摘要：目前沈陽在污水處理方面走在了全國的前列,全市現(xiàn)有大型污水處理廠5座,污水處理率達(dá)到了70%以上。然而,大部分水廠只經(jīng)過傳統(tǒng)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)和工藝流程種類較多,如何選擇合適的技術(shù),使其適合在沈陽污水處理企業(yè)中推廣,是污水深度處理項目管理的關(guān)鍵問題。本文從沈陽實際情況出發(fā),分析目前各種技術(shù)的利弊,選擇一種適合沈陽污水深度處理的關(guān)鍵技術(shù),為沈陽污水深度處理項目管理提供一定的理論依據(jù)和應(yīng)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(xiàn)象越來越嚴(yán)重。沈陽作為東北的重鎮(zhèn),水資源嚴(yán)重匱乏,是國內(nèi)40個主要缺水城市之一,水資源的匱乏已經(jīng)成為制約沈陽經(jīng)濟(jì)和社會持續(xù)發(fā)展的重要因素。為緩解沈陽水資源不足,滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和企業(yè)需求,使沈陽生態(tài)建設(shè)可持續(xù)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。沈陽污水排水設(shè)施始建于1903年,絕大部分為合流制,現(xiàn)已形成南部、北部和西部三大排水系統(tǒng),日總污水排水量約為166萬m3。面對如此大的污水排水量,應(yīng)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的水資源匱乏問題。

沈陽市現(xiàn)有5座污水處理廠:北部污水處理廠,處理能力為40萬t/d;沈水灣污水處理廠,處理能力為20萬t/d;滿堂河污水處理廠,處理能力為3萬t/d;仙女河污水處理廠,處理能力為40萬t/d;西部污水處理廠,處理能力15萬t/d。目前,全市污水處理廠設(shè)計處理能力為118萬t/d,設(shè)計處理率為70%以上。目前還有一部分水廠在建設(shè)中,計劃在今年年底,全市污水處理率將達(dá)到100%。

現(xiàn)有5大水廠均執(zhí)行國家二級排放標(biāo)準(zhǔn),但要達(dá)到國家一級A標(biāo)準(zhǔn),使其能作為新鮮水進(jìn)行回用,還有一定的距離。目前,僅有沈陽北部污水處理廠采用了污水深度處理的技術(shù),其排放的水質(zhì)可達(dá)到發(fā)電廠冷卻用水的標(biāo)準(zhǔn)。因此,盡快發(fā)展污水深度處理項目,是沈陽污水處理企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

深度污水處理是在常規(guī)污水二級處理的基礎(chǔ)上,通過物理化學(xué)法、生物膜過濾法、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(biāo)達(dá)到相關(guān)要求并實現(xiàn)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

國內(nèi)外研究經(jīng)驗表明,污水深度處理方法大致可分為三類:生物處理法、物理化學(xué)處理法、膜處理法。一般來說,需要根據(jù)回用水的水質(zhì)要求,選擇合適的處理方法,才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)、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(jī)物和無機(jī)污染物,通常作為城市生活污水深度處理的預(yù)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(jī)物,去除率約為36%～40%,主要為分子量大于5,000的疏水性有機(jī)物�；炷�法是給水和廢水處理中廣泛應(yīng)用的一種方法,它可以用來降低原水的濁度、色度等感官指標(biāo),去除多種高分子有機(jī)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(tuán)微粒,往往不是很高,混凝時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。

優(yōu)點:適用范圍廣泛、操作簡便、可以大大降低深度處理運行成本。缺點:對絮凝劑的要求較高,且無法去除氨氮,處理后水質(zhì)適應(yīng)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(yǎng),因此一般在深度處理時宜采用生物過濾法,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(tǒng)進(jìn)行污水處理的方法。根據(jù)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,因此,通過改變進(jìn)出水的方向和濾池進(jìn)出水過水?dāng)嗝娴拇笮⌒纬闪讼蛏狭髯兯倨貧馍�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量,同時酶的催化作用也加強(qiáng)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(gòu)成的新型復(fù)合變速生物濾池對二級出水進(jìn)行試驗,出水水質(zhì)完全滿足雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)生物接觸氧化法。生物接觸氧化技術(shù)是在池內(nèi)填充填料,已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料,并以一定的流速流經(jīng)填料,填料上布滿生物膜,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(jī)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(yīng)用于石油化工、農(nóng)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:能去除氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳、嗅味、色度等,處理經(jīng)濟(jì)、操作簡便,能耗較低。缺點:掛膜需要的時間較長。

3、活性炭吸附技術(shù)。由于活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比面積,可有效去除色度、臭味和水中大多數(shù)有機(jī)污染物,對于生物法和化學(xué)法難以去除的有機(jī)污染物都有較強(qiáng)的去除效果,也能去除某些無機(jī)物包括有毒的重金屬,在水的深度處理中是應(yīng)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(jī)物,由于活性炭微孔的大小排斥作用而沒有吸附效果。

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

4、臭氧法。臭氧具有極強(qiáng)的氧化性,對許多有機(jī)物或官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng),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,提高過濾濾速或者延長過濾周期。

優(yōu)點:能有效去除水中色度、臭味,降低水的濁度。缺點:國內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運行費用過高,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(jī)物和微生物,在污水處理與回用方面應(yīng)用日益廣泛,極大地推進(jìn)了污水處理和回用工作。應(yīng)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(yīng)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: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(jī)物和微生物。缺點: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(jī)污染物,很容易污染膜,影響膜的性能包括滲透性和有機(jī)物的去除效率,對低溫適應(yīng)性差,難以在高寒的北方地區(qū)應(yīng)用。我國的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)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)的去除具有顯著的效果,可有效減少THMs的生成。典型的均相AOP過程中有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、過氧化氫和TiO2)強(qiáng)化降解極性有機(jī)物CP。

優(yōu)點: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:限制較多,經(jīng)濟(jì)性差,影響推廣，同時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、沈陽污水深度處理技術(shù)選擇

根據(jù)沈陽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(biāo)準(zhǔn),我們可發(fā)現(xiàn):

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

2、生物處理技術(shù)目前在國內(nèi)污水處理企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛,它能有效地將二沉池出水中的大多數(shù)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(jì)、操作簡便和能耗較低等特點。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(yīng)性和抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng),適應(yīng)間歇運行,同時該技術(shù)占地面積小,適應(yīng)當(dāng)前土地資源緊張的現(xiàn)實,可在沈陽地區(qū)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(shù)有機(jī)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(jī)物,由于活性炭微孔的大小排斥作用而無效。其可成為沈陽地區(qū)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,提高過濾的濾速或者延長過濾周期,但由于目前國內(nèi)的臭氧發(fā)生技術(shù)和工藝比較落后,所以運行費用過高,在沈陽污水處理企業(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(jī)污染物,很容易污染膜,影響膜的性能包括滲透性和有機(jī)物的去除效率,對低溫適應(yīng)性差,難以在高寒的北方地區(qū)應(yīng)用。另外,我國的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。因此至少在目前,其不適合在沈陽的污水處理企業(yè)中使用。

6、高級氧化法在國內(nèi)使用較少,限制較多,經(jīng)濟(jì)性差,不推薦在沈陽的污水處理企業(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(wěn)定的運行效果,良好的經(jīng)濟(jì)效益,適合沈陽地區(qū)的污水處理企業(yè)中使用。另外,據(jù)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)在沈陽污水處理企業(yè)中推廣。

四、沈陽污水深度處理技術(shù)應(yīng)用實例

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),在實際應(yīng)用中,使用該技術(shù)最多的工藝流程為:二級污水處理廠出水→曝氣生物濾池→V型濾池→消毒工藝。目前,沈陽北部污水處理廠已經(jīng)建設(shè)完成了日處理5萬噸污水深度處理項目,為發(fā)電廠冷卻用水提供了優(yōu)質(zhì)水源。沈陽市北部污水處理廠再生水深度處理站工藝流如圖1所示。(圖1)

沈陽北部污水處理廠采用的是二級污水處理廠出水→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(biāo)都已經(jīng)達(dá)到了國家的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。該污水深度處理項目為發(fā)電廠提供了極佳的水源,有力地支援了電廠建設(shè),減少了大量新鮮水的使用,為沈陽的可持續(xù)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

五、結(jié)論

沈陽的水資源匱乏,分布極不均勻,是國內(nèi)嚴(yán)重缺水的城市之一,而沈陽的污水排放量較大,因此將沈陽的污水二級出水進(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,同時根據(jù)沈陽的氣候和土地資源使用實際狀況,提出適合沈陽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:二級污水處理廠出水→曝氣生物濾池→V型濾池→消毒工藝。

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