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鄉鎮汙水處理工藝技術如何選擇

目前我國95%以上鄉鎮汙水尚未得到處理,因此未來一段時間內,我國將會集中在鄉鎮建設一大批汙水處理廠。國家環保政策陸續出台,對於規模小、投資和運行費用都難以得到保證的廣大鄉鎮的汙水問題得以解決。

1.1 鄉鎮汙水的特點

  鄉鎮汙水的特點是由各方麵因素決定的。由於鄉鎮的人口規模小、自來水普及率低,因此一般情況下鄉鎮的汙水排放量在3000~30000m3/d。而鄉鎮的工農業發展水平決定了汙水的50%以上是生活汙水,且工業廢水以農產品加工的廢水為主。因此,水中氮和磷的含量高,水中基本不含有重金屬和有毒有害物質,汙水的水質和水量波動比較大。大部分鄉鎮的汙水性質相差不大,其中BOD5在100~150mg/L,COD一般為250~300mg/L,SS在200mg/L左右。

  1.2 鄉鎮汙水對處理工藝的要求

 

  鄉鎮汙水處理的要求是由其汙水的特點和鄉鎮自身的條件決定的。一是由於鄉鎮汙水的水質水量波動比較大,汙水處理廠的規模也小,時變化係數大,因此鄉鎮的汙水處理工藝抗衝擊負荷能力要強。二是由於鄉鎮的經濟實力薄弱,所選用的汙水處理工藝應盡量做到運行費用少、造價低,基本上不投加藥劑或者投加藥劑少。同時,工藝的汙泥產量盡量少,以減少二次汙染,降低汙泥的處理費用。三是鄉鎮缺乏專業的汙水處理工作者,因此處理工藝應簡便易行、維護管理方便。

2適合鄉鎮汙水處理的工藝

  我國大城市的汙水處理工藝已經發展的比較成熟,同大城市相比,鄉鎮受到經濟實力和自身地域的限製,在汙水處理工藝的發展方麵比較緩慢。由上述情況可知,鄉鎮汙水處理的核心要點是:工藝流程操作簡單、便於維護。現介紹幾種適合鄉鎮汙水處理的工藝,並提出我國鄉鎮汙水處理工藝的發展趨勢。

  2.1 汙水自然淨化處理係統

  常見的汙水自然淨化處理係統包括穩定塘、土地處理係統以及濕地處理係統。

  2.1.1 穩定塘。穩定塘又稱為氧化塘或者生物塘,是一種天然的或經一定人工構築的汙水淨化係統,具有投資少、運行管理簡便、節省能耗的特點。世界各國從20世紀初開始了對穩定塘的研究,在20世紀50年代以後迅速發展。我國對穩定塘的研究始於20世紀50年代末,到目前為止,已經建成並投入運行的穩定塘幾乎遍布全國各個地區。穩定塘按照塘水中微生物類型可以分為:好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘。與其他工藝相比,穩定塘具有以下幾個優點:一是處理成本低。穩定塘的結構簡單、施工周期短、處理耗能低、運行維護方便且成本低,因穩定塘的汙水處理成本低。二是由於穩定塘的容積大,因此能夠承受汙水水量的波動,適應能力和抗衝擊負荷強。適合小城鎮汙水處理的工藝要求。三是穩定塘能夠充分地利用當地現有的湖泊、池塘等。因此,可以因地製宜,達到汙水處理的目的。四是穩定塘的汙泥產量少,從而減少二次汙染,降低了汙泥的處理處置費用。由於氧化塘具有以上優點,所以氧化塘工藝得到了廣泛的應用。但是氧化塘也有一些缺點和局限性:占地麵積大,處理的效率相對來說比較低,可能產生臭味滋生蚊蠅,不宜建在居民區的附近。

  2.1.2 土地處理係統。汙水土地處理係統是指利用農田、林地等土壤―微生物―植物構成的陸地生態係統對汙染物進行綜合淨化處理的生態工程,它能夠在處理鄉鎮汙水的同時,實現汙水的資源化與無害化。目前,常用的工藝有慢速滲濾係統、快速滲濾係統、地表漫流係統、濕地處理係統和地下滲濾係統。而在土地處理係統中應用最廣泛、研究最成熟的就是人工濕地處理係統。

  人工濕地係統不可缺少的5個部分分別是具有透水性的基質、在飽和水和厭氧基質中能夠生長的植物、水體、無脊椎或者脊椎動物以及好氧或厭氧的微生物種群。土地處理係統便是利用這些部分通過物理過濾、物理吸附與沉積、物理化學吸附、化學反應與沉澱、微生物代謝與有機物的生物降解等過程來處理汙染物質。汙水土地處理係統的優點有:一是汙水土地處理係統可以促進汙水中植物營養素的循環,汙水中的有用物質通過作物的生長而獲得再利用。二是汙水土地處理係統的基建費用少,能夠充分地利用土地和窪地等。三是汙水土地處理係統的運行管理方便,而且能耗低。四是汙泥得到充分地利用,二次汙染少。汙水土地處理係統有以上一些有點,同時,也有一些缺點,如果設計不當,會汙染土壤和地下水,特別是造成重金屬汙染、有機毒物汙染,導致農產品質量下降。也會散發臭味、滋生蚊蠅,甚至會影響人體的健康。

  2.1.3 濕地處理係統。與上述的自然淨化處理係統類似,人工濕地的主要優點就是操作簡單、投資省、能耗低。但是,其占地麵積相對來說比較大。因此,人工濕地處理係統比較適用於用地不太緊張的農業區鄉鎮

  2.2 氧化溝工藝

  氧化溝是20世紀50年代荷蘭工程師在延時曝氣活性汙泥法的基礎上發明的一種新型活性汙泥法。根據氧化溝的構造特征以及發明者和專利情況,可以將氧化溝分為不同的類型。常見的主要有Carrousel氧化溝、交替式氧化溝、除磷脫氮雙溝式氧化溝、三溝式氧化溝、ObraI氧化溝以及一體化氧化溝。在傳統的氧化溝用於去除COD和BOD的基礎上,第2代氧化溝還具有脫氮除磷的功能,這在很大程度上提升了氧化溝的應用前景。氧化溝工藝具備以下幾個優點:一是由於氧化溝的構築物少,可不建初沉池以及汙泥消化池,因此處理流程簡單,操作管理方便。二是氧化溝適用於高濃度工業廢水,能夠承受水質水量的衝擊負荷,克服了高濃度工業廢水抑製活性汙泥菌活性的缺點。三是當需要進行脫氮除磷時,相對傳統的脫氮除磷工藝,氧化溝具有降低運行費用以及能耗的優點。四是出水水質好,運行穩定。但是,由於一般不建初沉池和汙泥消化池,所以氧化溝工藝增加了反應池的負荷,這在一定程度上會增加部分能耗,同時由於氧化溝的曝氣裝置比如表麵曝氣器或者曝氣轉刷等機械部件需定期維修,因此檢修工作量較大。

  2.3 SBR工藝

  序批式活性汙泥法簡稱SBR,又叫序列間歇式活性汙泥法。SBR反應池是該工藝的核心係統,均化、初次沉澱、生物降解以及二次沉澱過程都在SBR反應池發生。它通過在運行上的間歇操作,實現了對有機物的有效降解。作為活性汙泥處理技術,SBR的主要優點有:一是工藝處理設備少,無二沉池和汙泥回流係統,因此運行操作簡單、管理方便。二是不受汙泥膨脹的困擾。三是抗衝擊負荷能力強。四是可以實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替出現,脫氮除磷的效果好。由於以上特點,SBR係統更適合水量小、分散點源、汙染物間歇排放的農村鄉鎮汙水處理。但同時,SBR工藝也有一些不可忽略的缺點,由於潷水深度一般是1~2m,因此汙水提升的說水頭損失比較大。設備對自動化控製要求嚴格,因此對管理人員的要求也比較高。同時由於SBR工藝不設初沉池,在一定程度上容易產生浮渣。

  2.4生物接觸氧化工藝

  生物接觸氧化法就是由浸沒在汙水中的填料和人工曝氣係統構成的生物處理工藝。在有氧的條件下,汙水與填料表麵的生物膜反複接觸,使汙水獲得淨化。生物接觸氧化法的優點[2]是:一是工藝耐衝擊負荷的能力強,不需汙泥回流設備,同時也不受汙泥膨脹的影響,產泥量也少。二是其單位容積的生物量大,因此處理能力比較高。三是由於工藝的設備較少,操作運行簡單,便於維護。但是,對鄉鎮來說,該工藝的造價比較高,而且布水和布氣時不易均勻。雖然設備少,但是構築物構造比較複雜,這就增加了設計施工的難度。因此,選用時需要酌情考慮鄉鎮的現實情況。

  2.5 厭氧水解―高負荷生物濾池

  厭氧水解―高負荷生物濾池是近年來為了適應小城鎮汙水處理的特點而產生的處理工藝。該工藝主要是將預處理工藝由傳統的初沉池改為厭氧水解濾池,同時在傳統高負荷生物濾池的基礎上對其工藝構造進行了重要的技術創新。改造後的工藝既具有高負荷、高效率的優點,又通過采用具有高空隙率、高附著麵積和高二次布水性能的新型塑料模塊填料,取消了濾池出水回流係統,從而大幅度的降低了操作運行的能耗以及建設投資費用。作為新型工藝,厭氧水解―高負荷生物濾池有以下幾個突出的優點:一是與普通的活性汙泥法相比,該工藝的產泥量大大減少,這就在一定程度上降低了汙泥處理、處置費用,也降低了二次汙染。二是由於該工藝處理係統集初沉池、曝氣池、汙泥回流設施以及供氧設施等與一身,因此汙水處理流程簡單,管理運行簡單。三是工藝的抗衝擊負荷能力比較強。這些優點都決定了厭氧水解―高負荷生物濾池能夠適應我國小城鎮汙水的要求。 

3結語

  通過對上述幾種鄉鎮汙水處理工藝的比較,可以得出以下幾個結論:鄉鎮汙水處理應從節約成本和管理方便入手來選擇汙水處理工藝,將經濟、環境、社會效益達到最大化。因此,不同的鄉鎮應該根據自身的特點來選擇合適的工藝。對於用地不緊張的鄉鎮,可以選擇人工濕地處理係統。實踐證明,人工濕地處理係統不僅投資省、處理效果好,而且有助於美化生態環境,是鄉鎮汙水處理工藝的最優方案之一。從成本出發,氧化溝工藝以及SBR工藝設備簡單,基建投資省且占地麵的小,因此對於鄉鎮汙水處理,應優先考慮這些工藝。從近年來的發展趨勢看,鄉鎮汙水處理的技術要求投資省、耗能低、運行管理方便、效率高。這些已經成為鄉鎮汙水處理技術發展的必然趨勢。比如近年來開發的新工藝,比如厭氧水解―高負荷生物濾池便是成功的代表。



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