水解池一穩(wěn)定塘處理工藝

水解池一穩(wěn)定塘處理工藝研究摘要：占地面積大，底泥淤結(jié)嚴(yán)重和冬季處理效果差是我國穩(wěn)定塘應(yīng)用中存在的主要問題。本研究通過中試和生產(chǎn)規(guī)模試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了水解池—穩(wěn)定塘處理工藝。研究結(jié)果表明，該工藝出水水質(zhì)好，占地面積小，底泥淤積少，冬季處理效果穩(wěn)定。本文還提出了該工藝應(yīng)用于不同氣候帶地區(qū)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)。

關(guān)鍵字：水解池一穩(wěn)定塘系統(tǒng)占地面積底泥積累寒冷季節(jié)穩(wěn)定塘技術(shù)近年來在我國得到廣泛應(yīng)用，但在應(yīng)用中存在著占地面積大和淤積嚴(yán)重等問題，因此限制了穩(wěn)定塘的應(yīng)用范圍，迫切需要加以解決。為尋求解決上述問題的技術(shù)途徑，水解池被用作預(yù)處理構(gòu)筑物。水解池通過厭氧活性污泥床的過濾、沉淀和吸附等物理化學(xué)過程，以及水解、酸化等生物化學(xué)過程，能去除大部分懸浮物，并可提高污水的生物降解性。在穩(wěn)定塘中采用多種生態(tài)類型的塘的優(yōu)化組合，形成了水解池—穩(wěn)定塘污水處理新工藝流程。1試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)條件1.1

試驗(yàn)流程試驗(yàn)在北京市高碑店污水處理試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行。工藝流程如圖1。水解池容積170m3。穩(wěn)定塘容積67.2m3。平行試驗(yàn)中初沉池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)中的初沉池容積和穩(wěn)定塘容積都與水解池－穩(wěn)定塘流程中對(duì)應(yīng)的構(gòu)筑物容積相同。穩(wěn)定塘為四塘串聯(lián)，第1、2、4塘種植鳳眼蓮、第3塘采用藻菌塘以增加復(fù)氧。在冬季試驗(yàn)期間用農(nóng)用塑料大棚保溫，大棚總面積350m2。1.2污水水質(zhì)與分析方法試驗(yàn)采用高碑店城市污水。其中工業(yè)廢水占57％，生活污水占43％。屬難降解的中濃度城市污水。實(shí)驗(yàn)期間污水水質(zhì)平均如表1所示。表1

試驗(yàn)用污水水質(zhì)(mg/L)項(xiàng)目范圍平均值方差總COD265～996494.8130.6溶解COD204.8～4220.9315.961.9總BOD5124～425199.368溶解BOD559.2～1988.0125.436.9各種水質(zhì)分折均按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行。2試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1

與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的對(duì)照試驗(yàn)水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘相比有兩個(gè)不同點(diǎn)。一是用水解池代替初沉池作為預(yù)處理構(gòu)筑物；二是用不同生態(tài)類型的塘的系統(tǒng)組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的藻菌塘。為研究這兩種措施的效果，進(jìn)行了兩類對(duì)照試驗(yàn)。2.1.1

不同預(yù)處理方式對(duì)效果的影響表2為穩(wěn)定塘均種植風(fēng)眼蓮，總停留時(shí)間為5d，平均水溫20℃條件下，不同預(yù)處理方式對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。表2不同預(yù)處理方式下植物塘的效果指標(biāo)水解池－鳳眼蓮塘塘系統(tǒng)初沉池－鳳眼蓮塘塘系統(tǒng)總進(jìn)水水解池出水穩(wěn)定塘出水總進(jìn)水初沉池出水穩(wěn)定塘出水COD濃度(mg/L)492.3304.997.7492.3393.1171.7去除率(%)

88.180.2

20.265.1BOD5濃度(mg/L)193.5145.719.5193.5156.843.6去除率(%)

24.690.0

19.077.5SS濃度(mg/L)204.145.68.3204.193.412.2去除率(%)

77.795.9

54.294.0從表2可見水解池作為預(yù)處理后，鳳眼蓮塘出水COD、BOD5。和SS分別為97.7mg／L，19.5mg／L和8.3mg／L，均達(dá)到傳統(tǒng)二級(jí)生物處理排放水平。而與之對(duì)照的初沉池－鳳眼蓮塘的出水COD、BOD5分別為171.7mg／L和43.6mg／L，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。要達(dá)到與新流程同樣的出水水質(zhì)，計(jì)算與實(shí)驗(yàn)表明，傳統(tǒng)植物塘需要延長(zhǎng)水力停留時(shí)間至10d以上。即新工藝停留時(shí)間可縮短50％。2.1.2

水生植物塘與藻菌塘效果對(duì)比在預(yù)處理同為水解池，穩(wěn)定塘停留時(shí)間同為3d的條件下，水生植物塘(風(fēng)眼蓮塘)與藻菌塘的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表3。由表3可見水生維管束植物對(duì)污染物的去除明顯優(yōu)于單純的藻菌塘。放養(yǎng)水生植物還可限制藻類的生長(zhǎng)，減少了出水中藻類懸浮物，并避免了傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的除藻問題。表3鳳眼蓮塘與藻菌塘去除效果對(duì)比指標(biāo)水生植物塘藻菌塘水生植物塘藻菌塘塘COD(mg/LL)進(jìn)水323.9323.9

出水122.4175.50.69去除率(%)62.245.71.35BOD5(mg//L)進(jìn)水125.0125.0

出水26.138.50.68去除率(%)79.169.21.14SS(mg/L))進(jìn)水45.145.1

出水10.022.50.44去除率(%)77.850.11.55通過以上對(duì)比試驗(yàn)證實(shí)了新工藝具有較高的凈化效率，這是因?yàn)樗獬啬艽罅咳コM(jìn)水懸浮物(去除率高達(dá)78％)，并將其部分水解，從而能提高污水的可生物降解性。另外合理組合應(yīng)用水生維管束植物塘提高了穩(wěn)定塘的凈化效率。綜合計(jì)算進(jìn)水懸浮物濃度的差別和塘中藻類沉淀的影響，新工藝流程中塘內(nèi)淤積的污泥量，比傳統(tǒng)的初沉池－藻菌塘系統(tǒng)減少60％以上。這將有利于穩(wěn)定塘的長(zhǎng)期運(yùn)行。2.2水解池－穩(wěn)定塘長(zhǎng)期運(yùn)行效果長(zhǎng)期運(yùn)行試驗(yàn)共歷時(shí)兩年。經(jīng)歷了北京地區(qū)氣候條件下春夏秋冬四季變化。氣溫幅度為-15℃～35℃。表4為實(shí)驗(yàn)期間常溫季節(jié)(平均氣溫高于15℃)平均運(yùn)行效果。由表4可見，新工藝平均出水BOD5、COD和SS分別為11mg／L、89.7mg／L和7mg／L，優(yōu)于傳統(tǒng)二級(jí)處理水平。其中COD指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于高碑店污水處理廠曝氣池(停留時(shí)間為8h)的出水值(CODl50mg／L)。這說明新工藝對(duì)含有難降解有機(jī)廢水的城市污水有較好的去除效果。表4常溫季節(jié)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)平均結(jié)果項(xiàng)目水解池穩(wěn)定塘全流程水溫(℃)2115～25

停留時(shí)間3h5～8d

有機(jī)負(fù)荷3.87kgCOOD/m3·d358.4～6553.0kggCOD/hha·d

COD(mg/LL)進(jìn)水548.2329.2548.2出水329.289.789.7去除率(%)39.972.883.6BOD5(mg//L)進(jìn)水201.9146.3201.9出水145.311.111.1去除率(%)27.592.494.5SS(mg/L))進(jìn)水223.445.1223.4出水45.17.07.0去除率(%)79.884.596.92.3越冬的技術(shù)措施試驗(yàn)為使在北京地區(qū)冬季氣候條件下穩(wěn)定塘試驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行，采用農(nóng)用塑料大棚作為冬季穩(wěn)定塘的保溫措施。試驗(yàn)表明，塑料大棚能有效吸收太陽能，井減少穩(wěn)定塘熱量散失。在冬季較冷的日子(最低氣溫-12℃)，棚內(nèi)氣溫比棚外氣溫平均高15℃。此時(shí)進(jìn)水解池的污水平均水溫為22℃，水解池出水水溫平均20℃。在塑料大棚保溫下，穩(wěn)定塘第1塘水溫平均可達(dá)11℃。實(shí)驗(yàn)表明，在大棚保溫的條件下，當(dāng)穩(wěn)定塘停留時(shí)間為15d時(shí)，即使第4塘水溫已降至5℃左右，此時(shí)出水水質(zhì)仍可達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(表5)。但技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，若采用塑料大棚復(fù)蓋停留15d的穩(wěn)定塘，基建投資與傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝相比并無優(yōu)越性。為減少冬季穩(wěn)定塘停留時(shí)間，進(jìn)行了人工強(qiáng)化措施與塑料大棚相結(jié)合的越冬試驗(yàn)。試驗(yàn)采用高負(fù)荷接觸氧化池(填裝軟性纖維填料)作為水解他的后處理，以降低進(jìn)入穩(wěn)定塘的有機(jī)負(fù)荷。表6為不同負(fù)荷下接觸池與穩(wěn)定塘結(jié)合的處理效果。由表6可見，接觸池水溫?fù)p失較小(損失l～1.5℃)，在高負(fù)荷(停留時(shí)間0.5h)下處理效果良好，接觸池出水再經(jīng)塑料大棚復(fù)蓋下的穩(wěn)定搪(停留時(shí)間5d)處理，出水可達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。從以上試驗(yàn)結(jié)果可知，采用水解池－接觸池－穩(wěn)定塘流程能保證出水在北方地區(qū)冬季仍能達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，但該流程需要增加接觸池、沉淀池和鼓風(fēng)機(jī)房，而這些設(shè)備在常溫季節(jié)閑置不用。為減少基建投資，可考慮將水解池與接觸池設(shè)計(jì)為一體。水解池停留時(shí)間延長(zhǎng)30min作為填料床。該部份夏季與水解池并聯(lián)運(yùn)行，作為水解池的一部份。在冬季則將該部份作為接觸池使用。同時(shí)在穩(wěn)定塘首端設(shè)置污泥沉淀區(qū)。這樣只要增加鼓風(fēng)機(jī)房即可，投資增加不多(圖2)。圖2接觸池強(qiáng)化的水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)流程表5塑料大棚保溫條件下穩(wěn)定塘運(yùn)行平均效果項(xiàng)目水解池穩(wěn)定塘全流程水溫(℃)205～12

停留時(shí)間4h15d

有機(jī)負(fù)荷(kgCCOD/haa·d)

202.6

COD(mg/LL)進(jìn)水457.3303.9457.3出水303.989.489.4去除率(%)33.570.680.5BOD5(mg//L)進(jìn)水189.2145.3189.2出水145.317.817.8去除率(%)23.287.890.6SS(mg/L))進(jìn)水204.853.8204.8出水53.814.314.3去除率(%)73.773.493.0表6接觸池強(qiáng)化試驗(yàn)運(yùn)行效果負(fù)荷接觸池進(jìn)水接觸池出水穩(wěn)定塘出水(停留留時(shí)間5d)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)SS(mg/L))接觸池停留1h，負(fù)負(fù)荷3.6(kkgBOD55/m3·d)18150.2286.516.553.2120.012↓1015.2102.09.0接觸池停留0.55h，負(fù)荷3.6(kkgBOD55/m3·d)18149.5280.31760.1179.212↓1028.298.58.52.4

其它有毒有害物質(zhì)的凈化效果該新工藝由于是將厭氧上流式污泥床與多種生態(tài)類型的穩(wěn)定塘結(jié)合而成，提供了豐富的生態(tài)環(huán)境類型，因而對(duì)多種難降解有機(jī)污染物和病原微生物均有很好的處理效果(表7)。表7水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)對(duì)多種污染物的去除效果指標(biāo)取樣樣點(diǎn)總進(jìn)水水解池出水穩(wěn)定塘出水總?cè)コ?%)富營養(yǎng)物總氮(mg/L)34.6831.179.1773.56總磷(mg/L)8.507.671.2984.82病原微生物指標(biāo)糞大腸菌群(個(gè)//L)2.3×1085.0×1072.3×10699沙門氏菌(個(gè)/LL)5.1×1051.2×1051.2×10497總大腸菌群(個(gè)//L)2.3×1087.3×1079.2×10696鹵代烴二氯乙烯(μg//L)0.332.37－100三氯甲烷(μg//L)53.212.90.898.6二氯乙烷(μg//L)52.019.27.485.8四氯化碳(μg//L)0.200.110.0480.0這表明該工藝不僅能用于處理一般城市污水，還能很好地處理多種工業(yè)廢水和醫(yī)院污水?，F(xiàn)該工藝已推廣應(yīng)用于處理印染廢水、制藥廢水和工業(yè)區(qū)混合廢水，取得了很好的效果。2.5技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析以上分析表明，水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)在技術(shù)上是先進(jìn)的。表8根據(jù)近年來我們?cè)O(shè)計(jì)的幾個(gè)日處理萬噸級(jí)污水處理廠的概算指標(biāo)，對(duì)比了水解池－穩(wěn)定塘工藝與傳統(tǒng)初沉池－穩(wěn)定塘工藝和活性污泥工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。其中地價(jià)設(shè)為75,000元／公頃。由表8可見，新工藝基建投資比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)約61.5％，比初沉池－穩(wěn)定塘工藝節(jié)約47.2％。運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比活性污泥法減少71.5％，電耗降低約76％。日常運(yùn)行費(fèi)用比初沉池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)節(jié)約36.4％，若考慮到清淤費(fèi)用，則減少量還要多。占地面積比初沉池－穩(wěn)定塘減少61.7％。以上結(jié)果充分表明，新工藝具有效率高、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低、簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)。因地制宜地應(yīng)用于中小城鎮(zhèn)，能夠取得很好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。表8三種工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)照工藝基建投資(萬元))運(yùn)行費(fèi)用(萬元//a)占地面積(ha))電耗(kwwh/a)處理成本(元/mm3污水)水解池－穩(wěn)定塘初初沉池－穩(wěn)定定塘活性污泥泥法新工藝效益與初沉池－穩(wěn)定塘塘工藝相比節(jié)節(jié)約(%)47.236.461.7

36.4與活性污泥法相比比節(jié)約(%)61.571.5多占地3.5倍76.070.3注：按設(shè)計(jì)水量7500m3/d計(jì)算。2.6

推薦流程和工藝參數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)推薦以下工藝流程和參數(shù)作為水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)在不同氣候地區(qū)應(yīng)用時(shí)的參考。以下參數(shù)適用于中濃度污水，即COD300～600mg／L。BOD5l00～300mg／L，SSl00～300mg／L，pH6～9。若污染物濃度高于此范圍，應(yīng)酌情延長(zhǎng)穩(wěn)定塘停留時(shí)間。2.6.1五嶺以南地區(qū)在五嶺以南地區(qū)應(yīng)用的工藝流程見圖1。工藝參數(shù)為：水解池停留時(shí)間3h；穩(wěn)定塘設(shè)計(jì)負(fù)荷200～600kgCOD／ha·d；穩(wěn)定塘水力停留時(shí)間5～8d，水深1.0～1.5m，串聯(lián)級(jí)數(shù)4～6級(jí)，其中前二塘和最后一塘種植鳳眼蓮，其余為藻菌塘。2.6.2五嶺以北，淮河、秦嶺以南地區(qū)推薦工藝流程和參數(shù)同上，但穩(wěn)定塘按停留時(shí)間10d設(shè)計(jì)。在春夏秋季按停留時(shí)間5d運(yùn)行，其余容積作為養(yǎng)魚塘，在冬季停留時(shí)間則按10d運(yùn)行。2.6.3

淮河、秦給以北地區(qū)推薦工藝流程如圖2。水解池停留時(shí)間3.5～4.0h，冬天用其中一部份作為接觸氧化池，接觸池停留時(shí)間0.5～1.0h。穩(wěn)定塘停留時(shí)間為5d，加塑料大棚保溫。3小結(jié)3.1

水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)達(dá)到二級(jí)處理排放標(biāo)準(zhǔn)所需的停留時(shí)間比傳統(tǒng)初沉池－穩(wěn)定塘流程減少50％以上，相應(yīng)占地面積可減少50％以上，基建投資降低4