淺析靈石縣污水處理廠污水處理工藝

溫彩芳

(山西省靈石縣環(huán)境保護(hù)局，山西 靈石031300)

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)生活污水的排放量逐年增加，城市環(huán)境污染特別是水污染日趨嚴(yán)重。許多地方都在通過(guò)建設(shè)污水處理廠來(lái)解決水污染問(wèn)題。而污水處理工藝的選擇對(duì)建廠土建、設(shè)備投資以及日后的管理、運(yùn)行成本、運(yùn)行效果都有重要的影響［1］。

靈石縣污水處理廠于2009年6月開始運(yùn)營(yíng)，污水處理采用較為成熟的工藝。本文以該廠污水處理工藝為例進(jìn)行分析，以期對(duì)一些尚未建設(shè)的污水處理廠水處理工藝的選擇提供些許借鑒。

2 污水處理工藝及流程

2.1 污水處理工藝

污水處理工藝的選用是與污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)、要求達(dá)到的處理污水的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等密切相關(guān)［2］。靈石縣污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)BOD5/CODCr約為0.57，表明進(jìn)水的可生化性較好，可以采用生化處理工藝;設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918－2002)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)分析當(dāng)?shù)氐臍夂?、溫度、地質(zhì)條件等，綜合考慮該廠污水處理選用A2/O二級(jí)生化處理工藝，污水深度處理采用BAF曝氣生物濾池處理工藝。

2.2 污水處理工藝流程

污水處理工藝流程見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

2.2.1 一級(jí)處理

基本上用物理方法，將污水加以機(jī)械攔截、過(guò)濾、沉降，去除污水中可沉淀的固體、水面懸浮物等［3］。

粗格柵安裝在污水泵進(jìn)水渠道內(nèi)，用以截留廢水中較大的漂浮物，以減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，是污水處理的首要處理環(huán)節(jié)。通過(guò)粗隔柵的污水進(jìn)入細(xì)格柵，進(jìn)一步去除污水中細(xì)小的漂浮雜質(zhì)，保障后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。細(xì)格柵來(lái)的污水沿切線方向進(jìn)入旋流沉砂池，利用一種機(jī)械外力控制水流的流態(tài)和流速，在重力和離心力的作用下，砂沿池壁呈螺旋線加速沉降，沉入池底的砂經(jīng)砂泵提升，與少量的污水進(jìn)入分離器進(jìn)行分離后排出。沉砂池的水進(jìn)入初次沉淀池，初次沉淀池的作用主要是去除污水中以無(wú)機(jī)物為主體的比重較大、顆粒較小的固體，及格柵未攔截下來(lái)的漂浮物質(zhì)。

2.2.2 二級(jí)處理

在一級(jí)處理的基礎(chǔ)上，主要利用各種微生物的作用，生化處理，去除大量的有機(jī)污染物。生物池(即A2O池)和二沉池構(gòu)成了生物處理系統(tǒng)二級(jí)處理單元，是該工藝的中心環(huán)節(jié)。

A2/O工藝亦稱A－A－O工藝，是英文Anaerobic－Anoxic－Oxic第一個(gè)字母的簡(jiǎn)稱。A2/O工藝是在AO工藝基礎(chǔ)上增設(shè)厭氧區(qū)而具有脫氮和除磷能力的新型污水處理工藝。它能夠在去除有機(jī)物的同時(shí)去除氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［4，5］。A2/O工藝生物反應(yīng)分為3段，第1段為厭氧段(A1段)，第2段為缺氧段(A2段)，第3段為好氧段(O段)。在厭氧段主要是兼性厭氧菌將污水中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸等小分子發(fā)酵中間產(chǎn)物，而聚磷菌可將其存儲(chǔ)在體內(nèi);聚磷酸鹽分解，所釋放的能量可供好氧的聚磷菌在厭氧的環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可供聚磷菌主動(dòng)吸收環(huán)境中的低分子有機(jī)物，并以PHB(聚β羥丁酸)的形式在其體內(nèi)存儲(chǔ)起來(lái)。在缺氧段，反硝化菌就利用好氧區(qū)回流混合液帶來(lái)的硝態(tài)氮，以及污水中可生化降解有機(jī)物作碳源進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)降低BOD5與脫氮的目的。在好氧區(qū)，聚磷菌在吸收、利用污水中殘?？缮到庥袡C(jī)物的同時(shí)，主要通過(guò)分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB釋放能量來(lái)維持自身的生長(zhǎng)繁殖;同時(shí)攝取周圍環(huán)境中的超過(guò)其生長(zhǎng)所需的磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)，使出水中溶解性磷濃度達(dá)到最低，過(guò)量攝取的磷通過(guò)排泥的方式排出系統(tǒng);這樣，有機(jī)物經(jīng)過(guò)厭氧段、缺氧段分別被聚磷菌、反硝化菌等微生物利用后，好氧段的有機(jī)物濃度已相當(dāng)?shù)?，從而有利于自養(yǎng)型硝化菌的生長(zhǎng)繁殖，并通過(guò)硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。生物脫氮除磷工藝如圖2。

圖2 生物脫氮除磷工藝流程

來(lái)自A2/O池的混合液在二次沉淀池內(nèi)沉淀，所沉淀的污泥一部分回到A2/O池，另一部分作為剩余污泥排到污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2.2.3 深度處理

在二級(jí)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用化學(xué)法或物理法進(jìn)行深度處理，以滿足一些回用水水質(zhì)要求。該廠深度處理工藝采用向上流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，簡(jiǎn)稱BAF)工藝，BAF工藝是近年新開發(fā)的一種污水生物處理技術(shù)［6］。

曝氣生物濾池主要由濾池池底、布水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、管道等組成。運(yùn)行時(shí)進(jìn)水水流向上，同時(shí)空氣距濾料20～30cm處通入，氣水接觸，有利于氧的轉(zhuǎn)移，同時(shí)還有利于發(fā)揮上層濾料表面生物膜的氧化降解作用。

曝氣生物濾池充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，將生物降解與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)程合并于同一工藝單元中。以濾池中填裝的粒狀填料為載體，在濾池內(nèi)部進(jìn)行曝氣，使濾料的表面生長(zhǎng)著大量生物膜，當(dāng)待處理的水流經(jīng)時(shí)，充分發(fā)揮生物膜中微生物的生物絮凝、生物代謝，以及填料的物理吸附和截留功能，實(shí)現(xiàn)了污染物的高效去除，同時(shí)利用膜反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的功能［7，8］。運(yùn)行一段時(shí)間后，因生物膜積累，水頭損失增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜。

3 A2/O工藝和BAF工藝特點(diǎn)及存在的問(wèn)題

3.1 A2/O工藝特點(diǎn)及存在的問(wèn)題

3.1.1 A2/O 工藝特點(diǎn)

(1)厭氧、缺氧、好氧3種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷。

(2)在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡(jiǎn)單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。

(3)在厭氧—缺氧—好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會(huì)大量繁殖，污泥體積指數(shù)(SVI)一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。

(4)運(yùn)行管理方面，連續(xù)進(jìn)水，可實(shí)現(xiàn)供氧量和回流比的自動(dòng)調(diào)節(jié)自動(dòng)化程度較高。

3.1.2 A2/O 工藝存在的問(wèn)題

(1)土建工程、征地費(fèi)用、設(shè)備及儀表費(fèi)用等方面同SBR工藝、氧化溝工藝、BAF工藝相比投資費(fèi)用最大;存在混合液回流和污泥回流，工程運(yùn)行能耗高。

(2)露天面積較大，處理效果受低溫影響較大。冬天溫度較低，活性污泥活性降低，處理效果明顯低于夏季。

(3)廠區(qū)面積大，設(shè)備分散，曝氣頭易堵塞，維護(hù)巡視量大;大修需停一條線，對(duì)處理水量和出水水質(zhì)影響較大。

(4)敞開式，對(duì)周圍環(huán)境影響較大;占地很大，無(wú)法覆蓋，視覺(jué)和景觀效果差。

3.2 BAF 工藝

3.2.1 BAF 工藝特點(diǎn)

(1)BAF占地面積小，靈石縣污水處理廠BAF池的占地面積約有A2/O池的1/4，基建投資省。BAF反應(yīng)時(shí)間短，具有同步去除BOD5及懸浮物的功能，可不設(shè)二次沉淀池。

(2)菌群結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)的活性污泥法微生物的分布相對(duì)均勻，而在BAF中沿污水流程能形成不同的優(yōu)勢(shì)生物菌種，可使有機(jī)物降解、硝化和反硝化能在同一個(gè)池子中發(fā)生，簡(jiǎn)化了工藝流程。

(3)曝氣生物濾池實(shí)現(xiàn)了微生物停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的分離，載體填料的存在，對(duì)水流起到了強(qiáng)制紊動(dòng)的作用，同時(shí)也可促進(jìn)水中污染物質(zhì)與微生物細(xì)胞的充分接觸，從實(shí)質(zhì)上強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。

3.2.2 BAF 工藝存在的問(wèn)題

(1)對(duì)進(jìn)水的懸浮物(SS)要求較高。進(jìn)水SS較多時(shí)容易堵塞，運(yùn)行周期短，反沖洗頻繁。如果進(jìn)水的SS較高，會(huì)使濾池在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失，這樣必然導(dǎo)致頻繁的反沖洗，增加運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)水的SS一般不超過(guò)100mg/L，最好控制在60mg/L以下，這樣對(duì)曝氣生物濾池的前處理工藝提出了較高的要求。

(2)生物除磷效果不好。在濾池中只是微生物自身生長(zhǎng)需要少量的磷，所以生物除磷作用很弱，為使出水達(dá)標(biāo)排放，多輔以化學(xué)除磷以解決磷的達(dá)標(biāo)問(wèn)題。

(3)采用曝氣生物濾池水頭損失較大，而且由于停留時(shí)間較短，消化不充分，產(chǎn)泥量較大。

4 結(jié)語(yǔ)

靈石縣污水處理廠采用兩種工藝聯(lián)合處理的方法，在實(shí)際運(yùn)行中取得了較好的處理效果，有效地遏制了汾河地表水的進(jìn)一步惡化。但也存在一定問(wèn)題，如運(yùn)行中耗能較高，進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大時(shí)，耐沖擊能力較差。

每一項(xiàng)污水處理的技術(shù)方法都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)和限制條件，不能一概而論。合理的工程技術(shù)選擇要求技術(shù)先進(jìn)，對(duì)污水處理能力強(qiáng);用電量低，體積小，操作簡(jiǎn)單，便于管理。為了降低處理污水成本，在選擇方案時(shí)必須要綜合考慮各方面的因素，進(jìn)行方案的比較、選擇，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上選擇出好的合理的工藝［9］，使處理系統(tǒng)高效低耗的完成污水凈化作用。

［1］程明亮，笪 玲.小城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇實(shí)證研究——以江蘇省如皋市丁堰鎮(zhèn)為例［J］.河南城建學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，21(1):27～30.

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［6］張 薇，史開武，孔 惠.曝氣生物濾池(BAF)的發(fā)展與現(xiàn)狀［J］.北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，13(3):24～29.

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