澄清回流污水處理工藝在城鎮生活污水中的應用——以延慶縣八達嶺污水處理廠為例

王亞平 王宗亮

(1.北京市自來水集團縉陽水業有限責任公司 北京 102100;2.北京市延慶縣水務局 北京 102100)

1 工程概況

延慶縣八達嶺污水處理廠位于八達嶺鎮東曹營村,該工程采用澄清回流工藝 (圖 1),其污水處理規模為 5000m3/d,工藝占地 542 m2,總建筑物、構筑物占地 670m2,工程總投資為 471.99萬元。污水處理廠的出水按要求執行北京市地方標準 《水污染排放標準》(DB 11/307—2005)一級限值 B,設計進水水質和排放標準詳見表 1。

表 1 設計進水水質和排放標準 單位:mg/L

圖 1 工藝流程圖

2 澄清回流工藝原理

2.1 硅藻土特性

硅藻是一種單細胞藻類,它的形體極為微小,在水體中以驚人的速度生長繁殖,它們的遺骸沉積形成硅藻土。經過篩選,把硅藻富集到 92%以上成為精土。顏色為白色或灰色,緊堆密度 0.3～0.4 g/cm3,比表面積 50～60m2/g,數量 2億 ～2.5億個/g,孔體積 0.6～0.8cm3/g,孔直徑 7～125nm,吸水率能吸收自身重量的 3～4倍。具有體輕、質軟、多孔、隔音、耐酸、比表面積大、化學性質穩定、熱穩定和吸附能力強等特點。在水處理中根據污水的類別在精土中加一定量的改性物質,改性配制成處理各種水質的硅藻精土水處理劑。

2.2 澄清工藝

澄清工藝 (又稱硅藻水處理工藝)是利用硅藻水處理劑,配合高效水力循環澄清池來達到污水凈化的一項污水處理物化技術。

污水處理工藝要點是,硅藻在精選過程中把與硅藻共生的雜質分離除去,這樣使硅藻表面本已平衡的電位形成不平衡電位。在水處理時,硅藻精土處理劑被微量加入污水中后,再高速攪拌,或在抽吸污水的水泵葉片旋轉下,瞬間散于水體之中,硅藻表面的不平衡電位能中和懸浮離子的帶電性,使膠體顆粒的膠團結構的電位減小或為零,從而達到膠體顆粒脫穩作用的目的,促使水中的污染物快速絮凝、沉淀。加上硅藻巨大的表面積,巨大的孔體積和較強的吸附力,把細微和超細微物質吸附到硅藻表面,形成鏈式結構。由非晶體活性二氧化硅組成的硅藻,具有在水體中相聚和自由沉降為硅藻餅的性能。再加上精土被改性后產生的絮凝作用加快硅藻等凝聚到水底形成硅藻餅的速度,使硅藻吸附時電位中和,污染物質和細菌,瞬間下沉與水體分離,清水向前流出。

當沉渣被排放在負壓脫水機上時,負壓脫水部分的脫水過程可分為兩個階段,進料隨濾布移動,污泥經布泥擋板均勻分布到濾帶上,靠重力過濾脫水,隨后將污泥輸入上下層濾布之間,隨著上下濾布的間隙逐漸變窄和一系列壓輥的擠壓,以波形運動的方式壓榨脫水。沉渣被吸附著留在濾布上而水質透過硅藻被過濾到濾布外,排出的水質更為清凈,而沉渣成餅狀裝袋取走,從而達到污水處理為清水的目的。

2.3 回流工藝

回流工藝是在傳統的活性污泥法的基礎上發展起來的一種污水處理方法,在處理池內沒有明顯分厭氧—缺氧—好氧三個不同功能分區,污水在流經處理池的過程中,每個階段的給氧量是不同的,在污水剛進入處理池的前段給氧量極少,隨著污水的向前流動給氧量逐漸增加,至導流板前給氧量最大(DO值不低于 5mg/L),經導流板流至分離區,清水從上部流出,絕大部分活性污泥經斜板回流到雙面導流池下部,多余的污泥由潛污泵抽出。

回流工藝污水處理除氮的原理和普通的活性污泥法除氮是相同的,但在回流池中回流污泥不經任何抽吸 (回流泵),自然流回處理池,這樣活性污泥中大量的菌膠團不會受到破壞,對污水中脫氮的反硝化過程效果非常明顯,增強了脫氮的功能。再加上回池的特殊結構,在潛污泵、導流板、斜板的作用下,對污泥具有自主選擇的功能。

經過澄清回流工藝處理過的水再通過過濾和消毒,即可使出水水質達到回用水指標,循環使用。

3 主要構筑設計及工藝設計參數

3.1 格柵

格柵寬 0.8m、深 1.5m、長 3m。格柵柵隙10mm,過柵流速 0.8m/s,采用機械格柵,污水經格柵自流至調節池。

3.2 調節池

調節池用來調節水質和水量,采用地埋式,有效容積為 490.84m3,停留時間為 2.5h,調節池中的污泥可根據實際情況每年定期清挖一次。

調節池內設兩臺潛污泵 (一用一備)、一臺攪拌設備和自動浮球裝置,可根據污水的液位高低自動控制打入回流池的進水量。

3.3 回流池

回流池是曝氣池和沉淀池合建的,采用的是地埋式,有效容積為 1515.42m3,有效水深為 5.5m,停留時間為 7h,回流池與沉淀池之間靠導流裝置使水產生的壓力和污泥自身的重力回流,其反應池中有機負荷為 0.6kgBOD5/(m3?d),MLSS約為5000mg/L,污泥回流比為 100%。

3.4 集水池

集水池起到均質的作用,能滿足后續的工藝流程。采用地埋式,有效容積為 99.68m3,停留時間為25min。

3.5 澄清池

澄清池是高效澄清池的一種,與硅藻水處理劑配合使用,其外形與水力澄清池相似,經管道泵將集水池中的污水打入到澄清池中。池體采用鋼結構,φ=13.6m、h=7.6m,1座。設備從進水到出水停留時間約 2h。

3.6 中間水池

采用鋼結構,有效容積為 32.29m3,停留時間為10min。

3.7 污泥池

池體采用鋼結構,其有效容積為 100m3,停留時間為 30min,并設螺桿泵兩臺 (一用一備)。

3.8 過濾消毒設備

采用砂濾罐過濾,設備放置在澄清池下部,過濾設備兩套,尾水消毒采用紫外線消毒設備,兩套,每套兩個排架,共 12只燈。

3.9 設備房和控制室

壓濾機房設置在回流池上部,可以減少占地面積;風機和硅藻土水處理劑加藥設備一并設置在澄清池下方。

4 工藝運行效果及成本

八達嶺污水處理廠自投產運行至今,100%以上時間出水達到了北京市地方標準 《水污染排放標準》 (DB 11/307—2005)一級 B標準。在工程運行初期,經延慶縣環境檢測中心檢測達到了北京市地方標準 《水污染排放標準》 (DB 11/307—2005)一級 A標準。表 2為污水處理廠出水經延慶縣環境檢測中心檢測結果。該工程污水處理成本大約在 0.4元 /m3。

表2 污水處理廠的檢測結果 單位:mg/L

5 結語

澄清回流工藝與傳統工藝相比,集吸附、混凝、過濾和生化于一體,工藝非常簡單,易于運行、操作簡便,且占地面積少、投資小、運行成本低,出水效果清澈透明,可使污水達到循環再生使用之目的,可用于多種工業廢水和城市生活污水的處理,具有良好的應用前景。

1 蔣小紅,曹達文,等.改性硅藻土處理城市污水技術的可行性研究 [J].上海環境科學,2003,22(12).

2 唐麗虹.A/O硅藻土污水處理工藝設計與運行 [J].給水排水,2009,(1).