前言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快,經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(yùn)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(jìn)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(dá)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(qiáng),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(jī)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%�；�纖廢水含有可溶和不溶有機(jī)物,可以在預(yù)處理中用隔油和氣浮的方式去除不溶有機(jī)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(jìn)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(diǎn)合理調(diào)配進(jìn)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(qiáng)氧化劑、殺菌劑、高鹽份、高毒性的廢水應(yīng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)水水質(zhì)的混合進(jìn)行有效控制,能起到調(diào)節(jié)水質(zhì)進(jìn)水濃度和水量的作用,對后期的生化處理才能穩(wěn)定運(yùn)行�；�工廢水由于所含成份復(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(fù)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(qiáng)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(jìn)水水質(zhì)水量,合理配好進(jìn)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(jìn)一級生化出水池,直接配入二級生化池中進(jìn)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(jìn)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(yùn)行可靠,運(yùn)行管理方便的特點(diǎn),②工藝應(yīng)具備投資省,運(yùn)行費(fèi)用低廉的特點(diǎn), ③工藝應(yīng)具備較強(qiáng)的抗沖擊能力及靈活的運(yùn)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(shí)踐與資料整理得到:當(dāng)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(yàn)期間進(jìn)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(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn),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%�！八�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�！皡捬跛�解- 高負(fù)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(fù)荷生物濾池進(jìn)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(yùn)行能耗。厭氧酸化- 高負(fù)荷生物濾池處理系統(tǒng)的CODcr去除率高達(dá)75% ～85% , BOD5 達(dá)85% ～95% , SS達(dá)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(fù)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(fèi)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(jìn)行固液分離,該工藝可以處理不同濃度污水,運(yùn)行靈活穩(wěn)定。與常規(guī)活性污泥法相比, SBF工藝的特點(diǎn)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(dá)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(fù)荷,對水質(zhì)、水量變動具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,即使進(jìn)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(jìn)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(fèi)用少,造價(jià)低,運(yùn)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(yùn)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(fù)荷活性污泥工藝和特殊的懸掛鏈?zhǔn)狡貧夤に?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(yùn)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(fù)荷波浪式氧化工藝下運(yùn)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(shí)現(xiàn)多級脫氮以促進(jìn)硝化、反硝化反應(yīng)的進(jìn)行,使水中的污染物被微生物徹底吸收和分解,達(dá)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(hù)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

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(shí)現(xiàn)污水的凈化,具有投資低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)技術(shù)水平低和能耗低等特點(diǎn)。資料表明,人工濕地的工程造價(jià)與運(yùn)行費(fèi)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(diǎn),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(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖,進(jìn)而形成人工生態(tài)系統(tǒng)。污水進(jìn)入生態(tài)塘中,其中的有機(jī)污染物被細(xì)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(jìn)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(jì)效益。由于生態(tài)塘工藝動力費(fèi)用小,且無需進(jìn)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(bǔ)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行深度處理。具體參見http://wlmqsb.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(jī)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�體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細(xì)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(shí)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(jī)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(dá)理想目標(biāo)。

(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(shí)現(xiàn)發(fā)酵液中微生物的細(xì)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�？衫�用某些廢水產(chǎn)生絮凝劑,用于處理水產(chǎn)廢水,達(dá)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(jìn)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(diǎn):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(yùn)動部件,很少需要維護(hù),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(jìn)行大的改變。為達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)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）