跨一體化曝氣池兩岸,每條鏈可在一定區(qū)域運動,曝氣器的波動使其服務(wù)面積增大,使系統(tǒng)可以在低污泥負荷波浪式氧化工藝下運行,通過簡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A /O工藝,實現(xiàn)多級脫氮以促進硝化、反硝化反應(yīng)的進行,使水中的污染物被微生物徹底吸收和分解,達到凈化水質(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、維護簡單、運行費用低等特點。

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)同作用實現(xiàn)污水的凈化,具有投資低、運轉(zhuǎn)費用低、維護技術(shù)水平低和能耗低等特點。資料表明,人工濕地的工程造價與運行費用僅為傳統(tǒng)活性污泥法的10%～50% 。因此,人工濕地在中國中小城鎮(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各地都有應(yīng)用。人工濕地處理系統(tǒng)完全適于中國不同地區(qū)中小城鎮(zhèn)的水質(zhì)、水量波動大的特點,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,并進行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖,進而形成人工生態(tài)系統(tǒng)。污水進入生態(tài)塘中,其中的有機污染物被細菌和真菌降解,而其降解產(chǎn)物又被作為碳源、氮源和磷源,利用太陽能,進行新陳代謝過程,并從低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級逐級遷移轉(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)濟效益。由于生態(tài)塘工藝動力費用小,且無需進行污泥處理,基建工藝流程:污水→格柵→沉砂池→斜板沉淀池→厭氧塘→多級兼性塘→最終凈化塘(養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨) →農(nóng)田灌溉→補充地下水。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的進一步降低,一級生化出水后的深度處理,可以在一級生化出水進行二級物化處理,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,對廢水進行深度處理,其原理是利用各種固體顆粒的吸附功能和對廢水進行深度處理。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

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)條件下生長代謝至一定階段產(chǎn)生的具有絮凝活性的產(chǎn)物?？梢允顾w中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細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)物對環(huán)境無毒無害、不會產(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理想目標。

(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現(xiàn)發(fā)酵液中微生物的細胞分離。

(6)食品廢水處理。食品的廢水中往往會有多種可利用成分,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),在外力的推動下,對混和物進行分離、提純、濃縮的一種分離新方法?？梢允枪滔嗄ぁ⒁合嗄せ驓庀嗄?。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)動力的不同,分為壓力驅(qū)動膜、濃度驅(qū)動膜、電驅(qū)動膜和熱驅(qū)動膜,以壓力和濃度為驅(qū)動力的膜分離技術(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: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)備本身沒有運動部件,很少需要維護,可靠度很高,操作十分簡單;膜分離裝置簡單、分離效率高,而且可以直接插入已有的生產(chǎn)工藝流程,不需要對生產(chǎn)線進行大的改變。為達到新的排放標準需要在短時間內(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改造處理技術(shù)。（東華大學(xué)環(huán)境工程與科學(xué)學(xué)院）