初雨處理站對(duì)污染物的去除效率研究

陳 超 董志虎

(1.天津市海河建設(shè)發(fā)展投資有限公司，天津 300010； 2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300000)

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初雨處理站對(duì)污染物的去除效率研究

陳 超1董志虎2

(1.天津市海河建設(shè)發(fā)展投資有限公司，天津 300010； 2.天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300000)

介紹了高效沉淀池+深層床纖維束濾池結(jié)合的初期雨水處理工藝，并通過實(shí)驗(yàn)，分析了初雨處理站對(duì)主要污染物CODCr，BOD5，TP，NH3-N的去除效果，結(jié)果表明，其處理效能穩(wěn)定，出水水質(zhì)能夠達(dá)到GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)。

初期雨水，CODCr，BOD5,TP,NH3-N,去除率

0 引言

降雨初期，雨水溶解了空氣中的大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性氣體，降落地面后，又由于沖刷屋面、瀝青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物質(zhì)，前期雨水的污染程度較高，甚至超出普通城市污水的污染程度[1]。如果將初期雨水直接排入河道或者自然承受水體，將會(huì)對(duì)水體造成非常嚴(yán)重的污染，必須對(duì)初期雨水進(jìn)行收集、處理。為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，控制水質(zhì)目標(biāo)到2020年所有指標(biāo)優(yōu)于地表Ⅳ類水，在河道兩岸截污工程全部實(shí)施后，對(duì)河流沿線初期雨水的截留處理是必要和緊迫的[2]。

1 初期雨水處理工藝選擇

通過其基本原理、適應(yīng)水質(zhì)、表面復(fù)核、主體功能、出水SS，TP保障，COD去除率以及工程造價(jià)等因素，選定初期雨水處理沉淀工藝選取高效沉淀池[3]；同時(shí)，考慮到占地面積、工藝流程、反沖洗系統(tǒng)、運(yùn)行方式、濾料介質(zhì)、使用壽命、濾床厚度、抗沖擊能力、過濾水頭損失、維護(hù)管理、運(yùn)行費(fèi)用等問題，選定其過濾工藝采用深層床纖維束濾池[4]。

經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高效沉淀池對(duì)TP，BOD，COD處理效果較好，而對(duì)氮素處理能力有限，需進(jìn)一步經(jīng)過脫氮處理后方可排放；深層床纖維濾池兼生化功能，對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)有去除效果，能保證過濾后出水達(dá)標(biāo)。

再結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況等因素，推薦雨季截流污水處理工藝采用“高效沉淀池+深層床纖維束濾池”工藝。

本文將對(duì)該組合工藝的初雨處理站對(duì)CODCr，NH3-N，TP和BOD5四方面的去除效率進(jìn)行試驗(yàn)研究。初期雨水處理工藝流程見圖1。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

指標(biāo)檢測(cè)方法見表1。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 初雨處理站對(duì)化學(xué)需氧量(CODCr)的去除效率

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)初雨處理站出水每間隔1 h進(jìn)行一次取樣，共取10次樣，在進(jìn)行0.45 μm濾膜預(yù)處理后，采用快速消解分光光度法進(jìn)行CODCr指標(biāo)測(cè)定，并計(jì)算出初雨處理站對(duì)CODCr的去除效率，測(cè)定結(jié)果見圖2。

表1 指標(biāo)檢測(cè)方法

由圖2可以看出，初期雨水中化學(xué)需氧量的指標(biāo)在85.1 mg/L～94.2 mg/L之間，在初雨處理站(高效沉淀池+深層床纖維束濾池)凈化之后，出水水質(zhì)指標(biāo)維持在42.3 mg/L ～57.1 mg/L左右，去除率達(dá)44.5%，說明該組合工藝的初雨處理站對(duì)水體中化學(xué)需氧量有較好的去除效果。

3.2 初雨處理站對(duì)五日生化需氧量(BOD5)的去除效率

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)初雨處理站出水每間隔1 h進(jìn)行一次取樣，共取10次樣，采用標(biāo)準(zhǔn)稀釋測(cè)定法進(jìn)行BOD5指標(biāo)測(cè)定，并計(jì)算出初雨處理站對(duì)BOD5的去除效率，測(cè)定結(jié)果見圖3。

由圖3看出：初期雨水中五日生化需氧量的指標(biāo)在38.4 mg/L～43.2 mg/L之間，在初雨處理站(高效沉淀池+深層床纖維束濾池)凈化之后，出水水質(zhì)指標(biāo)維持在8.12 mg/L ～11.31 mg/L左右，去除率達(dá)75%，說明該組合工藝的初雨處理站對(duì)水體中五日生化需氧量有很好的去除效果。這是因?yàn)楦咝С恋沓貫槿齻€(gè)單元的綜合體：反應(yīng)、預(yù)—濃縮和斜板分離；在投入混凝劑(硫酸鋁)后進(jìn)入快速攪拌，由一個(gè)軸流葉輪進(jìn)行攪拌，該葉輪使水流在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)導(dǎo)流桶內(nèi)部快速絮凝，同時(shí)導(dǎo)流桶外壁和池壁間的推流狀況導(dǎo)致慢速絮凝，從而形成了大顆粒、密實(shí)的礬花。礬花中聚集著污水中的懸浮物、非溶解性有機(jī)物，經(jīng)過沉淀脫離水體，從而使水體中化學(xué)需氧量和五日生化需氧量降低[5]。

同時(shí)，深層床纖維束濾池中模塊化的纖維束濾元均勻懸掛在池內(nèi)，構(gòu)成高孔隙率的深層濾床。當(dāng)原水流經(jīng)立體微網(wǎng)絡(luò)狀濾料時(shí)，懸浮物被吸附截留，同時(shí)纖維束附著繁殖的微生物通過自身的新陳代謝將水體中的有機(jī)物分解，從而也降低了水體中的化學(xué)需氧量和五日生化需氧量[6]。

3.3 初雨處理站對(duì)氨氮(NH3-N)的去除效率

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)初雨處理站出水每間隔1 h進(jìn)行一次取樣，共取10次樣，在進(jìn)行消解—過濾預(yù)處理后，采用過硫酸消解—離子色譜法進(jìn)行NH3-N指標(biāo)測(cè)定，并計(jì)算出初雨處理站對(duì)NH3-N的去除效率，測(cè)定結(jié)果見圖4。

由圖4看出：初期雨水中氨氮指標(biāo)在8.93 mg/L～10.12 mg/L之間，在初雨處理站(高效沉淀池+深層床纖維束濾池)凈化之后，出水水質(zhì)指標(biāo)維持在7.21 mg/L ～7.58 mg/L左右，去除率達(dá)21%，說明該組合工藝的初雨處理站對(duì)水體中氨氮有一定的去除效果。

在絮凝階段通過壓縮雙電層、吸附電中和機(jī)理、吸附架橋機(jī)理、沉淀網(wǎng)捕機(jī)理形成的礬花中，包括了部分顆粒態(tài)形式的氨氮分子；同時(shí)深層床纖維束濾池以纖維束濾元為濾料，構(gòu)成了高孔隙率的深層濾床。當(dāng)原水流經(jīng)立體微網(wǎng)絡(luò)狀濾料時(shí)，實(shí)現(xiàn)了吸附截留SS和生物脫氮的功能[7]。

3.4 初雨處理站對(duì)總磷(TP)的去除效率

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)初雨處理站出水每間隔1 h進(jìn)行一次取樣，共取10次樣，在進(jìn)行過0.45 μm濾膜預(yù)處理后，采用鉬酸銨分光光度法進(jìn)行TP指標(biāo)測(cè)定，并計(jì)算出初雨處理站對(duì)TP的去除效率，測(cè)定結(jié)果見圖5。

由圖5看出：初期雨水中總磷指標(biāo)在4.21 mg/L～4.75 mg/L之間，在初雨處理站(高效沉淀池+深層床纖維束濾池)凈化之后，出水水質(zhì)指標(biāo)維持在0.65 mg/L ～0.75 mg/L左右，去除率達(dá)88.9%，說明該組合工藝的初雨處理站對(duì)水體中總磷有很好的去除效果。

初期雨水首先流入混凝區(qū)，在投入混凝劑后進(jìn)入快速攪拌，使污水與混凝劑快速混凝。隨后污水進(jìn)入絮凝區(qū)，向污水中投加聚合物以進(jìn)行絮凝反應(yīng)，使污水中非溶解性磷和溶解性磷在電解質(zhì)和聚合物的作用下形成直徑大、密度高的絮體，隨后流入沉淀區(qū)，與水體隔離，達(dá)到降低總磷的目的[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

佛山市順德區(qū)市政污水管網(wǎng)不完善，污水大量進(jìn)入雨水系統(tǒng)直接污染河流，是目前該區(qū)外河道普遍存在的現(xiàn)象，也是部分河道水體黑臭的主要原因。雨污分流制的近期難以見效和交接斷面達(dá)標(biāo)時(shí)限性與順德區(qū)城市環(huán)境改善的迫切需求存在較大沖突。除了少數(shù)新建和新設(shè)計(jì)的道路實(shí)施了分流制的污水管道外，其余部分的污水為合流制排放系統(tǒng)，污水錯(cuò)接亂排的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，污水大部分通過雨水管渠排放，造成雨污混流，有的污水直接排入水體，造成水體污染。同時(shí)，初期雨水溶解了大量污染物，其水質(zhì)指標(biāo)甚至超過了污水廠的進(jìn)水，給水環(huán)境造成了很大的污染。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用高效沉淀池+深層床纖維束濾池結(jié)合的初雨處理站凈化新城區(qū)初期雨水，對(duì)主要污染物CODCr，BOD5，NH3-N，TP的平均去除率分別為44.4%，75%，21%，88.9%，且處理效能穩(wěn)定。

5 建議

高效沉淀池的機(jī)械設(shè)備多，能耗大，運(yùn)行管理較為復(fù)雜，同時(shí)深層床纖維束濾池濾料填裝較復(fù)雜、易板結(jié)，故后期需要加強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作。

[1] 袁步先,張 瀏,鄭西強(qiáng),等.城市新區(qū)初期雨水污染控制技術(shù)探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015(19)：251-253.

[2] 張 敏.淺議城市初期雨水處理的措施[J].科學(xué)之友，2010(18)：39-40.

[3] 楊華仙,陳 鍵,黃慎勇.高密度沉淀池處理合流污水的工藝設(shè)計(jì)[J].西南給排水，2010，28(2)：6-8.

[4] 張萬(wàn)友,周 定,王旭生,等.V型纖維濾池設(shè)計(jì)及運(yùn)行[J].工業(yè)水處理，2007，27(12)：80-82.

[5] 王麗娜,王洪波,李瑩瑩,等.高密度沉淀池技術(shù)概述[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36(6)：64-66.

[6] 張淑萍.纖維濾池在關(guān)鋁熱電廠供水水處理中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，15(24)：247-248.

[7] 王美秋,信昆侖.纖維束過濾技術(shù)與均質(zhì)濾料過濾技術(shù)的對(duì)比中試研究[J].中國(guó)資源綜合利用，2007，25(3)：20-22.

Preliminary rain removal efficiency of pollutants processing station

Chen Chao1Dong Zhihu2

(1.TianjinHaiheConstructionDevelopmentInvestmentCo.,Ltd,Tianjin300010,China; 2.TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300000,China)

The paper introduces the efficient sedimentation tank+ fiber bundle filtration pool of deep beds treatment craft,indicates the removal effect of CODCr,BOD5,TP,NH3-N of the primary rain processing stations,and proves by the result that the treatment performance is stable and the output water quality reaches the GB 18918—2002 Grade 1 B-level drainage standard ofPollutantDrainageStandardofSewageProcessingPlants.

primary rain,CODCr,BOD5,TP,NH3-N,removal efficiency

1009-6825(2016)29-0116-02

2016-08-07

陳 超(1983- )，男，助理工程師； 董志虎(1989- )，男，助理工程師

X703

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