劉 云 王檳強(qiáng)
中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司 四川 成都 610081
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的高速發(fā)展,水環(huán)境問(wèn)題日趨突出,為改善水環(huán)境,對(duì)污水處理廠出水水質(zhì)要求愈發(fā)嚴(yán)格,根據(jù)環(huán)境容量,國(guó)內(nèi)大多數(shù)污水處理廠要求出水執(zhí)行類地表Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過(guò)這幾年工藝的研究及應(yīng)用,在最近新建的污水處理廠或老舊污水處理廠提標(biāo)改造中,以MBR短流程工藝和二級(jí)處理+混凝沉淀+反硝化深床濾池的長(zhǎng)流程深度處理工藝已成為主流工藝,并日趨成熟。
對(duì)于新建污水處理廠來(lái)說(shuō),MBR處理工藝由于用膜池取代了傳統(tǒng)工藝中的二沉池,出水經(jīng)消毒后達(dá)標(biāo)排放,且膜本身具有過(guò)濾作用,生化系統(tǒng)中污泥濃度可以達(dá)到8~10g/L,是傳統(tǒng)常規(guī)污水處理工藝中污泥濃度的2~3倍,因此MBR占地相對(duì)較傳統(tǒng)長(zhǎng)流程深度處理工藝少的多,而混凝沉淀+反硝化深床濾池的長(zhǎng)流程工藝需要增加后續(xù)處理單元,因此占地較大。對(duì)于擴(kuò)建或者提標(biāo)改造污水處理廠來(lái)說(shuō),MBR工藝可以將二沉池改造為膜池,新建超精細(xì)格柵及膜池鼓風(fēng)系統(tǒng)即可,因此增加用地較少,且膜池提高了生化系統(tǒng)中污泥濃度,污水廠還可以提質(zhì)增量。以混凝沉淀+反硝化深床濾池為深度處理的長(zhǎng)流程工藝因需要后續(xù)增加處理單元占地較大。以10萬(wàn)m3/d新建地埋式污水處理廠比較如下:
10萬(wàn)m3/d新建地埋式污水處理廠經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較
上表表明,MBR工藝適用于用地緊張的新建污水處理廠或者建設(shè)面積不足的污水處理廠改擴(kuò)建,另外還可以通過(guò)采用MBR工藝提高土地利用率。但MBR工藝需新建超細(xì)格柵(精細(xì)格柵),同時(shí)需新建膜池及鼓風(fēng)機(jī)房,且因膜孔徑小,需對(duì)膜頻繁清洗,設(shè)備昂貴,能耗較大。另外當(dāng)污水中總磷較高時(shí),生物除磷能力有限,而化學(xué)除磷可以除去污水中95%左右的磷,因此需在生化池中投入過(guò)量的藥劑,在固有的工藝設(shè)施上,只有通過(guò)化學(xué)輔助除磷才能達(dá)到排放要求。其中大部分藥劑發(fā)生了混凝作用,藥劑量較大,藥劑的粘性附著在膜表面,對(duì)出水量有較大影響;深度處理工藝構(gòu)筑物多,但可根據(jù)出水要求進(jìn)行優(yōu)化組合,特別是改造時(shí),可根據(jù)現(xiàn)狀工藝出水采取相應(yīng)的對(duì)策,達(dá)到排放要求。
對(duì)于混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝,反硝化深床濾池普遍采用進(jìn)口設(shè)備,單方造價(jià)及性能差異不大,因此長(zhǎng)流程深度處理工藝中,混凝沉淀池的選擇對(duì)新建、改擴(kuò)建、提標(biāo)改造的污水處理廠造價(jià)和成本影響較大。目前常用的混凝沉淀池有:網(wǎng)格絮凝斜管(或斜板)沉淀池,折板絮凝平流沉淀池,高密度沉淀池等,其中平流沉淀池占地面積大,主要用于大型給水廠,斜管或斜板沉淀池給水廠和污水廠均適用,但由于受水量波動(dòng)影響較大,且污水廠深度處理時(shí),進(jìn)水均為低濁水,效果更差,在安徽等地實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,也證實(shí)了上述觀點(diǎn)。高密度沉淀池是載體絮凝快速沉淀技術(shù),其工作原理是先向混合池中投加混凝劑,使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn),再向絮凝池中投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒和高分子助凝劑,利用介質(zhì)的重力沉降及載體的吸附作用使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以載體為絮核,通過(guò)高分子鏈的架橋吸附作用以及微砂顆粒的沉積網(wǎng)捕作用快速沉淀,通過(guò)不斷循環(huán),介質(zhì)顆粒和各種化學(xué)藥劑強(qiáng)化絮體往復(fù)接觸,增加了抗沖擊負(fù)荷的能力。與傳統(tǒng)絮凝工藝相比,該技術(shù)具有占地面積小、處理效果好、工程造價(jià)低、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn),這種特殊的反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)設(shè)計(jì),尤其適用于中水回用和各類廢水高標(biāo)準(zhǔn)排放領(lǐng)域。
高效沉淀池經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),目前主要有加砂加速沉淀池和磁混凝沉淀池的改進(jìn)型池型,其中磁混凝沉淀工藝在絮凝階段添加磁粉,通過(guò)磁分離機(jī)循環(huán)利用,磁粉顆粒非常微小但密度大(磁粉密度約7.5g/cm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.65g/cm3的砂密度),作為沉淀物結(jié)晶晶核,有利于混凝絮體生成與長(zhǎng)大,同時(shí)磁粉可與混凝絮體有效結(jié)合,混凝絮體密度遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)絮體,可大幅提高絮體的沉降速度,因此磁混凝沉淀池表面負(fù)荷可以做到20~25m/h,占地更省,效率更高。
廈門市某污水處理廠總規(guī)模10萬(wàn)m3/d,一、二期工程規(guī)模分別為2.5萬(wàn)m3/d,三期工程規(guī)模5萬(wàn)m3/d,為一二期工程尾水的提標(biāo)改造,采用磁混凝沉淀池+反硝化深床濾池處理工藝,出水執(zhí)行類地表Ⅳ;四期工程5.0萬(wàn)m3/d,為5萬(wàn)m3/d的污水廠擴(kuò)建+提標(biāo)改造,采用高效沉淀池+反硝化深床濾池處理工藝,出水執(zhí)行類地表Ⅳ。
根據(jù)環(huán)保局要求,主要出水指標(biāo)如下:BOD5≤6 mg/L,COD≤30mg/L,SS≤10mg/L,NH3-N≤1.5mg/L,TN≤10mg/L,TP≤0.3 mg/L。
由于三期和四期深度處理單元除混凝沉淀外,其它幾乎相同,本次只對(duì)混凝沉淀部分進(jìn)行分析比較,如下:
經(jīng)濟(jì)比較
從上表可以看出,同等規(guī)模下磁混凝沉淀池負(fù)荷約為高效沉淀池的2倍,占地約為高效沉淀池的一半,節(jié)省用地較明顯。同時(shí)磁混凝沉淀池綜合造價(jià)280元/m3高于高效沉淀池綜合造價(jià)200元/m3,土建費(fèi)用差距不大,磁混凝設(shè)備費(fèi)約為高效沉淀池的2倍。
(1)藥耗分析
成本分析
從上表可以看出,理論上磁混凝沉淀池由于添加磁粉,噸水成本比普通高效沉淀池高0.005元/噸,但根據(jù)實(shí)際使用時(shí),由于水質(zhì)波動(dòng),藥劑添加不均衡,實(shí)際成本相差不大。
(2)電耗分析
磁混凝沉淀池主要設(shè)備有:混合攪拌機(jī)、絮凝攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、磁分離機(jī)、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵,三期磁混凝沉淀池總功率約75kw,約0.025元/噸;高效沉淀池主要設(shè)備為混合攪拌機(jī)、絮凝攪拌機(jī)、刮泥機(jī)、污泥回流泵、剩余污泥泵、排泥泵,三期高效沉淀池總功率約60kw,約0.02元/噸??紤]到磁混凝增加了磁分離機(jī),且磁粉在循環(huán)過(guò)程中損耗較高效沉淀池高,因此磁混凝沉淀池電耗略高于高效沉淀池。
(1)通過(guò)比較,MBR和混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝均適用于污水處理廠新建、擴(kuò)建及提標(biāo)改造。以10萬(wàn)m3/d新建地埋式污水處理廠為例,MBR工藝單方造價(jià)約7500元/噸水,占地約0.4~0.5m2/噸水;采用二級(jí)處理+混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝單方造價(jià)約5000元/噸水,占地約0.6~0.8m2/噸水。
(2)對(duì)于采用混凝沉淀+反硝化深床濾池深度處理工藝,磁混凝和高效沉淀池均適用,同等規(guī)模下磁混凝沉淀池負(fù)荷約為高效沉淀池的2倍,占地約為高效沉淀池的一半,節(jié)省用地較明顯。同時(shí)磁混凝沉淀池綜合造價(jià)280元/噸高于高效沉淀池綜合造價(jià)200元/噸,土建費(fèi)用差距不大,磁混凝設(shè)備費(fèi)約為高效沉淀池的2倍??紤]到磁粉添加時(shí)需要人工,因此相同規(guī)模下,采用磁混凝沉淀池運(yùn)行綜合費(fèi)用比高效沉淀池略高。
(3)工藝選擇對(duì)污水處理廠造價(jià)及運(yùn)營(yíng)成本有著較大影響,污水處理廠新建、擴(kuò)建及改造時(shí)應(yīng)結(jié)合工程所處的地域、地塊及周邊環(huán)境綜合考慮,擇優(yōu)選擇。