黃鏗杰

摘 要：對(duì)福建省某高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造，采用生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級(jí)氧化的組合工藝使處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)后回用于場(chǎng)區(qū)內(nèi)綠化、沖廁。本污水處理工藝的設(shè)計(jì)及應(yīng)用對(duì)類(lèi)似高速公路服務(wù)區(qū)的污水處理工藝具有一定的參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高速公路服務(wù)區(qū);A/O生化池;PVDF超濾;中水回用;高級(jí)氧化

福建省某高速公路服務(wù)區(qū)原采用地埋式一體化A/O接觸氧化工藝處理污水，該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單;具有較高的容積負(fù)荷;剩余污泥產(chǎn)量少，不存在污泥膨脹問(wèn)題;對(duì)沖擊負(fù)荷的耐受性較強(qiáng);運(yùn)行穩(wěn)定，占地面積小，管理方便[1]。但由于高速公路車(chē)流量不穩(wěn)定且逐年增加，原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)已無(wú)法滿(mǎn)足污水處理要求。此外，該服務(wù)區(qū)靠近飲用水源保護(hù)區(qū)，故產(chǎn)生的污水經(jīng)處理后需進(jìn)行中水回用，不允許外排?；诖耍卷?xiàng)目通過(guò)對(duì)該服務(wù)區(qū)原A/O生化池進(jìn)行升級(jí)改造，增加混凝沉淀、超濾、高級(jí)氧化等工藝使出水水質(zhì)滿(mǎn)足回用要求。

1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及工藝流程

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

高速公路服務(wù)區(qū)產(chǎn)生的污水一般由餐飲污水、糞便污水、加油站清洗污水和洗車(chē)廢水等組成，其污染物主要有：懸浮物、氨氮、碳?xì)浠衔?、蛋白質(zhì)、動(dòng)植物油、微生物、無(wú)機(jī)鹽等[2]，根據(jù)高速公路環(huán)保驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范[3]，服務(wù)區(qū)需要處理的污水水質(zhì)指標(biāo)主要有：化學(xué)需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、石油類(lèi)、動(dòng)植物油類(lèi)、氨氮（NH3-N）。本項(xiàng)目按預(yù)計(jì)最大排水量的120%進(jìn)行設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)處理污水量為120 m3/d，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)按照《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[4]，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 工藝流程

目前在高速公路服務(wù)區(qū)運(yùn)用較多的污水處理工藝有人工快速滲濾、生物生態(tài)處理、傳統(tǒng)生化處理等[5-7]。根據(jù)該服務(wù)區(qū)有機(jī)成分較高，可生化性較好，處理后的污水需進(jìn)行回用等特點(diǎn)，利用原地埋式一體化A/O接觸氧化處理工藝構(gòu)筑物，確定該服務(wù)區(qū)污水處理工藝為“生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級(jí)氧化”工藝。工藝流程圖如圖1所示。

污水經(jīng)過(guò)隔油池或化糞池處理后通過(guò)格柵攔截大塊漂浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，設(shè)置調(diào)節(jié)池的水量和水質(zhì)后，污水采用提升泵提升至A級(jí)生化池。在A級(jí)生化池內(nèi)，污水中有機(jī)物濃度較高，微生物處于缺氧狀態(tài)，池內(nèi)兼性微生物將污水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，同時(shí)利用有機(jī)碳源，將NO2-N、NO3-N轉(zhuǎn)化為N2。經(jīng)過(guò)A級(jí)生化池的生化作用后，污水中仍有一定量的有機(jī)物和氨氮存在。污水進(jìn)入O級(jí)生化池后，池中的硝化菌利用有機(jī)物分解產(chǎn)生的無(wú)機(jī)碳源或空氣中的CO2，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NO2-N、NO3-N。污水經(jīng)O級(jí)生化池處理后，水中含有大量的懸浮顆粒物，經(jīng)過(guò)沉淀池進(jìn)行固液分離后，一部分底泥通過(guò)回流泵回流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)，以達(dá)到反硝化的目的。剩余污水通過(guò)提升泵進(jìn)入高效沉淀池，經(jīng)高效沉淀和膜過(guò)濾技術(shù)進(jìn)一步去除剩余的懸浮物、油類(lèi)等物質(zhì)，最后通過(guò)臭氧催化氧化手段去除剩余難降解物質(zhì)。

2 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

2.1 隔油池及化糞池

隔油池每個(gè)單元尺寸為1.00 m×1.50 m×1.50 m，磚混結(jié)構(gòu)，由3個(gè)單元串聯(lián)而成;化糞池尺寸為2.00 m×2.50 m×4.00 m，磚混結(jié)構(gòu)，利用服務(wù)區(qū)原有化糞池。

2.2 格柵

設(shè)一道人工清渣格柵，采用L30×30×3角鋼非標(biāo)制作，柵寬400 mm;柵條間距10 mm;柵前水深0.3 m。格柵井采用磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為1.0 m×0.6 m×1.87 m。

2.3 調(diào)節(jié)池

為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×3.5 m，水力停留時(shí)間為4.5 h。池內(nèi)設(shè)潛污泵2臺(tái)，1用1備，功率為1.2 kW，揚(yáng)程15 m，流量10 m3/h。

2.4 升級(jí)改造后A/O生化池

A級(jí)生化池為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×2.0 m，水力停留時(shí)間為3 h;O級(jí)生化池為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×3.5 m，水力停留時(shí)間為5 h，內(nèi)設(shè)有2臺(tái)離心潛水曝氣器，1用1備，功率為1.0 kW。在生化池中投加生物載體填料，其中普通微生物填料比表面積控制在150 m2/m3～250 m2/m3，生物載體填料單面的比表面積達(dá)到450 m2/m3。同時(shí)，增加回流泵，強(qiáng)化脫氮效果，混合液回流比達(dá)到150%。設(shè)置2臺(tái)回流泵，1用1備，回流泵功率為1.2 kW，揚(yáng)程15 m，流量10 m3/h。

2.5 沉淀池

設(shè)計(jì)為1座豎流式沉淀池，玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×2.5 m。底部設(shè)有污泥泵2臺(tái)，1用1備，污泥泵功率為1.5 kW，揚(yáng)程10 m，流量20 m3/h。通過(guò)污泥泵使污泥回流至調(diào)節(jié)池。

2.6 提升泵房

污水經(jīng)沉淀池沉淀后經(jīng)提升泵房提升后流入后續(xù)工藝處理，設(shè)置2臺(tái)提升泵，1用1備，功率為1.2 kW，回流泵流量10 m3/h。

2.7 高效沉淀池

設(shè)計(jì)為1座平流沉淀池，磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為4.0 m×4.0 m×3.5 m。采用混合/絮凝/沉淀方式進(jìn)一步去除有機(jī)物，其主要接收來(lái)自沉淀池的出水和超濾車(chē)間的反沖洗排水和溢流水。絮凝劑PAC投加量20 mg/L，助凝劑PAM能提高混凝沉淀效果，但作為高分子聚合物容易對(duì)后續(xù)的超濾膜造成堵塞，因此，其投加量為0.1 mg/L。

2.8 PVDF超濾膜車(chē)間

放置于4.0 m×4.0 m×2.5 m磚混結(jié)構(gòu)小房?jī)?nèi)。利用濾膜兩側(cè)的壓力差，使水透過(guò)超濾膜，而截留懸浮物、油類(lèi)、高分子物質(zhì)、膠體等。超濾膜平均孔徑約為0.01 um～0.02 um，對(duì)SS、油類(lèi)的去除率達(dá)到99.9%以上。超濾車(chē)間包括PVDF超濾膜組件、產(chǎn)水泵、反沖洗水池、化學(xué)清洗池、清水清洗池等。單個(gè)PVDF超濾膜組件尺寸6寸，共放置一套膜組件，含有四根組件，單個(gè)膜組件排水面積27 m2，設(shè)計(jì)通量60 L/（m2×h）。超濾車(chē)間采取周期運(yùn)行方式，工藝過(guò)程設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

（2）按照n×A+B進(jìn)行循環(huán)，即A段執(zhí)行n次，然后進(jìn)入B段，如此循環(huán)，直到需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

進(jìn)水設(shè)計(jì)流量為5 m3/h，反洗設(shè)計(jì)流量為7.5 m3/h，快洗設(shè)計(jì)流量為6 m3/h。當(dāng)膜組件運(yùn)行到一定程度后，污染物會(huì)吸附在膜表面，堵塞膜孔，并形成濃差極化層和凝膠層。此時(shí)，需采用化學(xué)清洗方式恢復(fù)膜的通透性。在化學(xué)清洗池中配置500 ppm的NaClO溶液，然后通過(guò)清洗泵將藥液經(jīng)過(guò)膜壁進(jìn)入膜絲內(nèi)部，而后排回化學(xué)清洗池，通過(guò)這種藥液透過(guò)膜循環(huán)達(dá)到徹底清洗的目的。超濾膜車(chē)間的運(yùn)行由PLC自動(dòng)控制。

2.9 臭氧催化氧化池

磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為3.0 m×3.5 m×2.5 m。超濾膜車(chē)間過(guò)濾后的出水至臭氧催化氧化池底部，與臭氧充分接觸，在濾料層中的催化劑作用下發(fā)生氧化反應(yīng)。通過(guò)臭氧的強(qiáng)氧化性，可去除污水中的難降解物質(zhì)，進(jìn)一步降低CODcr的濃度。設(shè)置2套氧氣源臭氧發(fā)生器，臭氧投加量為30 mg/L。

2.10 出水池

磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為4.0 m×5.5 m×4.0 m。經(jīng)臭氧催化氧化池處理后的出水集中在出水池中，作為該服務(wù)區(qū)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的水源，用于場(chǎng)區(qū)內(nèi)綠化、沖廁。

3 工藝處理效果

該工程調(diào)試完成后運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)際進(jìn)水量為70 m3/d～100 m3/d，對(duì)項(xiàng)目豎流式沉淀池和出水池水樣進(jìn)行連續(xù)3天監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，污水處理設(shè)備對(duì)各污染因子的處理效果比較理想，處理后的出水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可作為中水回用于服務(wù)區(qū)綠化、沖廁等。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

該污水處理工程總投資約120萬(wàn)元，其中構(gòu)筑物投資73萬(wàn)元，主要設(shè)備投資約47萬(wàn)元。建成后運(yùn)行費(fèi)用主要包含動(dòng)力費(fèi)和藥劑費(fèi)，其中動(dòng)力費(fèi)約1.144元/m3，藥劑費(fèi)為運(yùn)行過(guò)程中投加的絮凝劑PAC和助凝劑PAM和NaClO溶液，其費(fèi)用分別為0.15元/m3、0.01元/m3和0.21元/m3。故其運(yùn)行成本費(fèi)用約1.514元/m3。

5 結(jié)論

（1）本項(xiàng)目采用生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級(jí)氧化工藝來(lái)去除污水中的有機(jī)物、油類(lèi)和懸浮物等，處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足中水回用要求。

（2）污水處理工藝占地面積小，投資低，運(yùn)行費(fèi)用低，每噸水處理費(fèi)用約1.514元，對(duì)同類(lèi)高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝具有一定的參考和借鑒意義。

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