往復(fù)式污水處理工藝簡(jiǎn)介.doc

往復(fù)式污水處理工藝簡(jiǎn)介1我國(guó)污水處理現(xiàn)狀 我國(guó)是一個(gè)淡水資源匱乏的國(guó)家，也是一個(gè)水污染非常嚴(yán)重的國(guó)家。過(guò)去對(duì)水污染的問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，也未采取防范措施，隨著工業(yè)的發(fā)展和衛(wèi)生設(shè)備的日益普及，水污染日趨嚴(yán)重，才引起各方面的重視，治理水污染的問(wèn)題才提到議事日程上來(lái)。 自1931年活性污泥法問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的探索與發(fā)展，已形成了一套由提升、格柵、沉砂、除油、初次沉淀、曝氣、二次沉淀、污泥回流及污泥消化、濃縮、脫水、綜合利用和最后處置等多種專用設(shè)施組成的污水處理工藝體系。不同規(guī)模污水處理廠造價(jià)費(fèi)用見(jiàn)表1，表2。 (1)污水干管超前投資是污水集中處理無(wú)法避免的問(wèn)題。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)污水干管無(wú)法充分發(fā)揮效益。 (2)城市規(guī)劃意圖必然會(huì)根據(jù)客觀因素的變化而調(diào)整，早期敷設(shè)的污水管道，往往因調(diào)整規(guī)劃意圖成為低效投資，甚至是無(wú)效投資。為補(bǔ)償管道輸水能力的盈虧，往往需要再投資。以北京為例，近年來(lái)大批工廠從中心區(qū)向外遷移，增大綠地面積，用地性質(zhì)在變化，再加上倡導(dǎo)節(jié)約用水，勢(shì)必引起污水水質(zhì)和水量的變化，這些調(diào)整都是事先難以預(yù)料的。 (3)建設(shè)周期長(zhǎng)。以處理量為100萬(wàn)3/d的北京高碑店污水處理廠為例，配套的污水干線從50年代即開(kāi)始埋設(shè)，到20世紀(jì)末才接近尾聲，很難克服先污染，后治理的弊端。 (4)難以實(shí)現(xiàn)誰(shuí)污染，誰(shuí)治理的公平原則。 (5)我國(guó)嚴(yán)重缺水，污水資源化勢(shì)在必行，污水集中處理給污水資源化增添難度。將已經(jīng)送到城市邊緣的污水再送回市區(qū)，成為不合理的重復(fù)投資。 (6)對(duì)減災(zāi)救災(zāi)不利，災(zāi)害波及面廣，搶救難度大。 另外管理體制上也存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：決策脫離市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，工程費(fèi)用在決策中往往不起主導(dǎo)作用；責(zé)、權(quán)、利的關(guān)系不順，投資者無(wú)法利用經(jīng)濟(jì)杠桿提高投資效益；設(shè)計(jì)取費(fèi)體系不健全，忽視知識(shí)含量，開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)降低工程造價(jià)的后果是設(shè)計(jì)單位的效益下降，違反市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，嚴(yán)重制約污水處理技術(shù)的發(fā)展。 我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家，在提高生活質(zhì)量，擁有一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境的同時(shí)必須重視經(jīng)濟(jì)效益。防止低效投資，避免重復(fù)投資，力戒超前投資，使有限的財(cái)力發(fā)揮更大的效益，我們需要一個(gè)適合我國(guó)國(guó)情的污水處理工藝。精簡(jiǎn)工藝，降低造價(jià)，化解規(guī)模效益的制約因素，克服先污染，后治理的弊端，既能防治污染，又能適應(yīng)目前我國(guó)城鎮(zhèn)成片開(kāi)發(fā)的模式，并為污水資源化提供方便。將水污染的治理納入污水資源化的軌道，將水污染防治由消極防御轉(zhuǎn)向積極利用，將有助于開(kāi)創(chuàng)我國(guó)水污染防治的新局面。 2往復(fù)式污水處理工藝(Reciprocal Sewage Treatment Process，簡(jiǎn)稱RSTP) RSTP是在繼承和發(fā)展當(dāng)代污水處理科研成果及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上重新優(yōu)化組合的活性污泥法。其機(jī)理、參數(shù)及依據(jù)均為成熟經(jīng)驗(yàn)，可信可靠。借鑒這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)苡行У乜朔鬯刑幚硭媾R的困難及傳統(tǒng)工藝中的工序繁瑣、費(fèi)用偏高的弊端，并為污水資源化創(chuàng)造條件。 2.2RSTP的基本原理和特點(diǎn) 2.2.1RSTP的基本原理 (1)借鑒氧化溝工藝將污泥的穩(wěn)定和污水的凈化納入同一道工序的經(jīng)驗(yàn)，將處理污泥的厭氧消化工藝改為好氧消化，將污泥和污水的無(wú)害化過(guò)程合并為一道工序，取消初次沉淀，不再設(shè)置污泥消化系統(tǒng)。 (2)借鑒完全混合型的流態(tài)能提高耐沖擊負(fù)荷的經(jīng)驗(yàn)，借鑒多級(jí)曝氣有助于發(fā)揮微生物種群特性的經(jīng)驗(yàn)，按完全混合型及多級(jí)曝氣的原則組織生化處理系統(tǒng)，以此穩(wěn)定并提高凈化效果。 (3)利用改變流向使污泥回流的經(jīng)驗(yàn)，組織生化系統(tǒng)，減免二次沉淀和污泥回流工序，以此來(lái)降低成本。 (4)借鑒華南地區(qū)糞便養(yǎng)魚及華東地區(qū)肥水養(yǎng)魚的經(jīng)驗(yàn)。利用RSTP生化系統(tǒng)中能保持較高溶解氧的條件，為微生物(活性污泥)與高等水生物(魚類)創(chuàng)造共生的條件，互為餌料，共同完成凈化任務(wù)，籍以降低能耗并清除剩余活性污泥，實(shí)現(xiàn)剩余污泥的零排放。利用延長(zhǎng)泥齡可以降低產(chǎn)泥率的經(jīng)驗(yàn)，RSTP系統(tǒng)對(duì)一般生活污水處理的產(chǎn)泥量均能降到懸浮物排放標(biāo)準(zhǔn)以下。當(dāng)凈化水用于農(nóng)田灌溉及漁業(yè)生產(chǎn)時(shí)，可以將已經(jīng)穩(wěn)定的污泥(肥料)以混合液的形式隨凈化水直接送到再利用現(xiàn)場(chǎng)。在不具備利用消化污泥條件時(shí)，采用充分投魚及供氧 的措施，作為餌料將剩余污泥清除在系統(tǒng)內(nèi)，選用方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況決定。以此取消重力濃縮、化學(xué)絮凝、機(jī)械脫水、車輛運(yùn)輸及最后處置等全部工序，這樣簡(jiǎn)化了工藝流程、降低了工程造價(jià)。 (5)利用原污水中的碳源進(jìn)行脫氮的經(jīng)驗(yàn)，重新組織配水系統(tǒng)及處理構(gòu)筑物的組合方式，提高原污水中的碳源與凈化水中硝酸氮接觸的機(jī)會(huì)。在改變污水流向時(shí)所形成的局部缺氧區(qū)內(nèi)，使凈化水中的硝酸氮與新污水中的碳源多次接觸，進(jìn)行反硝化，達(dá)到脫氮的目的。 (6)借助污水管網(wǎng)內(nèi)的厭氧條件，并利用多級(jí)曝氣強(qiáng)化活性污泥再生的經(jīng)驗(yàn)組織生化系統(tǒng)，提高活性污泥的吸附再生能力，達(dá)到除磷的目的。富磷的活性污泥做為餌料被共生的魚類清除在處理系統(tǒng)內(nèi)，緩解常規(guī)工藝中剩余污泥在濃縮工序內(nèi)因停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使已經(jīng)被活性污泥吸附的富磷又重新返回到污水處理系統(tǒng)中去的弊端。 (7)利用調(diào)整負(fù)荷、停留時(shí)間及充氧強(qiáng)度的方法能改變污染質(zhì)去除率的經(jīng)驗(yàn)，重新組織配水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及充氧裝置，以此來(lái)提高處理設(shè)施的靈活性。根據(jù)污水資源化的具體服務(wù)對(duì)象，調(diào)整運(yùn)行方式，改變凈化程度，同時(shí)提供不同標(biāo)準(zhǔn)的凈化水。漁業(yè)生產(chǎn)有時(shí)需要提供 BOD為5080 mg/L的凈化水，農(nóng)業(yè)灌溉無(wú)須除磷脫氮，籍以節(jié)約能耗。 (8)RSTP生化設(shè)施兼?zhèn)淦貧饧肮桃悍蛛x的功能，其單體按完全混合型流態(tài)布置，有淡化污水異臭的功能，為壓縮衛(wèi)生防護(hù)帶創(chuàng)造條件，處理系統(tǒng)的總體按串聯(lián)方式組織，籍以消除短路，穩(wěn)定凈化效果。 (9)RSTP設(shè)備簡(jiǎn)單，為降低成本實(shí)現(xiàn)處理設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、提高自動(dòng)化程度及遙測(cè)水平創(chuàng)造條件，也為方便管理、便于監(jiān)督奠定基礎(chǔ)。 (10)借鑒消除噪音擾民的經(jīng)驗(yàn)，避免采用鼓風(fēng)機(jī)類的高噪音充氧設(shè)備，優(yōu)先選用表面曝氣器及轉(zhuǎn)刷類的低噪音充氧設(shè)備，藉以壓縮污水處理廠的隔離防護(hù)帶，節(jié)約用地。 根據(jù)以上的分析研究，通過(guò)實(shí)踐對(duì)現(xiàn)有常規(guī)工藝流程刪繁就簡(jiǎn)，重新組合，提出RSTP污水處理工藝。RSTP由四個(gè)為一組配有充氧裝置的處理構(gòu)筑物組成，其間設(shè)有連通管道及控制閘閥，能組成多種處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)的流態(tài)在全程上為推流式，在處理構(gòu)筑物的單體內(nèi)為完全混合型。污水按指定的順序依次通過(guò)各個(gè)構(gòu)筑物，分別進(jìn)行曝氣、固液分離和污泥回流。 RSTP可以一組單獨(dú)使用，也可兩組或四組聯(lián)合使用，合理的應(yīng)用范圍達(dá)20萬(wàn)3/d。 2.2.2RSTP工藝特點(diǎn) 常規(guī)工藝經(jīng)改造后的RSTP具有以下特點(diǎn)： (1)系統(tǒng)凈化污水的同時(shí)污泥也得到穩(wěn)定，減免常規(guī)工藝中的污泥處理工序。 (2)系統(tǒng)中的泥齡延長(zhǎng)，產(chǎn)泥率低，具有免排剩余污泥的特性。 (3)為多級(jí)生化系統(tǒng)，能充分發(fā)揮微生物種群的特性，具備處理效果穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。 (4)系統(tǒng)中能維持較高的DO，為高等水生生物(魚類)的存活創(chuàng)造了條件，利用系統(tǒng)內(nèi)共生的微生物(活性污泥)和高等水生生物(魚類)共同完成凈化任務(wù)，具有降低能耗的作用。 (5)系統(tǒng)對(duì)于活性污泥具有較強(qiáng)的吸附再生能力，提高活性污泥吸附磷的功能，同時(shí)利用共生的魚類將吸附在活性污泥內(nèi)的富磷作為餌料，將磷清除在處理系統(tǒng)內(nèi)。 (6)利用改變流向的辦法使原污水中的碳源與先期進(jìn)入RSTP系統(tǒng)污水中已經(jīng)轉(zhuǎn)化為硝酸氮的氨氮進(jìn)行多次接觸，完成脫氮任務(wù)。 (7)系統(tǒng)為完全混合型，有淡化污水異臭的功能，為接近居民區(qū)就地實(shí)現(xiàn)污水資源化創(chuàng)造了條件。 (8)能同時(shí)提供不同標(biāo)準(zhǔn)的凈化水，滿足污水資源化不同的需求。 (9)工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)化。 (10)設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。 (11)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表3。 (12)RSTP的靈活性是其特長(zhǎng)，能組織多種處理系統(tǒng)?，F(xiàn)舉一種含除磷脫氮的運(yùn)行方式(見(jiàn)圖2)。 (13)系統(tǒng)的輔助設(shè)施較少，工程規(guī)模不再是工程造價(jià)的制約因素，可以按照城市發(fā)展戰(zhàn)略自由規(guī)劃，避開(kāi)必須集中處理的弊端。近年來(lái)我國(guó)有利用外資修建污水處理廠的傾向，如改用RSTP處理系統(tǒng)，利用外資所需的國(guó)內(nèi)配套資金就足以建成該污水處理廠，所用設(shè)備易在國(guó)內(nèi)配套。因此，RSTP的社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著。 3RSTP生產(chǎn)性試驗(yàn)裝置 為考核RSTP的性能，在?？谑泻５閸u修建了生產(chǎn)性試驗(yàn)裝置，于1992年5月投產(chǎn)。工程規(guī)模為5000 3/d；污水水質(zhì)：BOD=200 mg/L，COD=300 mg/L,SS=250 mg/L，氨氮=30 mg/L，磷=6 mg/L。各用戶均設(shè)有化糞池，凈化標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)處理(含除磷脫氮)；總投資219萬(wàn)元(未設(shè)預(yù)處理裝置)，綜合造價(jià)指標(biāo)為438元/3；調(diào)試監(jiān)測(cè)：調(diào)試監(jiān)測(cè)日期為1992年5 月12月(剩余污泥零排放)；出水水質(zhì)經(jīng)?？谑协h(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站確認(rèn)符合排放標(biāo)準(zhǔn)； 通過(guò)監(jiān)測(cè)認(rèn)為RSTP的機(jī)理可信可靠，特別適合成片開(kāi)發(fā)的新區(qū)以及中小城市的需要，尤其適合需要實(shí)現(xiàn)污水資源化的干旱地區(qū)。經(jīng)中國(guó)專利局審查通過(guò)并取得專利認(rèn)證(專利號(hào)ZL9 4101527.0)。 本污水處理廠自1992年5月啟用，至1997年4 月，連續(xù)運(yùn)行5年，處理系統(tǒng)曾于1995年及1996年兩次排空清砂，包括沉砂及其他惰性物質(zhì)在內(nèi)總計(jì)200 t，平均每年積存40 t，即每處理100萬(wàn)3污水沉積20 t含砂沉淀物，相當(dāng)于污水處理廠常用沉砂量設(shè)計(jì)定額的50%。運(yùn)行情況說(shuō)明，排水管網(wǎng)的養(yǎng)護(hù)管理不可能十全十美，管網(wǎng)中無(wú)論是否設(shè)有化糞池，均需設(shè)置沉砂等預(yù)處理裝置，以免在生化系統(tǒng)中積存大量砂粒，影響生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 4推廣RSTP需要相應(yīng)的配套法規(guī) 污水資源化是一個(gè)多學(xué)科跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，需要有與之配套的法規(guī)，RSTP工藝只有依托具體的法規(guī)和措施，才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。 由于水體生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，無(wú)法制定一個(gè)能統(tǒng)管全局的水污染防治標(biāo)準(zhǔn)，自從1972年美國(guó)通過(guò)了聯(lián)邦水污染控制法修正案以后，即所謂72-500公共法，各國(guó)在評(píng)估水污染的問(wèn)題上，才開(kāi)始有了較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。此種標(biāo)準(zhǔn)大體上可分為兩類：以技術(shù)為基準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的濃度控制，以最佳可行技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為控制依據(jù)；以水質(zhì)為基準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)，即所謂的總量控制，以水域功能及水環(huán)境容量做為控制依據(jù)。 美國(guó)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由環(huán)保署(EPA)負(fù)責(zé)監(jiān)控，提供最新科研成果，全面反映水污染在衛(wèi)生保健方面的影響，在水生生物存活及繁殖方面的影響，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和航運(yùn)方面的影響。在19 83年12月8日以前實(shí)行以技術(shù)為基準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)，以后強(qiáng)調(diào)以水質(zhì)為基準(zhǔn)的排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)基本上是借鑒美國(guó)的防治模式，將水域功能劃分為五類，由環(huán)保部門及水資源保護(hù)部門負(fù)責(zé)監(jiān)控，規(guī)定水域功能不得低于現(xiàn)狀，要求在混合區(qū)內(nèi)的水質(zhì)不得影響魚類回游及鄰近功能區(qū)的水質(zhì)。 上述法規(guī)還難以滿足污水資源化的要求，需做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和補(bǔ)充。 (1)城鎮(zhèn)規(guī)劃方面。城鎮(zhèn)規(guī)劃要為污水資源化創(chuàng)造條件，包括綠化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)生產(chǎn)、回灌地下水及中水系統(tǒng)等。關(guān)于污水處理廠的布局與規(guī)模的問(wèn)題。由于客觀情況在不斷變化，城市規(guī)劃不可避免地要做相應(yīng)的調(diào)整，這不可避免導(dǎo)致低效投資或無(wú)效投資。成片開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)目前城市建設(shè)的常規(guī)模式，按中近期發(fā)展意圖考慮市政配套管網(wǎng)及污水處理問(wèn)題的條件已經(jīng)成熟，無(wú)須強(qiáng)調(diào)污水必須集中處理，既能減免污水干線的費(fèi)用，又為就地利用凈化水提供方便，避免先污染、后治理的矛盾，上述意圖沒(méi)有規(guī)劃部門的配合也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 (2)環(huán)保法規(guī)方面。環(huán)保法規(guī)是推行污水資源化的法律依據(jù)。在我國(guó)采用按處理技術(shù)為基礎(chǔ)的排放標(biāo)準(zhǔn)是上策。在頒布凈化標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，同時(shí)發(fā)布相應(yīng)的參考工藝，統(tǒng)籌安排環(huán)境保護(hù)及污水資源化的工作，才能做到集中管理，管而不死；分散操作，分而不亂。關(guān)環(huán)境容量問(wèn)題，天然水體的自凈能力是有限的，必須為持續(xù)發(fā)展保留余地，以經(jīng)濟(jì)承受能力及當(dāng)前處理技術(shù)發(fā)展的水平作為制定環(huán)保政策參考的依據(jù)是明智的。先普及二級(jí)生化處理，生產(chǎn)廢水只要其水質(zhì)不妨礙生化過(guò)程，允許與生活污水合并處理，避免重復(fù)投資。 5RSTP工藝評(píng)估 (1)利用微生物和高等水生生物的共同作用在好氧條件下同時(shí)完成污水和污泥的無(wú)害化過(guò)程是合理的，按刪繁就簡(jiǎn)的原則調(diào)整污水處理工藝是可能的，利用污水處理系統(tǒng)自身的調(diào)蓄能力緩解污水資源化所遇到的供需矛盾是可行的，按照資源化原則組織污水處理工藝的效益是顯著的。 (2)RSTP是一種適合我國(guó)國(guó)情的方法，目前我國(guó)的城市建設(shè)大都采用成片開(kāi)發(fā)模式，以近期發(fā)展為基礎(chǔ)，考慮市政設(shè)施(包括預(yù)留)，既符合規(guī)劃原則，也符合開(kāi)發(fā)商的利益，資金基本到位，可操作性強(qiáng)。在此基點(diǎn)上考慮污水處理廠的規(guī)模更為可行有效，且基本上能夠克服污水集中處理的諸多弊端，還能減免污水干線的敷設(shè)。 (3)RSTP的工程規(guī)模對(duì)工程造價(jià)影響不大，無(wú)須采用集中處理的模式，有助于將水污染的治理納入污水資源化的軌道，就地利用污水資源。RSTP系統(tǒng)的優(yōu)化范圍為500150 0003/d，基本上能滿足我國(guó)對(duì)水污染防治的需求。 (4)RSTP工程費(fèi)只占普通住宅成本價(jià)的1.5%，將污水處理的基建費(fèi)用納入住房成本是可行的。優(yōu)點(diǎn)是污染與治理能同步到位，能有效地克服集中處理帶來(lái)的先污染、后治理的弊端。既符合公平合理的原則，又可減輕政府負(fù)擔(dān)，有助于運(yùn)用經(jīng)濟(jì)規(guī)律促進(jìn)污水處理工藝的發(fā)展。 (5)RSTP具備占地少、能耗低、噪音低、無(wú)異嗅、工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、出水穩(wěn)定、管理方便、便于監(jiān)督等優(yōu)點(diǎn)，是適合我國(guó)國(guó)情的方法。在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，不斷提高，必將為水污染的防治開(kāi)創(chuàng)新局面。 目前對(duì)水污染的治理倡