小型地埋式污水处理工艺设计研究

魏 媛

1 概况

随着我国改革开放的不断深入,我国旅游业及房地产业的蓬勃发展,为了保护环境、优化居住环境,使高级宾馆及别墅小区以及远离污水处理厂的各类集中用水区域的污废水得到处理,达标排放,小型污水处理设备的应用显得尤为重要[1]。此类污水处理设备大多采用生物处理工艺,集去除污废水中的BOD5,COD,NH3-N于一身,成为目前高效、实用的污废水处理设备,可替代去除率低,处理后出水不能达到国家综合排放标准的化粪池,经实地应用表明,小型地埋式污水处理设备是一种处理效果十分理想且管理方便的设备。

2 工作原理

去除有机污染物及氨氮主要依赖于设备中的AO生物处理工艺,AO处理工艺是基于接触氧化法的工作原理,其中工作原理主要集中在A级,由于污水有机物浓度较高,微生物处于缺氧状态,此时微生物为兼性微生物,它们将污水中的有机氮转化分解为NH3-N,同时利用有机碳作为电子供体,将NO2-N/NO3-N转化为N2,而且利用部分有机碳源和NH3-N合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能,还可以减轻后续好氧池的有机负荷,以利于消化作用的进行,而且依靠原水中存在的较高浓度的有机物,完成消化作用,最终消除氮的富营养化作用[2]。在O级,由于有机物浓度已大幅度降低,但仍有一定量的有机物及较高的NH3-N存在。为了使有机物进一步得到氧化降解,同时在碳化作用处于完成状况下消化作用能够顺利进行,在O级设置有机负荷较低的好养生物接触氧化池。在O级池中主要存在好氧微生物及自养型细菌(硝化细菌)。其中好氧微生物将有机物分解为CO2和H2O,自养型细菌(硝化细菌)利用有机物分解产生的无机碳或空气中的CO2为原料,将污水中的NH3-N转化为NO2-N/NO3-N,O级池的出水部分回流到A级池,为A级池提供电子受体,通过反硝化作用最终消除氮污染[3]。

3 工艺流程

工艺流程见图1。

4 工艺说明

4.1 预处理阶段

1)格栅。污水在进入调节池前先经过一道格栅,以拦截污水中较大颗粒的漂浮物和悬浮物,按照实地的污废水处理量选择适当的机械或人工格栅,并按照污废水的性质选择适当的栅条空隙宽度。污水经格栅后,除去大杂物,对后续处理起到了优化作用。

2)调节池。污水经过格栅进入调节池,以均衡水量和均化水质,调节池设计停留时间一般约为8 h～10 h,也可按照实地需求进行池体大小的调整及停留时间的调整。调节池一般采用钢筋混凝土结构,在污水集中处理场地进行构筑。为防止调节池污水腐化发臭,可对调节池污水进行预曝气,曝气量依据调节池容积及污废水性质变化。

4.2 主体处理

1)初沉池：小型地埋式污水处理设备的初沉池一般设计为竖流式沉淀池,污水在沉淀池的上升流速一般为 0.6 mm/s～0.7 mm/s,沉淀下来的污泥用空气提至污泥池。若水量较小(一般不大于0.5 m3/h时)可不设初沉池,产生的污泥可自流到污泥池中。2)接触氧化池：初沉后水自流至接触池氧化池进行生化处理,接触氧化池的污废水处理一般分为三级,总停留时间为1 h以上,而加强型设备接触氧化时间可达6 h。在此处理阶段主要完成污废水的接触氧化处理,使污废水中的有机污染物得到有效的生物接触处理。接触氧化池中的填料一般采用梯形填料处理效果较好。梯形填料易结膜、不堵塞、填料比表面积为较大,能够充分的使微生物生长繁殖,提高了处理容积率,接触池气水比一般在12∶1左右。3)二沉池：生化处理后污水流到二沉池,二沉池一般设置两只竖流式沉淀池,它们并联运行。上升流速一般控制在0.3 mm/s～0.4 mm/s。污泥的排放采用空气提升至污泥池作进一步的处理。4)消毒池及消毒装置：按规范：“TJI4-74”标准消毒池运行一般采用30 min,若是医院污水,消毒池可增加停留时间至1 h～1.5 h,地埋式污水处理设备采用固体氯片接触溶解的消毒方式较为方便、效果较好,消毒装置可根据出水量的大小不断改变加药量,达到多出水多加药,少出水少加药的目的。5)污泥池：初沉池、二沉池的所有污泥均用空气提至污泥池内进行好氧消化。污泥池的清液回流至接触氧化池内进行再处理。消化后剩余污泥很少,一般1年～2年清理一次。清理方法可采用吸粪车从污泥池的检查孔伸入污泥底部,进行抽吸外运即可。6)风机房、风机：地埋式污水处理设备的风机房一般设在消毒池的上方,进口采用双层隔音,进风口有消声器、风机过滤器,因此运行时可有效的减小噪声,不会对周围环境造成噪声污染。运行时一般采用两台鼓风机,能自动交替运行。

5 主要特点

1)此种设备不占地表面积,不需盖房,更不需采暖保温,施工、使用、管理方便[3]。2)小型地埋式污水处理设备由二级池子组成,一级为钢筋混凝土结构,埋深较大,另一级为钢结构,埋深较浅。钢结构池采用防腐涂料进行防腐,使其能够耐酸、碱、盐、汽油、煤油、耐老化、耐冲磨,减少维修增长使用年限。设备一般涂刷该涂料之后,防腐寿命可达12年以上[4]。3)小型地埋式污水处理设备中的AO生物处理工艺采用推流式生物接触氧化池,它的处理优于完全混合式或二、三级串联完全混合式生物接触氧化池。并且它比活性污泥池体积小,对水质适应性强,耐冲击性能好,出水水质稳定,不会产生污泥膨胀[2]。同时在生物接触氧化池中采用填料,使接触氧化池的实际接触面积增大,微生物挂膜、脱膜方便,在同样有机负荷条件下,比不使用填料对有机物的去除率高,同时可以提高空气中的氧在水中溶解度。4)产泥量较少[5]。此外,生物接触氧化池所产生的污泥含水率远远低于活性污泥池所产生污泥的含水率,经设备处理后污水所产生的污泥量较少,在水质较稳定的情况下,一般仅需90 d左右排一次泥。5)小型地埋式污水处理设备除了采用了常规的鼓风机消音措施外(如隔振垫、消音器等),还在鼓风机房内壁设置了新型吸音材料,使设备运行时的噪声低于50 dB,减轻了对周围环境的影响。6)小型地埋式污水处理设备在实际应用中一般都配有土壤脱臭设施,主要利用钢筋混凝土结构池体上部空间设置改良土壤及布气管[6]。当恶臭成分通过土壤层溶解于土壤所含的水分中,进而由于土壤的表面吸附作用及化学反应转入土壤,最终被其中的微生物分解而达到脱臭目的。7)小型地埋式污水处理设备一般都可以配套全自动电器控制系统及设备损坏报警系统,自动电器控制系统可减少人工控制修理,减少控制房间等空间需求,因此平时一般无需专人管理,只需每季度的维护和保养[7]。

6 适用范围

1)宾馆、疗养院、医院,学校、住宅小区、别墅小区等生活污水的处理。2)水产加工厂、牲畜加工厂、鲜奶加工厂等生产废水的处理。

7 结语

小型地埋式污水处理设备作为一种便捷、高效的处理设备,已经在实际污水处理中得到了应用,实践证明处理效果优良、优化了居住生活环境,使局部区域污水的优化处理得以实现[4]。但是这种处理模式还有许多需要改进的地方,在处理工艺及后续处理优化等方面还有一定的发展开拓空间,并且开发适合于多种水质的小型污水处理设备显得尤为迫切[1]。这就需要在各种工艺优化组合及与实地情况相结合等方面做更多的研究与实践工作。

[1]吴慧芳,孔火良,金 杭.城镇小型生活污水处理设备及其展望[J].工业安全与环保,2003,29(5)：26-27.

[2]王 波,肖 勇.小型生活污水处理设施概述[J].海岸工程,2003,22(4)：43-44.

[3]房秀福,李浩然.一种地埋式生活污水处理装置及其该装置处理生活污水方法[DB/OL].[2005-03]中国技术专家网.

[4]杨水斌.一体化生活污水处理设备[Z].中华人民共和国国家知识产权局,2006.

[5]中华硕博网.浅析建筑排水小型污水处理[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2006.

[6]严 瑞.小型污水处理厂的设计实例[M].北京：北京大学工业出版社,2000：42-139.

[7]王卫东,赵玉萍,施维蓉.无动力地埋式污水处理的应用分析[J].江苏环境科技,2000(4)：51-52.