往復式污水處理工藝簡介.doc

往復式污水處理工藝簡介1我國污水處理現(xiàn)狀 我國是一個淡水資源匱乏的國家，也是一個水污染非常嚴重的國家。過去對水污染的問題認識不足，也未采取防范措施，隨著工業(yè)的發(fā)展和衛(wèi)生設備的日益普及，水污染日趨嚴重，才引起各方面的重視，治理水污染的問題才提到議事日程上來。 自1931年活性污泥法問世以來，經(jīng)過半個多世紀的探索與發(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施組成的污水處理工藝體系。不同規(guī)模污水處理廠造價費用見表1，表2。 (1)污水干管超前投資是污水集中處理無法避免的問題。在相當長的時期內污水干管無法充分發(fā)揮效益。 (2)城市規(guī)劃意圖必然會根據(jù)客觀因素的變化而調整，早期敷設的污水管道，往往因調整規(guī)劃意圖成為低效投資，甚至是無效投資。為補償管道輸水能力的盈虧，往往需要再投資。以北京為例，近年來大批工廠從中心區(qū)向外遷移，增大綠地面積，用地性質在變化，再加上倡導節(jié)約用水，勢必引起污水水質和水量的變化，這些調整都是事先難以預料的。 (3)建設周期長。以處理量為100萬3/d的北京高碑店污水處理廠為例，配套的污水干線從50年代即開始埋設，到20世紀末才接近尾聲，很難克服先污染，后治理的弊端。 (4)難以實現(xiàn)誰污染，誰治理的公平原則。 (5)我國嚴重缺水，污水資源化勢在必行，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)，成為不合理的重復投資。 (6)對減災救災不利，災害波及面廣，搶救難度大。 另外管理體制上也存在一些問題，主要表現(xiàn)為：決策脫離市場經(jīng)濟規(guī)律，工程費用在決策中往往不起主導作用；責、權、利的關系不順，投資者無法利用經(jīng)濟杠桿提高投資效益；設計取費體系不健全，忽視知識含量，開發(fā)先進技術降低工程造價的后果是設計單位的效益下降，違反市場經(jīng)濟規(guī)律，嚴重制約污水處理技術的發(fā)展。 我國是一個發(fā)展中的國家，在提高生活質量，擁有一個良好的生態(tài)環(huán)境的同時必須重視經(jīng)濟效益。防止低效投資，避免重復投資，力戒超前投資，使有限的財力發(fā)揮更大的效益，我們需要一個適合我國國情的污水處理工藝。精簡工藝，降低造價，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，又能適應目前我國城鎮(zhèn)成片開發(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向積極利用，將有助于開創(chuàng)我國水污染防治的新局面。 2往復式污水處理工藝(Reciprocal Sewage Treatment Process，簡稱RSTP) RSTP是在繼承和發(fā)展當代污水處理科研成果及經(jīng)驗的基礎上重新優(yōu)化組合的活性污泥法。其機理、參數(shù)及依據(jù)均為成熟經(jīng)驗，可信可靠。借鑒這些經(jīng)驗能有效地克服污水集中處理所面臨的困難及傳統(tǒng)工藝中的工序繁瑣、費用偏高的弊端，并為污水資源化創(chuàng)造條件。 2.2RSTP的基本原理和特點 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，將處理污泥的厭氧消化工藝改為好氧消化，將污泥和污水的無害化過程合并為一道工序，取消初次沉淀，不再設置污泥消化系統(tǒng)。 (2)借鑒完全混合型的流態(tài)能提高耐沖擊負荷的經(jīng)驗，借鑒多級曝氣有助于發(fā)揮微生物種群特性的經(jīng)驗，按完全混合型及多級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，組織生化系統(tǒng)，減免二次沉淀和污泥回流工序，以此來降低成本。 (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。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，籍以降低能耗并清除剩余活性污泥，實現(xiàn)剩余污泥的零排放。利用延長泥齡可以降低產(chǎn)泥率的經(jīng)驗，RSTP系統(tǒng)對一般生活污水處理的產(chǎn)泥量均能降到懸浮物排放標準以下。當凈化水用于農田灌溉及漁業(yè)生產(chǎn)時，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。在不具備利用消化污泥條件時，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，選用方案根據(jù)現(xiàn)場具體情況決定。以此取消重力濃縮、化學絮凝、機械脫水、車輛運輸及最后處置等全部工序，這樣簡化了工藝流程、降低了工程造價。 (5)利用原污水中的碳源進行脫氮的經(jīng)驗，重新組織配水系統(tǒng)及處理構筑物的組合方式，提高原污水中的碳源與凈化水中硝酸氮接觸的機會。在改變污水流向時所形成的局部缺氧區(qū)內，使凈化水中的硝酸氮與新污水中的碳源多次接觸，進行反硝化，達到脫氮的目的。 (6)借助污水管網(wǎng)內的厭氧條件，并利用多級曝氣強化活性污泥再生的經(jīng)驗組織生化系統(tǒng)，提高活性污泥的吸附再生能力，達到除磷的目的。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，緩解常規(guī)工藝中剩余污泥在濃縮工序內因停留時間過長而使已經(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)利用調整負荷、停留時間及充氧強度的方法能改變污染質去除率的經(jīng)驗，重新組織配水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及充氧裝置，以此來提高處理設施的靈活性。根據(jù)污水資源化的具體服務對象，調整運行方式，改變凈化程度，同時提供不同標準的凈化水。漁業(yè)生產(chǎn)有時需要提供 BOD為5080 mg/L的凈化水，農業(yè)灌溉無須除磷脫氮，籍以節(jié)約能耗。 (8)RSTP生化設施兼?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設備簡單，為降低成本實現(xiàn)處理設備國產(chǎn)化、提高自動化程度及遙測水平創(chuàng)造條件，也為方便管理、便于監(jiān)督奠定基礎。 (10)借鑒消除噪音擾民的經(jīng)驗，避免采用鼓風機類的高噪音充氧設備，優(yōu)先選用表面曝氣器及轉刷類的低噪音充氧設備，藉以壓縮污水處理廠的隔離防護帶，節(jié)約用地。 根據(jù)以上的分析研究，通過實踐對現(xiàn)有常規(guī)工藝流程刪繁就簡，重新組合，提出RSTP污水處理工藝。RSTP由四個為一組配有充氧裝置的處理構筑物組成，其間設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，在處理構筑物的單體內為完全混合型。污水按指定的順序依次通過各個構筑物，分別進行曝氣、固液分離和污泥回流。 RSTP可以一組單獨使用，也可兩組或四組聯(lián)合使用，合理的應用范圍達20萬3/d。 2.2.2RSTP工藝特點 常規(guī)工藝經(jīng)改造后的RSTP具有以下特點： (1)系統(tǒng)凈化污水的同時污泥也得到穩(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，產(chǎn)泥率低，具有免排剩余污泥的特性。 (3)為多級生化系統(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。 (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，具有降低能耗的作用。 (5)系統(tǒng)對于活性污泥具有較強的吸附再生能力，提高活性污泥吸附磷的功能，同時利用共生的魚類將吸附在活性污泥內的富磷作為餌料，將磷清除在處理系統(tǒng)內。 (6)利用改變流向的辦法使原污水中的碳源與先期進入RSTP系統(tǒng)污水中已經(jīng)轉化為硝酸氮的氨氮進行多次接觸，完成脫氮任務。 (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)就地實現(xiàn)污水資源化創(chuàng)造了條件。 (8)能同時提供不同標準的凈化水，滿足污水資源化不同的需求。 (9)工藝流程簡單，操作方便，易于實現(xiàn)運行自動化。 (10)設備簡單，易實現(xiàn)國產(chǎn)化。 (11)技術經(jīng)濟指標見表3。 (12)RSTP的靈活性是其特長，能組織多種處理系統(tǒng)?，F(xiàn)舉一種含除磷脫氮的運行方式(見圖2)。 (13)系統(tǒng)的輔助設施較少，工程規(guī)模不再是工程造價的制約因素，可以按照城市發(fā)展戰(zhàn)略自由規(guī)劃，避開必須集中處理的弊端。近年來我國有利用外資修建污水處理廠的傾向，如改用RSTP處理系統(tǒng)，利用外資所需的國內配套資金就足以建成該污水處理廠，所用設備易在國內配套。因此，RSTP的社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟效益都十分顯著。 3RSTP生產(chǎn)性試驗裝置 為考核RSTP的性能，在?？谑泻５閸u修建了生產(chǎn)性試驗裝置，于1992年5月投產(chǎn)。工程規(guī)模為5000 3/d；污水水質：BOD=200 mg/L，COD=300 mg/L,SS=250 mg/L，氨氮=30 mg/L，磷=6 mg/L。各用戶均設有化糞池，凈化標準為二級處理(含除磷脫氮)；總投資219萬元(未設預處理裝置)，綜合造價指標為438元/3；調試監(jiān)測：調試監(jiān)測日期為1992年5 月12月(剩余污泥零排放)；出水水質經(jīng)?？谑协h(huán)境保護監(jiān)測站確認符合排放標準； 通過監(jiān)測認為RSTP的機理可信可靠，特別適合成片開發(fā)的新區(qū)以及中小城市的需要，尤其適合需要實現(xiàn)污水資源化的干旱地區(qū)。經(jīng)中國專利局審查通過并取得專利認證(專利號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在內總計200 t，平均每年積存40 t，即每處理100萬3污水沉積20 t含砂沉淀物，相當于污水處理廠常用沉砂量設計定額的50%。運行情況說明，排水管網(wǎng)的養(yǎng)護管理不可能十全十美，管網(wǎng)中無論是否設有化糞池，均需設置沉砂等預處理裝置，以免在生化系統(tǒng)中積存大量砂粒，影響生化系統(tǒng)的正常運行。 4推廣RSTP需要相應的配套法規(guī) 污水資源化是一個多學科跨行業(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。 由于水體生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，無法制定一個能統(tǒng)管全局的水污染防治標準，自從1972年美國通過了聯(lián)邦水污染控制法修正案以后，即所謂72-500公共法，各國在評估水污染的問題上，才開始有了較為統(tǒng)一的標準。此種標準大體上可分為兩類：以技術為基準的排放標準，即所謂的濃度控制，以最佳可行技術及經(jīng)濟指標作為控制依據(jù)；以水質為基準的排放標準，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)。 美國的水質標準由環(huán)保署(EPA)負責監(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，在工農業(yè)生產(chǎn)和航運方面的影響。在19 83年12月8日以前實行以技術為基準的排放標準，以后強調以水質為基準的排放標準。我國基本上是借鑒美國的防治模式，將水域功能劃分為五類，由環(huán)保部門及水資源保護部門負責監(jiān)控，規(guī)定水域功能不得低于現(xiàn)狀，要求在混合區(qū)內的水質不得影響魚類回游及鄰近功能區(qū)的水質。 上述法規(guī)還難以滿足污水資源化的要求，需做適當?shù)恼{整和補充。 (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、農業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)生產(chǎn)、回灌地下水及中水系統(tǒng)等。關于污水處理廠的布局與規(guī)模的問題。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的調整，這不可避免導致低效投資或無效投資。成片開發(fā)已成為我國目前城市建設的常規(guī)模式，按中近期發(fā)展意圖考慮市政配套管網(wǎng)及污水處理問題的條件已經(jīng)成熟，無須強調污水必須集中處理，既能減免污水干線的費用，又為就地利用凈化水提供方便，避免先污染、后治理的矛盾，上述意圖沒有規(guī)劃部門的配合也是無法實現(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)。在我國采用按處理技術為基礎的排放標準是上策。在頒布凈化標準時，同時發(fā)布相應的參考工藝，統(tǒng)籌安排環(huán)境保護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。關環(huán)境容量問題，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)濟承受能力及當前處理技術發(fā)展的水平作為制定環(huán)保政策參考的依據(jù)是明智的。先普及二級生化處理，生產(chǎn)廢水只要其水質不妨礙生化過程，允許與生活污水合并處理，避免重復投資。 5RSTP工藝評估 (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完成污水和污泥的無害化過程是合理的，按刪繁就簡的原則調整污水處理工藝是可能的，利用污水處理系統(tǒng)自身的調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是一種適合我國國情的方法，目前我國的城市建設大都采用成片開發(fā)模式，以近期發(fā)展為基礎，考慮市政設施(包括預留)，既符合規(guī)劃原則，也符合開發(fā)商的利益，資金基本到位，可操作性強。在此基點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。 (3)RSTP的工程規(guī)模對工程造價影響不大，無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，基本上能滿足我國對水污染防治的需求。 (4)RSTP工程費只占普通住宅成本價的1.5%，將污水處理的基建費用納入住房成本是可行的。優(yōu)點是污染與治理能同步到位，能有效地克服集中處理帶來的先污染、后治理的弊端。既符合公平合理的原則，又可減輕政府負擔，有助于運用經(jīng)濟規(guī)律促進污水處理工藝的發(fā)展。 (5)RSTP具備占地少、能耗低、噪音低、無異嗅、工藝簡單、造價低廉、出水穩(wěn)定、管理方便、便于監(jiān)督等優(yōu)點，是適合我國國情的方法。在實踐中不斷改進，不斷提高，必將為水污染的防治開創(chuàng)新局面。 目前對水污染的治理倡