小區(qū)污水處理技術探討

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簡介： 小區(qū)污水的水質與城市污水水質是相近的，但在選擇小區(qū)污水的治理工藝時，應充分認識小區(qū)污水本身的特點，選擇適用的工藝。筆者根據(jù)多年治理小區(qū)污水的實踐經(jīng)驗，談了自己的一些體會和看法。
關鍵字：小區(qū)污水 工藝

小區(qū)污水的水質與城市污水水質是相近的，但在選擇小區(qū)污水的治理工藝時，應充分認識小區(qū)污水本身的特點，選擇適用的工藝。筆者根據(jù)多年治理小區(qū)污水的實踐經(jīng)驗，談了自己的一些體會和看法。

    隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷向周圍擴展。在眾多城市的邊緣地區(qū)以及旅游景區(qū)出現(xiàn)了新的建筑小區(qū)，有賓館、住宅、學校、休閑娛樂設施、醫(yī)院等。由于這些小區(qū)沒有市政管網(wǎng)，有的雖然在市政管網(wǎng)規(guī)劃范圍內，但因市政污水處理滯后于城市的發(fā)展，在短期內還無法建設完整的市政系統(tǒng)。有的小區(qū)遠離城市，今后也不可能排入市政污水處理廠。小區(qū)的污水都就近排入地面水體，污染了周圍環(huán)境，特別是有些旅游景點，地面水體水質惡化，與周圍環(huán)境極不協(xié)調，人民群眾要求治理的呼聲越來越高。與此同時，各地環(huán)境部門加大了對小區(qū)污水污染治理的力度，一般要求進行二級處理，多數(shù)要求達到國家《污水排放標準》中的一級標準。小區(qū)污水治理存在著較大的市場。

    小區(qū)污水與市政污水如何區(qū)分，目前國內沒有嚴格的定義，水量也沒有具體規(guī)定。實際上，美國確定日處理水量在3800立方米/d以下為小區(qū)污水工程，前蘇聯(lián)確定為1400立方米/d以下。筆者認為我國宜將小區(qū)污水量的界限確定在10000/d以下為宜。

    小區(qū)污水的治理不是一個權宜之計，它將長期與城市大型污水廠并存。即使在許多發(fā)達國家，小區(qū)污水處理廠處理污水的總量也超過城市大型污水廠的污水總量。如按污水處理廠的數(shù)量比較，小型污水處理廠的數(shù)量占有絕對多數(shù)，因此對小型污水的治理應予以足夠的重視，其治理技術也應認真探討。

    小區(qū)污水處理與市政污水處理雖然都是生活污水，水質上沒有太大區(qū)別，但小區(qū)處理與市政處理還是有很多不同之處。在小區(qū)污水處理工程設計時，必須認真考慮。
    首先是水量、水質變化較大。有的小區(qū)住居成員比較單一，幾乎全是同一個單位的，上班、下班非常集中，用水量時變化系數(shù)很大。有的小區(qū)還有一些工業(yè)企業(yè)，間斷排放，形成水質、水量的沖擊。
    其次，小區(qū)污水處理工程大多沒有專門的污水處理專業(yè)人員，對處理工藝原理了解甚少，對運行過程中出現(xiàn)的問題，不知如何處理。
    第三是管理人員流動性較大。不少小區(qū)污水處理工程沒有長期固定的管理人員，更換比較頻繁，例如部隊的污水工作操作人員，多數(shù)一、兩年就更換一次，操作手往往剛剛熟悉設備的操作程序就換人了。由于頻繁的變動，在崗的人員也多沒有長期打算，不安心本職工作，更談不到鉆研業(yè)務技術，操作手普遍技術水平較低，不少人連簡單的機械故障都不會排除。
    第四，不少小區(qū)在建設初期沒有考慮污水治理，沒有污水處理工程的規(guī)劃位置。污水處理工程只能根據(jù)已有場地的情況，在總排水口的附近見縫插針。不少單位能提供使用的場地較小。
    第五，各個小區(qū)都有自己的建筑風格，污水處理建筑也必須與周圍環(huán)境相協(xié)調。特別是有的小區(qū)污水處理設施必須建在小區(qū)顯眼的部位，更應注意。
    第六，小區(qū)內水處理設施往往離建筑物及人員活動的部位較近，必須盡力減輕污水處理機械噪音及散發(fā)的異味對環(huán)境的影響。
    第七，小區(qū)污水處理多為小區(qū)所屬單位自籌資金，一般資金總額有限，使用者對初投資及運行成本都十分關心。

    筆者認為在選擇小區(qū)污水治理方案時，應考慮小區(qū)污水處理的特點。選擇的工藝應具備：
    1．處理工藝成熟、可靠，工藝流程簡單，所需設備及管道少，所選用的設備應是通用設備；
    2．主要設計參數(shù)選用應留有一定余地，適應水質、水量變化較大的沖擊；
    3．維護工作量要小，選用設備的操作與控制要簡單，易被操作手掌握，維修技術水平要求較低，以便適應管理人員、專業(yè)知識水平較低人員更換較為頻繁的特點；
    4．盡量采用一體化組合式構筑物或設備。這種一體化工藝可將各個處理單元組合在一起，各單元之間僅用一道隔墻（或隔板）分開。在隔墻上設孔口，就可實現(xiàn)相鄰單元的連接，各單元左右或上下交錯排列，構成一體。具有占地面積小，連接管道少，操作簡單，初投資及運行費用較低等優(yōu)點；
    5．盡量采用埋地式或半地下式的形式，將污水處理站全部或大部分埋置在地下，上面種草綠化。全地埋式的可設置在小區(qū)規(guī)劃的綠地內或道路上，不影響小區(qū)景觀，也不占用原建筑物規(guī)劃用地。

    目前小區(qū)污水處理治理形式較多，大多采用工廠生產(chǎn)的埋地式設備，基本上是八十年代根據(jù)國外設備仿造的，其工藝為傳統(tǒng)的生物接觸氧化法：
    污水→一沉池→生物接觸氧化池→二沉池→消毒池→排放。鼓風機鼓風，所有設備均設置在地下，九十年代初風行一時，對小區(qū)污水治理起到了積極作用，但也暴露了一些問題：
    1．填料容積負荷偏高，設備總容積較小，經(jīng)受不了水質、水量變化的沖擊，造成出水水質不達標；
    2．填料、斜管等器材使用年限一般是3～5年，如不更換將影響污水處理效果。但器材都填裝在地下設備內，更換時要排空設備內的污水及污泥，空間狹小，環(huán)境很差，維護較困難；
    3．鼓風機，消毒設備等全部安裝在地下設備內，設備內濕度較大，通風不好，容易造成設備腐蝕且維修也不便，至使部分設備不能正常運轉。

    小區(qū)污水與市政污水沒有太大區(qū)別。從工藝原理上講，凡是適合處理市政污水的工藝，用在小區(qū)污水處理時，水質是可以達到排放標準的。但在選用小區(qū)污水方案時，必須從小區(qū)污水處理的特點出發(fā)，選用適用的技術工藝。
    小區(qū)污水的主要污染物是有機物。目前，國內外經(jīng)濟適用的方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占絕大多數(shù)?；钚晕勰喾ㄓ卸喾N形式，應用最廣泛的有五種：
    1．傳統(tǒng)活性污泥法，一沉→曝氣→二沉。其中二沉設有污泥回流；
    2．傳統(tǒng)形式改進型，A/O與A2/O。A/O法有兩種，一是用于降磷的厭氧－好氧工藝，一是用于降氮的缺氧－好氧工藝。A2/O法則是即除氮又除磷的工藝；
    3．氧化溝，又稱循環(huán)曝氣池，類似活性污泥的延時曝氣法，近年來我國中小城市污水處理廠采用這一工藝較多。特別是一體化氧化溝，它不設初沉池、二沉池，處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的特點，有機物去除率高，也具有脫氮功能。氧化溝這種高效、簡單的特點，適合小區(qū)污水處理。但氧化溝不宜采用地下式，占地也較大，與小區(qū)周圍環(huán)境也難協(xié)調，限制了這種工藝在小區(qū)污水處理中的應用；
    4．SBR工藝，間歇式活性污泥法。它的前身是充排式反應池。由于操作敏瑣，限制了它的發(fā)展。近年來，隨著自動化控制器材可靠性的提高，蓬勃發(fā)展起來。它的基本特點是在一個池子中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥。SBR工藝具有一些優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法的特征：
    （1）SBR工藝運行簡單，基本實現(xiàn)無需搬運操作，進水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由一臺小型的PLC實現(xiàn)程序控制，運行的程序也可根據(jù)水質變化情況重新編排。使本來十分繁瑣的操作變成全自動運行；
    （2）造價低，占地少，不設置一沉池、二沉池，沒有污泥回流系統(tǒng)，多數(shù)情況下也可不設調節(jié)池，因此可減少占地，降低造價；
    （3）耐沖擊負荷。污水逐漸進入池內，被池內的水緩慢稀釋，污水與原池內的水的比例是逐漸提高的，所以耐水質變化的沖擊；
    （4）出水水質好。池內水沉淀時是在水平流速為零的理想靜止狀態(tài)下沉淀，沉淀效果好。池內溶解氧值交替變化。沉淀排水時，溶解氧接近零，抑制了絲狀菌的生長，污泥沉淀性能好；
    （5）能耗低。由于池內溶解氧的交替變化，使溶解氧濃度梯度大，提高了氧的利用率。沒有污泥回流系統(tǒng)，節(jié)省了能耗，降低了運行費用；
    （6）除磷脫氮。一個運行周期內，厭氧、兼氧、好氧交替變化，在一個池內實現(xiàn)了除磷脫氮。
    5．改進型SBR工藝。SBR工藝變種有多種形式，比較典型的有間歇式循環(huán)曝氣活性污泥法（簡稱ICEAS法），連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結合的活性污泥法（簡稱DAT－IAT法），三池連體型前部連續(xù)曝氣和后部交替曝氣相結合的活性污泥法（簡稱UNITANK法）。
    以上幾種改進型的SBR工藝都有其特點。當前國內都有應用的實例。這里主要介紹周期循環(huán)活性污泥法（簡稱CASS法）。CASS工藝是SBR工藝的改進形式之一，它除了具有SBR工藝所具有特點外，又優(yōu)于SBR工藝。

    我們從1994年開始對這種工藝進行研究，并成功的將它應用在北京航天城污水處理廠、北京朗迅光纜公司污水站、北京房山石樓污水站、南京師大附中污水站等十多處，COD、BOD去除率都達到了90％以上。CASS工藝的反應池用一道隔墻分為生物選擇區(qū)和主反應區(qū)。在生物選擇區(qū)內，微生物通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中的大部分可溶性有機物，經(jīng)過一個高負荷的基質快速積累過程，這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用。隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質降解過程。

    CASS工藝為連續(xù)進水。SBR工藝即使在小水量時，也需設置不少于兩個獨立運行的SBR池，以便在一個池子停止進水時，另一個池子接受集水池提升泵輸出的污水，否則就得設置池容較大的調節(jié)池。而CASS可實現(xiàn)連續(xù)進水，污水量較小時只需設置一個池子即可運行，省去了污水流量隨時間變化分配的自動控制閥門，只設一臺潷水器，池子結構形式也更為簡單。生物選擇區(qū)與主反應區(qū)一墻相隔，只是在池底設置一定數(shù)量的孔口相互連接，兩個區(qū)的水面標高相等。

    生物選擇區(qū)容積設計為總容積的20～25％，池長寬比多采用5:1～4:1，一個周期的排水量為總容積的30～40％，排水時間一般為1小時，一周期為4～8小時，在排水時進入生物選擇區(qū)的污水量只占到生物選擇區(qū)總容積的15～30％，排水時池內水平流速極小，水流較穩(wěn)定，池長寬比又較大，所以排水時連續(xù)進水并不影響排出水水質。

    潷水機是CASS工藝的主要設備之一。國外產(chǎn)品價格昂貴。我們自行研制的PL型旋轉式潷水機已生產(chǎn)了數(shù)十臺，已成功應用于工程。這種潷水機省去了在池內建排水井，用雙曲環(huán)狀橡膠軟管代替進口設備上的旋轉接頭，結構簡單、實用，價格也比進口設備便宜很多。

    曝氣方式的選擇。 CASS工藝曝氣方式常用鼓風機曝氣及潛水曝氣兩種方式。鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、消音器、減震基礎、閥門、儀表、輸風干管、支管、各種形式的曝氣頭（或開孔管）構成，需單獨建造風機房，系統(tǒng)繁瑣，噪音污染，管道及儀表的安裝、維護管理工作量也較大，設在水下的曝氣管道及曝氣頭維修十分不便。潛水曝氣按供氣方式可分為自吸式和供氣式兩種。小區(qū)污水工程中自吸式射流曝氣具有許多優(yōu)點：
    1．射流器多為鑄造件，構造簡單，無運動部件。我們研制的射流器噴嘴直徑d≥25mm，對空氣吸氣管管口過濾裝置無嚴格要求，只要沒有較大的固體物質進入，都不會發(fā)生堵塞，易維修管理；
    2．沒有較長風管，潛水泵出水口與射流器進水口直接相連，氧總的轉移系數(shù)大，氧的利用率高，污泥活性好，基質降解常數(shù)比其它活性污泥高；
    3．射流曝氣器混合室內，由于射流的紊動及能量交換作用，形成了劇烈的混摻現(xiàn)象。不僅在瞬時完成了氧由氣體向水中的轉移，而且進行著有機物、微生物、氧三者之間的傳質和反應。這是一種特定條件下發(fā)生的快速生物化學反應與三者間傳質的綜合過程，是其它任何一種活性污泥法不具備的；
    4．射流器的工作流體是由與它直接相連的潛水泵供給。潛水泵發(fā)生故障時，可通過設置的導軌提升到池頂上，維護管理十分方便；
    5．當需去除COD總量較大時，一般池內要設置多臺的射流器，一是避免單臺射流器配用功率過大的潛水泵，維修時提升困難，同時也可使池內充氧較為均勻；二是池內設置多臺射流曝氣器時，還可根據(jù)水質的變化，當污水中COD降低時關閉一定數(shù)量的曝氣器，降低能耗；
    6．不需要在池內設置曝氣管道及曝氣頭；
    7．在污水處理過程中對污水的攪拌效果好，水質均勻，不易產(chǎn)生污泥膨脹。
綜上所述，氧化溝SBR及其改進型的工藝，特別是SBR及其改進型的工藝更適合小區(qū)污水處理。我們將CASS工藝應用在多項工程上，實踐證明，它具有簡單、適用、處理效率高、維護簡單、占地省、投資小、更適合將處理構筑物全埋在地下等特點，普遍反映較好，應是今后小區(qū)污水處理的優(yōu)選工藝之一。