近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,生態(tài)環(huán)境日益惡化,生態(tài)環(huán)境保護(hù)已成為我整個(gè)社會(huì)與國(guó)家需要面對(duì)的重要課題。在生態(tài)文明建設(shè)過(guò)程中,水污染是最嚴(yán)重、最棘手的問(wèn)題,與人們的生活息息相關(guān)。全社會(huì)開始普遍關(guān)注污水生態(tài)處理技術(shù),生態(tài)環(huán)保的污水處理技術(shù)是改變水污染現(xiàn)狀的重要舉措,也將是未來(lái)污水處理技術(shù)的發(fā)展方向。
污水生態(tài)化處理具有操作簡(jiǎn)單、成本低、效果好的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)人類生存環(huán)境的良性發(fā)展,以下五種技術(shù)將是未來(lái)環(huán)保行業(yè)的主流。
1、凈化沼氣池技術(shù)
凈化沼氣池是在化糞池的基礎(chǔ)上發(fā)展改進(jìn)而來(lái),也是最早用于處理分散生活污水的技術(shù)。從上世紀(jì)90年代開始,四川、浙江、江蘇等地陸續(xù)編制了適合本地區(qū)應(yīng)用的凈化沼氣池的池形構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)圖集。凈化沼氣池一般由二級(jí)厭氧池和后續(xù)生物濾池組成,二級(jí)厭氧池內(nèi)填充軟性填料,生物濾池有兼性濾池和好氧濾池2種,一般分為多個(gè)小隔室,前面隔室填充軟性填料,后面隔室填充礫石、卵石等硬性填料。生活污水經(jīng)沉砂池去除粗大的污染物后在一級(jí)厭氧池內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)生有利用價(jià)值的沼氣。后經(jīng)二級(jí)厭氧池的厭氧過(guò)濾,截留大量污泥,同時(shí)有機(jī)污染物質(zhì)在此得到進(jìn)一步發(fā)酵分解。之后,污水經(jīng)凈化依次填充有軟性和硬性填料的生物濾池,出水COD,NH4-N,TN,TP指標(biāo)一般分別能達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
凈化沼氣池的進(jìn)水方式可根據(jù)處理量采用合流式或分流式,因其水力停留時(shí)間較長(zhǎng)(2-4d),一般適用于處理200m3/d以下規(guī)模的生活污水。合流式凈化沼氣池宜處理規(guī)模100m3/d以下的生活污水,且因?yàn)橥顿Y成本低而被大量應(yīng)用。較大規(guī)模時(shí)宜采用分流式凈化沼氣池處理。
據(jù)調(diào)查,凈化沼氣池的沼氣產(chǎn)率約為0.02-0.15m3/(m2.d),且對(duì)COD的去除率為80%-90%,較傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)提高5%-10%。但其出水中氮磷含量仍較高,一般難以達(dá)到GB18918—2002要求的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。隨著國(guó)家和地方污水排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排放要求的不斷提高,其出水達(dá)標(biāo)問(wèn)題成為難點(diǎn)。為此,凈化沼氣池可與土地滲濾、人工濕地、塘技術(shù)等組合聯(lián)用,對(duì)氮磷進(jìn)一步處理后就近排入自然水體,或?qū)⑵涑鏊糜诰G化灌溉。
2、蚯蚓生態(tài)濾池和高效藻類塘
蚯蚓生態(tài)濾池是從法國(guó)和智利發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)處理城鎮(zhèn)生活垃圾及污水的技術(shù)。蚯蚓一般以懸浮物、生物污泥及部分微生物為食物,而在污染物質(zhì)降解過(guò)程中,蚯蚓產(chǎn)生的蚓糞和小塊有機(jī)物質(zhì),可為微生物生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。因此,在蚯蚓生態(tài)濾池內(nèi)蚯蚓和微生物可形成較好的協(xié)同作用,一方面延長(zhǎng)了生物的食物鏈,豐富了微生物的種類,從而強(qiáng)化了對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)、氮磷的去除作用;另一方面,由于蚯蚓的活動(dòng),濾池中濾料有較好的滲透性,可明顯提高蚯蚓生態(tài)濾池的水力負(fù)荷。此外,蚯蚓生態(tài)濾池生物污泥穩(wěn)定,其毛細(xì)吸水時(shí)間約在30-50s之間,污泥脫水性能好,較常規(guī)活性污泥法處理技術(shù),可大大地減小污泥處理的費(fèi)用。
國(guó)內(nèi)同濟(jì)大學(xué)、南京大學(xué)等單位最先對(duì)蚯蚓生態(tài)濾池處理生活污水進(jìn)行了研究,相繼開發(fā)了多級(jí)蚯蚓生態(tài)濾池、塔式蚯蚓生態(tài)濾池等技術(shù),并已應(yīng)用于處理農(nóng)村生活污水的工程實(shí)踐。
由于蚯蚓對(duì)環(huán)境濕度要求較高,長(zhǎng)期生存在滯水環(huán)境中,可能導(dǎo)致其死亡,從而限制了蚯蚓生態(tài)濾池的水力負(fù)荷,其水力負(fù)荷一般不高于傳統(tǒng)二級(jí)處理工藝。同時(shí),過(guò)高的COD負(fù)荷(一般不大于200mg/L),易破壞蚯蚓與微生物間的協(xié)同關(guān)系,導(dǎo)致系統(tǒng)處理效果下降。此外,該技術(shù)在濾料選擇方面也不夠成熟。高效藻類塘是在傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種人工強(qiáng)化的自然生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)陽(yáng)光、塘內(nèi)藻類和菌類形成一種良好的協(xié)同作用,進(jìn)而有效去除污染物質(zhì)。
較傳統(tǒng)穩(wěn)定塘,高效藻類塘的特點(diǎn)是對(duì)氮磷的去除效果好,塘深較淺,一般不超過(guò)0.5m,相比HRT在穩(wěn)定塘設(shè)計(jì)中的重要性,池深是高效藻類塘設(shè)計(jì)的最重要參數(shù),處理工藝簡(jiǎn)單,HRT短,適合處理較大規(guī)模的污水,在分散的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用前景較大,也可建造成具有景觀作用的觀賞塘。此技術(shù)在國(guó)外已有應(yīng)用,國(guó)內(nèi)尚處于應(yīng)用研究階段。此外,在出水藻類的含量、藻類資源化等方面均需進(jìn)一步研究。
3、膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器是集活性污泥法與膜分離技術(shù)于一體的污水處理系統(tǒng)。一般根據(jù)膜孔徑的大小可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜,根據(jù)膜組件的不同,可分為中空纖維式、平板式、圓管式等,根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的位置可分為一體式和分置式。
分置式是將膜組件與生物反應(yīng)器分離放置,這種方式利于對(duì)膜組件的更換、反沖洗,在難降解工業(yè)廢水、有毒廢水、高濃度廢水等易發(fā)生膜污染的廢水中應(yīng)用較多。一體式膜生物反應(yīng)器由于占地面積小、能耗較低而較多的應(yīng)用于生活污水和微污染水源水的處理。
膜生物反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間與污泥停留時(shí)間的完全分離,從而可以提高反應(yīng)器中的污泥濃度,增加其容積負(fù)荷。一般反應(yīng)器內(nèi)污泥齡較長(zhǎng),利于硝化菌的生長(zhǎng),故系統(tǒng)的脫氮效果好,其去除率可達(dá)90%以上。由于膜的高效分離作用,系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定,且可省去傳統(tǒng)二沉池,減少占地面積。但運(yùn)行過(guò)程中不可避免的膜污染問(wèn)題,使得膜組件需要定期沖洗或更換,從而增加了系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
目前此技術(shù)已有較多應(yīng)用,可用于大中小規(guī)模水量的處理。實(shí)踐表明其處理出水COD,SS質(zhì)量濃度可以分別穩(wěn)定在50,10mg/L以下,其它主要污染物指標(biāo)可以達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn),可用于沖廁、綠化灌溉、消防等,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。由于此系統(tǒng)不設(shè)厭氧池,所以對(duì)磷的去除效果不好,可進(jìn)一步通過(guò)化學(xué)方法除磷,也可與脫氮除磷工藝聯(lián)用。
4、人工濕地技術(shù)
人工濕地是一種人工強(qiáng)化的自然生態(tài)處理系統(tǒng),它是在卵石、礫石、沸石等填料,蘆葦、菖蒲、美人蕉等植物及微生物的共同作用下去除污染物質(zhì)。其類型可分為表面流人工濕地、潛流人工濕地和潮汐流人工濕地,潛流人工濕地又有垂直潛流和水平潛流之分。潛流人工濕地受環(huán)境溫度影響較表面流人工濕地小,不易滋生蟲蛀,衛(wèi)生狀況好,可實(shí)現(xiàn)較好的脫氮除磷效果,已廣泛應(yīng)用于生活污水的處理。
人工濕地對(duì)氮的去除主要通過(guò)微生物的硝化-反硝化作用實(shí)現(xiàn),而對(duì)磷的去除主要通過(guò)濕地填料的吸附和沉積礦化作用。一些富含鈣鎂鐵離子的填料,如陶粒,鋼渣等對(duì)磷的吸附效果較好。植物根系較長(zhǎng)且發(fā)達(dá)的植物,如現(xiàn)階段應(yīng)用較多的蘆葦,由于其根系可形成良好的厭氧-缺氧-好氧環(huán)境,對(duì)氮的去除效果較好。
人工濕地對(duì)進(jìn)水懸浮物濃度要求較高,故進(jìn)水一般經(jīng)過(guò)格柵去除粗大顆粒物后先經(jīng)過(guò)預(yù)處理,再進(jìn)入人工濕地系統(tǒng),以進(jìn)一步去除有機(jī)污染物、氮磷等物質(zhì)。預(yù)處理設(shè)施有化糞池、生物濾池、接觸氧化池等,其中最常用的是化糞池。由于人工濕地對(duì)污染物的去除效果好、投資少、管理方便兼具美化環(huán)境作用,現(xiàn)已在南方農(nóng)村地區(qū)和景區(qū)大量應(yīng)用。宋小康等采用ABR(厭氧折流板反應(yīng)器)與復(fù)合潛流人工濕地組合工藝處理分散性的農(nóng)村生活污水。結(jié)果表明,此系統(tǒng)具有很好的耐沖擊能力,當(dāng)人工濕地在水力負(fù)荷為24.6cm/d條件下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),其出水COD,SS,NH4 -N,TN,TP等主要污染物指標(biāo)可達(dá)到GB18918—2002要求的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí),人工濕地占地面積大,在冬季的處理效率下降,設(shè)計(jì)水力負(fù)荷小(作二級(jí)處理時(shí),水力負(fù)荷不大于10cm/d,作三級(jí)深度處理時(shí)一般為小于20-50cm/d)?,F(xiàn)階段不同地區(qū)較難制定統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范,在一些對(duì)出水氮磷要求較高的地區(qū),如何保證出水氮磷能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),如何將污水處理與污水資源化相結(jié)合,如何將污水處理與景觀建設(shè)融為一體都是今后需要解決的問(wèn)題。此外,在人工濕地運(yùn)行維護(hù)方面,人工濕地防堵問(wèn)題還沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn),人工濕地的長(zhǎng)效運(yùn)行也還不成熟。在低溫條件下,一些人工強(qiáng)化處理措施的應(yīng)用也不成熟。
5、一體化處理裝置
一體化處理裝置是指將厭氧池、生物濾池、接觸氧化池、氧化溝、SBR等技術(shù)或單一或組合改造成小型一體化的污水處理系統(tǒng)。已應(yīng)用的有一體化A/O生物膜反應(yīng)器、一體化生物濾池、一體化sbr池、一體化氧化溝等。
根據(jù)具體情況,一體化處理裝置可建造為地埋式,基本達(dá)到不占地的目標(biāo)。適用于高速公路服務(wù)站、生活小區(qū)、旅游景觀區(qū)生活污水的處理,也可應(yīng)用于冬季較為寒冷的北方地區(qū),以減小溫度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響。一體化處理系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本一般均高于自然生態(tài)處理系統(tǒng),但出水水質(zhì)較好,可達(dá)到GB18918—2002要求的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
來(lái)源:振威化工裝備展 作者:吳宇馳
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