污水深度處理項目管理的關(guān)鍵問(wèn)題

摘要：目前沈陽(yáng)在污水處理方面走在了全國的前列,全市現有大型污水處理廠(chǎng)5座,污水處理率達到了70%以上。然而,大部分水廠(chǎng)只經(jīng)過(guò)傳統的二級處理,其排放的水質(zhì)中仍然含有一定的污染物質(zhì),要想使其作為新鮮水進(jìn)行回用,還必須經(jīng)過(guò)污水深度處理。目前,污水深度處理的技術(shù)和工藝流程種類(lèi)較多,如何選擇合適的技術(shù),使其適合在沈陽(yáng)污水處理企業(yè)中推廣,是污水深度處理項目管理的關(guān)鍵問(wèn)題。本文從沈陽(yáng)實(shí)際情況出發(fā),分析目前各種技術(shù)的利弊,選擇一種適合沈陽(yáng)污水深度處理的關(guān)鍵技術(shù),為沈陽(yáng)污水深度處理項目管理提供一定的理論依據和應用參考。

關(guān)鍵詞:污水處理,深度處理,關(guān)鍵技術(shù),項目管理

一、前言

隨著(zhù)中國城市化和工業(yè)化的加速,水資源的需求也日益增大,城市缺水現象越來(lái)越嚴重。沈陽(yáng)作為東北的重鎮,水資源嚴重匱乏,是國內40個(gè)主要缺水城市之一,水資源的匱乏已經(jīng)成為制約沈陽(yáng)經(jīng)濟和社會(huì )持續發(fā)展的重要因素。為緩解沈陽(yáng)水資源不足,滿(mǎn)足經(jīng)濟發(fā)展需要和企業(yè)需求,使沈陽(yáng)生態(tài)建設可持續發(fā)展,讓污水資源成為第二水源,已經(jīng)成為城市發(fā)展的必經(jīng)之路。沈陽(yáng)污水排水設施始建于1903年,絕大部分為合流制,現已形成南部、北部和西部三大排水系統,日總污水排水量約為166萬(wàn)m3。面對如此大的污水排水量,應盡快加速污水處理行業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)污水資源化,提高污水的利用率,使污水成為第二水源,可在一定程度上有效地解決沈陽(yáng)的水資源匱乏問(wèn)題。

沈陽(yáng)市現有5座污水處理廠(chǎng):北部污水處理廠(chǎng),處理能力為40萬(wàn)t/d;沈水灣污水處理廠(chǎng),處理能力為20萬(wàn)t/d;滿(mǎn)堂河污水處理廠(chǎng),處理能力為3萬(wàn)t/d;仙女河污水處理廠(chǎng),處理能力為40萬(wàn)t/d;西部污水處理廠(chǎng),處理能力15萬(wàn)t/d。目前,全市污水處理廠(chǎng)設計處理能力為118萬(wàn)t/d,設計處理率為70%以上。目前還有一部分水廠(chǎng)在建設中,計劃在今年年底,全市污水處理率將達到100%。

現有5大水廠(chǎng)均執行國家二級排放標準,但要達到國家一級A標準,使其能作為新鮮水進(jìn)行回用,還有一定的距離。目前,僅有沈陽(yáng)北部污水處理廠(chǎng)采用了污水深度處理的技術(shù),其排放的水質(zhì)可達到發(fā)電廠(chǎng)冷卻用水的標準。因此,盡快發(fā)展污水深度處理項目,是沈陽(yáng)污水處理企業(yè)的當務(wù)之急。

深度污水處理是在常規污水二級處理的基礎上,通過(guò)物理化學(xué)法、生物膜過(guò)濾法、活性炭吸附法或臭氧氧化法等手段,使再生水中的SS(懸浮物含量)、COD(化學(xué)耗氧量)、色度、嗅味等指標達到相關(guān)要求并實(shí)現回用的處理技術(shù)。

二、污水深度處理常用技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

國內外研究經(jīng)驗表明,污水深度處理方法大致可分為三類(lèi):生物處理法、物理化學(xué)處理法、膜處理法。一般來(lái)說(shuō),需要根據回用水的水質(zhì)要求,選擇合適的處理方法,才能達到經(jīng)濟、合理的處理效果。

1、混凝技術(shù)�；炷�工藝可去除污水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)中的有機物和無(wú)機污染物,通常作為城市生活污水深度處理的預處理,能有效去除二沉池出水中的懸浮物和磷酸鹽,還可以部分去除溶解性有機物,去除率約為36%～40%,主要為分子量大于5,000的疏水性有機物�；炷�法是給水和廢水處理中廣泛應用的一種方法,它可以用來(lái)降低原水的濁度、色度等感官指標,去除多種高分子有機物,某些重金屬和放射性物質(zhì)。然而,城市污水二級出水形成的濁度主要是膠體和菌膠團微粒,往往不是很高,混凝時(shí)難以形成沉降性能良好的絮體,往往需要尋求高效的絮凝劑,這也是其作為污水深度處理的主要缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn):適用范圍廣泛、操作簡(jiǎn)便、可以大大降低深度處理運行成本。缺點(diǎn):對絮凝劑的要求較高,且無(wú)法去除氨氮,處理后水質(zhì)適應性差。

2、生物技術(shù)。在二級出水的低濃度條件下,活性污泥很難培養,因此一般在深度處理時(shí)宜采用生物過(guò)濾法,常用曝氣生物濾池法和生物接觸氧化法。

(1)曝氣生物濾池(BAF)。曝氣生物濾池是在生物濾池下部或底部增加曝氣系統進(jìn)行污水處理的方法。根據水流方向可分為上向流和下向流兩種,早期的曝氣生物濾池多采用下向流,但是下向流曝氣生物濾池具有納污效率不高、易堵塞和運行周期短等特點(diǎn),因此,通過(guò)改變進(jìn)出水的方向和濾池進(jìn)出水過(guò)水斷面的大小形成了向上流變速曝氣生物濾池,可更好地利用濾池的深度、減少堵塞的可能性。另外,生物濾池中的濾料對于處理效果的好壞影響很大,目前比較新的濾料有酶促陶粒,它利用多孔陶粒的微孔增加了生物的附著(zhù)量,同時(shí)酶的催化作用也加強了處理的效果。龍騰銳等利用微型酶促填料和素陶粒填充構成的新型復合變速生物濾池對二級出水進(jìn)行試驗,出水水質(zhì)完全滿(mǎn)足雜用水水質(zhì)標準。

(2)生物接觸氧化法。生物接觸氧化技術(shù)是在池內填充填料,已經(jīng)充氧的污水浸沒(méi)全部填料,并以一定的流速流經(jīng)填料,填料上布滿(mǎn)生物膜,污水與生物膜廣泛接觸,在生物膜微生物新陳代謝的作用下,污水中大部分有機污染物得以去除。

目前,該技術(shù)除用于生活污水和城市污水的二級處理外,還應用于石油化工、農藥、印染、紡織、輕工造紙、食品加工和發(fā)酵釀造等工業(yè)廢水處理,都取得了良好的處理效果。

優(yōu)點(diǎn):能去除氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳、嗅味、色度等,處理經(jīng)濟、操作簡(jiǎn)便,能耗較低。缺點(diǎn):掛膜需要的時(shí)間較長(cháng)。

3、活性炭吸附技術(shù)。由于活性炭具有發(fā)達的細孔結構和巨大的比面積,可有效去除色度、臭味和水中大多數有機污染物,對于生物法和化學(xué)法難以去除的有機污染物都有較強的去除效果,也能去除某些無(wú)機物包括有毒的重金屬,在水的深度處理中是應用最廣泛和最有效的方法之一。然而,一般污水二級出水中含有大量生物絮體及生物殘渣,若直接采用活性炭吸附柱,易堵。另外,對于分子量大于30,000的有機物,由于活性炭微孔的大小排斥作用而沒(méi)有吸附效果。

優(yōu)點(diǎn):可有效去除色度、臭味和水中大多數有機污染物和有毒的重金屬物質(zhì)。缺點(diǎn):活性炭吸附柱易堵塞,對于分子量大于30,000的有機物無(wú)吸附效果。

4、臭氧法。臭氧具有極強的氧化性,對許多有機物或官能團發(fā)生反應,有效地改善水質(zhì)。臭氧能氧化分解水中各種雜質(zhì)所造成的色、嗅,其脫色效果比活性炭好;還能降低出水濁度,起到良好的絮凝作用,提高過(guò)濾濾速或者延長(cháng)過(guò)濾周期。

優(yōu)點(diǎn):能有效去除水中色度、臭味,降低水的濁度。缺點(diǎn):國內的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運行費用過(guò)高,推廣有難度。

5、膜分離技術(shù)。該技術(shù)可有效去除廢水的色度、臭味、各種離子消毒副產(chǎn)物前體、大分子如腐殖酸和灰黃霉酸等許多有機物和微生物,在污水處理與回用方面應用日益廣泛,極大地推進(jìn)了污水處理和回用工作。應用于污水資源化的膜技術(shù)有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)以及膜生物反應器(MBR)等。MF、UF和NF的截流分子量分別為100,000～500,000、2,000～100,000和200～10,000,RO膜的截流分子量通常低于1,000。

優(yōu)點(diǎn):可有效去除廢水的色度、臭味、各種離子消毒副產(chǎn)物前體、大分子如腐殖酸和灰黃霉酸等許多有機物和微生物。缺點(diǎn):膜技術(shù)雖然已廣泛用于水處理技術(shù),但是二級出水中仍含有一定的有機污染物,很容易污染膜,影響膜的性能包括滲透性和有機物的去除效率,對低溫適應性差,難以在高寒的北方地區應用。我國的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。

6、高級氧化法(AOP)。高級氧化法選擇性小,反應速度快;氧化徹底,處理效率高;對于污水中微量有害化學(xué)物質(zhì)的去除具有顯著(zhù)的效果,可有效減少THMs的生成。典型的均相AOP過(guò)程中有O3/UV,O3/H2O2,UV/H2O2,H2O2/Fe3+(Fenton試劑)。有研究者利用臭氧和其他氧化劑(紫外輻射、過(guò)氧化氫和TiO2)強化降解極性有機物CP。

優(yōu)點(diǎn):能有效減少THMs的生成,在處理水中微量有害化學(xué)物質(zhì)領(lǐng)域具有廣泛的前景。缺點(diǎn):限制較多,經(jīng)濟性差,影響推廣，同時(shí)也可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于污水處理的技術(shù)文檔。

三、沈陽(yáng)污水深度處理技術(shù)選擇

根據沈陽(yáng)水資源的狀況和目前的污水處理能力,參照我國污水處理后水質(zhì)的相關(guān)標準,我們可發(fā)現:

1、混凝技術(shù)雖然是目前較多國內污水處理企業(yè)所采用的方法,但其處理后的水質(zhì)適應性差,且含有較多量的氨氮,其并不適合在沈陽(yáng)地區污水處理企業(yè)中推廣。

2、生物處理技術(shù)目前在國內污水處理企業(yè)中的應用越來(lái)越廣泛,它能有效地將二沉池出水中的大多數物質(zhì)去除,且可去除氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳、嗅味、色度等,具有處理經(jīng)濟、操作簡(jiǎn)便和能耗較低等特點(diǎn)。另外,該技術(shù)具有較高的懸浮物去除效率和脫氮能力,適應性和抗沖擊負荷能力很強,適應間歇運行,同時(shí)該技術(shù)占地面積小,適應當前土地資源緊張的現實(shí),可在沈陽(yáng)地區污水處理企業(yè)中推廣。

3、活性炭吸附技術(shù)可有效去除色度、臭味和水中大多數有機污染物。然而,二級出水中一般含有大量生物絮體及生物殘渣,若直接采用活性炭吸附柱,易堵塞;且對分子量大于30,000的有機物,由于活性炭微孔的大小排斥作用而無(wú)效。其可成為沈陽(yáng)地區污水處理企業(yè)的備選技術(shù)。

4、臭氧法雖然能有效地改善水質(zhì),且其脫色效果比活性炭好,還能降低出水濁度,起到良好的絮凝作用,提高過(guò)濾的濾速或者延長(cháng)過(guò)濾周期,但由于目前國內的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運行費用過(guò)高,在沈陽(yáng)污水處理企業(yè)中推廣難度較大。

5、膜分離技術(shù)膜技術(shù)雖然已廣泛用于水處理技術(shù),但是二級出水中仍含有一定的有機污染物,很容易污染膜,影響膜的性能包括滲透性和有機物的去除效率,對低溫適應性差,難以在高寒的北方地區應用。另外,我國的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。因此至少在目前,其不適合在沈陽(yáng)的污水處理企業(yè)中使用。

6、高級氧化法在國內使用較少,限制較多,經(jīng)濟性差,不推薦在沈陽(yáng)的污水處理企業(yè)中使用。
綜上所述,生物處理技術(shù)因其廣泛的適用范圍、穩定的運行效果,良好的經(jīng)濟效益,適合沈陽(yáng)地區的污水處理企業(yè)中使用。另外,據清華大學(xué)環(huán)境工程系對以陶粒作填料的曝氣生物濾池進(jìn)行研究,表明曝氣生物濾池的處理效果明顯優(yōu)于生物接觸氧化法。因此,以上研究和分析表明,曝氣生物濾池技術(shù)可作為污水深度處理的關(guān)鍵技術(shù)在沈陽(yáng)污水處理企業(yè)中推廣。

四、沈陽(yáng)污水深度處理技術(shù)應用實(shí)例

在污水深度處理項目中,一旦關(guān)鍵技術(shù)確定,其工藝流程也基本可以確定。針對曝氣生物濾池技術(shù),在實(shí)際應用中,使用該技術(shù)最多的工藝流程為:二級污水處理廠(chǎng)出水→曝氣生物濾池→V型濾池→消毒工藝。目前,沈陽(yáng)北部污水處理廠(chǎng)已經(jīng)建設完成了日處理5萬(wàn)噸污水深度處理項目,為發(fā)電廠(chǎng)冷卻用水提供了優(yōu)質(zhì)水源。沈陽(yáng)市北部污水處理廠(chǎng)再生水深度處理站工藝流如圖1所示。(圖1)

沈陽(yáng)北部污水處理廠(chǎng)采用的是二級污水處理廠(chǎng)出水→曝氣生物濾池→V型濾池→消毒工藝,經(jīng)深度處理后,其出水水質(zhì)情況各項指標都已經(jīng)達到了國家的相關(guān)排放標準。該污水深度處理項目為發(fā)電廠(chǎng)提供了極佳的水源,有力地支援了電廠(chǎng)建設,減少了大量新鮮水的使用,為沈陽(yáng)的可持續發(fā)展做出了重要貢獻。

五、結論

沈陽(yáng)的水資源匱乏,分布極不均勻,是國內嚴重缺水的城市之一,而沈陽(yáng)的污水排放量較大,因此將沈陽(yáng)的污水二級出水進(jìn)行深度處理,使其能夠作為新鮮水進(jìn)行回用,成為沈陽(yáng)的第二水源,是污水處理企業(yè)迫在眉睫的頭等大事。

本文通過(guò)研究目前常用的污水深度處理關(guān)鍵技術(shù),并分析其優(yōu)缺點(diǎn),同時(shí)根據沈陽(yáng)的氣候和土地資源使用實(shí)際狀況,提出適合沈陽(yáng)污水深度處理項目采用的關(guān)鍵技術(shù)是曝氣生物濾池技術(shù),可采用的工藝流程為:二級污水處理廠(chǎng)出水→曝氣生物濾池→V型濾池→消毒工藝。

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