氧化沟技术在城镇污水处理中的应用研究
   来源:科技与创新     2018年10月10日 09:53
李国伟摘要:氧化沟技术是一种新型的低动力、高效率的结合氧化沟及接触氧法等工艺优点于一身的技术。阐述了气动生态氧化沟工艺的原理和流程,结合工程实例,分析了该工艺在污水治理中的应用效果。实践表明,该工艺具

李国伟

摘 要:氧化沟技术是一种新型的低动力、高效率的结合氧化沟及接触氧法等工艺优点于一身的技术。阐述了气动生态氧化沟工艺的原理和流程,结合工程实例,分析了该工艺在污水治理中的应用效果。实践表明,该工艺具有诸多优点,污水处理效果显著,适用于城镇污水治理。

关键词:城镇污水;氧化沟;生态池;厌氧池

中图分类号:X799.3;X703 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2017.09.154

近年来,水体受污染日益严重,国家相关部门对污染的关注也日益提高,加快了污水处理的步伐,使水资源的保护问题成为老百姓关注的热点。在水资源紧缺的当今,处理中小型分散污染源成为了水源地保护的主题。传统的污水处理中普遍存在管理难、可控性差、治理成效低、易造成二次污染及小流量污水治理成本高等问题,迫切需要研发新型、高效、低能耗的治理技术,以有效解决上述问题,达到保护环境的目的。

1 气动生态氧化沟

1.1 工艺原理

气动生态氧化沟工艺遵循生态学的基本规律,强化生物多样性,以建设水体微环境为中心,具有多元化水生生态微环境和强大的生物食物链。其主要工艺原理主要包括以下2方面。

1.1.1 气动供氧原理

工艺核心为气动氧化沟系统,在气动循环供氧装置配套下,仅用一台低功率的风机即可带动整个水体回流循环并复氧,使水体中的污染因子与生物反应器充分接触,并且稀释了原水,降低了水体中溶解氧的消耗,提高了缓冲能力与抗冲击负荷,延时了曝气效应。在水生植物及水体微环境的系统化设计下,水体生物链得到了全面发展,强大的水生生态食物链及高效的污染因子降解功能,使水体化学需氧量快速降低,从而实现了间歇供氧循环,大大降低了运行成本。

1.1.2 生物膜代谢原理

在氧源充足的条件下,微生物迅速繁殖,填料上的生物膜逐渐增厚。当生物膜达到一定厚度时,膜内层逐步开始繁殖兼氧-厌氧菌,并不断扩散,厌氧产生的代谢物(比如CH4)逸出,使内层生物膜脱落,并在生物膜脱落的填料表面重新形成生物膜,周而复始,生生不息,从而形成以自然规律为基础的生物反应器构件。

1.2 工艺流程

具体工艺流程为:废水来源→格栅井→厌氧池→生态池→达标出水。该系统构筑物相当简约,应用至今已经过3次以上的技术升级,抗冲击能力强,地理条件许可,均设计为自流系统,节省调节池及降低耗能。具体工艺流程如图1所示。

生态池的第一渠为进水渠,中间渠与第一渠均为循环渠,实现延时曝气与抗冲击效应,最后一渠为沉清渠,沉清后出水,其底泥一部分被回流至循环渠中继续发挥其应有的效应,另一部分则定期回流至厌氧池。厌氧池内布施有能够承载高密度生物膜的生物载体,在物种丰富的生物污泥的补充下,厌氧效应得到高效发挥,从而实现高效分解、降解污染因子。在高效厌氧池的作用下,大大降低了后续治理负荷,在延时曝气的生态池上的污染浓度得到快速稀释,极大地降低了生态池的需氧量,实现了间歇工作的节能效应,同时在食物链强盛的系统中形成各种共代谢功能,难降解的污染因子及有机污泥得到有效降解,污泥就地降解率高达90%以上。

2 运行效果

本文选取了4个处理的实践案例进行分析,分别为项目1、项目2、项目3、项目4的气动生态氧化沟工艺污水处理项目,均建设于2013年,至今无需专业管理人员管护,系统均稳定运行。项目的工艺流程设计均为:污水→格栅井→厌氧池→生態池→出水。其中,格栅井的主要功能是过滤掉污水中的大块物质(比如塑料袋等),厌氧池的主要功能为水解酸化,生态池的主要功能是降解水中的污染物质(4个案例项目均建设于工艺升级前,生态池最后一渠并非沉清渠设计)。

设计目标:污水经过水生态技术污水处理系统,出水主要水质指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准,主要水质指标见表1.

2.1 主要污染物去除率分析

经环保局验收,4个项目的进、出水质及主要污染物的去除率等检测数据见表2.

由表2可知,气动生态氧化沟工艺对COD的去除率在85%~92%,BOD去除率也达到了98%~99%,氨氮去除率高达98%~100%,出水水质优于预计的目标,由此可得该工艺对COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。该工艺未建沉淀池,出水水质的悬浮物(SS)平均值达到13 mg/L,说明该系统同样对SS和污泥也有很好的去除效果。

2.2 耗能分析

气动生态氧化沟属微动力系统,设备非常简单。自流系统仅风机运行需用电,非自流系统则多了提升泵的耗能。项目1和2的运行(风机)年耗能仅需1 200~3 200元。气动生态氧化沟稳定工作的耗能很小,是节能系统的体现。

2.3 稳定性分析

通过项目验收时的不同时间取水的水质检测,考量整个系统的稳定性。依据这4个项目进、出水口浓度对比,COD浓度范围为68.2~182 mg/L,NH3-N浓度范围为6.2~48.9 mg/L。从浓度变化来看,符合农村污水水质不均匀的特点。经过气动生态氧化沟系统处理后,出水浓度稳定在一定范围内,没有大的波动,系统处理后的水质稳定。综上所述,气动生态氧化沟系统出水水质具有良好的稳定性。

2.4 占地面积分析

4个项目采用的工艺流程与各功能区占地面积见表3.

3 效益分析

3.1 环境效益与社会效益

污水处理工程建设对于改善农村环境,保障人民身体健康具有极为重要的意义,其环境效益日益明显。以项目2为例,每年可降解COD 4.19 t,降解氨氮1.15 t,可保证河道、湖泊等水质质量,出水还可运用于景观、绿化等,填补地表水的流失。

3.2 经济效益

相对传统的工艺,气动生态氧化沟工艺在建设成本上可节约20%~30%的造价;在用地面积上,可节约30%~50%;在运行成本上,每吨水的运行费用可以节约50%~70%,具有较高的直接经济效益。

4 结论

总而言之,气动生态氧化沟是一种体现生态和谐、节能减排的循环经济。通过本文研究可知,该技术适用于有机工业废水及城镇污水治理,彻底解决了传统污水治理成本高、设备多、管理难等问题,更突破了传统工艺的治理极限,具有出水水质稳定性好、效率高、耗能低、管理简单、工艺简单、美观经济等特点,而且也有着良好的环境效益、社会效益和经济效益,因此值得广泛推广与应用。

参考文献

[1]陈川.氧化沟工艺在污水处理厂设计中的应用分析[J].建筑遗产,2013(15).

[2]卢向雷.氧化沟工艺在污水处理中的应用[J].大陆桥视野,2016(6).

〔编辑:刘晓芳〕