分散式生活污水處理兩級(jí)MBBR-化學(xué)除磷工藝
某中學(xué)新校區(qū)地處江淮丘陵地帶，學(xué)校建筑占地30多hm2(500余畝)，有教職工和學(xué)生近2萬(wàn)人，學(xué)校排水管網(wǎng)為雨污合流制，主要收集學(xué)校教職工及學(xué)生日常生活所產(chǎn)生的生活污水。設(shè)計(jì)水量為1000m3/d。校園原有1座沉淀池對(duì)污水進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局要求建設(shè)校園生活污水處理工程，對(duì)校園生活污水進(jìn)行處理并達(dá)到GB8978―1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
1、設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)
該工程設(shè)計(jì)水量為1000m3/d。根據(jù)建設(shè)單位提供的環(huán)評(píng)資料和設(shè)計(jì)單位實(shí)際取樣檢測(cè)，確定本項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。根據(jù)建設(shè)單位提供的某中學(xué)新校區(qū)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表，項(xiàng)目所在地排放水體功能，以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保局排放要求，校園產(chǎn)生的生活污水經(jīng)處理后應(yīng)達(dá)到GB8978―1996中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。具體數(shù)值如表1所示。
2、工藝流程及特點(diǎn)
本工程處理原水主要為學(xué)校教職工宿舍、學(xué)生宿舍、食堂、學(xué)校澡堂等生活污水。受學(xué)校作息時(shí)間及學(xué)校開(kāi)學(xué)放假的影響，處理來(lái)水水質(zhì)水量波動(dòng)大，正常開(kāi)學(xué)期間瞬時(shí)流量大、瞬時(shí)污染物濃度高，放假時(shí)水量小、污染物濃度低;一天當(dāng)中，則表現(xiàn)為6：00~8：00、11：00~14：00、18：00~20：00等幾個(gè)時(shí)間段水量較大、瞬時(shí)污染物濃度高，其他時(shí)間段水量小、污染物濃度低。
同時(shí)，由于學(xué)校缺乏專(zhuān)業(yè)的污水處理管理人員，且污水處理項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限，因此需選擇耐負(fù)荷沖擊、操作運(yùn)行簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、占地省的工藝。此外，根據(jù)表1可發(fā)現(xiàn)，本工程具有較高的TP處理要求。
針對(duì)該校污水特點(diǎn)及項(xiàng)目需求，本工程選擇以?xún)杉?jí)MBBR-化學(xué)除磷為主的污水處理工藝，工藝流程如圖1所示。
該工藝主要特點(diǎn)為：
(1)工藝耐負(fù)荷沖擊、操作運(yùn)行簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低、占地省。
(2)充分利用原有污水處理設(shè)施，將校區(qū)原有沉淀池改造為調(diào)節(jié)池;利用回流混合液和回流污泥對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行水力攪拌，無(wú)需額外設(shè)置機(jī)械攪拌設(shè)備，同時(shí)使調(diào)節(jié)池具備缺氧反應(yīng)功能;調(diào)節(jié)池內(nèi)部設(shè)置提拉式篩網(wǎng)式格柵，無(wú)需額外建造格柵渠和攪拌設(shè)備，減少了投資和占地面積，同時(shí)也降低了運(yùn)行能耗。
(3)優(yōu)化處理構(gòu)筑物的布置，將生化池、沉淀池、儲(chǔ)泥池合建，并采用地下式結(jié)構(gòu);鼓風(fēng)機(jī)房和污泥處置設(shè)備設(shè)置在生化池上部;生物池內(nèi)部設(shè)置懸浮填料，減少了池體容積;沉淀池采用模塊化設(shè)計(jì)，降低了沉淀池深度，便于沉淀池和生化池的銜接;充分利用土地資源、節(jié)省占地面積和投資。
(4)將化學(xué)除磷加藥管道設(shè)置在二級(jí)MBBR池的末端，充分利用水流的自身攪拌，不需額外設(shè)置混凝反應(yīng)池。在實(shí)現(xiàn)化學(xué)除磷的同時(shí)，減少了反應(yīng)設(shè)施的設(shè)置，節(jié)省投資的同時(shí)也降低了運(yùn)行成本。除磷藥劑選用除磷效果好的PAC。
(5)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有混合液與污泥回流，生化處理單元排放的污泥進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行消化處理。生化池一級(jí)MBBR池和二級(jí)MBBR池出水混合液回流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行反硝化脫氮。
(6)生化處理分一級(jí)MBBR和二級(jí)MBBR，將碳化反應(yīng)和硝化反應(yīng)分開(kāi)，系統(tǒng)耐沖擊性強(qiáng)，反應(yīng)更穩(wěn)定。
3、主要設(shè)施及設(shè)備工藝參數(shù)
(1)調(diào)節(jié)池。
全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效工藝尺寸為10.00m×8.00m×6.50m(超高2.99m)，分為2格，水力停留時(shí)間為6.0h。內(nèi)設(shè)2臺(tái)提升泵，1用1備?？紤]沉淀池污泥回流至調(diào)節(jié)池，同時(shí)二級(jí)MBBR出水混合液回流至調(diào)節(jié)池，因此調(diào)節(jié)池提升泵的提升流量為設(shè)計(jì)污水流量、回流污泥量、回流混合液量三者之和。設(shè)計(jì)污泥回流比按50%、混合液回流比按100%考慮，則水泵流量為140m3/h，水泵揚(yáng)程為7m，電機(jī)功率為5.5kW。
(2)生化池。
兩級(jí)生化池均為MBBR反應(yīng)池，均為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一級(jí)MBBR水力停留時(shí)間為6.69h，有效工藝尺寸為19.50m×5.50m×3.40m(超高0.80m)，有效水深為2.60m，有效容積為278.9m3，填料填充率為10%，填料容積負(fù)荷為10kg/(m3?d)。二級(jí)MBBR水力停留時(shí)間為6.56h，有效工藝尺寸為19.50m×5.50m×3.40m(超高0.85m)，有效容積為278.9m3，填料容積負(fù)荷為2.2kg/(m3?d)。生化池總的硝化填料容積負(fù)荷為2.5kg/(m3?d)，污泥齡取15d，污泥產(chǎn)泥率取0.4kg/kg，污泥濃度為2500mg/L。
一級(jí)MBBR和二級(jí)MBBR內(nèi)各配備回流水泵1臺(tái)，流量為41.67m3/h，揚(yáng)程為9m，電機(jī)功率為2.2kW。由于生化池和調(diào)節(jié)池之間存在液位差，因此此水泵不經(jīng)常啟動(dòng)，僅作為啟動(dòng)虹吸使用。出水管上設(shè)置閥門(mén)以便調(diào)節(jié)流量。
(3)沉淀池。
平流式，全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效工藝尺寸為9.50m×5.50m×3.40m(超高0.90m)，有效容積為200m3，表面負(fù)荷為1.33m3/(m2?h)。設(shè)置3個(gè)蜂窩填料沉淀模塊，單個(gè)模塊尺寸為5.0m×2.3m×3.0m。污泥層高0.3m，緩沖層高0.7m。沉淀池內(nèi)配備排泥泵1臺(tái)，流量為41.67m3/h，揚(yáng)程為9m，電機(jī)功率為2.2kW。
(4)風(fēng)機(jī)和加藥設(shè)備。
選用羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，風(fēng)機(jī)氣量為16.15m3/min，風(fēng)壓為39.2kPa，功率為18.5kW。另選用加藥設(shè)備1套，用以投加PAC進(jìn)行化學(xué)除磷，加藥量為82.26mg/L，折合5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PAC藥液為69L/h，根據(jù)出水TP濃度自動(dòng)反饋給加藥裝置，調(diào)節(jié)加藥量。生化池使用微孔管式曝氣器。風(fēng)機(jī)和加藥設(shè)備設(shè)置在隔音間內(nèi)，減少對(duì)校園噪聲污染。
(5)儲(chǔ)泥池。
全地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可滿(mǎn)足大概7d儲(chǔ)泥量，尺寸為5.50m×3.50m×4.20m(超高1.70m)。
(6)污泥板框壓濾機(jī)。
本項(xiàng)目濕污泥產(chǎn)生量約為143.17kg/d，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾脫水，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)泥池進(jìn)行沉淀濃縮后的污泥含水率約為98%，折合濕污泥量為7.16m3/d。經(jīng)壓濾脫水后污泥含水率變?yōu)?0%，排放泥餅量為0.72m3/d。本項(xiàng)目在調(diào)節(jié)池上部設(shè)置G42-1II型號(hào)螺桿泵1臺(tái)，將儲(chǔ)泥池內(nèi)濃縮后的濕污泥提升達(dá)到后面設(shè)置的板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。螺桿泵流量為3.0m3/h，揚(yáng)程為0.6MPa，電機(jī)功率為1.5kW，轉(zhuǎn)速為960r/min。設(shè)置手動(dòng)板框壓濾機(jī)1臺(tái)，每天工作1次，每次工作3.0h，濾室總?cè)莘e為720L，過(guò)濾壓力為0.6MPa，濾餅厚度為25mm，過(guò)濾面積為60m2。
4、運(yùn)行效果分析
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試和運(yùn)行，系統(tǒng)出水不僅能穩(wěn)定達(dá)到GB8978―1996中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且CODCr濃度可以滿(mǎn)足GB18918―2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)2014年5月至6月這一時(shí)段學(xué)校用水高峰期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每隔1d取1次樣，污水處理站運(yùn)行進(jìn)出水中主要指標(biāo)如表2所示。其中，BOD5的平均去除率達(dá)到90.52%，CODCr的平均去除率達(dá)到85.06%，NH3-N的平均去除率達(dá)到84.05%，TP的平均去除率達(dá)到90.33%，SS的平均去除率達(dá)到86.66%，出水pH值平均為6.87。
5、效益分析
該污水處理工程的運(yùn)行僅需要兩位操作工輪流值班即可，達(dá)標(biāo)后能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。工程總占地面積為450m2，投資約為300萬(wàn)元，噸水投資為3000元。本項(xiàng)目處理成本主要有人員工資、電費(fèi)、藥劑費(fèi)、自來(lái)水費(fèi)等組成，其中藥劑費(fèi)主要為化學(xué)除磷用PAC。經(jīng)營(yíng)成本為24.07萬(wàn)元/a，其中人員工資為3.6萬(wàn)元/a，電費(fèi)約為11.84萬(wàn)元/a，藥劑費(fèi)為8.34萬(wàn)元/a，自來(lái)水費(fèi)為0.29萬(wàn)元/a。平均水處理經(jīng)營(yíng)成本為0.66元/m3。投資和運(yùn)行成本相對(duì)較低。
該工程實(shí)施后，每年向環(huán)境減排CODCr不少于68.6t、NH3-N不少于20.8t、TP不少于1.3t，大大削減了向水體排放的污染物的量，凈化了污水，切實(shí)改善了環(huán)境。同時(shí)，由于處理系統(tǒng)處于校園，還為在校中學(xué)生提供環(huán)?？破栈兀鐣?huì)意義深遠(yuǎn)。此外，由于該工程中無(wú)工業(yè)廢水進(jìn)入，故其污泥中不會(huì)含有重金屬等危險(xiǎn)元素，將污泥綜合利用用作校園綠化和其他生態(tài)綠肥，還可以達(dá)到資源回收利用的目的。
6、結(jié)語(yǔ)
(1)對(duì)于校園生活污水，采用兩級(jí)MBBR-化學(xué)除磷工藝處理可穩(wěn)定達(dá)到GB8978―1996中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)本項(xiàng)目校園生活污水具有NH3-N濃度偏高、水質(zhì)水量不穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用兩級(jí)MBBR-化學(xué)除磷工藝進(jìn)行處理，能夠很好地適應(yīng)進(jìn)水負(fù)荷的沖擊，處理效果穩(wěn)定，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單;項(xiàng)目噸水投資3000元，運(yùn)行成本0.66元/m3，投資和運(yùn)行成本相對(duì)較低。
(3)本工程為同類(lèi)校園生活污水的處理提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);此外，對(duì)于氮、磷處理要求較高的地區(qū)，以及重點(diǎn)流域及湖泊、水庫(kù)等封閉、半封閉水域的城鎮(zhèn)污水處理工程，采用MBBR-化學(xué)沉淀工藝具有一定適用性。
(4)本工程BOD5填料容積負(fù)荷和總的硝化填料容積負(fù)荷設(shè)計(jì)值均高于單純的生物膜處理工藝的設(shè)計(jì)參考數(shù)值，證明對(duì)于一些現(xiàn)有項(xiàng)目的升級(jí)改造，采用往生化池投加懸浮填料的方式較為可行。(來(lái)源：安徽國(guó)禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司)