跌水曝氣系統在污水處理工藝上的運用前景探討 |
|
摘要：本文就重慶市忠縣新生鎮污水工程BT項目設計實例展開分析，探討在目前國情下，引入跌水曝氣系統的可行性及介紹跌水曝氣方式特點，以及在氧化溝和其他污水處理工藝上的應用等。1 背景 水污染問題的日益嚴重，已經開始威脅中國的國民經濟的可持續發展，今後除瞭還需要大規模的建設城市污水排放和處理設施外，對河流湖泊的治理也必須要同時跟上。因此可以推斷，未來10年間將是中國污水治理的高峰期。要實現這一目標，需要增加約3000億元投資，而中小城市的城市污水治理將占有絕對的數量。目前中國中小城市的城市污水處理廠發展十分緩慢，主要是無法承擔過高的修建成本和運行處理費用[5][6]。而且,據調查，在已建成的污水處理廠中，也由於運行費用的問題，能夠滿負荷運行的還不到1/3，根本無法達到國內的水污染控制的要求。
因此，探索和發展簡易、高效低耗、能有效降低污水中氮、磷含量而且適合中國國情的中小城市污水處理工藝已成為中國水處理行業普遍關註的課題。隨著污水處理設施在中小型城市的推廣，中國需要尋找更多運行成本低，管理、操作簡單，符合中國國情的污水處理技術。從國內外的情況來看，最大限度地削減處理廠運行費，其中跌水 曝氣 技術是一項可以探討應用的好技術。 2004年11月份，筆者曾在重慶市三峽庫區中小城鎮污水處理工程項目（BT項目）的方案設計中，針對忠縣新生鎮污水處理廠項目的地形特點，探討試用跌水 曝氣 一體化氧化溝工藝方案，受到多方面關註。所采用的工藝流程如圖1：
圖1 跌水 曝氣 一體化氧化溝工藝流程 從以上的設計方案中可以看出，采用跌水 曝氣 改造氧化溝，簡便易行，適合在中小型山地城鎮推廣使用的污水處理技術。
3 跌水 曝氣 系統對用於現有污水處理工藝的改造可行性探討
常用的城市污水處理方法主要可以分為以下兩類：一、活性污泥生物處理法；二、生物膜生物處理法。現在就這兩大類的典型處理技術進行探討。 氧化溝： 在上面的工程設計方案中，已經對跌水 曝氣 系統在氧化溝上的應用進行瞭分析。在實際的工程應用上，早在90年代，日本的Hideo Nakasone和Masuo Ozaki就對跌水 曝氣 氧化溝進行瞭研究，研究結果表明，跌水 曝氣 氧化溝的處理效果很好，出水水質指標很低（見 表1 日本跌水 曝氣 氧化溝進出水的水質[1] 簡單，管理也是非常的方便；而且極大的減少瞭工程的造價和運行費用，同時出水效果也 達到瞭一個非常高的水平。SBR： SBR法也是最常用的污水處理技術之一，一般都采用傳統的鼓風 曝氣 系統和表面 曝氣 系統充氧。與氧化溝技術相比，進行跌水 曝氣 改造更有難度。在SBR工藝上進行跌水 曝氣 改造，必須將SBR池中的混合液用水泵進行提升，這樣SBR池中的混合液就將做如下循環：提升—— 曝氣 ——混合反應——提升，操作比表面 曝氣 系統復雜，應用價值不高。但對於采用鼓風 曝氣 系統的SBR工藝來說，改用跌水 曝氣 系統還是有足夠的優勢的。首先，跌水 曝氣 系統設備數量少。在跌水 曝氣 系統中隻有水泵、控制系統等設備和一些必須的構築物改造，而鼓風 曝氣 系統不僅需要鼓風機，而且還要風管和控制設備，水下的 曝氣 管網、 曝氣 頭，系統更復雜。第二，跌水 曝氣 系統比鼓風 曝氣 系統操作更加簡單，設備數量少，系統簡單。第三、跌水 曝氣 系統比鼓風 曝氣 系統維修更加簡單方便。 表2 屠宰廢水處理前後的水質[2] 生物流化床也是生物膜生物處理法的一種，從生物流化床工藝流程（圖5）可以看出，它的充氧階段是獨立於整個系統的，因此使得改進比較容易。隻需直接將充氧 曝氣 部分改造為跌水 曝氣 系統即可。這個是可以很好的利用地形的。特別適合在山地和丘陵地帶采用。 4.1 生態環境保護 就中國目前的環境保護發展情況看，對水環境的保護已經到瞭一個比較關鍵的時候。要有效的控制水環境的污染，發展適應中小型城鎮的污水處理技術是非常有必要的。從生態環境保護的角度來說，跌水 曝氣 系統作為一種優秀的 曝氣 系統值得推廣。中國是一個以山區和丘陵地帶為主的一個國傢，但目前的大多數的污水處理廠的設計，要求有比較平坦的場地，這必然加大基礎建設的費用，而且還破壞瞭原有地形地貌和生態平衡，不適宜山區和丘陵地帶。對於跌水 曝氣 來說，可以因地制宜的設計，將山地丘陵的劣勢化為優勢，利用高差跌水充氧，從而減少土石方的開挖和混合液 曝氣 所需電能的消耗。而這樣的設計僅僅隻需要改變 曝氣 系統就可以實現，非常方便，而且不影響現有的污水處理技術的運用，可以集中發揮兩者之間的優點。當然跌水 曝氣 也有它的劣勢，特別是對空氣環境要求來說。由於跌水 曝氣 系統會將污水提升到一定高度，然後在露天的情況下進行跌落以達到給污水充氧的目的，這必然會把污水難聞的氣味帶入空氣中，不利於空氣環境的保護，會造成二次污染；但這也不是絕對的，在偏遠人少和開闊的郊區影響也就小得多。 就跌水 曝氣 系統的經濟性而言，可以從污水處理設施的投資來分析，它的主要投資有以下幾點：技術研發，土建，設備和運行維護費用。首先，跌水 曝氣 系統可以利用現有的污水處理技術。這一項就可以大幅度減少開發新的污水處理工藝所需要的研究費用。其次，在土建方面，跌水 曝氣 系統可以有效的利用中國以山區和丘陵地帶為主這一地形地貌特點，在既不破壞原有的生態環境，又可以有效的減少土石方的開挖的前提下，達到生態環境保護和節省投資的雙重目的。這在薑湘山等人采用跌水 曝氣 來改進填料排水系統來處理屠宰廢水中得到瞭很好的體現，其比常規方法節省工程造價達60%[2]。第三，機械設備簡單，運行管理、檢修方便。對於一般的 曝氣 方式來說，機械設備都比較復雜，操作不方便、簡單，需要對操作人員進行很好的專門培訓。而對跌水 曝氣 系統來說，由於總共就一臺提升水泵加上控制櫃等即可，並沒有其他設備，使得設備安裝操作都比較簡單，檢修也很簡單，這也是進一步節省成本和運行費用的新“渠道”。例如在氧化溝中，由於提升水泵的存在，可以減少溝內的水下推進器的安裝數量。這既減少瞭機械設備的投資，也減少瞭運行的費用和設備維護費用，簡化瞭操作，提高瞭運行的可靠性。 而最重要的一點，可以有效的節省運行費用。由於設備的減少，管理的簡單，不僅可以減少操作人員的數量和培訓費用，而且可以減少更多的電量消耗和設備維護費用。如薑湘山等人采用跌水 曝氣 來改進填料排水系統來處理屠宰廢水可以節省70%的運行成本[2]。根據一般的污水處理廠的運行費用構成比例，可以初步估算如下：一般活性污泥法污水處理廠的耗電平均為0.5kwh/m3，按2010年達到8000萬立方米／日[5]的污水處理量來算，日耗電量為4000萬千瓦，而其中用於 曝氣 部分的電耗占總能耗的70%左右。據筆者在重慶市三峽庫區中小城鎮污水處理工程項目（BT項目）的方案設計中的運行成本核算，耗電約為0.37kwh/m3，比一般活性污泥法污水處理廠的耗電節省達26%。按此計算，若在2005年到2010年新建的所有污水處理廠中采用跌水 曝氣 系統的達到10%，一年就可為國傢節省電能1.4億度左右，由此可以看出，跌水 曝氣 節約電能的潛力是非常巨大的。 5 結論1）采用跌水 曝氣 後，可以使污水處理廠的運行費用得到降低，減少運行成本。 2）采用跌水 曝氣 的方式，可以很好的適應丘陵、山區的地形特點，進行因地制宜的設計，減少工程造價，不人為破壞生態環境。 3）國內外實踐表明跌水 曝氣 系統是可行的，可以作為一種獨立的 曝氣 方式設計使用，適合中國國情的中小型城鎮水環境控制的污水處理改進技術。 4）從國內外和實際工程證實，跌水 曝氣 系統可以用來改進現有的污水處理工藝，而且 可以使得工藝設計，施工，管理和維修更加簡單方便。 |
没有评论:
发表评论