生態凈化工藝在電廠生活污水處理中的應用

汪 芬,劉智鉞,李 波,江長平

(1.廣東省電力設計研究院,廣東廣州 510663;2.中國建筑第一工程局,廣東深圳 518000)

生態凈化工藝在電廠生活污水處理中的應用

汪 芬1,劉智鉞2,李 波1,江長平1

(1.廣東省電力設計研究院,廣東廣州 510663;2.中國建筑第一工程局,廣東深圳 518000)

為建設節能低耗、綠色環保的可持續發展電廠,對電廠生活污水處理系統設計進行創新和優化。借鑒國內外的先進設計思想及成功工程,遵循科學發展觀的思想、人水和諧的理念,將高效低耗的生態凈化污水工藝引入電廠生活污水處理,同時因地制宜,統籌規劃,將生態凈化污水工藝與景觀水體有機結合,發揮凈水、節地和景觀的三重功效。

生活污水;生物濾池處理工藝;生態凈化工藝

一般市政生活污水具有水質穩定,可生化性好等特點。生活污水中污染物的成分主要是有機物,以蛋白質、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮為主,重金屬元素基本不超標,一般不含有毒物質。呈微堿性,pH值約為7.3。而生活污水適于各種微生物的生長繁殖,所以往往含有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵[1]。

除了上述特點外,電廠生活污水同時具備處理量小、原水污染物含量低、出水水質要求高等特點。

目前電廠生活污水一般采用生物濾池傳統處理工藝,隨著設計優化的深入,環保要求的逐漸提高,高效低耗的生態凈化污水工藝也逐漸引入電廠生活污水處理。

1 生物濾池傳統處理工藝

生物濾池傳統處理工藝流程如下:

(1)污水調節池:因生活污水排水時段有很大的不均勻性,時段變化系數較大,通過設置調節池,保證生化處理系統能較均衡地運行。污水調節池進口處設置自動隔柵除渣機,池中設有提升泵。池內設穿孔曝氣管,對來水進行攪拌,使調節池成為厭氧水解酸化池。

(2)初沉池:污水經污水提升泵提升進入初沉池中。初沉池的污泥需定期排至污泥濃縮池處理。初沉池作為生物濾池的預處理構筑物,主要處理對象是懸浮物質(去除率約40%～55%以上),同時可去除部分BOD5(去除率約20%～30%),改善生物濾池的運行條件并降低其BOD5負荷。

(3)生物濾池:污水經初沉后,先后進入缺氧生物濾池和曝氣生物濾池。曝氣生物濾池是用陶粒為生物載體,生物菌在有氧條件下以有機物為營養在填料的表面結成生物膜,通過微生物的吸附氧化分解過程,使有機物得以去除,同時具有過濾作用,可保證出水SS達標。在裝置運行一段時期后,由于陶粒層的截污作用,出水量減少,這時需對生物濾池進行氣水聯合反沖洗,將阻留的雜質和老化的生物膜沖走,從而保持陶粒表面生物膜的活性,以維持較高的去除率。反洗廢水回至集水井,反沖洗完成后,曝氣生物濾池重新工作。

(4)二沉池:設在曝氣生物濾池后,用于沉淀去除脫落的生物膜。

(5)反洗水池兼清水消毒池:本系統設置一座反沖洗水池和清水消毒池,用于向生物濾池提供反沖洗水,處理后的排水經消毒后回用。池中設有反沖洗泵及生活污水回用泵。

2 生態凈化新工藝

國外許多先進工業國家早在20世紀80年代就嘗試用生態法對二級處理后的污水進行進一步處理,以滿足再利用的需求[2]。我國引進生態法處理系統較晚。首例采用生態法處理污水的研究工作始于1988—1990年北京昌平,處理量為500 m3/d的生活污水和工業廢水,處理效果良好。其后國家環保局等相關單位相繼對生態法污水處理系統作了一系列試驗和研究,論證了生物法污水處理效果[3-7]。

生態凈化生活污水的處理工藝流程如下:

生活污水→化糞池→格柵→污水調節池→人工濕地凈化區→水生態凈化區→回用

化糞池、格柵、污水調節池均作為生態凈化工藝的預處理系統,主要去除生活污水中的大顆粒沉淀物及漂浮物,提高生態凈化系統的處理效率。與曝氣生物濾池傳統處理工藝不同的是,污水調節池不需設置曝氣攪拌,簡化了處理工藝。

(1)人工濕地凈化區

人工濕地采用復合垂直流濕地,初步過濾凈化生活污水。人工濕地凈化區基質鋪設不同粒徑的陶粒,基質上栽種美人蕉、蘆葦等挺水植物;生活污水在挺水植物作用下去除部分懸浮物,同時硝化細菌等好氧性分解物增加,進一步分解水體懸浮有機質,在一定程度降低水體營養鹽含量。

(2)水生態凈化區

在水生態凈化區主要布置沉水植物,投放食藻蟲、魚類及適量底棲動物,對污水進行深度凈化。

食藻蟲是一種以水體中懸浮有機質和藻類為食的浮游動物,吞噬水體中原有的藻類、腐屑等懸浮物,并將其同化成自身蛋白質,能快速使水體透明度提高。

沉水植物是生態凈化生活污水系統的核心部分。在浮葉、漂浮、沉水、挺水植物4種生態型水生植物中,沉水植物對富營養化水體的凈化能力最強。它對水質的改良作用是通過吸附水體中生物性和非生物性懸浮物質,提高水體透明度,改善水下光照條件,增加水體溶解氧,以及吸收固定水體和底泥中N、P等營養素實現的。為了適應水中的生活,沉水植物的莖、葉都具有很強的吸收功能,能明顯地去除水體中N、P等營養物質。

當沉水植物生長穩定以后,可參照原有的水生環境條件,按比例放入魚類、螺類、蝦貝等水生動物,通過食用部分水草和食藻蟲等,使水體生物鏈得到完善,通過水生動物的吸收和轉化,將水體中的營養物質轉化為綠色水產品,從而形成水體養分向水生動植物的轉移。

3 工藝比較

與生物濾池傳統處理工藝比較,生態凈化生活污水處理工藝具有以下特征:

(1)生態化處理污水。生態凈化處理系統技術能在有效處理污水的同時,具有增加綠地面積、改善大氣質量、凈化空氣、緩解城市熱島效應、減少排水投資、降低噪聲和美化環境的生態功能。

(2)投資、運行成本低。同等處理規模時,生態凈化系統的一次性投資只需傳統處理工藝的二分之一;修復完畢后,日常使用中不需采用任何電力設備來維持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并產生氧氣,實現“負碳”,運行時不產生長時用電,節能環保,運行費只需傳統處理工藝的五分之一。

(3)出水水質穩定,達到國家地表Ⅲ類水質標準,對污水中氮磷的去除效果更是優于傳統處理工藝。

(4)全生態的水質凈化技術體系,不添加諸如殺藻劑、絮凝劑等化學藥劑,不產生二次化學污染。

(5)污泥無需單獨處理。水生植被能夠固化水底淤泥,吸收底泥中的養分,將底泥中富營養成分徹底轉化成水生植物纖維素,所以無需清除水底淤泥。

(6)景觀優美。污水處理系統與周圍環境相協調,水下景觀充滿生機,自然優美。還可以開展水產養殖、水面植物的利用等。

(7)維護簡便。運用“食藻蟲”治理水體富營養化污染,依靠生態系統食物鏈關系,形成生態系統,待良性循環生態系統建立后,景觀得以構建和保持,后期只要加以適當維護,調整物種種類和數量,維持自凈的生態,效果即可長期保持。

(8)不足之處是占地面積比較大,但通過合理設計,將生活污水處理系統與景觀水系統靈活地結合在一起,進一步開發利用占地,因地制宜,進行綜合布局,即可達到凈水又節地的目的。

4 工程實例

本期工程2×1000 MW機組廠區定員245人,生活污水排水量約60 m3/d,同時考慮電廠外聘臨時工、大小修時檢修工和外來人員的生活排污量,廠區一些雜排水(如汽車沖洗),最大日生活污水量為120 m3/d,平均小時污水量為5 m3/h。電廠達到規劃容量6×1000 MW時,最大日生活污水量約為360 m3/d,平均小時污水量約為15 m3/h。

廠前建筑區布置在廠區西南側,由生產管理中心、職工生活文化中心、食堂、招待所及夜班和檢修宿舍聯合組成。廠前區借鑒江南水鄉的園林意象,營山理水、辟地造園。景觀規劃上利用了廠區西南側現有的水塘,將水系引入園區,水塘自然水深約2.5 m,水塘面積約17 000 m2,結合凈化系統適當改建,投放水生動植物,實現了凈化處理效果。

按照電廠規劃機組容量設置系統處理能力為15 m3/h(360 m3/d)。分別以曝氣生物濾池傳統處理工藝與生態凈化工藝設計,并進行技術經濟比較,如表1。

從表1可以看出,與生物濾池的傳統處理工藝相比,生態凈化生活污水處理工藝不僅出水水質好,而且工程造價和年運行費用低,每噸水的處理成本也僅為傳統處理工藝的50%,雖然用地面積較大,但與景觀水體相結合,不僅因地制宜,而且環保美觀。

表1 技術經濟對比表

5 結 語

綜上所述,生活污水生態凈化工藝是以較低運行成本治理污水的方法,是一種即持續又環保的水處理方法,將生態凈化工藝與水景藝術有機結合在一起,既能滿足生態環境和景觀文化的功能,又能滿足高效低耗的凈水功能,是集觀賞、娛樂與污水處理于一體的景觀系統,也是實現電廠廠區水環境生態化的理想途徑,有利于促進廠區良性生態水環境建設,具有顯著的社會、環境和經濟效益。

[1]郭屹巖,魏 民.居住區污水處理與景觀營造[J].廣東園林,2008,30(3):42-44.

[2]湯惠君.淺論生態住宅小區水環境的生態設計[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2004,32(8):119-124.

[3]張毅敏,張永春.利用人工濕地治理太湖流域小城鎮生活污水可行性探討[J].農業環境保護,1998,17(5):232-234.

[4]宋志文,畢 學,曹 軍.人工濕地及其在我國小城市污水處理中的應用[J].生態學雜志,2003,22(3):74-78.

[5]歐菊泉,張小云,彭青林,等.幾種植物對生活污水的處理效果研究[J].湘潭大學自然科學學報,2002,24(3):81-83.

[6]沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術理論與應用[M].北京:中國環境科學出版社,1999:273-280.

[7]白曉慧,王寶貞,余 敏,等.人工濕地污水處理技術及其發展應用[J].哈爾濱建筑大學學報,1999,32(6):88-92.

Application of Ecological Purifying Technology in Power Station's Sewage Treatment

WANG Fen1,LIU Zhi-yue2,LI Bo1,JIANG Chang-ping1
(1.Guangdong Electric PowerDesign Institute,Guangzhou,Guangdong510663,China;2.China Construction First Engineering Bureau,Shenzhen,Guangdong518000,China)

In order to build the power station of energy saving,low consumption,environmental protection and sustainable development,the design of domestic sewage treatment system is innovated and optimized combined with the characteristics of the domestic sewage in power station.Learning from the advanced design ideas and successful projects at home and obroad,following the scientific development thought and the concept of harmony between human and water,the ecological sewage-purifying technology with high efficiency and low consumption is introduced in the domestic sewage treatment system.At the same time,according to local conditions and overall planning,the ecological sewage-purifying technology is organically combinedwith the landscape water,playing three functions of purifying,land saving and landscape.

domestic sewage;biofilter treatment technology;ecological purifying technology

X703

C

1672—1144(2012)05—0177—03

2012-04-25

2012-05-26

汪 芬(1982—),女(漢族),湖北孝感人,碩士,工程師,主要從事電廠循環水、給排水及消防設計。