生态净化工艺在电厂生活污水处理中的应用

汪 芬,刘智钺,李 波,江长平

(1.广东省电力设计研究院,广东广州 510663;2.中国建筑第一工程局,广东深圳 518000)

生态净化工艺在电厂生活污水处理中的应用

汪 芬1,刘智钺2,李 波1,江长平1

(1.广东省电力设计研究院,广东广州 510663;2.中国建筑第一工程局,广东深圳 518000)

为建设节能低耗、绿色环保的可持续发展电厂,对电厂生活污水处理系统设计进行创新和优化。借鉴国内外的先进设计思想及成功工程,遵循科学发展观的思想、人水和谐的理念,将高效低耗的生态净化污水工艺引入电厂生活污水处理,同时因地制宜,统筹规划,将生态净化污水工艺与景观水体有机结合,发挥净水、节地和景观的三重功效。

生活污水;生物滤池处理工艺;生态净化工艺

一般市政生活污水具有水质稳定,可生化性好等特点。生活污水中污染物的成分主要是有机物,以蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮为主,重金属元素基本不超标,一般不含有毒物质。呈微碱性,pH值约为7.3。而生活污水适于各种微生物的生长繁殖,所以往往含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵[1]。

除了上述特点外,电厂生活污水同时具备处理量小、原水污染物含量低、出水水质要求高等特点。

目前电厂生活污水一般采用生物滤池传统处理工艺,随着设计优化的深入,环保要求的逐渐提高,高效低耗的生态净化污水工艺也逐渐引入电厂生活污水处理。

1 生物滤池传统处理工艺

生物滤池传统处理工艺流程如下:

(1)污水调节池:因生活污水排水时段有很大的不均匀性,时段变化系数较大,通过设置调节池,保证生化处理系统能较均衡地运行。污水调节池进口处设置自动隔栅除渣机,池中设有提升泵。池内设穿孔曝气管,对来水进行搅拌,使调节池成为厌氧水解酸化池。

(2)初沉池:污水经污水提升泵提升进入初沉池中。初沉池的污泥需定期排至污泥浓缩池处理。初沉池作为生物滤池的预处理构筑物,主要处理对象是悬浮物质(去除率约40%～55%以上),同时可去除部分BOD5(去除率约20%～30%),改善生物滤池的运行条件并降低其BOD5负荷。

(3)生物滤池:污水经初沉后,先后进入缺氧生物滤池和曝气生物滤池。曝气生物滤池是用陶粒为生物载体,生物菌在有氧条件下以有机物为营养在填料的表面结成生物膜,通过微生物的吸附氧化分解过程,使有机物得以去除,同时具有过滤作用,可保证出水SS达标。在装置运行一段时期后,由于陶粒层的截污作用,出水量减少,这时需对生物滤池进行气水联合反冲洗,将阻留的杂质和老化的生物膜冲走,从而保持陶粒表面生物膜的活性,以维持较高的去除率。反洗废水回至集水井,反冲洗完成后,曝气生物滤池重新工作。

(4)二沉池:设在曝气生物滤池后,用于沉淀去除脱落的生物膜。

(5)反洗水池兼清水消毒池:本系统设置一座反冲洗水池和清水消毒池,用于向生物滤池提供反冲洗水,处理后的排水经消毒后回用。池中设有反冲洗泵及生活污水回用泵。

2 生态净化新工艺

国外许多先进工业国家早在20世纪80年代就尝试用生态法对二级处理后的污水进行进一步处理,以满足再利用的需求[2]。我国引进生态法处理系统较晚。首例采用生态法处理污水的研究工作始于1988—1990年北京昌平,处理量为500 m3/d的生活污水和工业废水,处理效果良好。其后国家环保局等相关单位相继对生态法污水处理系统作了一系列试验和研究,论证了生物法污水处理效果[3-7]。

生态净化生活污水的处理工艺流程如下:

生活污水→化粪池→格栅→污水调节池→人工湿地净化区→水生态净化区→回用

化粪池、格栅、污水调节池均作为生态净化工艺的预处理系统,主要去除生活污水中的大颗粒沉淀物及漂浮物,提高生态净化系统的处理效率。与曝气生物滤池传统处理工艺不同的是,污水调节池不需设置曝气搅拌,简化了处理工艺。

(1)人工湿地净化区

人工湿地采用复合垂直流湿地,初步过滤净化生活污水。人工湿地净化区基质铺设不同粒径的陶粒,基质上栽种美人蕉、芦苇等挺水植物;生活污水在挺水植物作用下去除部分悬浮物,同时硝化细菌等好氧性分解物增加,进一步分解水体悬浮有机质,在一定程度降低水体营养盐含量。

(2)水生态净化区

在水生态净化区主要布置沉水植物,投放食藻虫、鱼类及适量底栖动物,对污水进行深度净化。

食藻虫是一种以水体中悬浮有机质和藻类为食的浮游动物,吞噬水体中原有的藻类、腐屑等悬浮物,并将其同化成自身蛋白质,能快速使水体透明度提高。

沉水植物是生态净化生活污水系统的核心部分。在浮叶、漂浮、沉水、挺水植物4种生态型水生植物中,沉水植物对富营养化水体的净化能力最强。它对水质的改良作用是通过吸附水体中生物性和非生物性悬浮物质,提高水体透明度,改善水下光照条件,增加水体溶解氧,以及吸收固定水体和底泥中N、P等营养素实现的。为了适应水中的生活,沉水植物的茎、叶都具有很强的吸收功能,能明显地去除水体中N、P等营养物质。

当沉水植物生长稳定以后,可参照原有的水生环境条件,按比例放入鱼类、螺类、虾贝等水生动物,通过食用部分水草和食藻虫等,使水体生物链得到完善,通过水生动物的吸收和转化,将水体中的营养物质转化为绿色水产品,从而形成水体养分向水生动植物的转移。

3 工艺比较

与生物滤池传统处理工艺比较,生态净化生活污水处理工艺具有以下特征:

(1)生态化处理污水。生态净化处理系统技术能在有效处理污水的同时,具有增加绿地面积、改善大气质量、净化空气、缓解城市热岛效应、减少排水投资、降低噪声和美化环境的生态功能。

(2)投资、运行成本低。同等处理规模时,生态净化系统的一次性投资只需传统处理工艺的二分之一;修复完毕后,日常使用中不需采用任何电力设备来维持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并产生氧气,实现“负碳”,运行时不产生长时用电,节能环保,运行费只需传统处理工艺的五分之一。

(3)出水水质稳定,达到国家地表Ⅲ类水质标准,对污水中氮磷的去除效果更是优于传统处理工艺。

(4)全生态的水质净化技术体系,不添加诸如杀藻剂、絮凝剂等化学药剂,不产生二次化学污染。

(5)污泥无需单独处理。水生植被能够固化水底淤泥,吸收底泥中的养分,将底泥中富营养成分彻底转化成水生植物纤维素,所以无需清除水底淤泥。

(6)景观优美。污水处理系统与周围环境相协调,水下景观充满生机,自然优美。还可以开展水产养殖、水面植物的利用等。

(7)维护简便。运用“食藻虫”治理水体富营养化污染,依靠生态系统食物链关系,形成生态系统,待良性循环生态系统建立后,景观得以构建和保持,后期只要加以适当维护,调整物种种类和数量,维持自净的生态,效果即可长期保持。

(8)不足之处是占地面积比较大,但通过合理设计,将生活污水处理系统与景观水系统灵活地结合在一起,进一步开发利用占地,因地制宜,进行综合布局,即可达到净水又节地的目的。

4 工程实例

本期工程2×1000 MW机组厂区定员245人,生活污水排水量约60 m3/d,同时考虑电厂外聘临时工、大小修时检修工和外来人员的生活排污量,厂区一些杂排水(如汽车冲洗),最大日生活污水量为120 m3/d,平均小时污水量为5 m3/h。电厂达到规划容量6×1000 MW时,最大日生活污水量约为360 m3/d,平均小时污水量约为15 m3/h。

厂前建筑区布置在厂区西南侧,由生产管理中心、职工生活文化中心、食堂、招待所及夜班和检修宿舍联合组成。厂前区借鉴江南水乡的园林意象,营山理水、辟地造园。景观规划上利用了厂区西南侧现有的水塘,将水系引入园区,水塘自然水深约2.5 m,水塘面积约17 000 m2,结合净化系统适当改建,投放水生动植物,实现了净化处理效果。

按照电厂规划机组容量设置系统处理能力为15 m3/h(360 m3/d)。分别以曝气生物滤池传统处理工艺与生态净化工艺设计,并进行技术经济比较,如表1。

从表1可以看出,与生物滤池的传统处理工艺相比,生态净化生活污水处理工艺不仅出水水质好,而且工程造价和年运行费用低,每吨水的处理成本也仅为传统处理工艺的50%,虽然用地面积较大,但与景观水体相结合,不仅因地制宜,而且环保美观。

表1 技术经济对比表

5 结 语

综上所述,生活污水生态净化工艺是以较低运行成本治理污水的方法,是一种即持续又环保的水处理方法,将生态净化工艺与水景艺术有机结合在一起,既能满足生态环境和景观文化的功能,又能满足高效低耗的净水功能,是集观赏、娱乐与污水处理于一体的景观系统,也是实现电厂厂区水环境生态化的理想途径,有利于促进厂区良性生态水环境建设,具有显著的社会、环境和经济效益。

[1]郭屹岩,魏 民.居住区污水处理与景观营造[J].广东园林,2008,30(3):42-44.

[2]汤惠君.浅论生态住宅小区水环境的生态设计[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2004,32(8):119-124.

[3]张毅敏,张永春.利用人工湿地治理太湖流域小城镇生活污水可行性探讨[J].农业环境保护,1998,17(5):232-234.

[4]宋志文,毕 学,曹 军.人工湿地及其在我国小城市污水处理中的应用[J].生态学杂志,2003,22(3):74-78.

[5]欧菊泉,张小云,彭青林,等.几种植物对生活污水的处理效果研究[J].湘潭大学自然科学学报,2002,24(3):81-83.

[6]沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术理论与应用[M].北京:中国环境科学出版社,1999:273-280.

[7]白晓慧,王宝贞,余 敏,等.人工湿地污水处理技术及其发展应用[J].哈尔滨建筑大学学报,1999,32(6):88-92.

Application of Ecological Purifying Technology in Power Station's Sewage Treatment

WANG Fen1,LIU Zhi-yue2,LI Bo1,JIANG Chang-ping1
(1.Guangdong Electric PowerDesign Institute,Guangzhou,Guangdong510663,China;2.China Construction First Engineering Bureau,Shenzhen,Guangdong518000,China)

In order to build the power station of energy saving,low consumption,environmental protection and sustainable development,the design of domestic sewage treatment system is innovated and optimized combined with the characteristics of the domestic sewage in power station.Learning from the advanced design ideas and successful projects at home and obroad,following the scientific development thought and the concept of harmony between human and water,the ecological sewage-purifying technology with high efficiency and low consumption is introduced in the domestic sewage treatment system.At the same time,according to local conditions and overall planning,the ecological sewage-purifying technology is organically combinedwith the landscape water,playing three functions of purifying,land saving and landscape.

domestic sewage;biofilter treatment technology;ecological purifying technology

X703

C

1672—1144(2012)05—0177—03

2012-04-25

2012-05-26

汪 芬(1982—),女(汉族),湖北孝感人,硕士,工程师,主要从事电厂循环水、给排水及消防设计。