建筑排水小型污水處理探討

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建筑排水污染治理涵蓋了工業(yè)與民用建筑、居住小區(qū)排水治理，從生活排水至生產(chǎn)污水內(nèi)容廣泛，雖然在規(guī)模上與城市污水處理廠差距很大，但在排水水質(zhì)上比城市污水要更為復(fù)雜。大多數(shù)建筑排水仍屬于有機污染范疇。目前處理工藝以生化處理為主，日趨整體非標設(shè)備化、系列化，以便于專業(yè)生產(chǎn)制造，更有利于設(shè)計選用、安裝運行和達標排放。

　　污水處理工藝包括物理處理法，即利用篩選、浮選、沉淀等措施除去污水中大部分懸浮物質(zhì)，但不能去除溶解的和膠體物質(zhì)；化學祛：即利用化學藥劑或電化學方法降低污染物濃度，主要用于混凝、中和、萃取、消毒等。水中污染物構(gòu)成復(fù)雜時，不能完全達標排放，多用于預(yù)處理和深度處理；生物化學法，即在人工控制的邊界條件下，利用細菌呼吸作用實現(xiàn)對有機污染物的降解，較之化學法有效率高和運行費用低的特點。

　　對于建筑排水，由于水質(zhì)多屬于有機污染，因此建筑排水污水處理，包括中水處理，廣泛采用以生化處理為核心的工藝流程和成套設(shè)備。建筑排水處理量較小。一般水量多在100-1500m3/d，目前采用整體設(shè)備比較多，尤其大量埋地式設(shè)備更在某些地區(qū)和企業(yè)廣泛采用。由于各種因素影響，如生產(chǎn)廠家綜合實力參差不齊、設(shè)計人員專業(yè)水平限制、選用者盲從生搬硬套、運輸和安裝技術(shù)的限制、經(jīng)費投人不合理等使一些處理設(shè)備或設(shè)施不能正常發(fā)揮應(yīng)有作用，影響達標排放或污水凈化回用的目的。這些不應(yīng)發(fā)生的事故和繼續(xù)存在的隱患，應(yīng)引起充分的重視，以減少資源和經(jīng)濟上的浪費。

　　生化處理的設(shè)計與實踐實質(zhì)上是用人工的方法，根據(jù)實踐經(jīng)驗和參數(shù)，合理創(chuàng)造環(huán)境條件和營養(yǎng)條件，充分適應(yīng)和滿足微生物通過生命活動完成有機物代謝的復(fù)雜過程。水中微生物的生化作用以細菌為主。細菌生命活動特性有四個方面：1．營養(yǎng)需要：其生長繁殖需要碳、氫、氮、磷等成分和能量，所以要攝食有機污染物和無機鹽類；2．呼吸作用：細菌氧化各種有機物質(zhì)，并從中獲取能量。氧化過程絕大部分為去氫氧化，即把有機物中的氫脫去而放出適當?shù)哪芰俊４藭r，必須有相應(yīng)的受氫體來接受脫出的氫，反應(yīng)才能最終完成。如果以游離的氧分子O2作為受氫體，反應(yīng)在有氧條件下才能進行，這種反應(yīng)稱為有氧氧化；如果是以分子氧以外的化合物作為受氫體，反應(yīng)在缺氧或無氧的條件下進行，則稱為無氧氧化；3．溫度：大部分細菌生長適宜的溫度在20℃～40℃之間，在限值內(nèi)溫度提高10℃，生長速率可提高一倍；4．酸堿度：大多數(shù)細菌適宜于pH值范圍在6～8，而pH值4～10也能生存。

　　微生物的這些特性應(yīng)在確定工藝流程和工程設(shè)計中給以充分保證。在工程運行中如出現(xiàn)不正常時，也應(yīng)從這些特性方面去檢查、補充和完善。細菌靠胞外聚合物細纖維互相同織形成菌膠團，并進一步絮換形成絮體稱為活性污泥，當菌膠團附著在填料表面形成密度較大的粘膜，稱為生物膜，所以活性污泥與生物膜的基本形態(tài)仍是菌膠團。鑒于細菌的這些特性，不同水質(zhì)的污水要求設(shè)計者應(yīng)創(chuàng)造不同的邊界條件以適應(yīng)細菌特性達到最佳有機物去除效率。

　　工程上，選擇工藝流程和工藝設(shè)備時，首先應(yīng)確認污水的水質(zhì)。有些廠家樣本在提供參數(shù)時，一般只有COD或BOD參數(shù)值，然后根據(jù)設(shè)計處理量Q（m³／d）就可以把從住宅小區(qū)、礦山、石油化工、賓館。工廠、學校、飯店等行業(yè)生活污水和工業(yè)廢水處理到一級或中水排放，給人一種萬能污水處理設(shè)備的假象。其實，各種污水形成的COD、BOD、SS構(gòu)成內(nèi)容相去甚遠，除以上參數(shù)外。設(shè)計者更重視的因素有污水的可生化性（BOD／COD）值，有害物質(zhì)的濃度、pH值等，這些重要參數(shù)對選擇處理工藝和反應(yīng)器的類型起著決定性作用。如回避這些因素，只用流量或BOD來套用設(shè)備，將會帶來很大隱患。

　　在有些污水處理工藝流程中出現(xiàn)過調(diào)節(jié)沉淀池，調(diào)節(jié)酸化池等綜合功能的地型。設(shè)計者出于小型化、一池多用的良好愿望，創(chuàng)造了這些池型。但是每一個工藝模塊都是在特定的前提下，才能充分發(fā)揮功效。調(diào)節(jié)池的功能在于調(diào)節(jié)水量和均勻水質(zhì)。因此，調(diào)節(jié)池的液面水位是波動很大的，水深也是不斷變化的，也就是說沉降時間是不斷變化的。為了均勻水質(zhì)，作為調(diào)節(jié)池設(shè)計時希望把不同時刻的進水互相碰頭混參，因此池內(nèi)的流態(tài)最好是完全混合型流態(tài)。因此可以認為調(diào)節(jié)池的功能和流態(tài)與靜置沉淀理論相駁。酸化理論是利用調(diào)正合適的水力停留時間及水的上向流速使厭氧甲烷菌難以繁殖，使反應(yīng)控制在水解酸化階段，進行水解產(chǎn)酸菌迅速分解有機物的過程。酸化工藝要求上流式流態(tài)從下向上穿透污泥層完成對有機物的網(wǎng)捕、吸附、生物絮凝、生物降解、澄清污水等綜合反應(yīng)。這個過程需要配水均勻；上向流態(tài)；衡定的反應(yīng)時間等等，顯然水位波動很大的調(diào)節(jié)池與之不易相容。所以，如果保證各處理工藝真正發(fā)揮原有功能，采用諸如調(diào)節(jié)沉淀池、調(diào)節(jié)酸化池要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上大作文章，否則應(yīng)脫開分建為好。

　　在氧化池的設(shè)計中，很多人很看重水力停留時間（HRT），并把這一因素作為工藝計算比選的重要標尺。在實際設(shè)計中，一般氧化池控制性參數(shù)應(yīng)為有機物負荷（污泥負荷或容積負荷）和去除效率，前者反映出氧化工藝的數(shù)量值，即每公斤活性污泥每天去除BOD5的數(shù)量值（kg）或每立方米曝氣池容積每天去除BOD5的數(shù)量值（kg），后者反映氧化池對有機物去除的程度和出水質(zhì)量。只要控制了氧化池降解有機物的數(shù)量和質(zhì)量，氧化池的選型就確定了。同樣，不同工藝的比選也應(yīng)主要用有機物去除的數(shù)量和質(zhì)量兩個參數(shù)來衡量。對于小型污水處理受場地、空間等限制，多選用負荷較高的生物膜法工藝，以接觸氧化法為多。該工藝的生物膜為大量絲狀菌交織而成，成立體狀在池中均怖，試驗表明其氧化能力比活性活泥法高1．81倍。設(shè)計時應(yīng)保證填料下怖氣，促使生物膜表面代謝物質(zhì)濃度變化快，濃度梯度大，加快了傳質(zhì)速度。氧的吸收率一般與水深成正比，即氧吸收率隨水深而提高。一般曝氣池水深應(yīng)在3.5m以上較為合理。目前市售設(shè)備，由于運輸限制，水深均在2．7m以下，對去除負荷和空氣氧的利用有負面影響，采用時應(yīng)進行計算復(fù)核才可。

　　關(guān)于活性污泥法工藝，目前有多種方式，如普通活性污泥法、SBR法（間歇周期活性污泥法）、CASS（周期循環(huán)活性污泥法）、完全混合加速曝氣法、延時曝氣曝氣法等等，這些方法的活性污泥負荷均在0.15～0.5KgBOD5／Kg污泥·d，曝氣方法有鼓風暖氣和機械曝氣。由于負荷較低，占地面積較大，選用時應(yīng)充份考慮環(huán)境條件是否適用。生物膜法有塔濾、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法等。前兩種方法一般自然通風充氧，冬季時大量冷空氣卷吸入水中會降低污水溫度、影響去除效果，多數(shù)用于有取暖的房間內(nèi)。由于供氧有限，污泥負荷也較低，占地面積增大，一次投資很高。接觸氧化法屬于淹沒式生物濾池。人工鼓風曝氣鼓風機出風溫度＞60℃，對水有加溫作用，因此受室外氣溫影響較小，因而負荷較高，（對于生活污水容積負荷可達7KgBOD5·d，工業(yè)污水可達2～3KgBOD5／m3·d）適用于小型污水處理工藝。采用時應(yīng)注意工藝流態(tài)和偉氣方法。有些設(shè)計者在推流式曝氣池中加填料，這只是對活性活泥法的一種工藝補充與標準接觸氧化法在負荷和出水質(zhì)量上是有本質(zhì)區(qū)別的。

　　污水最終達標排放，污水的澄清處理是關(guān)鍵。經(jīng)驗表明，出水中含有大量細小懸浮物，1克懸浮物相當于0．24克左右的COD，對出水達標影響甚大。對于小型污水處理，一般澄清處理均采用沉淀——過濾。沉淀裝置受場地限制，多數(shù)采用豎流式沉淀池，也有采用斜管（板）沉淀池。過濾裝置采用砂濾較多，也有采用聚苯乙烯球、滌綸纖維球等快速過濾裝置。由于生化出水中仍含有機污染物及溶解氧，因此出水采用斜管（板）沉淀時，在夏天易在管（板）表面形成生物膜，影響沉淀效果，嚴重時出現(xiàn)管（板）堵塞，厭氧污泥團上浮，出水水質(zhì)變壞。因此，對于小型污水處理不提倡二次沉淀采用斜管（板）沉淀池。

　　過濾工藝目前多出現(xiàn)砂層表面產(chǎn)生板結(jié)或濾層堵塞，使實際反沖洗強度和時間遠遠大于設(shè)計參數(shù)。這同樣是由于氧化池出水中的殘存的微生物、可降解的有機物質(zhì)和溶解氧綜合生化反應(yīng)所致。由于一般設(shè)計流程均采用濾后消毒，使上述生化反應(yīng)在沉淀過濾中繼續(xù)進行。為使澄清工藝正常運行，建議來用濾前消毒工藝。青島啤酒廢水生化處理后中水處理工藝采用濾前消毒殺菌已運行15年，未發(fā)生過濾裝置堵塞問題。當采用活性炭過濾時，建議炭層增加微量曝氣形成生物炭工藝，曝氣強度為水量的5％左右，可以延長活性炭的再生周期。

　　小型污水處理除中水處理可回用外，基本上不產(chǎn)生經(jīng)濟效益，既使中水處理由于目前自來水價定位不合理，也使之經(jīng)濟效益較差而得不到推廣。為了使之存在具有較強的生命力，除了強制性的法律法規(guī)外，設(shè)計遵循簡單適用、運行可靠、達標穩(wěn)定、節(jié)約能耗、投資經(jīng)濟的原則是極為重要的。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)不同排水水質(zhì)、水量和環(huán)境條件從工藝流程設(shè)備選型到技經(jīng)分析進行多方案比選，避免生搬硬套，使建筑排水小型污水處理在不斷完善、不斷求新中更加健康地發(fā)展。