蘇振宇卓陳雅鄭東丹林榮斌

(1.廣州市地下鐵道總公司,廣東廣州 510030; 2.廣州賽特環(huán)保工程有限公司,廣東廣州 510640;3.廣州賽特檢測(cè)有限公司,廣東廣州 510640;)

SPT原位消減生活污水污泥產(chǎn)量技術(shù)的應(yīng)用與探討

蘇振宇1卓陳雅2鄭東丹3林榮斌2

(1.廣州市地下鐵道總公司,廣東廣州 510030; 2.廣州賽特環(huán)保工程有限公司,廣東廣州 510640;3.廣州賽特檢測(cè)有限公司,廣東廣州 510640;)

本文簡(jiǎn)單的介紹了當(dāng)前我國(guó)污水處理和污泥產(chǎn)量居高不下的現(xiàn)狀。針對(duì)此現(xiàn)狀提出了一種SPT原位消減生活污水污泥產(chǎn)量的技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)構(gòu)建一個(gè)小型的人工生態(tài)系統(tǒng)來(lái)處理生活污水,從而在源頭上控制污泥的產(chǎn)生。結(jié)果表明,通過(guò)一定條件的控制,在保證污水達(dá)標(biāo)排放的前提下,系統(tǒng)污泥的排放量基本能做到零排放。在一定程度上,為我國(guó)城鎮(zhèn)污水的污泥減量提供一個(gè)新的方法。

原位 污泥降解 生態(tài)系統(tǒng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科技水平的發(fā)展,城市污水的處理率逐年提高,城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量也急劇增加[1]。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示2010年,城市污水處理能力已到達(dá)1.22億m3,城鎮(zhèn)污水廠已達(dá)2600多座,十二五期間污水處理能力還將增大900萬(wàn)m3,在建和增建的城鎮(zhèn)污水處理廠達(dá)1800多座。同樣我國(guó)污泥產(chǎn)量現(xiàn)狀:以含水量80%計(jì)算, 2003年時(shí)我國(guó)污泥產(chǎn)量已達(dá)到1280萬(wàn)t/年[2]。目前我國(guó)城市污水處理廠每年排放城市污泥約為180萬(wàn)t(干重),并以年增長(zhǎng)率＞16%的速度遞增[3]。根據(jù)廣東省環(huán)保廳數(shù)據(jù)顯示,僅廣東省2010年全省污泥日產(chǎn)生量達(dá)8000t,全省城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生總量約為216.4萬(wàn)t。按照預(yù)測(cè),到2020年我國(guó)污泥產(chǎn)量將突破6000萬(wàn)t[2]。污泥中含有大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及有機(jī)物、病毒微生物、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質(zhì),所以如此龐大的污泥產(chǎn)量如果不經(jīng)有效的治理,將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

我國(guó)污泥處理處置的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化、資源化。常用的處置方法有:堆肥、焚燒、低溫?zé)峤?、填埋。但這些技術(shù)均是對(duì)污泥進(jìn)行末端治理,且處理和處置的成本高,及二次污染等?；诖斯P者介紹了一種利用生態(tài)學(xué)原理原位消減生活污水污泥產(chǎn)量的方法。它能從源頭控制污泥的產(chǎn)生,且能耗低,運(yùn)行費(fèi)用省、無(wú)二次污染為解決我國(guó)城鎮(zhèn)污水的污泥處理和處置提供新的方法。

1 原理

SPT機(jī)器原位消減生活污水污泥產(chǎn)量技術(shù)是依據(jù)生態(tài)學(xué)原理和熱力學(xué)第二定律,模仿水生生態(tài)系統(tǒng)。在一個(gè)特制的方型設(shè)備內(nèi),構(gòu)建一個(gè)具有不同生態(tài)位的菌、藻、原生動(dòng)物(輪蟲)及后生動(dòng)物(如線蟲)組成的較長(zhǎng)生物鏈。同時(shí)在設(shè)備內(nèi)部通過(guò)不同的空間結(jié)構(gòu)分割,添加特制的比表面積大的多螺旋載體填料,來(lái)吸附生長(zhǎng)的生物膜使污泥停留時(shí)間延長(zhǎng),促進(jìn)形成更長(zhǎng)食物鏈的微生態(tài)系統(tǒng)[4]。由于低效的生物轉(zhuǎn)換,能量在從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)(細(xì)菌)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)(原水動(dòng)物和后生動(dòng)物)的傳遞過(guò)程中會(huì)發(fā)生損失。所以人工構(gòu)建較長(zhǎng)的生物鏈促進(jìn)了物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),理想狀況下實(shí)現(xiàn)了能量損失最大生物產(chǎn)生量最小。加速了污水中污染物和污泥的消化分解,生活污水從原來(lái)的“末端處理”轉(zhuǎn)變成了“源頭控制”[5]。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)備與基地

試驗(yàn)設(shè)備SPT機(jī)器由賽特環(huán)保有限公司自主發(fā)明。試驗(yàn)基地選取了珠海市蓮洲鎮(zhèn)蓮江村、廣州市蘿崗街逕子村、中山市凱茵新城別墅區(qū)三點(diǎn)。對(duì)這三個(gè)試點(diǎn)的水環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析后,發(fā)現(xiàn)處理前的生活污水水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度高,發(fā)黑發(fā)臭,常常未得到有效處理便排放到自然水體,污染周圍環(huán)境,急需得到有效的污水處理。

2.2 試驗(yàn)方法及測(cè)試項(xiàng)目

2.2.1 試驗(yàn)方法

選取三個(gè)生活污水試驗(yàn)點(diǎn)(珠海,蘿崗,中山),每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都裝上SPT機(jī)器。生活污水不經(jīng)加藥處理,直接經(jīng)潛水泵按0.4m3/h流量抽到試驗(yàn)裝置中,作為營(yíng)養(yǎng)液。污水凈化前期,設(shè)備內(nèi)部需花一周時(shí)間曝氣馴化培養(yǎng)從而創(chuàng)立一個(gè)多相生物流化床,建立多元化的微生物生態(tài)系統(tǒng)。待機(jī)器內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定后,既可按0.4m3/h進(jìn)水流量進(jìn)行全天24小時(shí)連續(xù)不斷處理生活污水,月處理可達(dá)到300t左右。經(jīng)系統(tǒng)處理的水檢測(cè)達(dá)到合理排放標(biāo)準(zhǔn)后排入自然水體。試驗(yàn)過(guò)程每個(gè)月定期抽取進(jìn)出水樣,送往賽特檢測(cè)有限公司檢測(cè)水樣中的總磷,氨氮, COD,和SS指標(biāo)。每個(gè)月的月末進(jìn)行一次系統(tǒng)污水殘?jiān)欧帕繙y(cè)定并記錄數(shù)據(jù),工藝流程見(jiàn)圖1。試驗(yàn)于2014年4-9月進(jìn)行,歷經(jīng)6個(gè)月。

2.2.2 測(cè)試項(xiàng)目的方法

排渣量測(cè)定:通過(guò)每個(gè)月定期排放殘?jiān)?然后過(guò)濾烘干稱重計(jì)算排渣干重;水質(zhì)懸浮物,化學(xué)需要量,總磷,氨氮的測(cè)定分別利用國(guó)標(biāo)(GB11901-89);國(guó)標(biāo)(GB11914-89);國(guó)標(biāo)(GB11893-89);國(guó)標(biāo)(GB7479-87)。

表1 實(shí)驗(yàn)期間蓮江村的水質(zhì)變化結(jié)果Table1 Results of water quality in Lian jiang village during the test period

3 結(jié)果與討論

3.1 殘?jiān)欧帕?/p>

三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)每個(gè)月的SPT系統(tǒng)排放的殘?jiān)芍財(cái)?shù)據(jù)如圖2,從圖上可以看出運(yùn)行過(guò)程中每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)排放的殘?jiān)芍亓孔兓?dòng)較低,且都能維持較低排放水平。按進(jìn)水流量0.4m3/h計(jì)算,蓮江村,逕子村,和雅居樂(lè)三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),每個(gè)月平均處理生活污水水量300t左右,其中殘?jiān)芍仄骄欧帕糠謩e為9.41g,10.1g,9.6g。換算成處理一萬(wàn)噸污水處理量,總共的排渣干重也只有300g左右,與污水廠處理一萬(wàn)噸廢水污泥產(chǎn)生量平均值2.7t(干重)相比基本達(dá)到了零排放。

3.2 進(jìn)水和出水的水質(zhì)變化情況

在實(shí)驗(yàn)期間,每個(gè)月對(duì)三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)處理的進(jìn)出水定時(shí)檢測(cè),監(jiān)測(cè)處理的水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)處理后的排放水均達(dá)到了GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)。表1展示的是蓮江村6個(gè)月的檢測(cè)數(shù)據(jù),從表中可知實(shí)驗(yàn)期間該方法對(duì)污水中各相關(guān)指標(biāo)去除率高,且穩(wěn)定。出水達(dá)到了GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)。其中尤以SS和COD的去除率最高能分別都能達(dá)到90%以上。做到了處理水不經(jīng)沉淀直接就可以排放的污水處理技術(shù),處理工藝省去污水處理廠中的二層池和剩余污泥處理設(shè)施,從而減少了污水廠的占地就面節(jié)省了剩余污泥的處理費(fèi)用。

4 影響因素

4.1 溫度

不同季節(jié)生活污水的水溫不一樣,而水溫是影響污水處理的一個(gè)重要因素。生態(tài)鏈中各種生物的生長(zhǎng)及相應(yīng)的代謝情況都與溫度的變化息息相關(guān)。從圖2可以看出在6個(gè)月的處理過(guò)程中水溫的變化浮動(dòng)不大基本保持在25℃到29℃,這可能與試驗(yàn)基地的地理位置有關(guān)。珠海地處中國(guó)華南地區(qū),一年當(dāng)中較長(zhǎng)的時(shí)間氣候溫暖。所以在寒冷地區(qū)低溫條件下,需增加保溫裝置。

4.2 進(jìn)出水流量

設(shè)備內(nèi)部的填料能將生物污泥全部截留在反應(yīng)器內(nèi),從而延長(zhǎng)污泥停留時(shí)間。加上穩(wěn)定存在的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物形成的發(fā)達(dá)微生物生態(tài)鏈,使污泥達(dá)到自身氧化降解。但是當(dāng)進(jìn)出水流量調(diào)的過(guò)大,造成水力負(fù)荷變大,水力停留時(shí)間變短就有可能造成兩種后果。第一設(shè)備內(nèi)部構(gòu)建好的微生態(tài)系統(tǒng)中的個(gè)體、種群會(huì)被水流帶走從而破壞了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。第二,截留在反應(yīng)器上的生物污泥也容易被沖走,從而縮短了污泥停留時(shí)間。故進(jìn)出水流量若控制不好就會(huì)影響到污泥減量的效果。從工程的實(shí)踐表明,在處理生活污水時(shí)進(jìn)出水流量保持在0.4m3/h時(shí),不會(huì)對(duì)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成破壞,不會(huì)影響到污泥減量效果。

4.3 氣量

在構(gòu)建好的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi),為了能實(shí)現(xiàn)好氧和厭氧的共存形成好氧與厭氧反復(fù)耦合的過(guò)程。我們?cè)诜磻?yīng)內(nèi)部裝上了曝氣裝置。但是氣水比根據(jù)不一樣的水質(zhì)會(huì)有相應(yīng)的變化。當(dāng)生活污水污染相對(duì)嚴(yán)重時(shí)氣水比會(huì)適當(dāng)提高,相反氣水比就會(huì)調(diào)偏低點(diǎn)。

4.4 其他因素

當(dāng)然水體的pH值,水質(zhì)情況,水體的油脂含量,處理的工藝等其他因素均為影響到污水污泥處理效果,在后期的實(shí)驗(yàn)過(guò)程仍需進(jìn)一步的觀察。

5 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)以高分子材料為基料,造成高比表面螺旋體。通過(guò)培養(yǎng)和控制生物群體的生長(zhǎng)和繁殖,使其高效率地作用于污泥成份,從而達(dá)到污泥的降解分離直至污泥減量的目的。本文所述的實(shí)地試驗(yàn)和應(yīng)用呈現(xiàn)的結(jié)果令人滿意,同時(shí)也充分說(shuō)明了設(shè)計(jì)原理的合理性。本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)完全沒(méi)有添加任何藥劑,基本無(wú)殘?jiān)欧?成本低,維護(hù)簡(jiǎn)單,無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。為中國(guó)的日益增多的污水污泥處理,提出了一條新的治理方法。由于在營(yíng)造復(fù)雜的水生環(huán)境后,生物鏈之間的關(guān)系更加復(fù)雜。如何降解污泥,如何使生物群體作用效率更高等問(wèn)題,仍需進(jìn)一步的研究和探討。

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[2]戴曉虎.我國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置現(xiàn)狀及思考[J].給水排水,2012, (2).

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