摘要:本文通过研究适合深化的村镇污水处理工艺、设备材质及应用方案,旨在寻求适合中国村镇区域的污水处理设备。
关键词:村镇污水;设备化;材质
近年来,针对村镇污水的特点和处理要求,国内各类环保设备厂家通过引进国外技术、转化应用及自主研发等多种方式,推动了村镇污水处理技术的设备化发展。设备化污水处理技术具有投资低、建设速度快、占地面积小、处理效率高、管理方便等特点,已成为农村分散式污水处理行业的主要发展趋势之一。
常用的设备化工艺包括A2/O、MBBR、接触氧化、SBR、固定床生物滤池等。从材质方面划分,包括碳钢、玻璃钢、PE、预制混凝土等。就应用场景而言,设备化产品通常应用于相对集中的村落污水处理和散户式污水原位处理,其中,村落污水处理设备主要用于处理村落产生的生活污水,需要配套建设一定的污水收集管网;散户式污水原位处理设备主要用于处理一户至几户人家的生活污水,以污水接户管完成污水收集,无需建设复杂的配套管网。
1 设备化技术常用污水处理工艺
1.1 A/O及A2/O设备
活性污泥法设备化处理工艺主要通过在一个罐体或多个组合式罐体内构建不同的微生物生长单元,利用厌氧、缺氧、好养环境中各类微生物的生长代谢实现污水处理。
污水预处理单元根据实际建设条件和要求,可以选择采用土建式池体或一体化设备产品。污水在各处理单元间的流动有时需要进行提升,也可通过多罐体的高程调节实现自流;而污泥回流可采用泵提升,也可以采用气提方式实现。曝气风机及自控单元通常需要设置在设备内的一个独立区域,或单独设置在设备外形或设备柜/箱。
1.2 序批式反应器设备(SBR)
序批式反应器通过间歇式运行的方式,集进水、曝气、沉淀等功能为一体,无需设置污泥回流系统。同一反应池内按时间顺序进行进水、曝气反应、沉淀、排水,SBR工艺设备布置紧凑、占地面积省,自动化程度高,各工序通过自动控制实现。同样,其曝气风机及自控单元也需要设置在设备内的一个独立区域,或单独设置在设备外形成设备柜/箱。
1.3 膜生物反应器设备(MBR)
膜生物反应器利用膜组件进行的固液分离过程取代了传统的沉降过程,实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的分离,运行控制更加灵活稳定,是污水处理中容易实现装备化的新技术。通过自动化控制,实现曝气、药剂投加、排泥、膜清洗等功能,从而使操作管理更为方便。膜生物反应器工艺需与其他工艺组合使用形成成套处理设备,如A/O-MBR、A2/O-MBR、SBR-MBR等[1]。
1.4 移动床生物反应器设备(MBBR)
移动床生物反应器设备主要由反应器罐体、生物载体填料、曝气系统及全自动控制系统等部分构成。污水进入处理设备内与填料充分接触,填料表面载有大量微生物膜,曝气时悬浮载体在反应器内翻转流动并项目碰撞,提高传质效率,促进生物膜的更新,实现污染物的降解。
1.5 固定床生物滤池设备
固定床生物滤池设备将生物反应区及沉淀区分离开来。在生物反应区,微生物膜附着生长在固定的填料表面,污水从设备上端进入,曝气盘位于设备底部,气水逆流模式下,有利于形成良好的气-液-固传质条件。沉淀区以竖流式沉淀方式进行固液分离,剩余污泥(生物膜)从底部排出系统,上清液自流排放。
1.6 生物转盘设备
生物转盘设备包括驱动装置(减速箱、电机、轴承)及非驱动装置(箱体、护罩、盘片及架构、中心转轴及紧固件)。生物转盘依靠减速箱来实现慢速转动,微生物交替性的接触到空气与污水,并利用可生化污染物质作为底物来进行自身的繁殖,从而实现污水处理[2]。脱落的微生物膜因转盘的持续转动而保持悬浮状态,随生化后的污水自流到二次沉淀池,并实现固液分流。沉淀部分根据生物转盘微生物膜的特性,可以采用竖流式沉淀、定盘过滤设备或协管沉淀[3]。
2 设备常用材质和特点
污水处理设备常用材质包括碳钢、玻璃钢、聚乙烯等。
表1 农村污水处理设备的不同材质对比
3 不同方案的应用和问题
3.1 “单罐”方案
“单罐”式污水处理设备是指各处理单元全部集成在一个罐体内的一体化设备,污水流经罐体内各区域达到净化目的。主要应用于散户式原位污水处理或联户小集中的村落污水处理。罐体一般采用PE材质,采用的工艺技术及A2/O或多级A/O生物处理工艺为主。
“单罐”方案采用模块化方式,罐体经特殊工艺一次成型,可确保罐体密封性,同时还具有运输便捷、安装灵活等特点。但是,“单罐”方案也存在一些不足之处,其为节省动力设备成本,一般靠重力自流实现污水在罐体各功能区的流动,工艺调控的精准化难以实现;进水中的固体杂质易导致局部堵塞;此外,罐体的紧凑型设计不利于气提设备的维护。
3.2 “多罐”方案
“多罐”方案是指多个具有不同处理功能的罐体组合起来的一套污水处理设备。可应用于村落、小集镇、农家乐等地区的污水处理。“多罐”方案罐体一般也采用PE材质,经特殊工艺一次成型,密封性好,罐体间只需简单连接,具有安装快、运输方案的特点。但是相对来说占地面积较大。其次,罐体的材质及引进的先进技术(填料、曝气器等)使得造价相对较高,同时气提设备的维护也相对较困难,工艺控制的精准度也不高。
3.3 组合模块化方案
装配式污水处理厂采用预制混凝土建造技术与新型A2/O-MBR超滤平板膜技术相结合的工艺,在提高建设速度的同时可以保证污水处理厂出水水质稳定达标,出水优于一级A标准。装配式污水处理厂适用范围为500~500t/d,人口当量为5000~50000人,使用寿命长达50年。相比传统土建现浇建设模式,装配式的土建工程的最大工作量可在工厂内提前做好,现场只需快速拼装即可,特别适用于中国集中型污水处理应用。
虽然相对于“单罐”式和“多罐”式污水处理装置,组合模块式装置在工程造价、运行城北方面偏高,但是相对于缩微式城镇污水处理厂,该种小型污水处理厂应用于较大污水量的村镇地区(如集镇、较发达的农家乐地区等)是较为经济和高效的选择。
4 结束语
在村镇污水处理实际应用中,应根据处理污水的水质、水量、净化程度要求,以及当地的用地情况、气候、地质特点等对各类处理工艺进行选择。本文通过研究适合设备化的村镇污水处理工艺、设备材质及应用方案,旨在寻求适合中国村镇区域的污水处理设备。
参考文献:
[1]美国水环境联合会,曹相生.生物膜反应器设计及运行手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.
[2]高峰,李明.生物转盘工艺在农村污水处理中的应用研究[J].中国资源综合利用,2018,36(1):56-58.
[3]中国市政工程华北设计研究总院有限公司.CECS375:《2014一体化生物转盘污水处理装置技术规程》[S].北京:中国计划出版社,2014.
论文作者:李海强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/24
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