小區(qū)污水處理技術(shù)探討

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簡介： 小區(qū)污水的水質(zhì)與城市污水水質(zhì)是相近的，但在選擇小區(qū)污水的治理工藝時，應(yīng)充分認識小區(qū)污水本身的特點，選擇適用的工藝。筆者根據(jù)多年治理小區(qū)污水的實踐經(jīng)驗，談了自己的一些體會和看法。
關(guān)鍵字：小區(qū)污水 工藝

小區(qū)污水的水質(zhì)與城市污水水質(zhì)是相近的，但在選擇小區(qū)污水的治理工藝時，應(yīng)充分認識小區(qū)污水本身的特點，選擇適用的工藝。筆者根據(jù)多年治理小區(qū)污水的實踐經(jīng)驗，談了自己的一些體會和看法。

    隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷向周圍擴展。在眾多城市的邊緣地區(qū)以及旅游景區(qū)出現(xiàn)了新的建筑小區(qū)，有賓館、住宅、學校、休閑娛樂設(shè)施、醫(yī)院等。由于這些小區(qū)沒有市政管網(wǎng)，有的雖然在市政管網(wǎng)規(guī)劃范圍內(nèi)，但因市政污水處理滯后于城市的發(fā)展，在短期內(nèi)還無法建設(shè)完整的市政系統(tǒng)。有的小區(qū)遠離城市，今后也不可能排入市政污水處理廠。小區(qū)的污水都就近排入地面水體，污染了周圍環(huán)境，特別是有些旅游景點，地面水體水質(zhì)惡化，與周圍環(huán)境極不協(xié)調(diào)，人民群眾要求治理的呼聲越來越高。與此同時，各地環(huán)境部門加大了對小區(qū)污水污染治理的力度，一般要求進行二級處理，多數(shù)要求達到國家《污水排放標準》中的一級標準。小區(qū)污水治理存在著較大的市場。

    小區(qū)污水與市政污水如何區(qū)分，目前國內(nèi)沒有嚴格的定義，水量也沒有具體規(guī)定。實際上，美國確定日處理水量在3800立方米/d以下為小區(qū)污水工程，前蘇聯(lián)確定為1400立方米/d以下。筆者認為我國宜將小區(qū)污水量的界限確定在10000/d以下為宜。

    小區(qū)污水的治理不是一個權(quán)宜之計，它將長期與城市大型污水廠并存。即使在許多發(fā)達國家，小區(qū)污水處理廠處理污水的總量也超過城市大型污水廠的污水總量。如按污水處理廠的數(shù)量比較，小型污水處理廠的數(shù)量占有絕對多數(shù)，因此對小型污水的治理應(yīng)予以足夠的重視，其治理技術(shù)也應(yīng)認真探討。

    小區(qū)污水處理與市政污水處理雖然都是生活污水，水質(zhì)上沒有太大區(qū)別，但小區(qū)處理與市政處理還是有很多不同之處。在小區(qū)污水處理工程設(shè)計時，必須認真考慮。
    首先是水量、水質(zhì)變化較大。有的小區(qū)住居成員比較單一，幾乎全是同一個單位的，上班、下班非常集中，用水量時變化系數(shù)很大。有的小區(qū)還有一些工業(yè)企業(yè)，間斷排放，形成水質(zhì)、水量的沖擊。
    其次，小區(qū)污水處理工程大多沒有專門的污水處理專業(yè)人員，對處理工藝原理了解甚少，對運行過程中出現(xiàn)的問題，不知如何處理。
    第三是管理人員流動性較大。不少小區(qū)污水處理工程沒有長期固定的管理人員，更換比較頻繁，例如部隊的污水工作操作人員，多數(shù)一、兩年就更換一次，操作手往往剛剛熟悉設(shè)備的操作程序就換人了。由于頻繁的變動，在崗的人員也多沒有長期打算，不安心本職工作，更談不到鉆研業(yè)務(wù)技術(shù)，操作手普遍技術(shù)水平較低，不少人連簡單的機械故障都不會排除。
    第四，不少小區(qū)在建設(shè)初期沒有考慮污水治理，沒有污水處理工程的規(guī)劃位置。污水處理工程只能根據(jù)已有場地的情況，在總排水口的附近見縫插針。不少單位能提供使用的場地較小。
    第五，各個小區(qū)都有自己的建筑風格，污水處理建筑也必須與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。特別是有的小區(qū)污水處理設(shè)施必須建在小區(qū)顯眼的部位，更應(yīng)注意。
    第六，小區(qū)內(nèi)水處理設(shè)施往往離建筑物及人員活動的部位較近，必須盡力減輕污水處理機械噪音及散發(fā)的異味對環(huán)境的影響。
    第七，小區(qū)污水處理多為小區(qū)所屬單位自籌資金，一般資金總額有限，使用者對初投資及運行成本都十分關(guān)心。

    筆者認為在選擇小區(qū)污水治理方案時，應(yīng)考慮小區(qū)污水處理的特點。選擇的工藝應(yīng)具備：
    1．處理工藝成熟、可靠，工藝流程簡單，所需設(shè)備及管道少，所選用的設(shè)備應(yīng)是通用設(shè)備；
    2．主要設(shè)計參數(shù)選用應(yīng)留有一定余地，適應(yīng)水質(zhì)、水量變化較大的沖擊；
    3．維護工作量要小，選用設(shè)備的操作與控制要簡單，易被操作手掌握，維修技術(shù)水平要求較低，以便適應(yīng)管理人員、專業(yè)知識水平較低人員更換較為頻繁的特點；
    4．盡量采用一體化組合式構(gòu)筑物或設(shè)備。這種一體化工藝可將各個處理單元組合在一起，各單元之間僅用一道隔墻（或隔板）分開。在隔墻上設(shè)孔口，就可實現(xiàn)相鄰單元的連接，各單元左右或上下交錯排列，構(gòu)成一體。具有占地面積小，連接管道少，操作簡單，初投資及運行費用較低等優(yōu)點；
    5．盡量采用埋地式或半地下式的形式，將污水處理站全部或大部分埋置在地下，上面種草綠化。全地埋式的可設(shè)置在小區(qū)規(guī)劃的綠地內(nèi)或道路上，不影響小區(qū)景觀，也不占用原建筑物規(guī)劃用地。

    目前小區(qū)污水處理治理形式較多，大多采用工廠生產(chǎn)的埋地式設(shè)備，基本上是八十年代根據(jù)國外設(shè)備仿造的，其工藝為傳統(tǒng)的生物接觸氧化法：
    污水→一沉池→生物接觸氧化池→二沉池→消毒池→排放。鼓風機鼓風，所有設(shè)備均設(shè)置在地下，九十年代初風行一時，對小區(qū)污水治理起到了積極作用，但也暴露了一些問題：
    1．填料容積負荷偏高，設(shè)備總?cè)莘e較小，經(jīng)受不了水質(zhì)、水量變化的沖擊，造成出水水質(zhì)不達標；
    2．填料、斜管等器材使用年限一般是3～5年，如不更換將影響污水處理效果。但器材都填裝在地下設(shè)備內(nèi)，更換時要排空設(shè)備內(nèi)的污水及污泥，空間狹小，環(huán)境很差，維護較困難；
    3．鼓風機，消毒設(shè)備等全部安裝在地下設(shè)備內(nèi)，設(shè)備內(nèi)濕度較大，通風不好，容易造成設(shè)備腐蝕且維修也不便，至使部分設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)。

    小區(qū)污水與市政污水沒有太大區(qū)別。從工藝原理上講，凡是適合處理市政污水的工藝，用在小區(qū)污水處理時，水質(zhì)是可以達到排放標準的。但在選用小區(qū)污水方案時，必須從小區(qū)污水處理的特點出發(fā)，選用適用的技術(shù)工藝。
    小區(qū)污水的主要污染物是有機物。目前，國內(nèi)外經(jīng)濟適用的方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占絕大多數(shù)?；钚晕勰喾ㄓ卸喾N形式，應(yīng)用最廣泛的有五種：
    1．傳統(tǒng)活性污泥法，一沉→曝氣→二沉。其中二沉設(shè)有污泥回流；
    2．傳統(tǒng)形式改進型，A/O與A2/O。A/O法有兩種，一是用于降磷的厭氧－好氧工藝，一是用于降氮的缺氧－好氧工藝。A2/O法則是即除氮又除磷的工藝；
    3．氧化溝，又稱循環(huán)曝氣池，類似活性污泥的延時曝氣法，近年來我國中小城市污水處理廠采用這一工藝較多。特別是一體化氧化溝，它不設(shè)初沉池、二沉池，處理設(shè)施大大簡化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的特點，有機物去除率高，也具有脫氮功能。氧化溝這種高效、簡單的特點，適合小區(qū)污水處理。但氧化溝不宜采用地下式，占地也較大，與小區(qū)周圍環(huán)境也難協(xié)調(diào)，限制了這種工藝在小區(qū)污水處理中的應(yīng)用；
    4．SBR工藝，間歇式活性污泥法。它的前身是充排式反應(yīng)池。由于操作敏瑣，限制了它的發(fā)展。近年來，隨著自動化控制器材可靠性的提高，蓬勃發(fā)展起來。它的基本特點是在一個池子中完成污水的生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥。SBR工藝具有一些優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法的特征：
    （1）SBR工藝運行簡單，基本實現(xiàn)無需搬運操作，進水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由一臺小型的PLC實現(xiàn)程序控制，運行的程序也可根據(jù)水質(zhì)變化情況重新編排。使本來十分繁瑣的操作變成全自動運行；
    （2）造價低，占地少，不設(shè)置一沉池、二沉池，沒有污泥回流系統(tǒng)，多數(shù)情況下也可不設(shè)調(diào)節(jié)池，因此可減少占地，降低造價；
    （3）耐沖擊負荷。污水逐漸進入池內(nèi)，被池內(nèi)的水緩慢稀釋，污水與原池內(nèi)的水的比例是逐漸提高的，所以耐水質(zhì)變化的沖擊；
    （4）出水水質(zhì)好。池內(nèi)水沉淀時是在水平流速為零的理想靜止狀態(tài)下沉淀，沉淀效果好。池內(nèi)溶解氧值交替變化。沉淀排水時，溶解氧接近零，抑制了絲狀菌的生長，污泥沉淀性能好；
    （5）能耗低。由于池內(nèi)溶解氧的交替變化，使溶解氧濃度梯度大，提高了氧的利用率。沒有污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省了能耗，降低了運行費用；
    （6）除磷脫氮。一個運行周期內(nèi)，厭氧、兼氧、好氧交替變化，在一個池內(nèi)實現(xiàn)了除磷脫氮。
    5．改進型SBR工藝。SBR工藝變種有多種形式，比較典型的有間歇式循環(huán)曝氣活性污泥法（簡稱ICEAS法），連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結(jié)合的活性污泥法（簡稱DAT－IAT法），三池連體型前部連續(xù)曝氣和后部交替曝氣相結(jié)合的活性污泥法（簡稱UNITANK法）。
    以上幾種改進型的SBR工藝都有其特點。當前國內(nèi)都有應(yīng)用的實例。這里主要介紹周期循環(huán)活性污泥法（簡稱CASS法）。CASS工藝是SBR工藝的改進形式之一，它除了具有SBR工藝所具有特點外，又優(yōu)于SBR工藝。

    我們從1994年開始對這種工藝進行研究，并成功的將它應(yīng)用在北京航天城污水處理廠、北京朗迅光纜公司污水站、北京房山石樓污水站、南京師大附中污水站等十多處，COD、BOD去除率都達到了90％以上。CASS工藝的反應(yīng)池用一道隔墻分為生物選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。在生物選擇區(qū)內(nèi)，微生物通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中的大部分可溶性有機物，經(jīng)過一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進水水質(zhì)、水量、PH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用。隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。

    CASS工藝為連續(xù)進水。SBR工藝即使在小水量時，也需設(shè)置不少于兩個獨立運行的SBR池，以便在一個池子停止進水時，另一個池子接受集水池提升泵輸出的污水，否則就得設(shè)置池容較大的調(diào)節(jié)池。而CASS可實現(xiàn)連續(xù)進水，污水量較小時只需設(shè)置一個池子即可運行，省去了污水流量隨時間變化分配的自動控制閥門，只設(shè)一臺潷水器，池子結(jié)構(gòu)形式也更為簡單。生物選擇區(qū)與主反應(yīng)區(qū)一墻相隔，只是在池底設(shè)置一定數(shù)量的孔口相互連接，兩個區(qū)的水面標高相等。

    生物選擇區(qū)容積設(shè)計為總?cè)莘e的20～25％，池長寬比多采用5:1～4:1，一個周期的排水量為總?cè)莘e的30～40％，排水時間一般為1小時，一周期為4～8小時，在排水時進入生物選擇區(qū)的污水量只占到生物選擇區(qū)總?cè)莘e的15～30％，排水時池內(nèi)水平流速極小，水流較穩(wěn)定，池長寬比又較大，所以排水時連續(xù)進水并不影響排出水水質(zhì)。

    潷水機是CASS工藝的主要設(shè)備之一。國外產(chǎn)品價格昂貴。我們自行研制的PL型旋轉(zhuǎn)式潷水機已生產(chǎn)了數(shù)十臺，已成功應(yīng)用于工程。這種潷水機省去了在池內(nèi)建排水井，用雙曲環(huán)狀橡膠軟管代替進口設(shè)備上的旋轉(zhuǎn)接頭，結(jié)構(gòu)簡單、實用，價格也比進口設(shè)備便宜很多。

    曝氣方式的選擇。 CASS工藝曝氣方式常用鼓風機曝氣及潛水曝氣兩種方式。鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、消音器、減震基礎(chǔ)、閥門、儀表、輸風干管、支管、各種形式的曝氣頭（或開孔管）構(gòu)成，需單獨建造風機房，系統(tǒng)繁瑣，噪音污染，管道及儀表的安裝、維護管理工作量也較大，設(shè)在水下的曝氣管道及曝氣頭維修十分不便。潛水曝氣按供氣方式可分為自吸式和供氣式兩種。小區(qū)污水工程中自吸式射流曝氣具有許多優(yōu)點：
    1．射流器多為鑄造件，構(gòu)造簡單，無運動部件。我們研制的射流器噴嘴直徑d≥25mm，對空氣吸氣管管口過濾裝置無嚴格要求，只要沒有較大的固體物質(zhì)進入，都不會發(fā)生堵塞，易維修管理；
    2．沒有較長風管，潛水泵出水口與射流器進水口直接相連，氧總的轉(zhuǎn)移系數(shù)大，氧的利用率高，污泥活性好，基質(zhì)降解常數(shù)比其它活性污泥高；
    3．射流曝氣器混合室內(nèi)，由于射流的紊動及能量交換作用，形成了劇烈的混摻現(xiàn)象。不僅在瞬時完成了氧由氣體向水中的轉(zhuǎn)移，而且進行著有機物、微生物、氧三者之間的傳質(zhì)和反應(yīng)。這是一種特定條件下發(fā)生的快速生物化學反應(yīng)與三者間傳質(zhì)的綜合過程，是其它任何一種活性污泥法不具備的；
    4．射流器的工作流體是由與它直接相連的潛水泵供給。潛水泵發(fā)生故障時，可通過設(shè)置的導(dǎo)軌提升到池頂上，維護管理十分方便；
    5．當需去除COD總量較大時，一般池內(nèi)要設(shè)置多臺的射流器，一是避免單臺射流器配用功率過大的潛水泵，維修時提升困難，同時也可使池內(nèi)充氧較為均勻；二是池內(nèi)設(shè)置多臺射流曝氣器時，還可根據(jù)水質(zhì)的變化，當污水中COD降低時關(guān)閉一定數(shù)量的曝氣器，降低能耗；
    6．不需要在池內(nèi)設(shè)置曝氣管道及曝氣頭；
    7．在污水處理過程中對污水的攪拌效果好，水質(zhì)均勻，不易產(chǎn)生污泥膨脹。
綜上所述，氧化溝SBR及其改進型的工藝，特別是SBR及其改進型的工藝更適合小區(qū)污水處理。我們將CASS工藝應(yīng)用在多項工程上，實踐證明，它具有簡單、適用、處理效率高、維護簡單、占地省、投資小、更適合將處理構(gòu)筑物全埋在地下等特點，普遍反映較好，應(yīng)是今后小區(qū)污水處理的優(yōu)選工藝之一。