水解池一穩(wěn)定塘處理工藝

水解池一穩(wěn)定塘處理工藝研究摘要：占地面積大，底泥淤結(jié)嚴重和冬季處理效果差是我國穩(wěn)定塘應用中存在的主要問題。本研究通過中試和生產(chǎn)規(guī)模試驗，系統(tǒng)研究了水解池—穩(wěn)定塘處理工藝。研究結(jié)果表明，該工藝出水水質(zhì)好，占地面積小，底泥淤積少，冬季處理效果穩(wěn)定。本文還提出了該工藝應用于不同氣候帶地區(qū)的設計和運行參數(shù)。

關(guān)鍵字：水解池一穩(wěn)定塘系統(tǒng)占地面積底泥積累寒冷季節(jié)穩(wěn)定塘技術(shù)近年來在我國得到廣泛應用，但在應用中存在著占地面積大和淤積嚴重等問題，因此限制了穩(wěn)定塘的應用范圍，迫切需要加以解決。為尋求解決上述問題的技術(shù)途徑，水解池被用作預處理構(gòu)筑物。水解池通過厭氧活性污泥床的過濾、沉淀和吸附等物理化學過程，以及水解、酸化等生物化學過程，能去除大部分懸浮物，并可提高污水的生物降解性。在穩(wěn)定塘中采用多種生態(tài)類型的塘的優(yōu)化組合，形成了水解池—穩(wěn)定塘污水處理新工藝流程。1試驗裝置與試驗條件1.1

試驗流程試驗在北京市高碑店污水處理試驗場內(nèi)進行。工藝流程如圖1。水解池容積170m3。穩(wěn)定塘容積67.2m3。平行試驗中初沉池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)中的初沉池容積和穩(wěn)定塘容積都與水解池－穩(wěn)定塘流程中對應的構(gòu)筑物容積相同。穩(wěn)定塘為四塘串聯(lián)，第1、2、4塘種植鳳眼蓮、第3塘采用藻菌塘以增加復氧。在冬季試驗期間用農(nóng)用塑料大棚保溫，大棚總面積350m2。1.2污水水質(zhì)與分析方法試驗采用高碑店城市污水。其中工業(yè)廢水占57％，生活污水占43％。屬難降解的中濃度城市污水。實驗期間污水水質(zhì)平均如表1所示。表1

試驗用污水水質(zhì)(mg/L)項目范圍平均值方差總COD265～996494.8130.6溶解COD204.8～4220.9315.961.9總BOD5124～425199.368溶解BOD559.2～1988.0125.436.9各種水質(zhì)分折均按照國家有關(guān)標準分析方法進行。2試驗結(jié)果與討論2.1

與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的對照試驗水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)與傳統(tǒng)穩(wěn)定塘相比有兩個不同點。一是用水解池代替初沉池作為預處理構(gòu)筑物；二是用不同生態(tài)類型的塘的系統(tǒng)組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的藻菌塘。為研究這兩種措施的效果，進行了兩類對照試驗。2.1.1

不同預處理方式對效果的影響表2為穩(wěn)定塘均種植風眼蓮，總停留時間為5d，平均水溫20℃條件下，不同預處理方式對比試驗結(jié)果。表2不同預處理方式下植物塘的效果指標水解池－鳳眼蓮塘塘系統(tǒng)初沉池－鳳眼蓮塘塘系統(tǒng)總進水水解池出水穩(wěn)定塘出水總進水初沉池出水穩(wěn)定塘出水COD濃度(mg/L)492.3304.997.7492.3393.1171.7去除率(%)

88.180.2

20.265.1BOD5濃度(mg/L)193.5145.719.5193.5156.843.6去除率(%)

24.690.0

19.077.5SS濃度(mg/L)204.145.68.3204.193.412.2去除率(%)

77.795.9

54.294.0從表2可見水解池作為預處理后，鳳眼蓮塘出水COD、BOD5。和SS分別為97.7mg／L，19.5mg／L和8.3mg／L，均達到傳統(tǒng)二級生物處理排放水平。而與之對照的初沉池－鳳眼蓮塘的出水COD、BOD5分別為171.7mg／L和43.6mg／L，達不到排放標準。要達到與新流程同樣的出水水質(zhì)，計算與實驗表明，傳統(tǒng)植物塘需要延長水力停留時間至10d以上。即新工藝停留時間可縮短50％。2.1.2

水生植物塘與藻菌塘效果對比在預處理同為水解池，穩(wěn)定塘停留時間同為3d的條件下，水生植物塘(風眼蓮塘)與藻菌塘的對比試驗結(jié)果如表3。由表3可見水生維管束植物對污染物的去除明顯優(yōu)于單純的藻菌塘。放養(yǎng)水生植物還可限制藻類的生長，減少了出水中藻類懸浮物，并避免了傳統(tǒng)穩(wěn)定塘的除藻問題。表3鳳眼蓮塘與藻菌塘去除效果對比指標水生植物塘藻菌塘水生植物塘藻菌塘塘COD(mg/LL)進水323.9323.9

出水122.4175.50.69去除率(%)62.245.71.35BOD5(mg//L)進水125.0125.0

出水26.138.50.68去除率(%)79.169.21.14SS(mg/L))進水45.145.1

出水10.022.50.44去除率(%)77.850.11.55通過以上對比試驗證實了新工藝具有較高的凈化效率，這是因為水解池能大量去除進水懸浮物(去除率高達78％)，并將其部分水解，從而能提高污水的可生物降解性。另外合理組合應用水生維管束植物塘提高了穩(wěn)定塘的凈化效率。綜合計算進水懸浮物濃度的差別和塘中藻類沉淀的影響，新工藝流程中塘內(nèi)淤積的污泥量，比傳統(tǒng)的初沉池－藻菌塘系統(tǒng)減少60％以上。這將有利于穩(wěn)定塘的長期運行。2.2水解池－穩(wěn)定塘長期運行效果長期運行試驗共歷時兩年。經(jīng)歷了北京地區(qū)氣候條件下春夏秋冬四季變化。氣溫幅度為-15℃～35℃。表4為實驗期間常溫季節(jié)(平均氣溫高于15℃)平均運行效果。由表4可見，新工藝平均出水BOD5、COD和SS分別為11mg／L、89.7mg／L和7mg／L，優(yōu)于傳統(tǒng)二級處理水平。其中COD指標遠優(yōu)于高碑店污水處理廠曝氣池(停留時間為8h)的出水值(CODl50mg／L)。這說明新工藝對含有難降解有機廢水的城市污水有較好的去除效果。表4常溫季節(jié)長期運轉(zhuǎn)平均結(jié)果項目水解池穩(wěn)定塘全流程水溫(℃)2115～25

停留時間3h5～8d

有機負荷3.87kgCOOD/m3·d358.4～6553.0kggCOD/hha·d

COD(mg/LL)進水548.2329.2548.2出水329.289.789.7去除率(%)39.972.883.6BOD5(mg//L)進水201.9146.3201.9出水145.311.111.1去除率(%)27.592.494.5SS(mg/L))進水223.445.1223.4出水45.17.07.0去除率(%)79.884.596.92.3越冬的技術(shù)措施試驗為使在北京地區(qū)冬季氣候條件下穩(wěn)定塘試驗能正常進行，采用農(nóng)用塑料大棚作為冬季穩(wěn)定塘的保溫措施。試驗表明，塑料大棚能有效吸收太陽能，井減少穩(wěn)定塘熱量散失。在冬季較冷的日子(最低氣溫-12℃)，棚內(nèi)氣溫比棚外氣溫平均高15℃。此時進水解池的污水平均水溫為22℃，水解池出水水溫平均20℃。在塑料大棚保溫下，穩(wěn)定塘第1塘水溫平均可達11℃。實驗表明，在大棚保溫的條件下，當穩(wěn)定塘停留時間為15d時，即使第4塘水溫已降至5℃左右，此時出水水質(zhì)仍可達到二級排放標準(表5)。但技術(shù)經(jīng)濟分析表明，若采用塑料大棚復蓋停留15d的穩(wěn)定塘，基建投資與傳統(tǒng)二級處理工藝相比并無優(yōu)越性。為減少冬季穩(wěn)定塘停留時間，進行了人工強化措施與塑料大棚相結(jié)合的越冬試驗。試驗采用高負荷接觸氧化池(填裝軟性纖維填料)作為水解他的后處理，以降低進入穩(wěn)定塘的有機負荷。表6為不同負荷下接觸池與穩(wěn)定塘結(jié)合的處理效果。由表6可見，接觸池水溫損失較小(損失l～1.5℃)，在高負荷(停留時間0.5h)下處理效果良好，接觸池出水再經(jīng)塑料大棚復蓋下的穩(wěn)定搪(停留時間5d)處理，出水可達到二級排放標準。從以上試驗結(jié)果可知，采用水解池－接觸池－穩(wěn)定塘流程能保證出水在北方地區(qū)冬季仍能達到二級排放標準，但該流程需要增加接觸池、沉淀池和鼓風機房，而這些設備在常溫季節(jié)閑置不用。為減少基建投資，可考慮將水解池與接觸池設計為一體。水解池停留時間延長30min作為填料床。該部份夏季與水解池并聯(lián)運行，作為水解池的一部份。在冬季則將該部份作為接觸池使用。同時在穩(wěn)定塘首端設置污泥沉淀區(qū)。這樣只要增加鼓風機房即可，投資增加不多(圖2)。圖2接觸池強化的水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)流程表5塑料大棚保溫條件下穩(wěn)定塘運行平均效果項目水解池穩(wěn)定塘全流程水溫(℃)205～12

停留時間4h15d

有機負荷(kgCCOD/haa·d)

202.6

COD(mg/LL)進水457.3303.9457.3出水303.989.489.4去除率(%)33.570.680.5BOD5(mg//L)進水189.2145.3189.2出水145.317.817.8去除率(%)23.287.890.6SS(mg/L))進水204.853.8204.8出水53.814.314.3去除率(%)73.773.493.0表6接觸池強化試驗運行效果負荷接觸池進水接觸池出水穩(wěn)定塘出水(停留留時間5d)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)水溫(℃)BOD5(mg//L)COD(mg/LL)SS(mg/L))接觸池停留1h，負負荷3.6(kkgBOD55/m3·d)18150.2286.516.553.2120.012↓1015.2102.09.0接觸池停留0.55h，負荷3.6(kkgBOD55/m3·d)18149.5280.31760.1179.212↓1028.298.58.52.4

其它有毒有害物質(zhì)的凈化效果該新工藝由于是將厭氧上流式污泥床與多種生態(tài)類型的穩(wěn)定塘結(jié)合而成，提供了豐富的生態(tài)環(huán)境類型，因而對多種難降解有機污染物和病原微生物均有很好的處理效果(表7)。表7水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)對多種污染物的去除效果指標取樣樣點總進水水解池出水穩(wěn)定塘出水總?cè)コ?%)富營養(yǎng)物總氮(mg/L)34.6831.179.1773.56總磷(mg/L)8.507.671.2984.82病原微生物指標糞大腸菌群(個//L)2.3×1085.0×1072.3×10699沙門氏菌(個/LL)5.1×1051.2×1051.2×10497總大腸菌群(個//L)2.3×1087.3×1079.2×10696鹵代烴二氯乙烯(μg//L)0.332.37－100三氯甲烷(μg//L)53.212.90.898.6二氯乙烷(μg//L)52.019.27.485.8四氯化碳(μg//L)0.200.110.0480.0這表明該工藝不僅能用于處理一般城市污水，還能很好地處理多種工業(yè)廢水和醫(yī)院污水?，F(xiàn)該工藝已推廣應用于處理印染廢水、制藥廢水和工業(yè)區(qū)混合廢水，取得了很好的效果。2.5技術(shù)經(jīng)濟分析以上分析表明，水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)在技術(shù)上是先進的。表8根據(jù)近年來我們設計的幾個日處理萬噸級污水處理廠的概算指標，對比了水解池－穩(wěn)定塘工藝與傳統(tǒng)初沉池－穩(wěn)定塘工藝和活性污泥工藝的技術(shù)經(jīng)濟指標。其中地價設為75,000元／公頃。由表8可見，新工藝基建投資比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)約61.5％，比初沉池－穩(wěn)定塘工藝節(jié)約47.2％。運轉(zhuǎn)費用比活性污泥法減少71.5％，電耗降低約76％。日常運行費用比初沉池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)節(jié)約36.4％，若考慮到清淤費用，則減少量還要多。占地面積比初沉池－穩(wěn)定塘減少61.7％。以上結(jié)果充分表明，新工藝具有效率高、占地少、運行費用低、簡單易行等優(yōu)點。因地制宜地應用于中小城鎮(zhèn)，能夠取得很好的環(huán)境經(jīng)濟效益。表8三種工藝技術(shù)經(jīng)濟指標對照工藝基建投資(萬元))運行費用(萬元//a)占地面積(ha))電耗(kwwh/a)處理成本(元/mm3污水)水解池－穩(wěn)定塘初初沉池－穩(wěn)定定塘活性污泥泥法新工藝效益與初沉池－穩(wěn)定塘塘工藝相比節(jié)節(jié)約(%)47.236.461.7

36.4與活性污泥法相比比節(jié)約(%)61.571.5多占地3.5倍76.070.3注：按設計水量7500m3/d計算。2.6

推薦流程和工藝參數(shù)根據(jù)實驗研究和應用經(jīng)驗推薦以下工藝流程和參數(shù)作為水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)在不同氣候地區(qū)應用時的參考。以下參數(shù)適用于中濃度污水，即COD300～600mg／L。BOD5l00～300mg／L，SSl00～300mg／L，pH6～9。若污染物濃度高于此范圍，應酌情延長穩(wěn)定塘停留時間。2.6.1五嶺以南地區(qū)在五嶺以南地區(qū)應用的工藝流程見圖1。工藝參數(shù)為：水解池停留時間3h；穩(wěn)定塘設計負荷200～600kgCOD／ha·d；穩(wěn)定塘水力停留時間5～8d，水深1.0～1.5m，串聯(lián)級數(shù)4～6級，其中前二塘和最后一塘種植鳳眼蓮，其余為藻菌塘。2.6.2五嶺以北，淮河、秦嶺以南地區(qū)推薦工藝流程和參數(shù)同上，但穩(wěn)定塘按停留時間10d設計。在春夏秋季按停留時間5d運行，其余容積作為養(yǎng)魚塘，在冬季停留時間則按10d運行。2.6.3

淮河、秦給以北地區(qū)推薦工藝流程如圖2。水解池停留時間3.5～4.0h，冬天用其中一部份作為接觸氧化池，接觸池停留時間0.5～1.0h。穩(wěn)定塘停留時間為5d，加塑料大棚保溫。3小結(jié)3.1

水解池－穩(wěn)定塘系統(tǒng)達到二級處理排放標準所需的停留時間比傳統(tǒng)初沉池－穩(wěn)定塘流程減少50％以上，相應占地面積可減少50％以上，基建投資降低4