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1 前言
對環境進行保護的時候,城市生活上的污水處理是非常值得研究的一個問題,中國的城市排水體系與管道的鋪設中出現了問題,這嚴重影響到了水質,并且在城市發展的過程中,隨著企業、人口等逐漸的加多,排放的污水越來越多。因此城市的生態環境高低是非常值得重視的一個問題,挑選低耗高效的節約資金的方式,對城市的污水進行管理也是如今污水治理工作的重心。
2 城鎮污水處理現狀和發展
2.1 我國城鎮污染的慨況
如今中國的城市大多都選擇合流式的排水方式,沒有比較完善的管理體系,并且沒有在整個城市普及,大多的污水在沒有處理的情況下就排放了,這也嚴重危害到了城市的水質。在城市發展的過程之中,污水也在逐漸的增多,污染的程度也逐漸變深,因為傳統的思想影響,大多數的城市都是重視城市的發展,以犧牲生態環境為代價,導致城市的河流湖泊受到了前所未有的挑戰,這樣城鎮的居民在引水與生存方面也遭到威脅,一定程度上制約了城市的發展。
假如城市的污水沒有得到及時的處理,對中國的環境來說也是有一定影響的,對中國走可持續發展道路也有很深的影響。現代化的污水處理設備與污水處理的方式對于城市的發展來說是必不可少的,假如這些方面達不到要求,污水造成的影響就會更加嚴重,因此城市處理污水這個方面是非常重要的,據調查的數據來說,大多城市的污水并沒有處理就排放到了江河之中,這對城市的水源是嚴重的威脅。
2.2 城鎮排放污水的特點
城市污水里面的污染物相對于大城市來說是很高的,城市的污水的排放量較高,低峰數值很明顯,城市的污水處理方法有集中與分散兩種處理的方法,將這兩種方式進行比較之后,認為分散式的污水處理方式對于城市的污水處理來說是最合適的,對于城市的經濟與社會的效益與可持續發展來說,都是利益較大的。
2.3 我國城鎮的發展趨勢
對污水進行處理的原則就是低耗、高效、快捷,需要面對的問題就是人口的增加、生產力落后、經濟落后等,這也是由中國的國情所決定的,中國的居民面臨巨大的生存壓力需要得到解決,因此經濟就成了發展的首要目標,中國的很多城市都初步的進行了污水處理廠的建立與規劃,不過很多的中小城市都沒有污水處理廠的建設。通常中小城市與大城市的水體都能夠聯通,假如中小城市沒有做好污水的治理工作,大城市的水體環境也會受到一定程度的影響,因此需要重視中小城市的污水處理問題。因此,便捷、高效、低耗的治理污水技術對我國來說是最需要的。
3 城鎮污水處理工藝的選擇
3.1 工藝技術選擇的有關問題
中小城市進行污水處理的時候,能夠挑選大城市所使用的治理污水的方式,還能夠挑選工業所產生的廢水與生活中的廢水結合實際情況得出來的處理方式。不過還是得謹慎的對其進行探討與選擇,在進行實際的分析之后再對其進行合理的配置。
3.2 工藝技術的選擇原則
就中國中小城市的特點進行原則的制定,根據中國城市多且面積大,污水多,缺少資金與技術等問題,使用最便捷、高效、低耗的方式對其進行處理,這樣就能夠最有效的對其進行控制與治理。
我國城鎮污水處理適用工藝技術選擇的原則是:
①就中國的城市污水特點來說,抗沖擊能力的符合程度、自身的調節能力進行挑選,有機的污染物在去除的時候還必須進行脫氮與去磷的工作,這樣水體得不到足夠的養分。②沒有足夠的資金。使用經濟并節能的工藝與技術,盡量的減少處理污水的設施,縮減了運行的費用,投資高的項目不予以考慮,盡量的減少能建立污水治理廠卻不能夠運行的矛盾。③有便捷的管理與操作。挑選出最簡潔的操作方法,縮減運行中的工作人員,節約下來運行的資金。
3.3 工藝技術選擇的影響因素
由于中國是發展中國家,因此沒有足夠的資金,大城市與中小城市的基礎設施上并不能夠有相應的平衡,因此這就需要挑選工藝時結合以下方面進行考慮:
3.3.1 不均勻的水量,使得晝夜的變化十分大,夜間沒水的可能性高,在排放上要具體的測量確定水質,對處理目標的確定才能正確,污水處理要求的技術十分含量高,但是城鎮的工作者普遍素質低下,所以在選擇污水工藝的時候要選擇簡單的,便于管理的,盡量降低建設資金和運行資金,才能夠確保污水處理工藝的順利進行。
3.3.2 對城鎮污水處理產生的污泥和污水要進行妥善安排
在對城市的污水進行處理的過程中會產生污水與污泥,處理污泥這個步驟很多的單位并不給予重視,這一方面還是沒有做好,因此必須重視污泥的處理。假如對城市的污水進行處理的時候,沒有采取正確的方式,很可能導致污泥遍地都是的現象,這樣容易造成二次污染。中小城市的污水處理場地就大城市來說小很多,處理污泥的數量也比較小,對其進行處理的時候,必須從經濟的角度出發對其進行處理。在使用污水處理工藝的時候,應該選擇污泥產生量少的工藝技術,這也是節省資金的方法之一,選擇這樣的工藝技術方法和工藝運行條件才能保證污泥處理穩定的進行,污水處理工作也能夠順利進行,對產生的污泥,要全面系統的化驗分析氣成分,因此,運用科學論證達到污水處理的要求。
3.4 工藝技術篩選步驟
技術與其服務對象的匹配性是污水處理技術的實用性要求,采取與其經濟發展水平匹配的技術,才有可能在城鎮里建設起污水處理工程,才能夠確保污水處理工藝技術堅持長期的長期性,并能夠正常運行。針對城鎮的某項治理技術性可用四個方法,第一個方法是對我國各地城鎮的特征進行識別;第二個方法是對各城鎮的社會經濟發展、基礎設施狀況進行分析、評價和判別;第三個方法是對各城鎮處理生活污水的技術性能、費用、運行條件和適用性進行分析;第四個方法是對處理技術的實用性進行篩選,不同類型的城鎮采用匹配的技術。
城鎮的地理位置;城鎮的水質污染情況和治理狀況;控制污染物的總量要求;社會整體的經濟狀況;在城鎮的基礎設施,都是識別各地區城鎮的特征。
3.5 處理技術的分析
在處理技術上主要分析以下四個方面:
(1)在處理生活污水的時候的技術性能進行分析。(2)運用不同處理規模的時候,對治理技術的建設費用和運行費用進行分析。(3)對處理技術的運行范圍和條件進行分析。(4)對處理技術的適用范圍和條件進行分析。
4 結束語
就以上的分析與討論,就可以知道由于中小城市的垃圾處理方式與大城市的落后很多,中小城市的垃圾滲透程度也更小,這需要將垃圾與中小城市的污水進行一并的處理,進行一級處理的時候,就需要對調節池進行設置,對中小城市的污水質量進行調節,經過技術的對比之后,必須先使用生物膜法對其進行再次的處理,其中接觸氧化的方法與曝氣濾池都是很合適的,在對應的條件中,經過一級處理后的污水,使用穩定塘或人工式的濕地方式對其進行處理,所以使用生態方式技術對其進行處理是非常好的。
參考文獻
[1]張小玲.生物膜內亞硝化過程及反硝化特性研究[D].西安建筑科技大學,2001年.
關鍵詞:小城鎮;污水處理;處理工藝;生態處理
1 引言
目前,我國小城鎮的排水體制多為合流制,且沒有較完善的管道系統,排水系統普及率較低,大部分小城鎮污水未經處理就直接排放,給水環境質量造成很大威脅。我國90%以上小城鎮的水體環境均受到不同的程度的污染,78%的城鎮河段不宜作飲用水源,50%的城鎮地下水受到污染工,業較發達的城鎮附近的水域污染則更加突出。隨著城鎮規模的不斷擴大,城鎮污水的數量和污染程度都越來越大,因此,必須加強小城鎮的水污染治理。
2 小城鎮的污水處理工藝
2. 1小城鎮污水處理工藝特點
小城鎮污水處理工藝具有以下特點:(1)處理工藝應具有較強的適應沖擊負荷的能力,去除效率高;(2)處理工藝簡便易行、運行穩定、維護管理方便,利用當地技術和管理力量能正常運行;(3)處理工藝應具有能方便地改變其處理流程的能力;(4)基建設資和運行費用低、節省能耗,基本上不投加藥劑或投加藥劑量很少;(5)污泥產量少。
2. 2二級處理工藝
對于經濟較發達地區的小城鎮,在進行污水處理廠建設時,根據當地環境容量和處理要求,有條件建設二級處理廠時,應采用二級污水處理工藝。適用于小城鎮的二級污水處理工藝有氧化溝工藝、SBR、水解- 好氧生物處理工藝、A B法、生物接觸氧化法、生物濾池等工藝。
(1)工藝特點
將以上幾種工藝的優缺點列表分析表1
(2)工藝分析
在表1 所列的6種工藝中,氧化溝工藝和SBR法均可取消初次沉淀池和污泥消化池,整個處理單元比常規活性污泥法少50%以上,對于小型污水處理廠,二者基建費用明顯低于常規活性污泥法,且規模越少,兩者差距越大,這對小城鎮建設污水處理廠很有吸引力;同時兩者均具有一定的除磷脫氮能力,可緩解水體富營養化的進程。但是,這兩種工藝將初沉池的負荷增加到反應池,需要增加能耗;且采用延時曝氣對污泥進行好氧穩定,其能耗比中、高負荷活性污泥工藝要高40%~50%能耗增加勢必帶來直接費用的增加,同時還要增加間接投資。因此,對于我國這樣一個資源不足、人口眾多的發展中國家,是否適合在小城鎮推廣這種低負荷的活性污泥工藝是值得考慮的問題;而且SBR法的自動化程度較高,這對于技術力量和管理水平相對較弱的小城鎮來說,也限制了該工藝的推廣。
水解―好氧生物處理工藝和A B法均具有分期建設和運行靈活的優點,且水解池和AB 法的A級反應池處理效果高于初次沉淀池處理系統,可單獨作為城鎮污水的初級處理系統,待有條件時,均可在其后增設后續處理工藝成為完整的城鎮污水二級處理系統。這兩種工藝對于經濟實力尚薄弱的小城鎮很具有吸引力。但A級反應池和水解池相比,不僅需要供氧,同時還需進行污泥回流;且A級反應池的產泥量較大,污泥沒有得到較好的穩定,污泥處置是該種工藝的較為突出的問題,因此水解―好氧生物處理工藝比AB法更具有競爭力。
生物接觸氧化法的造價較高,傳統生物濾池占地面積較大,且容易產生蚊蠅、臭氣等環境問題,但是可通過改進填料材質、池形設計以及采取管理措施予以改進衛生條件。綜合考慮各種技術、經濟和環境因素,推薦小城鎮采用的實用技術有:水解―好氧生物處理工藝、生物濾池、氧化溝工藝與SBR法。
2. 3 生態處理工藝
我國廣大小城鎮與大中城市相比具備發展生態工程的獨特條件,小城鎮可充分發揮自身優勢,充分利用現有的農田灌排渠道以及小城鎮附近的廢地、荒地、廢塘、洼地或沼澤地、灘涂等,在污水處理上應因地制宜地將處理與利用相結合,利用生態系統,在污水處理的同時實現污水的無害化和資源化,從而實現水體的良性循環和水資源的可持續發展。適宜小城鎮的生態處理工藝有生態塘處理系統、人工濕地處理系統以及蚯蚓生態濾池等工藝。
(1)生態塘處理系統
生態塘是以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生作物,進行水產和水禽養殖,形成人工生態系統。在太陽能(日光輻射提供能量)的推動下,通過生態塘中多條食物鏈的物質轉移、轉化和能量的逐級傳遞、轉化,將進入塘中污水中的有機污染物進行降解和轉化,最后不僅去除污染物,而且以水生作物、水產的形式作為資源回收,凈化的污水也作為再生水資源予以回收再用,使污水處理與利用結合起來,實現污水處理資源化。
生態塘處理系統具有基建投資省,運行費用低,管理維護方便,運行穩定可靠等諸多優點,不足之處就是占地面積大。該處理系統不僅在發展中國家廣泛應用,而且在發達國家應用也很普遍。如小城鎮附近有可利用的天然養魚塘、天然廢塘等條件,可考慮采用該處理系統。
(2)人工濕地處理系統
人工濕地處理技術是20世紀70年代末發展起來的一種污水處理技術,它利用自然生態系統中的物理、化學和生物的三重協同作用來實現對污水的凈化作用。人工濕地系統是在一定的長寬比及底面坡度的洼地中,由土壤和按一定坡度充填一定級別的填料混合結構的填料床組成,廢水可在填料床縫隙中流動或在床體的表面流動,并在床體表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強、生長周期長、美觀及具有經濟價值的水生植物,形成一個獨特的動植物生態環境對廢水進行處理。
(3)蚯蚓生態濾池
蚯蚓生態濾池利用在濾床中建立的人工生態系統,通過蚯蚓和其它微生物的協同作用,對所處理城鎮污水中含有的各種形態的污染物質進行最為經濟合理的處理和轉化。以蚯蚓為代表的微型動物在該系統中集多種功能于一身,對污水和污泥進行處理。該工藝已在法國、智利和中國上海成功地進行了中型試驗和生產性規模的應用。該工藝造價和電耗低廉,處理效果好,在具有好的BOD5和SS去除功能的同時,對氨氮去除率高,對于我國目前經濟基礎比較薄弱的中小城鎮具有較大的應用潛力。
關鍵詞 城鎮污水,處理工藝,新技術
【分類號】:TU758
1 城鎮污水處理的特點及構成因素
1.1 城鎮污水的特點
城鎮污水是排入城鎮污水系統的統稱,包括工業廢水和生活污水,但是由于城鎮的人口規模較小、自來水的普及率較低,因此一般其污水排放量不大,生活污水的比例較高,其中工業廢水主要是以農產品加工的廢水為主,水中的磷和氮的含量比較高,重金屬和有毒有害物質含量較低,污水水量和水質波動較大,其中COD的范圍在250-300mg/L,BOD5的范圍在100-150mg/L,SS一般在200mg/L左右。
1.2 城鎮污水處理的干擾和構成因素
1.2.1 污水管網設計
污水管網是連接污水處理和污水源的重要環節,起著污水收集和輸送的作用。一般在市區污水處理工程大多采用分流制,而在城鎮區等宜采用合流制排水系統。設計時還需考慮到旱季或雨季時污水處理廠的進水量和水質的較大差別對污水管網造成的沖擊負荷。
1.2.2 垃圾滲濾液的影響
在國內的絕大多數城鎮,污水處理廠和垃圾處理廠一般廠址較近,垃圾處理廠經常將垃圾滲透液不經處理直接排入污水廠。這種高濃度的垃圾滲透液會給處理廠的水質帶來很大的變化,特別是對于規模較小的處理廠來說影響巨大,因此在城鎮污水處理過程中必須考慮到滲透液的處理問題,以期更好的解決水污染問題。
1.2.3 污泥和臭氣的污染
在污水處理過程中,經過不同處理工序后出水要求達到了國家或者國際排放標準,但在處理過程中也會產生別的廢棄物,比如說污泥和臭氣,假如這些附帶產物不能經過妥善處置會給環境帶來二次污染,而且嚴重的臭氣也會影響操作人員的身體健康和周邊群眾的生活環境,所以應該多渠道的解決污泥處理和除臭問題。
2 適合城鎮污水處理的工藝
2.1 生態處理技術
2.1.1 穩定塘
穩定塘又稱為生物塘或氧化塘,是天然的或者經過人工構筑的污水凈化系統,具有投資少、操作維護簡單、耗能低等優點。特別是在干旱地區,穩定塘工藝是污水處理的有效方法。穩定塘一般分為好氧塘、厭氧塘、曝氣塘、兼性塘、深度處理塘等不同類型。由于其經濟節能的特點受到了我國政府的高度重視,特別是在城鎮污水處理中穩定塘扮演著重要的角色。但是穩定塘工藝也有一定的缺陷,如占地面積廣、處理效率較低、污泥不易排出和受氣候影響較大等。
2.1.2 土地處理系統
土地處理系統指的是利用土壤中的微生物和植物的根系對污水進行凈化處理的生態工程。常見的處理方式有地表漫流、灌溉和滲濾三種形式,其中研究最成熟、應用最廣泛的就是人工濕地處理系統,其主要優點是投資少、操作方便、能耗低,特別是該系統對污水中的氮、磷等營養物質的去除有較好的作用,且由于占地面積較大,所以很適合于用地不太緊張的城鎮地區。
2.2 氧化溝工藝
氧化溝又稱循環曝氣池,是在活性污泥法的基礎上發明的一種新型方法。目前在歐美各國應用廣泛,我國氧化溝技術的發展是從90年代開始的,現在已有上百座氧化溝處理廠投入運行。常見的氧化溝有交替式氧化溝、Obral氧化溝、Carrousel氧化溝、三溝式氧化溝、除磷脫氮雙溝式氧化溝和一體化氧化溝。氧化溝工藝具有以下幾個特點:一是氧化溝曝氣設備的多樣性;二是構造形式具有多樣性;三是簡化了預處理和污泥處理過程;四是出水水質好,運行穩定。但是其運行成本較高,維修檢修工作量大,節能效果不是很好。
2.3 AB法
AB污水處理工藝是指系吸附-生物降解工藝(Adsorption Biodegradation),屬于超高負荷活性污泥法。此工藝將曝氣池分為A、B兩段,A段是吸附階段,污泥負荷較高,主要用于篩選出適合污水的微生物種群;B段是生物降解階段,污泥負荷較低,主要是除去有機污染物。此工藝具有技術成熟、出水穩定、水質高等特點,特別是對于一些高濃度的生活污水處理效果好。但是AB法也有一定的缺陷,比如污泥量大,設備較多,運行復雜,而且除氮、磷等效果不理想。
2.4 SBR法
SBR法即序批式活性污泥法的簡稱,是一種曝氣間歇式的污水處理技術。其核心是SBR反應器,通過間歇操作提高污水中有機物的講解效率。目前在SBR反應器的基礎上又發展出CASS、CAST、ICEAS、MSBR等多種新型SBR反應器。SBR法具有工藝設備少、無污泥回流系統、抗沖擊負荷能力強、脫氮除磷效果好等優點,特別適合水量較小、污水間歇排放、分散點源的城鎮污水處理。但SBR技術也有一定的局限性,比如污水提升水頭損失較大、無法解決大型污水處理項目的連續進水、連續出水的要求等。
2.5 曝氣生物濾池工藝
曝氣生物濾池(BAF)是一種80年代初出現的生物膜法處理工藝,特別是其中的厭氧水解-高負荷生物濾池是為適應城鎮污水處理特點產生的工藝。其基本原理是在一級強化的基礎上,以填料及其附著的生物膜為處理介質,將生物氧化和過濾過程結合在一起,省去了二次沉淀的設備,并通過反沖洗實現濾池的循環利用。具有占地面積小、投資少、水質高、效率高、運行方便、抗沖擊性強等優點。
3 城鎮污水處理新技術的發展
3.1 礦物質污水處理技術的發展
許多礦物材料能夠凈化水中的污染物,主要是通過離子交換作用、吸附作用、孔道過濾作用和化學活性來達到凈化功能。這類礦物質不僅種類較多、儲量豐富、價格合理,而且在污水處理中操作簡便并且效果顯著,基本不產生二次污染,是一種很有競爭力的新型污水處理技術。比如方解石、硫鐵礦等對污水中的重金屬有很好的去除作用,有機膨潤土能高效的凈化含油污水,變價金屬氧化物礦物能夠很好的完成污水中有機物的凈化。
3.2 光催化技術在污水處理中的應用
光催化氧化技術是通過光催化作用,使污水中的有機或無機污染物發生氧化還原反應,生成H2O、CO2、鹽等,從而達到凈化的功效。此技術具有能耗低、降解速度快、操作簡單、常溫常壓下即可反應等優點,特別是幾乎能夠降解污水中所有的有機物并且無二次污染。通常使用的原料有ZnO、Cd3和TiO2。
3.3 超聲波污水處理技術的應用
超聲波污水處理技術主要是利用超聲波的空化效應、超臨界水氧化作用和自由基氧化作用來降解水中的有機污染物、化學污染物等。它具有降解溫和、反應迅速、應用范圍較廣等優點,而且能和其他技術共同使用,具有很好的發展前景。不過在現實使用中,應注意調節污水的酸堿度、溫度等以期達到更好的降解效果。
結束語
隨著城鎮化進程的不斷加快和環境保護意識的增強,污水治理顯得日趨重要。上文主要分析了城鎮污水處理的特點和構成因素,結合實際列出了幾種相適宜的污水處理工藝,并分析比較了各種工藝的優缺點。然而隨著污水排放量的日益增大,傳統的污水處理工藝急待改進,很多新的技術得到了很好的發展和應用。只有結合傳統工藝,不斷推動新技術的向前發展,發揮新技術在處理污水中的效用,減少有害污水的排放,才能更好的共同保護地球,構建和諧家園。
參考文獻
[1] 丁傳中. 污水處理技術的新發展[J]. 河南科技, 2013(02): 182.
【關鍵詞】生活污水處理;SBR工藝;脫氮除磷
【Abstract】Along with our country’s social development progresses, the sanitary sewage pollution becomes more and more serious day by day. And the Sewage treatment plants are urgently needed to be built in small and medium-sized towns and cities in our country. Facing with the two problems, the author finally chooses the SBR craft in the active sludge to carry on the design processing through choosing each craft in the present circulation's active sludge and combining the characteristics of small and medium-sized towns and cities. The final objective of this project is to let the quality of leakage water reach the “Pollutant Discharge Standard of Cities’ Sewage Treatment Plants” (GB 1819-2002) the first-level B kind of emission standard: pH=6~9; BOD5≤20mg/L; COD≤60mg/L; SS≤20mg/L; NH3-N≤15mg/L; TP≤1mg/L
【Key words】Sanitary sewage processing; SBR Craft; The denitrogenation eliminates the phosphorus
城市污水是造成水體污染的重要污染源,對城市污水進行妥善收集、處理和排放是減輕或防止水體污染是十分重要一項對策,污水處理廠在這一過程中扮演了重要角色。近年來,我國在城市污水處理方面加大了一些工程建設的投入,全國各地陸續建設了一批污水處理廠,對于保護大中型城市的環境,治理水污染起到了重要作用。隨著我國城市化進程的加快,中小城鎮的發展十分迅速,大量的中小城鎮將迅速興起,中小城鎮的污水排放量約占全國排放總量的一半左右,而全國19200多個建制鎮絕大多數都沒有污水處理設施,從長遠的環境發展角度來看,中小城市在環境保護方面起著重要作用,特別是水污染治理方面[1]。因此,探索和發展適合我國國情的中小城市(鎮)污水處理工藝,掌握一批在中小城市(鎮)具有代表性的污染源治理和城市污水處理技術,就勢在必行[2]。為了選取適合中小城市是污水處理的需要,本設計通過對不同工藝生活污水處理效果的比較,最終設計選用SBR工藝,設計目標是出水水質達到我國《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 1819-2002)一級B類排放標準。
1 污水狀況及設計規模、目標
1.1 污水水質
本次設計進水水質:pH=6-9;BOD5=150mg/L;COD=300mg/L;SS=200mg/L;NH3-N=30mg/L;TP=10mg/L。
1.2 設計規模
污水的平均處理量為Q平=25000m3/d;
日變化系數取K日為1.2,時變化系數取K時為1.2,總變化系數取K總為1.44。
1.3 污水治理目標
污水廠出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準的B類標準。即:pH=6-9;BOD5≤20mg/L;COD≤60mg/L;SS≤20mg/L; NH3-N≤8mg/L;TP≤1mg/L
2 處理工藝的選擇
根據設計的排水水質標準,且BOD5/COD≥0.3具有易生化性,此污水可進行生化處理。處理污水在去除BOD5、COD、SS的同時要達到脫氮除磷的效果,所以污水處理工藝采用二級生化處理,以達到生物脫氮除磷處理效果[1]。
在生物法中,有活性污泥法和生物濾池兩大類,生物濾池的處理效率不高,衛生條件較差,我國只有少數幾座生物濾池城市污水處理廠,而活性污泥法占絕大多數。
活性污泥法有很多種型式,使用最廣泛的主要有三類:①傳統活性污泥法和它的改進型A/O(厭氧好氧活性污泥法)、A2/O(厭氧缺氧好氧活性污泥法)工藝,②氧化溝,③SBR(序批式活性污泥法)工藝。
傳統活性污泥法是應用最早的工藝,它去除有機物的效率較高,因而得到廣泛應用。近20年來,水體富營養化的危害越來越嚴重,去除氮、磷列入了污水處理的目標,于是出現了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種,一種是用于除磷的厭氧―好氧工藝,一種是用于脫氮的缺氧―好氧工藝;A2/O法則是厭氧缺氧好氧既脫氮又除磷的工藝。
氧化溝是活性污泥法的一種變型,在水力流態上不同于傳統活性污泥法,是一種首尾相接的循環流,通常采用延時曝氣,在污水凈化的同時污泥得到穩定。它不設初沉池和污泥消化池,處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統活性污泥法的優點,去除有機物的效率很高,也具有脫氮的功能。如果在溝前增設厭氧池,還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點,使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應用。
SBR法是在一個反應池中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥,不僅省去了初沉池和污泥消化池,還省去了二沉池和回流污泥泵房,處理設施比氧化溝還要簡單,而且處理效果好,同時還具有很強的脫氮除磷功能。因而SBR工藝得到大力推廣,成為業內人士十分關注的一種工藝。
通過對比傳統活性污泥法和它的改進型A/O、A2/O工藝,氧化溝,SBR工藝,考慮到中小城鎮污水處理設計基建投資少,技術管理能能力相對薄弱,工程面積狹小等因素,最終選擇SBR工藝[3]。尤其是利用SBR法處理中小城鎮污水,要比用普通活性污泥法節省基建投資30%多,并且還具有布置緊湊,節約占地面積; SBR系統對生長率高、適應性強的微生物生長有利。其次,SBR的固液分離效果好,容易獲得澄清的出水。SBR工藝的時間序列性和運行條件上的較大靈活性為其脫氮除磷提供了得天獨厚的條件,從而有效地除氮除磷。
3 各主要處理單元的設計和設備選型
3.1 細格柵
設兩臺機械格柵(并聯為一體)。每臺隔柵柵條間隙數37個,安裝傾角為60°,柵條寬度為0.01m,隔柵總寬為1.1m。
3.2 旋流沉砂池
設有兩座旋流沉砂池。沉沙池尺寸的主要參數有:流量1.5萬m3/d,葉輪轉速20r/min,功率1.5kW,排砂量15L/S。
3.3 SBR活性污泥反應器
本工程設計的生化池中的水力停留時HRT為14.7h,總容積為18301m3,好氧泥齡7.3d,反應泥齡9.0d,缺氧泥齡1.7d,總泥齡為13.5d,污泥負荷為0.111kg[BOD]/[kg[VSS]?d]。
1)參數的確定
2)設計水量的確定
SBR 工藝泥齡通常較長,有很強的抗沖擊負荷能力,因此在計算污泥量時可按高日流量,而不是高日高時流量計算。當采用延時曝氣時,泥齡更長,緩沖能力更好可按平均日流量設計計算。
3)計算反應池池容
3.4 消毒池
采用紫外線消毒儀對出水進行消毒處理,設在線實時監測和安裝報警軟件,為防止意外事故發生,所有設備均在分控站PLC的控制下自動運行。
4 總體布置
4.1 平面布置
(1)功能分區
處理廠平面按功能分為廠前區、生產區和預留區,各區之間有道路和綠化帶相隔。
將輔助生產構筑物相對集中,布置于廠區上風向;污泥處理區布置于夏季主導風向的下風向,遠離廠前區,以保持廠前區較好的環境。
(2)廠區道路
為方便交通運輸和設備的安裝、維護,道路布置成環狀,每個構(建)筑物均有道路相通,廠內主干道寬7m,次干道寬4m,主干道轉彎半徑大于9-12m,混凝土路面。
(3)廠區給水
廠區給水由市自來水公司提供,來自于周邊供水干管,壓力大于4kg/cm2。廠區給水主要用于生活、構筑物及設備沖洗、綠化及消防等。給水干管管徑DN200,廠區內呈環網狀,利于消防和安全供水。
(4)廠區排水
廠區排水為雨污分流制,廠區雨水由道路雨水口收集后匯入廠區雨水管道,并自流排入附近河流;廠區生活污水、生產污水、清洗水池污水、構筑物放空水、上清夜等經廠區污水管道收集后匯入進水泵房,與進廠污水一并處理。
4.2 高程布置
假設在污水處理廠進口處的水平地面標高為0.00米。在污水處理流程中,污水經過格柵流入污水泵房,經泵提升到沉砂池,進水泵房提升后的最高出水水位約為6.00米左右,然后靠重力依次流至各處理構筑物,最后消毒接觸池出流水位3.50米左右,全廠總水頭損失2.50米左右,處理后的一級B類水直接排放至受納水體。
5 結論
SBR工藝對BOD5、COD、SS、氮、磷都有很高的去除效果。經過該過程降解后,COD的去除率是82.85%,BOD的去除率是92%,SS去除率是92.75%,TN去除率是72.72%,出水可達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準。應用SBR法處理城鎮污水,工藝技術可行,操作靈活,自動化程度較高,基建費用較低,占地面積小,處理效果良好。污水廠建成投入使用后,所在區域的生活污水污染物得到有效的處理,減少了污水對河流、地下水等水體造成污染,大大改善了水體水質。
【參考文獻】
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[3]張統,主編.SBR及其變法污水處理與回用技術[M].北京:化學工業出版社,2003.
關鍵詞:生活污水 現狀 工藝技術
1.小城鎮生活污水現狀
我國小城鎮數量眾多,分布寬廣,地點分散,污水無害化處理設施缺乏,欠賬太多。大部分小城鎮污水直接排入水體,造成江河湖泊水質惡化和地下水污染,污染的不斷加劇已危及到城鎮供水安全及人身健康,因此建設排水體系,治理水污染,已提上議事日程。因地制宜采取集中與分散相結合的治理模式,探索,開發和采用適合小城鎮地區能耗低、效率高、投資省、易管理的污水處理新工藝勢在必行。
2.小城鎮污水處理工程現狀
2.1 排水現狀
我國很多小城鎮尚無完善的排水系統,雨污水均沿道路邊溝或路面排至就近水體,一些小城鎮(特別是山區和貧困地區等)由于街道過于狹窄、兩側建筑密集、施工復雜,無條件修建分流制排水系統,可考慮采用完全合流制排水體制;對改造難度極大的舊城區可維持原有合流制排水系統;對西部干旱地區,由于降雨最極少,亦可采用合流制系統。但是對于需要采用合流制系統在小城鎮,應在污水總干管末端(即污水處理廠進水端)設置調節池,調蓄雨季洪峰流量。當然,在工程設計時應對污水收集系統(完全分流制系統;截流式合流制十分流制系統;截流式合流制系統;分流制系統+合流制系統+調節池;合流制+調節池系統等)進行經濟技術綜合比選和詳細的投資效益分析后,選用經濟合理的排水體制方案。
2.2 污水處理現狀
對于一些城鎮化發展中的地區而言,建設及運營資金短缺,土地資源緊張,有限的投資與較高的排放標準存在一定的矛盾。因此,一些小城鎮受經濟制約“建得起、用不起”,當務之急應該是治理與不治理、工程及運行費與小城鎮現況經濟水平是否相適應的問題。可采用調整和放寬排放標準、減少處理構筑物容積及相關機械設備、自控儀表等還可節省工程投資和運行費用,加快污水處理廠的建設速度和簡化運行管理。
3. 污水處理工藝技術選擇
3.1 氧化塘處理技術
氧化塘處理污水的突出特點是其處理過程與自然凈化過程相似是―種自然積累實現強化的凈化方式。其工作原理是塘體中的各種細菌、藻類、原生動物、病毒、真菌、霉菌等微生物呈群落空間變化分布,使從入塘口到出塘口有機污染物濃度不斷下降而達到凈化水質的過程。氧化塘技術是我國農村普遍采用的一種自然凈化生活污水設施,氧化分解后水中削減COD 10%―30%、BOD>90%、SS為75―80%。此工藝優點在于建設工藝簡單,管理便易,投資額低。缺點是占地面積大、塘體容積大,停留時間太長,容易形成水體富營養化造成二次污染。監測表明,氧化塘雖具有一定的污染降解能力,但出水水質―般不理想。
3.2 人工濕地處理技術
目前,污水土地處理技術中發展最快、技術最為成熟、應用最為廣泛的是人工濕地處理系統。
人工濕地處理工藝的工作原理是:將污水有控制地投配到土壤(填料)經常盤盱飽和狀態且生長有蘆葦、香蒲等水生植物的土地上,污水沿一定方向流動的過程中,在耐水植物和土壤(填料)的物理、化學和生物的三重協同作用下,污水中有機物通過過濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用,促進兼性微生物分解來實現對污水的高效凈化。此工藝優點是對高濃度氮、磷污水處理效果特別明顯。
研究表明,在進水濃度較低情況下,人工濕地對BOD5的去除率達85%―95%,COD去除率可大于80%,總氮去除率可大于60%,總磷平均去除率可達90%。該處理技術具有工程程投資和運行費用低、運行管理簡單、處理效果好、抗沖擊負荷能力強等特點,適合應用于技術管理水平不高、規模較小的小城鎮污水處理。缺點是占地面積大,工程建設資金投入也較大。且對進水要求較高,運行過程容易發生填料堵塞。
3.3 生物濾池處理技術
生物濾池是由土壤自凈、污水灌溉及原始間歇砂濾池發展而來的一種人工生物處理技術,受氣溫變化影響較小,現已由低負荷發展到高負荷,進一步擴大了其應用范圍。目前,生物濾池處理技術己逐漸發展為曝氣生物濾池、變速生物濾池、蚯蚓生物濾池等多種工藝形式。曝氣生物濾池,因其技術成熟、耐沖擊負荷能力強、運行穩定、管理容易、運行費用較低等優點,在小區污水處理等中小型污水處理中得到了廣泛的應用。近年來,蚯蚓生物濾池因其基建投資和運行費用更為低廉、處理效果好在具有較好的BOD5和SS去除功能的同時,對氨氮去除率高而引起了眾多研究者的注意和大量的應用實踐。該技術針對我國目前經濟基礎相對較為薄弱、運行管理水平較低的小城鎮,具有良好的應用潛力和應用前景。
4.結束語
(1)隨著小城鎮建設和發展步伐的加快,勢必帶來環境污染的加劇,為避免重復“先污染、后治理、先破壞、后恢復”的老路必須先行治污,恢復和保持良好的生態環境,促進小城鎮和農村經濟的可持續發展。
(2)逐步完善適合于小城鎮污水處理工程技術體系是我國當前污水處理領域十分重要和迫切的任務。但由于我國地域廣闊,各地小城鎮差異較大,各地的地域條件、經濟水平、技術力最等相差懸殊。需要進行充分的調查研究,找準主要問題,同時參考國外經驗和相應技術政策,制定適合我國國情的技術政策、法規及標準等,用以指導小城鎮污水處理工程的設計、建設和運營。
參考文獻
[2] 劉強,王學江,陳玲.中國城鎮水環境治理研究現狀探討[J].給水排水.2008
關鍵詞:城鎮; 污水處理廠; CAST; 升級改造; 提標; 工藝流程
中圖分類號:[R123.3] 文獻標識碼:A 文章編號:
工程背景
廣東省某城鎮污水處理廠首期工程建設規模2萬m3/d。首期工程已建成并于2011年12月投入運行。該污水廠處理廠首期工程原設計出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級標準中B類標準。主體工藝采用CAST工藝。根據當地政府相關部門的要求,該廠出水水質要求從《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準提高到一級A。設計進出水水質見表1:
表1污水處理廠設計進出水水質一覽表
該城鎮污水處理廠處理主體工藝采用“CAST”工藝,工藝流程如下:
CAST共4組,單組運行周期為4小時,其中曝氣2小時(進水1小時),沉淀1小時,潷水1小時。
提標升級改造的整體思路
污水處理廠升級改造主要包括:預處理單元、主體二級生物處理單元、深度處理單元三個部分的升級改造。
預處理單元
該單元主要升級改造思路:強化預處理單元去除進水無機懸浮固體的效率,提高生物池生物活性、反應速率,縮短微生物降解所需的時間。可采取的改造措施包括增設超細格柵、初沉池等。
該城鎮污水處理廠進水SS濃度不高,同時考慮到后續反硝化碳源的需要,因此升級改造工程對預處理單元維持不變。
主體二級生物處理單元
主體二級生物處理單元主要升級改造思路是強化生物處理功能。
強化生物處理可維持處理規模不變,增加處理系統的有效生物量,立足于最大程度地去除有機物、NH3 - N、TN,并兼顧TP的去除。可采取的主要措施包括: ①人工投加生物填料形成活性污泥和生物膜復合生物處理工藝;②回流污泥曝氣再生提高生物活性;③調整生物池內部分隔區(例如將CAST池改為A2O - SBR池,分隔成為厭氧區、缺氧區、過渡區、序批區四個區域等);④調整運行周期(例如調整CAST運行方式后增加缺氧攪拌時段,提高系統的脫氮能力) 。
該城鎮污水處理廠廠內無預留增加二級生化處理的用地,同時對BOD5、COD、TN、NH3-N的去除率需要進一步提高,因此強化二級生物處理效率是可行的。
深度處理單元
單純物化處理
當二級生化處理效果較好,主要是C、N類有機污染物已經可以穩定達到一級A標準時,可以考慮針對SS、TP的去除,以過濾為核心單元,混凝沉淀為強化手段,通過投加混凝劑完成化學除磷。可采取的主要工藝包括:砂濾、纖維濾料過濾、表面過濾、膜過濾等。
該城鎮污水處理廠出水SS的去除率要求達到95%以上,同時TP需要輔助化學除磷,因此增加物化處理是必須。但由于該項目C、N的去除效率要求較高,因此單純物化處理是不足的,需要和其他處理單元組合使用。
生化深度處理
當原有生物處理段采用強化措施后,NH3-N、TN仍然不能達標時,在生物處理段后增加曝氣生物濾池、反硝化濾池等設施,將C、N類有機污染物進一步穩定去除與過濾處理相結合,在處理構筑物前補充必要的外加碳源,以確保NH3-N、TN的穩定達標。
該城鎮污水處理廠原設計已預留有深度處理用地,同時為了保證C、N類污染物的穩定達標,增加生化深度處理也是可行的。
升級改造工藝流程的比選
通過升級改造總體設計思路的分析,最終確定可供該城鎮污水處理廠升級改造選擇使用的工藝方案如下:
方案一:A2/ O(MBBR+SBR)+砂濾池
方案二:A/ O(MBBR+SBR)+反硝化深床濾池
各升級改造工藝流程說明
方案一:A2/ O(MBBR+SBR)+砂濾池
經預處理后的污水進入生化池,將原CAST池改為A2/O - SBR池(即分隔成生物選擇池、厭氧池、缺氧池、好氧池,其中好氧池分為MBBR池和SBR池,MBBR池投加懸浮填料)。污水在生化池中進行硝化和反硝化、有機物降解、除磷等生物反應,凈化污水的水質。
生化池出水后通過二次提升進入砂濾池,進一步去除SS及TP。過濾出水消毒達到一級A標準。
方案二:A/O(MBBR+SBR)+反硝化深床濾池
經預處理后的污水進入生化池,將原CAST池改為A/O - SBR池(即分隔成生物選擇池、厭氧池、好氧池,其中好氧池分為MBBR池和SBR池,MBBR池投加懸浮填料)。污水在生化池中進行硝化、有機物降解、除磷等生物反應,凈化污水的水質。
生化池出水后通過二次提升進入深床反硝化濾池,進一步去除TN、SS及TP。過濾出水進入消毒池,經過氯消毒后,達到一級A排放標準。
各升級改造工藝流程技術經濟比選結論
三種方案優缺點和技術性能分別見下表3和表4。
表3各方案優缺點比較表
表4各方案經濟技術性能比較表
通過經濟技術比選,適合項目的實際情況,從保證出水水質達標的能力、方便運行管理及維護、節能降耗等方面考慮,該城鎮污水處理廠首期工程升級改造項目最終選擇采用方案一A2/ O(MBBR+SBR)+砂濾池工藝作為升級改造工藝流程。
結論
出水污染物指標
從升級改造前后出水污染物指標處理難易程度來看,提標升級改造最難的污染物指標是TN、NH3-N,需要具有良好的硝化、反硝化條件才能實現穩定達標排放,是工藝選擇優先考慮的指標;TP、SS指標是重點考慮的指標,從實際運行情況來看均可通過加藥過濾達到穩定達標;COD、BOD指標只要生化處理系統正常運轉也可達到穩定達標。
工藝流程:
關鍵詞:城鎮污水回用;工藝;設備
中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)02016403
1引言
我國水資源匱乏的現狀眾所周知,因此建設污水深度處理和回用的設施,將回用水加以利用是可持續發展需要考慮的首要問題。由于城鎮需要處理的污水量比較小,所以不能把大中城市的污水處理工藝、設備等照搬到城鎮污水處理廠中去,因此探索適合城鎮能耗低、效率高、投資少、易管理的污水回用和深度處理工藝和設備具有必要性。
2國內外城鎮污水回用現狀
自20世紀60年代起,日本開始考慮將城市污水深度處理回用于工業、生活雜用等。目前,日本已經基本完成了廢水再生回用的普及,制定了各種不同回用水用戶的水質指標和管理法規。美國到1980年已有357個城市實現污水回用。2000年,加利福尼亞州的污水再生利用量為 8.64×108m3,再生水水量占平水年份全州城市年用水總量的 7%左右。以色列100%的生活污水及72%的城市污水已經回用,最大規模可達20×104m3/d。其他一些國家,如印度、阿根廷、英國、秘魯等,在城市污水回用中也做了許多工作,城市污水經深度處理后,回用于農田灌溉等方面。
我國城鎮污水回用工程起步較晚,但起點較高,北京、天津、西安等缺水城市污水廠已經開始建設污水回用設施,回用水用于景觀、綠化等。新建的發電廠、化工廠等企業,在建設之初已建立了中水處理設施,工業廢水經過深度處理后用于工業冷卻水和雜用水等。
3污水回用標準和工藝簡介
3.1污水回用標準
目前城市污水處理廠處理排放水的標準執行《污水綜合排放標準》(GB8978-2002)中二級或一級標準,排放水的水質能夠穩定用于回用裝置。工業企業將回用水用于工業冷卻水,在設計時執行《工業循環冷卻水設計規范》,用于城市綠化和景觀水的回用水可執行國家及地區頒發的各類《生活雜用水水質標準》、《再生水回用于景觀水體的標準》等。
污水深度處理用于回用的標準要考慮回用水用戶的要求,盲目提高標準只能增加投資和運行成本,所以必須根據回用水使用的目的合理選擇回用水標準和處理裝置。
3.2污水回用工藝簡介
3.2.1傳統深度處理工藝
傳統的污水深度處理工藝是在生物處理之后增加諸如過濾、吸附、混凝沉淀及消毒等后續處理工藝而形成的,其工藝組合形式可歸納如圖1。
圖1工藝組合工藝1進一步去除水中的微細顆粒物,適用于工業循環冷卻水、綠化、景觀以及農業用水等。工藝2在工藝1的基礎上增加了混凝沉淀,進一步去除來水中的膠體物質、部分重金屬和有機污染物,出水回用與工藝1相同但范圍更廣,國外發達國家一般使用這類水質的回用水。工藝3進一步增加了活性炭吸附,能夠去除微量有機污染物和金屬離子、色度以及病毒等,出水適用于除人體直接飲用外的各種工農業回用水和城市回用水。
3.2.2傳統深度處理工藝的發展
傳統深度處理工藝以混凝、沉淀、過濾、吸附、消毒為主要方式,主要是去除水中的細微顆粒、少量膠體、微量有機污染物、金屬離子和病毒。針對水中COD、氨氮等指標有進一步要求的回用水時,傳統工藝就無法滿足要求。
近年來,膜分離技術被廣泛應用于回用水處理中,包括微濾、超濾、納濾、反滲透等。微孔過濾能夠分離所有懸浮顆粒,超濾可有效地去除污水中顆粒物及大分子物質。膜分離技術是一種新型的高效分離技術。通過在傳統工藝中加入膜分離技術能夠獲得更好的回用水水質,其中膜生物反應器技術(MBR)就是其中的典型。
4工程實踐中工藝和設備選擇
工程中主要采用深度物化、深度生化處理及其組合工藝達到不同出水水質要求。目前較為成熟的深度處理工藝技術包括:混凝沉淀、過濾吸附、消毒、膜分離、曝氣生物濾池、MBR法等。筆者結合工程實踐經驗,根據城鎮污水水質水量特點及回用途徑,對現有深度處理常用工藝技術和設備綜合比選\[1\]。
4.1深度生化工藝
4.1.1曝氣生物濾池(BAF)
曝氣生物濾池工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用,具有體積小、處理效率高、出水水質好、流程簡單、操作管理方便并可省去二沉池等優點。在曝氣生物濾池中,由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用,使得出水SS很低,不超過10mg/L。因不斷的反沖洗,生物膜更新速度快,活性高,可在很短的停留時間內氧化大量的有機物、氨氮等污染物;此外,對一些難降解的物質,也可借助于生物膜的生物絮凝、吸附作用將其吸附、截留在BAF中,得以去除\[2\]。
在實際使用中,曝氣生物濾池抗沖擊負荷能力強,耐低溫,能夠廣泛應用于全國各地,不需要區別南方和北方溫度的差異。并且曝氣生物濾池容易掛膜,在水溫10~15℃時,2~3周即可完成掛膜過程。此外,曝氣生物濾池在暫時不使用的情況下可關閉運行,此時濾料表面的生物膜以孢子的形式存在,一旦通水曝氣,可在很短的時間內恢復正常。
2013年2月綠色科技第2期
惠戰友:城鎮污水及深度處理回用工藝系統和設備的優選環境與安全
4.1.2膜生物反應器技術(MBR)
超濾或微濾與傳統活性污泥生化處理技術相結合而成的膜生物反應器(MBR),以膜分離過程取代重力沉降過程,不論固體顆粒的沉降性能如何,均可完成固液分離過程,并且可以避免因生物體流失而造成的系統失效。它利用了膜分離的選擇透過性與高效性,又利用了生物處理的有效性和徹底性,使有機物深度氧化,還同時可以硝化、反硝化脫氮。出水不含固體顆粒,能完全保留生物體,將水中的有機物質最大限度地去除。
MBR技術處理后的污水水質清澈,有機物含量低,可直接回用。無需二沉池,所以裝置占地面積小,并且運行成本低,運行維護方便,可實現全自動控制。目前,膜生物反應器作為傳統活性污泥法處理裝置的高技術替代產品,在中小規模的處理、以回用為主要目的的工業及市政污水場合得到了廣泛的應用。
4.1.3BAF技術和MBR技術的比較
BAF技術和MBR技術同樣都具有的優點是:占地面積小、處理效率高、出水水質好、運行維護簡單、無需二沉池。但是MBR技術目前被廣泛應用于中小規模的處理工程中,MBR膜造價較高,適用于出水水質要求較高的場合。BAF技術可應用于較大規模的水處理工程中,目前被用于大型污水處理廠和火電廠等工業企業的再生水深度處理工程中。
4.2混凝沉淀工藝
4.2.1機械加速澄清池
機械加速澄清池集混合、反應、沉淀于一體,運行穩定,處理水量的范圍較大,可通過在沉淀區增加斜板或者斜管進一步提升沉淀的效果。在處理水量較小時,可制作鋼制設備。在處理水量較大時,可使用混凝土池壁,反應區設備采用鋼制設備。在北方水中硬度較高的地區,可在水中加入石灰乳和碳酸鈉,在去除水中懸浮物的同時降低水中的暫時硬度和永久硬度\[3\]。
目前,機械加速澄清池已經成為南京中電環保股份有限公司在中水回用工程中廣泛采用的設備,并已申請實用新型技術專利。
4.2.2水力絮凝和沉淀
現有常用的水力絮凝設備有隔板絮凝池、旋流絮凝池、折板絮凝池等。水力絮凝設備的優點比較明顯,不需要機械設備和動力支持。但是缺點也明顯,水力絮凝設備適應流量變化的能力較差,并且占地面積較大,水頭損失較大。
沉淀池目前在污水廠采用較多的有平流式、輻流式沉淀池以及斜板沉淀池,多采用與絮凝設備合建的方式,但是缺點是占地面積較大、投資成本較高。
4.3過濾工藝
污水回用時首先要求懸浮物含量少,否則其會沉積于管道或設備中,引起堵塞,因此過濾技術在污水回用中得到最普遍的應用,是保證出水水質不可缺少的關鍵過程,既可作為深度處理流程中間的一個單元,也可作為回用之前的最后把關步驟。
目前常采用的濾池有普通快濾池,有單層濾料和雙層濾料之分。虹吸濾池和無閥濾池的設計使得濾池的閥門數量更少甚至沒有。上述濾池多為混凝土結構,投資較大,但是適用于處理水量較大的場合。壓濾濾池多為鋼罐,移動方便,但是要耗用鋼材,清砂不是很方便,而且處理水量不大。
濾池種類很多,但其過濾過程均基于砂床過濾原理而進行,所不同的僅是濾料設置方法、進水方式、操作手段和沖洗設施等。濾池的池型,可根據具體條件,通過比較確定。
4.4消毒工藝
為確保回用水衛生安全,必須進行殺菌消毒,以滿足回用水標準中規定的細菌學指標。消毒方法大體上分為物理法和化學法兩大類。物理法常見的就是紫外線消毒,化學法常見的就是投加液氯、臭氧、二氧化氯等殺菌劑殺菌。
在城鎮污水廠中,出于投資等方面的考慮,普遍采用紫外消毒和液氯消毒。但在火電廠等企業更廣泛采用次氯酸鈉和二氧化氯消毒。次氯酸鈉和二氧化氯消毒可適應的水量更大,且易于獲得和儲存。
5工藝和設備推薦
考慮到初次投資和運行成本、運行維護工作量等因素,在目前城鎮污水回用和深度處理工程中,更推薦采用經過實踐檢驗過的,并且建設成本小,運行簡單的工藝和設備。
當回用水用于綠化和雜用水時,推薦采用的工藝:二級出水砂濾消毒。當水量較小時,建議選用罐式
關鍵詞:振孔高噴;施工工藝;基礎處理;應用介紹
中圖分類號:TV222.2文獻標識碼:B文章編號:
High ejection technology in reservoir, dam reinforcement and foundation treatment of hydraulic structures in engineering application
(Jiaohe City, Jilin Province Water Conservancy Survey and Design Team)
Dong Xiaowei
Abstract: Vibrating hole jet construction process and a special equipment thereof is Siping northeast geotechnical engineering company method applied in construction of underground continuous wall of patent technology. Vibration pore forming technology with high pressure jet grouting technology with the ingenious, drilling grouting integration, the conventional drilling high pressure jet grouting technology of major change, make the work efficiency, quality to be improved several times. Vibration hole and high pressure injection technology can set with jet, jet, jet three forms for cutoff wall, retaining wall construction. This technology has been widely used in reservoir, dam reinforcement and foundation treatment engineering of hydraulic structures.
Key words: High ejection, construction technology, foundation treatment, application.
1、概述
振孔高噴施工工藝及其專用設備是四平東北巖土工程公司發明的應用于地下連續墻施工的專利技術。是振動造孔技術與高壓噴射灌漿技術的巧妙結合,實現鉆噴一體化,是對常規鉆孔高噴技術的重大變革,使工效、質量得以數倍提高。
此工藝適用于各類均質土層、砂層及砂卵石地層。成墻質量好、施工速度快。最大成墻深度25m,工作效率可達100m2/臺日以上,墻體強度為≥2Mpa,滲透系數K值≤i×10-6cm/s。
目前,振孔高噴工藝可以定噴、擺噴、旋噴三種形式進行防滲墻、擋土墻等工程的施工。此工藝已廣泛應用于水庫、堤壩除險加固及水工建筑物基礎處理工程。
2、工藝原理與特點
該工藝是利用大功率振動器將高噴管直接振至預定深度(設計深度),使造孔和下管一次完成,結合小孔距,充分利用高壓噴射流近噴嘴的高能區切割地層,從而實現快速提升的一種新工藝。其特點是施工不用分序實現重復切割地層,具有高效率、地層適應性強、成墻質量好等特點。
振孔高噴工藝原理見圖1:
3、振孔高噴連接方式
①振孔擺噴連接方式:采用施工軸線方向對噴方式見下圖:
②振孔旋噴連接方式:采用施工軸線方向套接方式見下圖:
4、施工工藝流程
(1)施工程序
振孔高噴施工程序為:
施工準備確定孔位高噴機就位調整高噴管垂直度供氣、供漿、地面試噴振動成孔至設計深度擺動(或旋轉)提升噴射至設計高程高噴結束提出高噴管進入下一流程。
(2)振孔高噴工藝流程圖見圖4:
圖4 高噴灌漿施工工藝流程圖
5、施工技術參數
5.1振孔擺噴
二管振孔擺噴采用單排孔對接形式連接成墻。施工技術參數一般通過現場試驗確定,以往工程所使用的主要施工技術參數如下:
孔距: 80~120cm;
孔深: 按設計圖紙(入巖0.3~0.5m);
提升速度: 20~40cm/min;
漿壓: 30~38MPa(多數情況下為32~35 MPa);
漿量: 70~100L/min;
風壓: 0.5~1.0MPa;
風量: 2~5m3/min;
漿液密度: 1.35~1.45g/cm3;
擺動速度: 30~40次/分;
擺角: 20°~30°;
孔斜率:≤ 1.0%。
5.2振孔旋噴
二管振孔旋噴采用施工軸線套接方式連接成墻。施工技術參數一般通過現場試驗確定,以往工程所使用的主要施工技術參數如下:
孔距: 60~80cm;
孔深: 按設計圖紙(入巖0.3~0.5m);
提升速度: 15~25cm/min;
漿壓: 30~38MPa(多數情況下為32~35 MPa);
漿量: 70~100L/min;
風壓: 0.5~1.0MPa;
風量: 2~5m3/min;
漿液密度: 1.35~1.45g/cm3;
旋轉速度: 16~20r/min;
孔斜率: ≤ 1.0%。
6、施工準備
6.1主要輔助設施
(1)施工平臺
施工平臺要求平整、堅實,確保施工安全,施工平臺頂寬不小于6m,邊坡坡度小于1:1,臺面高出最大水面1m以上,臺面起伏差小于10cm。
(2)供電系統
單機施工要求電容量≥300KVA,供電電壓400V。施工期間要求連續供電。
(3)供水站
在施工附近安裝潛水泵,抽取河水(或庫水)向攪拌站供水,滿足施工用水要求。
(4)高壓泵
高壓泵的泵壓要滿足最高噴射壓力的要求,要有一臺備用泵,以保障施工的順利進行。
6.2、主要材料
(1) 水泥
施工使用的水泥為32.5級普通硅酸鹽水泥。使用的水泥要有出廠檢驗報告單,各項指標達到GB175-1999標準。使用中對水泥進行抽檢,一般200~400t為一取樣單位。
(2) 拌合水
高壓噴射漿液拌合用水一般可用河水或水庫水,其水質符合《混凝土拌和用水標準》(JGJ63-90)第3.0.4條的規定。
7、振孔高噴施工主要控制過程
(1)孔位定位:由測量人員負責孔位放樣,作好標記及編號。施工中,操作人員準確定位,定位允許誤差5cm。
(2)調整振管的垂直度:機械定位后,由操作班長調整機械的水平度和噴管的垂直度,確認在控制指標以內,方可進行振孔操作。
(3)振動造孔:下振時漿壓8~10MPa,振至設計深度。
(4)擺(旋)噴灌漿:振至預定深度后,將氣、漿調到設計值在孔底噴射,待孔口返漿正常后,按設計參數擺動(旋轉)、提升、灌漿至設計高程。
(5)復噴處理:在出現機械故障、漿嘴堵塞等原因造成施工中斷或實際施工參數未達到技術要求時,在施工技術員或監理工程師的指導下進行復噴處理,復噴搭接長度控制為≥0.5m。
(6)高噴灌漿結束,應利用回漿或水泥漿及時回灌,直至孔口漿面不下降為止。
1.1污水處理量與污水處理率2011年貴州省全年污水排放總量55619萬m3,各污水處理廠全年實際處理污水量45615萬m3,污水平均處理率82.01%。從市(地)污水處理情況看(見表1),貴陽市、畢節市和黔東南州城鎮污水處理率較高,高于85%;遵義市、安順市、黔西南州和黔南州的城鎮污水處理率低于80%,處理率相對較低。從各地級市城市污水處理看,平均污水處理率87.52%,高出全省城鎮污水處理率5.5個百分點。其中畢節市和貴陽市污水處理率高于95%;遵義市和六盤水市低于80%。從各污水處理廠的處理情況看,污水處理率低于60%的污水處理廠有開陽、湄潭、習水、仁懷、玉屏、安龍、普定、鎮寧、長順、龍里等30座污水處理廠,其中晴隆、望謨、普定三縣的污水處理率低于30%。
1.2污水處理負荷率全省各污水處理廠平均處理負荷率73.19%,有51座污水處理廠的負荷率高于80%,其中負荷率高于90%的污水處理廠有小河污水處理廠(一期)(100.07%)、龍里縣污水處理廠(111.75%)等25座,但金陽、盤縣、紅果、赤水、仁懷、茅臺、萬山、興義頂效、晴隆黃果樹、劍河、黃平、鎮遠等18座污水處理廠的負荷率低于50%,其中紅果(25.08%)、德塢(16.05%)、遵義北部(26.76%)、興義頂效(28.33%)、晴隆(21.33%)、黃果樹6座污水處理廠的負荷率低于30%。從各市(地)污水處理負荷率看,貴陽市、畢節市、黔南州的城鎮污水處理廠平均污水處理負荷率高于80%,而六盤水市和黔西南州的城鎮污水處理廠平均污水處理負荷率低于55%。相當部分城鎮污水處理廠運行負荷率不高。
1.3運行效果2012年52座城鎮污水處理廠COD實際進水范圍為97~550mg/L,進水平均值為194.85mg/L;COD出水范圍為11~58mg/L,出水平均值為26mg/L;COD去除率范圍為69.89~94.89%,去除率平均值為86.34%。BOD實際進水范圍為32~160mg/L,進水平均值為80.51mg/L;BOD出水范圍為4~20mg/L,出水平均值為9.41mg/L;BOD去除率范圍為44.23~94.74%,去除率平均值為85.98%。氨氮實際進水范圍為7.67~60mg/L,進水平均值為26.2mg/L;氨氮出水范圍為0.40~9.94mg/L,出水平均值為4.27mg/L;氨氮去除率范圍為17.24~98.90%,去除率平均值為84.14%。出水COD、BOD、氨氮均達到城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)一級B標準的要求。TP實際進水范圍為0.12~8.81mg/L,進水平均值為2.69mg/L;TP出水范圍為0.14~1.19mg/L,出水平均值為0.68mg/L;TP去除率范圍為32.61~96.97%,去除率平均值為71.77%。除顏村、仁懷、安龍、凱里4座城鎮污水處理廠出水總磷超標外,其他污水處理廠均達到城鎮污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)一級B標準的要求。從不同工藝總磷的去除率看,氧化溝、IBR、活性污泥法、曝氣生物濾池、A-TF工藝的總磷去除率在75%左右,效果較好;而AB法的總磷去除率不足40%,相對較差。
1.4減排情況2012年52座城鎮污水處理廠共削減COD78039.25噸,減排效果顯著。其中,貴陽市COD削減總量最大,削減量占到了貴州全省的35%左右;遵義市和畢節市次之,二者占到了貴州全省的25%左右;黔西南州、安順市和六盤水市的COD削減量較少,三者全年削減量占到不足貴州全省的13%。從不同處理工藝看,活性污泥法單位建設規模COD削減量最高,曝氣生物濾池次之,而生物濕地法、AB法等較差。全年52座城鎮污水處理廠BOD、氨氮、總磷削減量分別為22874.17噸、5806.40噸、547.05噸。不同地市、不同工藝BOD、氨氮、總磷削減情況與COD情況類似,但總磷削減以AB法和A-TF法較差。
1.5單位能耗、藥耗貴州省2012年各污水處理廠能耗統計結果顯示,污水處理廠單位能耗范圍為0.02~1.33kwh/m³,單位能耗范圍跨度較大;全省單位能耗平均為0.35kwh/m³,其中,單位能耗低于0.20kwh/m³的污水處理廠有小河、新莊、花溪、鎮遠等12座污水處理廠,其中多為貴州省大中型污水處理廠;單位能耗于高于0.45kwh/m³的污水處理廠有赤水、仁懷市、下午屯、晴隆、從江、雷山、三穗等16座污水處理廠,基本為小型污水處理廠。說明污水處理廠運行能耗與污水處理廠建設規模關系較為密切。不同處理工藝單位能耗統計見圖4,生物濕地、IBR工藝單位能耗高,單位能耗在0.50kwh/m3左右;氧化溝、曝氣生物濾池、微波處理三工藝單位能耗介于0.35~0.42kwh/m3之間;AB工藝、SBR工藝和A-TF工藝單位能耗較省,均低于0.20kwh/m3.貴州省2012年各城鎮污水處理廠單位藥耗范圍為0.06~1.70g/m³,單位藥耗平均為0.41g/m³,單位處理水量藥耗的跨度范圍也較大;其中,單位藥耗低于0.20g/m³的污水處理廠有小河(二期)、二橋、花溪、朱家河、顏村、龍坑、榕江等18座城鎮污水處理廠;單位藥耗高于0.80g/m³的有遵義北部、仁懷、興仁、織金、赫章、岑鞏、麻江、三穗8座城鎮污水處理廠,這些城鎮污水處理廠多為一體化氧化溝、IBR等工藝。不同處理工藝技術單位藥耗統計見圖5,AB工藝、A-TF工藝以及SBR、活性污泥法、生物濕地和微波處理單位藥耗較省,單位藥耗在0.20g/m3及以下;而HASN工藝、A/O工藝、IBR工藝和氧化溝單位藥耗在0.40g/m3及以上。由此可知,污水處理工藝技術對單位污水處理藥耗有明顯的影響。
1.6單位運行成本貴州省2012年各污水處理廠運行成本統計顯示,污水處理廠單位運行成本較高的有晴隆、普安、紅果、劍河、從江等11座污水處理廠,這些污水處理廠多為IBR、一體化氧化溝工藝的小型污水處理廠。不同處理工藝技術的單位運行成本統計見圖6,IBR工藝、生物濕地工藝運行成本達1.0元/m³以上,氧化溝、HASN工藝、活性污泥法工藝運行成本在0.75~0.85元/m³之間,SBR、曝氣生物濾池工藝運行成本在0.55~0.65元/m³之間,A/O工藝、AB工藝和A-TF工藝運行成本在0.30~0.45元/m³之間,微波處理單位運行成本低于0.10元/m³。可知污水處理單位運行成本與污水處理工藝、建設規模密切有關。
2貴州省已建城鎮污水處理廠普遍存在的問題
2.1排水系統建設相對落后目前貴州省98座城鎮污水處理廠中,合流制2座、分流制37座、混流制59座,雨污合流制和混流制占了62.24%。至2011年底,貴州省排水管網建設總規模為5976.84km,其中污水管網長度3124.91km、雨水管網長度1568.41km、雨污混流制管網長度1283.52km。其中雨污合流制管網長度比例在50%以上的城鎮有修文、清鎮、六盤水市、遵義市、綏陽、都勻市等共23個市縣。從區域分布看,黔南州雨污合流制管網所占比例達50.89%、安順市達46.19%、遵義市達40.57%、銅仁地區達36.21%、六盤水市達31.88%。
2.2建設規模偏小因貴州缺乏長期積累的污水水量資料,城鎮污水處理廠設計往往基于規劃面積、人口和工業發展的預測及其生活污水量、工業廢水量和公建、商業設施污水量所占的比例計算確定污水量,由于貴州社會經濟發展相對落后,致使水量計算估值趨于保守,城鎮污水處理廠建設規模普遍偏小。根據2011年污水處理負荷率低于60%的城鎮污水處理廠與2012年污水處理負荷率高于90%的城鎮污水處理廠比較,修文、綏陽、湄潭、天柱、獨山、龍里、甕安共7座污水處理廠在列,管網建設有所完善的新建污水處理廠馬上面臨擴建問題,說明部分城鎮污水處理廠建設規模論證上存在不夠合理的地方。
3結論