某多晶硅廠(chǎng)緊鄰渭河且所處地區尚未建設地下管網(wǎng)，其生活和生產(chǎn)用水均取自地下水，而生產(chǎn)和生活污水需自建廢水處理系統達標后方可排放。為了節約水資源，該廠(chǎng)對生活污水進(jìn)行深度處理，達到中水回用標準后回用于景觀(guān)水池、綠化、沖廁等。
1 廢水狀況及排放標準
生活污水來(lái)自宿舍、食堂、辦公樓和廠(chǎng)區衛生間，根據該廠(chǎng)規模，預計廢水水量約為300 m3/d，設計進(jìn)水水量按15 m3/h計。根據當地排放標準和中水用途，處理后的水質(zhì)應滿(mǎn)足《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920—2002)、《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》(DB 61/224—2011)的要求。進(jìn)水水質(zhì)預測和出水指標要求如表 1所示。
2 工藝介紹
2.1 工藝選擇
該污水處理系統與小區污水處理廠(chǎng)具有相似特征，如：污水量小于4 000 m3/d〔1〕;水質(zhì)、水量小時(shí)變化系數較大;污染物濃度比城市污水低;污水可生化性好;處理難度較小等。常見(jiàn)的小區生活污水處理工藝有：氧化溝技術(shù)、序批式活性污泥法(SBR工藝)、周期循環(huán)曝氣活性污泥法(CASS工藝)、缺氧/好氧工藝(A/O工藝)等�；赜靡蟾呖刹捎蒙锘钚蕴考夹g(shù)、膜生物反應器、膜技術(shù)等深度處理技術(shù)〔2〕。通過(guò)對水質(zhì)狀況、氣候條件、運行費用等諸因素的綜合考慮，并參照國內外污水處理運行經(jīng)驗，本工程選擇A/O接觸氧化法作為主要處理工藝。此工藝技術(shù)成熟、耐負荷沖擊能力強、工藝穩定、投資省，并可保證處理后回用水達標。
2.2 A/O接觸氧化法工藝
A/O接觸氧化池是一個(gè)缺氧反應池和一個(gè)好氧反應池組成的聯(lián)合系統，如圖 1所示。
圖 1 A/O接觸氧化池
O池底部均勻布置有曝氣管路，通過(guò)鼓風(fēng)機等設備引入氧氣與污水充分接觸混合。在缺氧反應池異養菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些在缺氧條件下水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧反應池中，異養菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將NH3(NH4+)氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現污水無(wú)害化處理。與傳統生物脫氮工藝相比，A/O系統無(wú)需外加碳源，可利用原污水中的有機物作為碳源進(jìn)行反硝化，達到同時(shí)去除BOD和脫氮的目的;反硝化中增加的堿度可以補償硝化過(guò)程中對堿度的消耗〔3〕。
2.3 工藝流程
生活污水處理及回用系統工藝流程見(jiàn)圖 2。
圖 2 工藝流程
生活污水經(jīng)格柵分離其中較大的漂浮物和顆粒物后進(jìn)入調節池，調節池具有調節水量、水質(zhì)的作用，可減少原水水量和水質(zhì)波動(dòng)對處理系統的影響。經(jīng)過(guò)調節后的生活污水首先進(jìn)入A/O接觸氧化池通過(guò)缺氧/好氧反應對有機污染物和氨氮等進(jìn)行生化降解，隨后在二沉池進(jìn)行泥水分離，出水通過(guò)投加PAM和PAC進(jìn)行混凝沉淀處理，降低水中的懸浮物�；炷恋沓氐某鏊�(jīng)水泵提升后進(jìn)入流砂過(guò)濾器，在此進(jìn)行深度處理，出水進(jìn)入回用水池，投加二氧化氯消毒后即可回用于廠(chǎng)區景觀(guān)水池、綠化和廁所沖洗等。二沉池的污泥一部分回流至A段進(jìn)行生物脫氮，剩余污泥和混凝沉淀池的污泥通過(guò)疊片壓濾機脫水至泥餅狀，外運填埋。
3 主要構筑物及設備參數
(1)集水井。1座，工藝尺寸3.3 m×0.5 m×4.1 m，有效容積2.3 m3。內設細格柵1座，柵寬0.45 m，柵條間隙3 mm，柵前水深1.3 m。格柵可在現場(chǎng)手動(dòng)開(kāi)啟，也可通過(guò)自控系統定時(shí)運行。
(2)生活污水調節池。1座，工藝尺寸6.3 m×6.6 m×5.6 m，有效容積120 m3，水力停留時(shí)間為8 h。池內設曝氣系統(采用鼓風(fēng)曝氣)，提升泵2臺(1用1備)，電磁流量計1套，超聲波液位計1套。
(3)A/O接觸氧化池。2座，工藝尺寸8.0 m×7.0 m×6.0 m，A、O段體積比為1∶3，設計停留時(shí)間為28 h。兩池均懸掛有組合填料供微生物附著(zhù)生長(cháng)，填料層高度4 m，填料比表面積為200 m3/m2。O池底部均勻布置有曝氣管路，通過(guò)微孔將鼓風(fēng)機引入的空氣切割粉碎為微細氣泡，與污水充分接觸混合。A池和O池安裝有DO在線(xiàn)分析儀，一般控制A池DO不大于0.2 mg/L，O池DO為2～4 mg/L。在O池內設置回流泵4臺(2用2備)，混合液回流比100%～200%。二沉池至A池的污泥回流比50%～100%。
(4)二沉池。2座，采用輻流式沉淀池，工藝尺寸8.00 m×3.85 m×6.00 m，每座二沉池分兩格。水力停留時(shí)間為24 h，表面負荷為0.24 m3/(m2·h)。池內配有導流桶4套，溢流堰2套，污泥氣提裝置16套。
(5)混凝沉淀池。2座，反應池分兩格，工藝尺寸2.1 m×1.0 m×6.0 m，在此投加PAC和PAM進(jìn)行混凝沉淀反應，混凝時(shí)間為1 h。沉淀池尺寸8.4 m×2.1 m×6.0 m，沉淀池停留時(shí)間為9 h，沉淀池表面負荷0.5 m3/(m2·h)。內設攪拌機4臺，污泥氣提裝置6套，加藥裝置2套。
(6)流砂過(guò)濾器。2座，外形為圓柱型罐，直徑2.8 m，集混凝、澄清、過(guò)濾為一體，由進(jìn)水管、濾液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等組成。進(jìn)水通過(guò)位于設備底部的入流分配管進(jìn)入處理系統，經(jīng)砂床過(guò)濾后由頂部出口溢流出水。吸附時(shí)砂床截留的雜質(zhì)被空氣提升泵輸送到濾罐頂部的洗砂器，通過(guò)機械摩擦作用和紊流作用使污染物從濾砂表面分離出來(lái)，雜質(zhì)經(jīng)洗砂水出口排出，凈砂利用自重返回砂床。每座處理水量15 m3/h，濾速2.5 m/h，空氣提砂泵壓強為160 kPa，空氣流量1~2 m3/h，清洗水流量為總進(jìn)水流量的1%~3%，濾料為粒徑1.2~2.0 mm的石英砂。
(7)回用水池。1座，工藝尺寸2.9 m×3.2 m×6.0 m，水力停留時(shí)間為3.6 h，設潛水泵2臺(1用1備)，二氧化氯發(fā)生器2臺，超聲波液位計1套，并安裝COD在線(xiàn)分析儀、pH在線(xiàn)分析儀、氨氮在線(xiàn)分析儀、SS在線(xiàn)分析儀實(shí)時(shí)監測水質(zhì)。
(8)污泥濃縮池。1座，工藝尺寸2.8 m×2.4 m×6.0 m，內設溢流堰、導流筒各1套，配污泥進(jìn)料泵2臺(1用1備)和疊片壓濾機1臺。所有構筑物均為鋼筋混凝土結構。
4 監控系統功能
本系統的監測控制由監測儀器儀表部分和自動(dòng)控制部分組成。監測儀器儀表包括COD在線(xiàn)分析儀、pH在線(xiàn)分析儀、DO在線(xiàn)分析儀、氨氮在線(xiàn)分析儀、SS在線(xiàn)分析儀、電磁流量計、超聲波液位計等在線(xiàn)測量裝置，其功能為對整個(gè)工藝流程進(jìn)行在線(xiàn)監測，記錄關(guān)鍵工藝點(diǎn)的運行數據并在其超出設定值時(shí)報警。自動(dòng)控制部分由下位機、上位機及軟件組成，可實(shí)現操作人員對生活污水再生處理系統運行情況的有效監控，并在上位機對某些自控設備(泵、閥等)進(jìn)行切換、開(kāi)停等操作。另外，軟件還提供用戶(hù)管理、系統趨勢、報表打印等輔助功能。
整個(gè)污水處理系統既能實(shí)現全自動(dòng)化運行，又能實(shí)施人工操作�，F場(chǎng)操作箱可于現場(chǎng)直接對設備進(jìn)行起停。在中控室上位機可以實(shí)現監視和控制任何一臺設備的狀態(tài)，并且通過(guò)模擬量模塊采集的數據，直觀(guān)地監視到現場(chǎng)的各種信息，如水位、流量、pH等。正常情況下，運維及管理者通常只需要在中控室即可完全掌握現場(chǎng)的運行狀況，并且可控制現場(chǎng)設備的運行，調整參數設置，或做出相應的對策。此模式下，大大精簡(jiǎn)了人員配置，提高了運行效率。
5 運行效果和技術(shù)經(jīng)濟分析
該系統穩定運行3個(gè)月后，對進(jìn)水、出水各隨機取樣10次，其污染物濃度平均值如表 2所示，檢測依據國家標準方法進(jìn)行〔4〕。
由表 2可知，該生活污水的pH穩定，主要污染物COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分別達到85%、96%、83%、94%，且它們出水的平均濃度大大低于設計出水指標，可達到雜用水水質(zhì)標準要求�？梢�(jiàn)該系統處理效果較好，回用水水質(zhì)安全可靠。
該廠(chǎng)平均每月處理生活污水約9 500 t，每月工程折舊按1.07萬(wàn)元計，每月消耗水電約0.95萬(wàn)元，藥劑約0.2萬(wàn)元，人工工資約1.91萬(wàn)元，運行成本為4.34元/t
該廠(chǎng)的生活給水成本為4.66元/t，生活污水再生處理后用于景觀(guān)水池、綠化、沖廁等每月可節省水費約4.43萬(wàn)元。
除了緩解水資源緊缺的矛盾，本系統的運行可以大量削減污染物，其中削減COD、BOD5、NH3-N、SS分別為24.7、18.1、2.1、15.7 t/a，環(huán)境效益明顯。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6 結論
該生活污水再生處理系統工藝先進(jìn)、設備高效、自控監測系統安全可靠、操作維護管理方便，回用水質(zhì)檢測指標符合相關(guān)國家標準。該系統可廣泛用于低濃度生活污水的再生處理。
