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生活污水處理設備技術邁向新臺階

發布時間:2020/07/06 點擊量:

  人類生活中產生的污水是水體污染的主要來源之一。生活污水主要用于城市生活中使用的各種洗滌劑和污水,垃圾,糞便等。其中大多數是無毒無機鹽。生活污水含有較多的氮,磷和硫,以及許多致病菌。中國目前的城市生活污水主要負責各個城市的污水處理廠。但是,如果按照大規模的污水處理工藝仍然處理鄉鎮的生活污水處理,生活污水處理設備不能根據生活污水的具體情況進行改進或升級,而且更加困難。而且不符合實際情況,這些污水基本上是由小型生活污水處理廠解決的.
一,中國小型生活污水處理設備技術現狀

  據統計,中國已有19000多個城鎮,60多萬個行政村,250多萬個自然村(統稱為鄉鎮)。他們的污水排放量約占中國家庭污水排放總量的55。鄉鎮污水源分散,難以集中。它只能通過建造小型污水處理設施(每天處理數噸至數千噸)來處理。目前,我國鄉鎮生活污水處理率很低,已成為區域水環境的重要污染源。主要原因是,除了經濟發展不平衡和鄉鎮污水處理設施建設投資不足外,現有的分散式污水處理工藝不符合中國國情更為重要,已完成的污水處理設施的正常開工率。

  城市的大型污水處理廠一般采用生化處理技術。這些技術具有占地面積小,氣候適應性強,處理效果穩定的優點,但缺點也很明顯,包括運行能耗大,管理維護復雜,污泥產生。大量的。

  為了便于維護和降低污水處理廠運營的人工成本,中國城市污水處理廠的規模往往很大(每天10萬噸,甚至超過100萬噸)。中國城鎮污水處理廠的日處理規模一般為數百噸至數千噸,日處理能力為2000噸的污水處理廠的運營成本約為100-150萬元/年。經驗表明,如果將這一過程用于村莊污水處理,由于其運營成本高,管理和維護困難,中國大多數鄉鎮將難以忍受,這將導致利用這種技術建設村莊氣浮設備和固液分離設備。其他污水處理設施通常閑置。因此,目前我國鄉鎮污水處理采用了大量的土地生態處理技術,其中人工濕地使用為廣泛。

  1.人工濕地污水處理技術

  人工濕地是一種工程方案,利用地下人工介質中植物,植物根,微生物和填充介質的物理和化學特性來凈化污水。我國現有的人工濕地污水處理系統主要是淹沒。由于沒有動態曝氣,氧在水中的溶解度非常低,擴散速率很小。

  2.地下滲濾液廢水處理技術

  地下滲透污水處理技術又稱化糞池系統,對農村水產養殖廢水處理設備的更換效果良好。由于其出色的經濟和環境優勢,它是北美和澳大利亞廢水分散處理的技術。但是,由于設計不良,土壤類型差異,維護不足等原因,一些地下滲透系統處理效果差;同時,由于非飽和帶缺乏碳源,反硝化和反硝化作用受到抑制,終導致硝酸鹽滲入地下水,這被認為是正常運行的地下滲透系統常見的環境危害。此外,傳統的地下滲透技術土地面積較大(> 20m2 /噸水?天),難以在中國推廣應用。為了減少土地面積,使用人造土壤填料代替原始土壤,使1噸污水的日處理減少到10-15平方米。即便如此,它的足跡仍然很大,而且還增加了建筑成本。

  3.其他污水處理技術

  此外,中國部分地區也采用了其他技術。穩定池塘技術由許多天然或人工挖掘的池塘組成。它通過藻類和水生生物的共同作用達到污水凈化的目的。它具有資金投入少,運行成本低,維護簡單,無污泥產生的優點。然而,傳統的穩定池塘面積大,受氣候影響。出水水質一般不能滿足更嚴格的污染物排放標準。生物接觸氧化法廣泛應用于中國的一些地區。它具有活性污泥法和生物膜法的特點。該方法在池中進行填料以進行溢流和通風,并且污水與填料表面上的生物膜完全接觸以制造污水。得到凈化。生物接觸氧化法占地面積小,但能耗高,管理維護復雜,總氮和總磷去除效果差。

  “FILTER”廢水處理系統起源于澳大利亞,是一個將過濾,土地處理和地下排水相結合的污水處理和再利用系統。其原理類似于垂直流人工種植濕地,由于采用土壤作為過濾材料,水力停留時間較長,對生活污水的處理效果較好。適用于土地資源豐富,可以輪換使用的地區。該系統受氣候和作物生長季節的限制,水力負荷低,土地面積大。此外,有必要建造一個控制位移的泵站,這是昂貴的。

  為了克服單一技術的缺點,一些人使用聯合工藝處理農村生活污水。例如,生物接觸氧化+人工濕地,厭氧處理+人工濕地等,這一組合工藝可以獲得較好的處理效果,但建設和運營成本往往較高,使其在中國受到限制。

  由于寶貴的土地資源,欠發達的經濟(鄉鎮的經濟承受能力),小規模污水處理設施缺乏運行保障機制,以及氣候條件的區域和季節變化,這些技術無法滿足國家條件。中國的適用性很差。因此,迫切需要開發和推廣占地面積小,投資少,運行成本低,管理維護簡單,處理效果好的小型污水處理技術。

  2.高負荷地下滲濾液廢水處理技術研究成果與進展

  針對中國鄉鎮缺乏適用的小規模生活污水處理技術,中國科學院廣州地球化學研究所項目組經過十多年的研究和應用實踐資助后,發明了高負荷地下滲濾液廢水。復合技術的處理,成功實現了工業應用,使中國在分散式污水處理領域達到了國際水平。

  高負荷地下滲濾液污水處理復合技術的工藝流程如圖1所示。污水經網格水化,沉淀和厭氧酸化后進入調節池,然后定期定量輸送到高負荷地下滲透。單元,使污水在不同的功能結構層中橫向和垂直地滲透,并且其中的污染物被攔截,被填料吸附,后通過附著在過濾材料表面上的微生物的分解和轉化除去。為了確保氧氣供應,高負荷地下滲透裝置在干燥期間間歇地供應氧氣(通風)。污水經過缺??氧深度處理裝置,達到標準后,進一步提高了氮,磷的去除和排放效果。該過程的核心是高負荷地下滲透和深加工單元,創新也集中在這里。

  圖1高負荷地下滲濾液處理復合技術工藝流程圖

  1.技術突破

  對于中國而言,低水力負荷是限制地下滲透技術推廣和應用的主要因素。主要原因是死亡微生物的過度積累,導致地下滲透系統的堵塞。進一步的研究發現,系統堵塞首先出現在過濾層頂部附近。結果,氧氣供應不足,這將極大地加速系統堵塞,形成惡性循環并限制液壓負荷的增加。同時,需要改進地下滲透技術的反硝化和反硝化以及長期除磷。為了解決這些問題,研究團隊進行了以下技術創新:

  (1)通過系統結構創新,實現了滲濾系統的自檢反饋,合理控制了污水輸送和系統中污染物負荷的分配,水流受阻,系統堵塞。

  (2)通過優化不同功能結構層的過濾配方,加強了過濾材料對污染物的去除效果,合理控制了污水在滲濾系統中的停留時間,以及污水負荷能力的關系。治療效果平衡。

  (3)通過運行方式創新(間歇進水,干燥期間適當通風),避免淹水和通風,實現微功率通風和供氧;為氧氣供應裝置增加加熱功能,使其可根據室外溫度自行調節。系統的空氣溫度確保系統在低溫條件下可以正常運行。此外,滲濾系統經受厭氧(淹沒)和好氧(下降)交替環境,以及通過好氧硝化形成的硝酸。在隨后的兼性厭氧環境中,通過在污水和老化生物膜中使用有機碳對鹽進行反硝化,大大提高了脫氮效果。

  (4)通過微生物工程技術提高老化微生物(污泥)的分解率,進一步提高系統的污染負荷能力。此外,通過集成創新,實現了不同處理單元(特別是高負荷地下滲透單元和深加工單元)之間的協同耦合,以確保系統的長期穩定運行。

  2.主要優點

  通過上述技術創新,高負荷地下滲濾液廢水處理復合技術具有以下優點:(1)占地面積小。 1噸污水的日處理面積為1.5-2.0平方米,表面可規劃為花園,旱地和休閑場所。 (2)建設投資少,運行成本低,維護方便。建設成本與傳統工藝相似,遠低于傳統的生態和土地處理工藝,運行能耗<0.1千瓦時/噸污水。該設備在短時間內簡單且間歇性,故障率低,幾乎無需日常維護。 (3)系統出水水質良好。該系統具有除磷除磷功能,出水水質達到城市污水處理廠(GB18918-2002)A級排放標準,運行穩定。 (4)系統運行幾乎不受氣候條件的影響。該系統設置在地下,可以人工調節生物膜的溫度,以確保系統廢水全年達到標準排放。 (5)使用靈活,無二次污染。該工藝每天處理數噸至數千噸的污水,不排放污泥,無異味,無噪音,不繁殖蚊蟲,節省污泥處理成本,避免二次污染。

  基于上述創新,研究團隊已獲得發表學術論文23篇,其中SCI論文16篇。 2010年,該技術被住房和城鄉建設部和科技部選入“鄉鎮住宅和住宅類推廣目錄”。多年來被環境保護部選入“國家鼓勵的環保技術目錄”。

  3.技術應用和效益

  高負荷地下滲濾液污水處理復合技術克服了污水生化處理及其衍生技術的高效運行,復雜管理和維護的缺點,克服了大規模的傳統生態處理技術,氮磷去除效果差,氣候適應性差。缺點正在成為中國鄉鎮不可或缺的生活污水處理技術。自2008年以來,該技術已被用于在全國15個省和自治區建立近400個污水處理設施。單座治療量表為15-3000噸/日,總治療量約為8萬噸/日。通過這些設施的建設,社會經濟產值約3億元。與生化處理技術相比,運行成本近5000萬元/年,運行耗電量約為1500萬千瓦時/年,相當于節約6000多噸標準煤。因此,可以減少由相應的煤燃燒產生的溫室氣體和諸如CO 2,SO 2,NO 2,灰塵等的污染物的排放。此外,可以消除每年約2萬噸污泥排放造成的環境破壞。隨著該技術應用的快速發展,經濟和環境效益將進一步提高。

  3.小規模生活污水處理技術應用過程中存在的問題和挑戰

  目前,隨著農村和地方政府對農村生活污水處理的重視和投入越來越多,農村水環境質量迎來了重大改善的機遇,也為小規模國內市場提供了廣闊的市場。污水處理技術。然而,小規模的生活污水處理技術在申請過程中也面臨一些問題和挑戰:

  1.污染物排放標準變得越來越嚴格,廢水處理技術需要升級

  為了控制和改善氮,磷過量排放造成的富營養化,中國城市污水處理廠污染物排放標準日益嚴格。例如,2012年實施的北京地方標準(DB11 / 890-2012)顯著降低了城市污水處理廠氮,磷等污染物的排放限值(TN <10mg / L,NH4 + -N <1.0mg / L, TP <0.2 mg / L),這是所有廢水處理技術的主要挑戰。

  2.迫切需要制定農村污水處理設施的污染物排放標準

  雖然中國的一些省市已經引入了農村生活污水處理設施污染物的當地排放標準,但排放限值差異很大。與此同時,中國尚未制定農村生活污水處理設施排放標準,大多數農村污水處理設施得到應用。城市污水處理廠的污染物排放標準。中國農村的水質水量特征和排放特征與城市有很大差異。城市污水處理廠污染物排放標準的統一應用不利于我國農村生活污水的防治。

  3.缺乏相關技術市場準入機制和設施運行監督機制

  中國小型生活污水處理設施的市場競爭非常激烈,各種技術參差不齊。此外,缺乏相應的市場準入機制,缺乏對設施運營和維護的監督。這也導致大量現有設施的正常運行率低。

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