淺析建築排水小型污水處理 |
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王榮選 摘要： 本文對小型污水處理的工藝選擇、設計及應用中存在的一些問題進行瞭分析，以引起重視和討論． 關鍵詞： 建築排水小型污水處理 微生物生命活動 環境條件和營養條件 近年來，隨著城鄉建設的發展，環境保護、污染治理、綜合利用日益被重視並受到法律、法規控制。建築排水污染治理涵蓋瞭工業與民用建築、居住小區排水治理，從生活排水至生產污水內容廣泛，雖然在規模上與城市污水處理廠差距很大，但在排水水質上比城市污水要更為復雜。大多數建築排水仍屬於有機污染范疇。目前處理工藝以生化處理為主，日趨整體非標設備化、系列化，以便於專業生產制造，更有利於設計選用、安裝運行和達標排放。 污水處理工藝包括物理處理法，即利用篩選、浮選、沉淀等措施除去污水中大部分懸浮物質，但不能去除溶解的和膠體物質；化學祛：即利用化學藥劑或電化學方法降低污染物濃度，主要用於混凝、中和、萃取、消毒等。水中污染物構成復雜時，不能完全達標排放，多用於預處理和深度處理；生物化學法，即在人工控制的邊界條件下，利用細菌呼吸作用實現對有機污染物的降解，較之化學法有效率高和運行費用低的特點。 對於建築排水，由於水質多屬於有機污染，因此建築排水污水處理，包括中水處理，廣泛采用以生化處理為核心的工藝流程和成套設備。建築排水處理量較小。一般水量多在100-1500m3/d，目前采用整體設備比較多，尤其大量埋地式設備更在某些地區和企業廣泛采用。由於各種因素影響，如生產廠傢綜合實力參差不齊、設計人員專業水平限制、選用者盲從生搬硬套、運輸和安裝技術的限制、經費投人不合理等使一些處理設備或設施不能正常發揮應有作用，影響達標排放或污水凈化回用的目的。這些不應發生的事故和繼續存在的隱患，應引起充分的重視，以減少資源和經濟上的浪費。 生化處理的設計與實踐實質上是用人工的方法，根據實踐經驗和參數，合理創造環境條件和營養條件，充分適應和滿足微生物通過生命活動完成有機物代謝的復雜過程。水中微生物的生化作用以細菌為主。細菌生命活動特性有四個方面：1．營養需要：其生長繁殖需要碳、氫、氮、磷等成分和能量，所以要攝食有機污染物和無機鹽類；2．呼吸作用：細菌氧化各種有機物質，並從中獲取能量。氧化過程絕大部分為去氫氧化，即把有機物中的氫脫去而放出適當的能量。此時，必須有相應的受氫體來接受脫出的氫，反應才能最終完成。如果以遊離的氧分子O2作為受氫體，反應在有氧條件下才能進行，這種反應稱為有氧氧化；如果是以分子氧以外的化合物作為受氫體，反應在缺氧或無氧的條件下進行，則稱為無氧氧化；3．溫度：大部分細菌生長適宜的溫度在20℃～40℃之間，在限值內溫度提高10℃，生長速率可提高一倍；4．酸堿度：大多數細菌適宜於pH值范圍在6～8，而pH值4～10也能生存。 微生物的這些特性應在確定工藝流程和工程設計中給以充分保證。在工程運行中如出現不正常時，也應從這些特性方面去檢查、補充和完善。細菌靠胞外聚合物細纖維互相同織形成菌膠團，並進一步絮換形成絮體稱為活性污泥，當菌膠團附著在填料表面形成密度較大的粘膜，稱為生物膜，所以活性污泥與生物膜的基本形態仍是菌膠團。鑒於細菌的這些特性，不同水質的污水要求設計者應創造不同的邊界條件以適應細菌特性達到最佳有機物去除效率。 工程上，選擇工藝流程和工藝設備時，首先應確認污水的水質。有些廠傢樣本在提供參數時，一般隻有COD或BOD參數值，然後根據設計處理量Q（m3／d）就可以把從住宅小區、礦山、石油化工、賓館。工廠、學校、飯店等行業生活污水和工業廢水處理到一級或中水排放，給人一種萬能污水處理設備的假象。其實，各種污水形成的COD、BOD、SS構成內容相去甚遠，除以上參數外。設計者更重視的因素有污水的可生化性（BOD／COD）值，有害物質的濃度、pH值等，這些重要參數對選擇處理工藝和反應器的類型起著決定性作用。如回避這些因素，隻用流量或BOD來套用設備，將會帶來很大隱患。 在有些污水處理工藝流程中出現過調節沉淀池，調節酸化池等綜合功能的地型。設計者出於小型化、一池多用的良好願望，創造瞭這些池型。但是每一個工藝模塊都是在特定的前提下，才能充分發揮功效。調節池的功能在於調節水量和均勻水質。因此，調節池的液面水位是波動很大的，水深也是不斷變化的，也就是說沉降時間是不斷變化的。為瞭均勻水質，作為調節池設計時希望把不同時刻的進水互相碰頭混參，因此池內的流態最好是完全混合型流態。因此可以認為調節池的功能和流態與靜置沉淀理論相駁。酸化理論是利用調正合適的水力停留時間及水的上向流速使厭氧甲烷菌難以繁殖，使反應控制在水解酸化階段，進行水解產酸菌迅速分解有機物的過程。酸化工藝要求上流式流態從下向上穿透污泥層完成對有機物的網捕、吸附、生物絮凝、生物降解、澄清污水等綜合反應。這個過程需要配水均勻；上向流態；衡定的反應時間等等，顯然水位波動很大的調節池與之不易相容。所以，如果保證各處理工藝真正發揮原有功能，采用諸如調節沉淀池、調節酸化池要在內部結構上大作文章，否則應脫開分建為好。 在氧化池的設計中，很多人很看重水力停留時間（HRT），並把這一因素作為工藝計算比選的重要標尺。在實際設計中，一般氧化池控制性參數應為有機物負荷（污泥負荷或容積負荷）和去除效率，前者反映出氧化工藝的數量值，即每公斤活性污泥每天去除BOD5的數量值（kg）或每立方米曝氣池容積每天去除BOD5的數量值（kg），後者反映氧化池對有機物去除的程度和出水質量。隻要控制瞭氧化池降解有機物的數量和質量，氧化池的選型就確定瞭。同樣，不同工藝的比選也應主要用有機物去除的數量和質量兩個參數來衡量。對於小型污水處理受場地、空間等限制，多選用負荷較高的生物膜法工藝，以接觸氧化法為多。該工藝的生物膜為大量絲狀菌交織而成，成立體狀在池中均怖，試驗表明其氧化能力比活性活泥法高1．81倍。設計時應保證填料下怖氣，促使生物膜表面代謝物質濃度變化快，濃度梯度大，加快瞭傳質速度。氧的吸收率一般與水深成正比，即氧吸收率隨水深而提高。一般曝氣池水深應在3.5m以上較為合理。目前市售設備，由於運輸限制，水深均在2．7m以下，對去除負荷和空氣氧的利用有負面影響，采用時應進行計算復核才可。 關於活性污泥法工藝，目前有多種方式，如普通活性污泥法、SBR法（間歇周期活性污泥法）、CASS（周期循環活性污泥法）、完全混合加速曝氣法、延時曝氣曝氣法等等，這些方法的活性污泥負荷均在 0.15～0.5KgBOD5／Kg污泥d，曝氣方法有鼓風暖氣和機械曝氣。由於負荷較低，占地面積較大，選用時應充份考慮環境條件是否適用。生物膜法有塔濾、生物轉盤、接觸氧化法等。前兩種方法一般自然通風充氧，冬季時大量冷空氣卷吸入水中會降低污水溫度、影響去除效果，多數用於有取暖的房間內。由於供氧有限，污泥負荷也較低，占地面積增大，一次投資很高。接觸氧化法屬於淹沒式生物濾池。人工鼓風曝氣鼓風機出風溫度＞60℃，對水有加溫作用，因此受室外氣溫影響較小，因而負荷較高，（對於生活污水容積負荷可達7Kg BOD5d，工業污水可達 2～3Kg BOD5／m3d）適用於小型污水處理工藝。采用時應註意工藝流態和偉氣方法。有些設計者在推流式曝氣池中加填料，這隻是對活性活泥法的一種工藝補充與標準接觸氧化法在負荷和出水質量上是有本質區別的。 污水最終達標排放，污水的澄清處理是關鍵。經驗表明，出水中含有大量細小懸浮物，1克懸浮物相當於0．24克左右的COD，對出水達標影響甚大。對於小型污水處理，一般澄清處理均采用沉淀——過濾。沉淀裝置受場地限制，多數采用豎流式沉淀池，也有采用斜管（板）沉淀池。過濾裝置采用砂濾較多，也有采用聚苯乙烯球、滌綸纖維球等快速過濾裝置。由於生化出水中仍含有機污染物及溶解氧，因此出水采用斜管（板）沉淀時，在夏天易在管（板）表面形成生物膜，影響沉淀效果，嚴重時出現管（板）堵塞，厭氧污泥團上浮，出水水質變壞。因此，對於小型污水處理不提倡二次沉淀采用斜管（板）沉淀池。 過濾工藝目前多出現砂層表面產生板結或濾層堵塞，使實際反沖洗強度和時間遠遠大於設計參數。這同樣是由於氧化池出水中的殘存的微生物、可降解的有機物質和溶解氧綜合生化反應所致。由於一般設計流程均采用濾後消毒，使上述生化反應在沉淀過濾中繼續進行。為使澄清工藝正常運行，建議來用濾前消毒工藝。青島啤酒廢水生化處理後中水處理工藝采用濾前消毒殺菌已運行15年，未發生過濾裝置堵塞問題。當采用活性炭過濾時，建議炭層增加微量曝氣形成生物炭工藝，曝氣強度為水量的5％左右，可以延長活性炭的再生周期。 小型污水處理除中水處理可回用外，基本上不產生經濟效益，既使中水處理由於目前自來水價定位不合理，也使之經濟效益較差而得不到推廣。為瞭使之存在具有較強的生命力，除瞭強制性的法律法規外，設計遵循簡單適用、運行可靠、達標穩定、節約能耗、投資經濟的原則是極為重要的。設計中應根據不同排水水質、水量和環境條件從工藝流程設備選型到技經分析進行多方案比選，避免生搬硬套，使建築排水小型污水處理在不斷完善、不斷求新中更加健康地發展。 轉自-中國土木工程學會水工業分會建築給水排水委員會聯合 |
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