生活污水再生处理方法

Posted 2023-01-12 工艺

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　　某多晶硅厂紧邻渭河且所处地区尚未建设地下管网，其生活和生产用水均取自地下水，而生产和生活污水需自建废水处理系统达标后方可排放。为了节约水资源，该厂对生活污水进行深度处理，达到中水回用标准后回用于景观水池、绿化、冲厕等。

　　1 废水状况及排放标准

　　生活污水来自宿舍、食堂、办公楼和厂区卫生间，根据该厂规模，预计废水水量约为300 m3/d，设计进水水量按15 m3/h计。根据当地排放标准和中水用途，处理后的水质应满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2002)、《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB 61/224—2011)的要求。进水水质预测和出水指标要求如表 1所示。

　　2 工艺介绍

　　2.1 工艺选择

　　该污水处理系统与小区污水处理厂具有相似特征，如：污水量小于4 000 m3/d〔1〕;水质、水量小时变化系数较大;污染物浓度比城市污水低;污水可生化性好;处理难度较小等。常见的小区生活污水处理工艺有：氧化沟技术、序批式活性污泥法(SBR工艺)、周期循环曝气活性污泥法(CASS工艺)、缺氧/好氧工艺(A/O工艺)等。回用要求高可采用生物活性炭技术、膜生物反应器、膜技术等深度处理技术〔2〕。通过对水质状况、气候条件、运行费用等诸因素的综合考虑，并参照国内外污水处理运行经验，本工程选择A/O接触氧化法作为主要处理工艺。此工艺技术成熟、耐负荷冲击能力强、工艺稳定、投资省，并可保证处理后回用水达标。

　　2.2 A/O接触氧化法工艺

　　A/O接触氧化池是一个缺氧反应池和一个好氧反应池组成的联合系统，如图 1所示。

图 1 A/O接触氧化池

　　O池底部均匀布置有曝气管路，通过鼓风机等设备引入氧气与污水充分接触混合。在缺氧反应池异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些在缺氧条件下水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧反应池中，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。与传统生物脱氮工艺相比，A/O系统无需外加碳源，可利用原污水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到同时去除BOD和脱氮的目的;反硝化中增加的碱度可以补偿硝化过程中对碱度的消耗〔3〕。

　　2.3 工艺流程

　　生活污水处理及回用系统工艺流程见图 2。

图 2 工艺流程

　　生活污水经格栅分离其中较大的漂浮物和颗粒物后进入调节池，调节池具有调节水量、水质的作用，可减少原水水量和水质波动对处理系统的影响。经过调节后的生活污水首先进入A/O接触氧化池通过缺氧/好氧反应对有机污染物和氨氮等进行生化降解，随后在二沉池进行泥水分离，出水通过投加PAM和PAC进行混凝沉淀处理，降低水中的悬浮物。混凝沉淀池的出水经水泵提升后进入流砂过滤器，在此进行深度处理，出水进入回用水池，投加二氧化氯消毒后即可回用于厂区景观水池、绿化和厕所冲洗等。二沉池的污泥一部分回流至A段进行生物脱氮，剩余污泥和混凝沉淀池的污泥通过叠片压滤机脱水至泥饼状，外运填埋。

　　3 主要构筑物及设备参数

　　(1)集水井。1座，工艺尺寸3.3 m×0.5 m×4.1 m，有效容积2.3 m3。内设细格栅1座，栅宽0.45 m，栅条间隙3 mm，栅前水深1.3 m。格栅可在现场手动开启，也可通过自控系统定时运行。

　　(2)生活污水调节池。1座，工艺尺寸6.3 m×6.6 m×5.6 m，有效容积120 m3，水力停留时间为8 h。池内设曝气系统(采用鼓风曝气)，提升泵2台(1用1备)，电磁流量计1套，超声波液位计1套。

　　(3)A/O接触氧化池。2座，工艺尺寸8.0 m×7.0 m×6.0 m，A、O段体积比为1∶3，设计停留时间为28 h。两池均悬挂有组合填料供微生物附着生长，填料层高度4 m，填料比表面积为200 m3/m2。O池底部均匀布置有曝气管路，通过微孔将鼓风机引入的空气切割粉碎为微细气泡，与污水充分接触混合。A池和O池安装有DO在线分析仪，一般控制A池DO不大于0.2 mg/L，O池DO为2～4 mg/L。在O池内设置回流泵4台(2用2备)，混合液回流比100%～200%。二沉池至A池的污泥回流比50%～100%。

　　(4)二沉池。2座，采用辐流式沉淀池，工艺尺寸8.00 m×3.85 m×6.00 m，每座二沉池分两格。水力停留时间为24 h，表面负荷为0.24 m3/(m2·h)。池内配有导流桶4套，溢流堰2套，污泥气提装置16套。

　　(5)混凝沉淀池。2座，反应池分两格，工艺尺寸2.1 m×1.0 m×6.0 m，在此投加PAC和PAM进行混凝沉淀反应，混凝时间为1 h。沉淀池尺寸8.4 m×2.1 m×6.0 m，沉淀池停留时间为9 h，沉淀池表面负荷0.5 m3/(m2·h)。内设搅拌机4台，污泥气提装置6套，加药装置2套。

　　(6)流砂过滤器。2座，外形为圆柱型罐，直径2.8 m，集混凝、澄清、过滤为一体，由进水管、滤液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等组成。进水通过位于设备底部的入流分配管进入处理系统，经砂床过滤后由顶部出口溢流出水。吸附时砂床截留的杂质被空气提升泵输送到滤罐顶部的洗砂器，通过机械摩擦作用和紊流作用使污染物从滤砂表面分离出来，杂质经洗砂水出口排出，净砂利用自重返回砂床。每座处理水量15 m3/h，滤速2.5 m/h，空气提砂泵压强为160 kPa，空气流量1～2 m3/h，清洗水流量为总进水流量的1%～3%，滤料为粒径1.2～2.0 mm的石英砂。

　　(7)回用水池。1座，工艺尺寸2.9 m×3.2 m×6.0 m，水力停留时间为3.6 h，设潜水泵2台(1用1备)，二氧化氯发生器2台，超声波液位计1套，并安装COD在线分析仪、pH在线分析仪、氨氮在线分析仪、SS在线分析仪实时监测水质。

　　(8)污泥浓缩池。1座，工艺尺寸2.8 m×2.4 m×6.0 m，内设溢流堰、导流筒各1套，配污泥进料泵2台(1用1备)和叠片压滤机1台。所有构筑物均为钢筋混凝土结构。

　　4 监控系统功能

　　本系统的监测控制由监测仪器仪表部分和自动控制部分组成。监测仪器仪表包括COD在线分析仪、pH在线分析仪、DO在线分析仪、氨氮在线分析仪、SS在线分析仪、电磁流量计、超声波液位计等在线测量装置，其功能为对整个工艺流程进行在线监测，记录关键工艺点的运行数据并在其超出设定值时报警。自动控制部分由下位机、上位机及软件组成，可实现操作人员对生活污水再生处理系统运行情况的有效监控，并在上位机对某些自控设备(泵、阀等)进行切换、开停等操作。另外，软件还提供用户管理、系统趋势、报表打印等辅助功能。

　　整个污水处理系统既能实现全自动化运行，又能实施人工操作。现场操作箱可于现场直接对设备进行起停。在中控室上位机可以实现监视和控制任何一台设备的状态，并且通过模拟量模块采集的数据，直观地监视到现场的各种信息，如水位、流量、pH等。正常情况下，运维及管理者通常只需要在中控室即可完全掌握现场的运行状况，并且可控制现场设备的运行，调整参数设置，或做出相应的对策。此模式下，大大精简了人员配置，提高了运行效率。

　　5 运行效果和技术经济分析

　　该系统稳定运行3个月后，对进水、出水各随机取样10次，其污染物浓度平均值如表 2所示，检测依据国家标准方法进行〔4〕。

　　由表 2可知，该生活污水的pH稳定，主要污染物COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分别达到85%、96%、83%、94%，且它们出水的平均浓度大大低于设计出水指标，可达到杂用水水质标准要求。可见该系统处理效果较好，回用水水质安全可靠。

　　该厂平均每月处理生活污水约9 500 t，每月工程折旧按1.07万元计，每月消耗水电约0.95万元，药剂约0.2万元，人工工资约1.91万元，运行成本为4.34元/t

　　该厂的生活给水成本为4.66元/t，生活污水再生处理后用于景观水池、绿化、冲厕等每月可节省水费约4.43万元。

　　除了缓解水资源紧缺的矛盾，本系统的运行可以大量削减污染物，其中削减COD、BOD5、NH3-N、SS分别为24.7、18.1、2.1、15.7 t/a，环境效益明显。。

　　6 结论

　　该生活污水再生处理系统工艺先进、设备高效、自控监测系统安全可靠、操作维护管理方便，回用水质检测指标符合相关国家标准。该系统可广泛用于低浓度生活污水的再生处理。