你也许会说,不就是城市里工业和生活污水处理时产生的淤泥么?说得没错,但更准确的定义是进行废水处理过程中分离出来的固体。
在我们过去的认知里,这些污泥实在是让人头痛的废物之一。它的成分及来源均比较复杂,其中含有大量的氮、磷、钾等多种营养元素和有机质可利用成分,也可能含有有毒、有害(二(哑心)英)、难降解的有机物(多氯联苯等)、重金属(铜、铬、砷、汞、镉等)、病原茵及寄生虫(卵)等物质。因此,大量未经处理的污泥任意堆放和排放,会对环境造成新的二次污染。
20世纪70年代以后,城市污泥产生的环境问题日益突出。在我国城市化进程加快、城市人口急剧增加、国家对环保事业投入不断增长的推动下,我国污水处理厂数量连年增加,污水处理能力不断提高,由此产生的污泥也将保持较大幅度的增长。据中国环境科学研究院规4算,到2010年,我国各城市污水处理厂产生的湿污泥将达5000多万吨,占我国年总固体废弃物排放量的5%以上。
在全球资源紧张的大背景下,改变传统的污泥处理和利用方式,减少污泥的二次污染,发展污泥资源化利用技术,已成为中国乃至全世界环保界广泛关注的课题之一。
变废为宝有没有可能?
传统方法
实际上,人们尝试过许多方法来处置污泥。最常用的是土地填埋、焚烧处理、水体消纳等,但这些方法自身也存在一定的污染或者说缺陷。
土地填埋,填埋坑中的渗出液和气体会破坏环境,污染空气与水源。渗出液中有害物质进入地下水层会污染地下水环境;填埋场产生的气体甲烷,不采取适当措施会引起爆炸;另外,适合污泥填埋的场所也因城市污泥大量的产出而越来越有限,美国近几十年来已经关闭了大量的填埋场,而欧盟各国1992年填埋处理约占40%,2005年已减至17%,而且规定所填埋的物质仅限于有机物质含量<50g/kg。
焚烧处理污泥一般要求其热值在1000kJ/kg以上。焚烧时产生的=恶英等气体造成大气污染,污泥中重金属也随烟尘扩散。另外,焚烧成本是其他处理工艺的2~4倍。
水体消纳实际上并未从根本上解决环境问题,造成了海洋污染。美国1998年已禁止向海洋倾倒污泥,欧盟也规定从1999年开始禁止利用海洋处置污泥。
显然,传统处置方法的各种弊端促使人们不得不去寻找新的解决方法。
水泥回转窑破解难题
2009年10月28日,由金隅集团自主研发的国内第一条利用水泥窑余热干化处置城市生活污泥示范项目竣工投产仪式在北京举行,标志着我国第一条城市污泥无害化处置线的正式投产。
据金隅旗下新北水水泥有限责任公司总经理付秋涛介绍,项目的设计思路是利用水泥生产产生的余热将有机污泥经过干燥后作为燃料进行焚烧,焚烧残渣替代黏土作为硅质、铝质原料,使废物变成资源。
水泥回转窑内温度为1450~1700℃,气体最高温度可以达到1800℃以上,在如此高温下废弃物中主要有机物的有害成分焚毁率可达99.999%以上,即使很稳定的有机物也能被完全分解;同时,能将有害废料中可能存在的重金属固定在熟料中,避免了再次扩散之害;焚烧污泥的残渣熔入水泥熟料,最终进入水泥成品,不会对环境产生二次污染。
据了解,该项目建成后每天可处置生活污泥700吨,每年大约可为北京市处置污水处理厂的污泥22万吨,占北京市生活污泥产生总量的1/4。目前金隅集团在北京还有五条新型干法水泥窑,具备日处理1000~1500吨污泥的能力。
2008年北京市污水处理后产生的污泥达87万吨。此城市污泥处置项目的成功运行无疑为城市市政污泥无害化、减量化、资源化、稳定化处置提供了一个安全的模式,更为解决北京乃至全国的污泥处置问题提供了一条新的途径。
污泥发电前景广阔
2008年5月11日,德中环保论坛开幕,环保问题专家、德国弗朗恩霍夫应用技术研究院研究员张浩表示:“目前中国污泥无害化处理率非常低,无害化处置设施还不到1/4。由于费用昂贵,即使在相对发达的城市,污泥处理率也仅为20%~25%,污泥隐患日益凸显。另一方面,沼气发电是目前发达国家处理污泥最常用的途径。因此,污泥发电对国内一些污水处理厂来说,是一项不错的选择。”
污泥发电的主要方法是通过污泥厌氧发酵,产生沼气,然后沼气在燃气内燃机的气缸内燃烧做功,把化学能转换成机械能,最终产生电能和热能。这种方法无须对污泥进行脱水处理,经厌氧罐发酵后,能消化75%~80%的污泥,剩余20%~25%的沼渣经脱水无害化处理后,还可制成有机肥;产生的沼气回收到沼气罐内,随时可用于发电,供污水处理厂循环自用;发电产生的余热一部分用来加温发酵池,剩下部分用于区域供热,实现热电联产。
更重要的是,根据政策,企业使用可再生能源发电可享受高于煤电0.25元/千瓦时的电价,并免征所得税和增值税。
江苏南京市在污泥发电上走在了全国前列。早在2007年6月,南京协鑫生活污泥发电厂就和南京市市政部门达成协议,处理江心洲污水处理厂日产的140吨污泥。该污泥发电厂总投资8050万元,具备日处理污泥400吨、最大处理600吨的掺烧能力,是当时国内最大的污泥发电项目。
据了解,南京协鑫是热电联产企业,发电过程中同时产生蒸汽,这是国家鼓励的电力生产方式。拿供热来说,集中供热锅炉效率在90%左右,小锅炉效率只有60%左右。打个比方说,同样满足一个热用户的需求,小锅炉如果一天要用10吨煤的话,集中供热锅炉只要6~7吨。
另外,用其他无害化方式处理生活污泥,成本大概在400元/吨,而污泥掺烧发电的成本只有110多元/吨,且烧完后的污泥残渣百分之百可以用作水泥生产的原料。
美国商务部部长助理伯海吉安在参观南京协鑫污泥掺烧现场后曾表示:“污泥焚烧发电体现了节约能源、保护环境的循环经济模式,具有明显的环境效益。”
化泥为肥
还有一种处理污泥的方法也取得了不错的效果,那就是污泥化肥。
在国外,污泥作为肥源农用已有多年的历史。日本在1954年就建成第一座污泥堆肥中心,到上世纪90年代末已建55座。美国的污泥农地利用量占污泥产出总量的35%,葡萄牙高达80%,德国为25%,英国为51%。目前,许多国家和地区都将污泥农用作为污泥资源化利用的主要方向。
在我国,海南海口市在污泥农用领域已率先取得突破。据了解,海口市城市生活污水经白沙门污水处理厂处理后,每年生成约4万吨污泥,原先用填埋法处理污泥,每吨污泥的运
输费和填埋费约需80元,还需要占用大量土地。
2002年,经海口市政府的协调,海南农丰宝肥料有限公司与白沙门污水处理厂签订合同,以每吨15元的价格包购污水处理厂的全部污泥,对城市污泥进行无害化处理,并以此为原料生产肥料,使海口成为我国第一个完全解决污水处理厂污泥=次污染问题和城市污泥再利用问题的城市。
据了解,海南农丰宝肥料有限公司采用专利技术,对污泥进行微生物无害化处理,杀灭污泥中的线虫、大肠杆茵等有害生物,降低重金属含量,然后以污泥作为基肥,迄今为止已开发生产出多达20多个品种的有机肥、复合肥和微生物肥,产品经海口市有关部门环保和质量检测合格后投放市场,受到农民欢迎,被广泛使用到海南的橡胶、反季节瓜菜、热带水果的种植中。
这一污泥治理利用方式的运用,每年为海口市政府节省近300万元的污泥处理费用和4520万元的填埋土地费用。农丰宝公司近三年来在海南积极推广利用城市污泥生产的生物有机肥,应用面积已达14000公顷,平均每公顷新增产值3600元,经济效益达50400万元
前行之路
尽管与欧美等发达国家还存在一定差距,但上述一系列事实无一不表明这几年我国在城市污泥处理上已经有了不小的进步。而国家的政策支持力度也在不断加大。
2009年2月18日,国家住房和城乡建设部、环境保护部及科学技术部并实施了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策(试行)》。这项政策明确了地方人民政府是污泥处理处置设施规划和建设的责任主体,强调了建设规划先行,污泥处理设施必须与污水处理设施同时投入运行,还强化了监督管理,要求地方各主管部门各司其职,污水处理厂要报告污泥去向及用途。同时,也统一了技术路线,要因地制宜确定污泥处置的方式。
最重要的是保障了资金来源,政策明确要求,各级政府应进一步提高污水处理费的征收水平,污水处理费应包括污泥处理处置运营成本,并可通过财政补贴等途径落实污泥处理处置费用,确保污泥处理处置设施正常稳定运营。同时也要求各级政府应加大对污泥处理处置设施建设的资金投入,对于列入国家鼓励发展的污泥处理处置技术和设备,按规定给予财政和税收优惠;鼓励通过特许经营方式引导社会资金参与污泥处理处置,建立多元化投资和运营机制。
关键词:污泥处理,污泥处置,现状分析,未来发展
中图分类号:TU992.3文献标识码:A
我国污泥处理处置现状
污泥处理、处置定义
我国污泥处理处置的总体目标是实现污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化。但目前我国还没有分别针对污泥处理和处置的准确解释,这一遗漏造成概念不清。过去,污泥处理与处置的区别即草率地以污水处理厂为界划分,厂内为污泥处理,场外为污泥处置[3]。这导致了责任主体的不清。处理、处置概念的混乱导致污泥处理、污泥处置目标不明,进而影响到管理、技术路线选取和技术标准的制定。
基于这一现状余杰等人的建议对污泥处理、处置分别定义如下:[4]
污泥处理:城市污水处理厂在污水处理单元操作过程中产生的污泥通过兼容、减量、稳定以及无害化的过程称为污泥处理。
污泥处置:经处理后的污泥或污泥产品以自然或人工的方式使其能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。
基于这一定义,污泥处理的工艺单元主要包括污泥浓缩、脱水、消化(厌氧消化和好氧消化)、堆肥和干化等工艺过程。而污泥处置则主要包括土地利用、污泥农用、卫生填埋、焚烧以及综合利用等方式。污泥处理处置的总体目标中,减量化、稳定化、无害化的目标可以认为是针对污泥处理提出的,而资源化的目标则是针对污泥处置提出的。
我国污泥处理现状
由于我国污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象,大多数污水处理厂中的污泥处理工艺还停留在传统的调制——脱水模式上。实现污泥稳定化处理的污水厂仍然不多。污泥的稳定化是污泥处理过程中重要的一个步骤。未经稳定的生污泥可被认为是污染物,含有易腐有机物、恶臭物质、病原体等,脱水效率低,卫生条件差。不进行污泥稳定化处理即脱水外运会造成如下结果[5]:
污泥体积庞大,造成污泥处置费用庞大;
污泥极不稳定,污泥中有机成分一旦发生腐败变质对环境会造成严重的二次污染;
污泥中的有用资源未得到利用,带来了资源的浪费,不符合可此续发展的目标。
但现实情况是,我国2600多座污水处理厂中只有近60座配有污泥厌氧消化设施,而其中正常运行的不到20座。未经稳定化处理的污泥占总污泥量的55.7%[5]。采用污泥好氧消化技术进行稳定处理的污泥约有26%[2]。与厌氧消化相比,好氧消化需要消耗更多的能量,运行费用较高,处理后污泥较难使用机械方法脱水,且不能像厌氧消化一样产生有价值的副产品(沼气)。
我国污泥处置现状
在各种污泥处置方式中,污泥的卫生填埋是目前我国普遍采用的处置方法。但由于脱水污泥的含水率较高及填埋场对污泥剪切力的要求,填埋场对污泥进场的要求越来越高。除此之外,污泥填埋不仅会严重危害填埋场的安全,而且会严重污染附近的生态环境。填埋的污泥会造成填埋场渗滤系统的严重堵塞,大大缩短垃圾填埋场的寿命,还会严重污染附近的地下水。
污泥的土地利用是我国污泥的另一个主要的处置方式。但是我国既没有系统、科学的管理办法,也没有配套的污泥标准系统,故污泥土地利用的安全性正在受到质疑。在土地利用时,由于施用处理不到位的污泥,使得污泥中有效成分不能被充分利用,有的导致土地盐害、烧苗和病虫害等问题,污泥在很多地区反而成为了一种污染源。
近年来污泥干化系统设备的国产化发展很快,污泥单独干化焚烧的案例不多,污泥协同焚烧是污泥热处理的发展趋势之一,国内已有实现了规模化的工程示范应用。
其他处置方法如污泥制砖、制陶粒等方式也有相应的应用案例。
此外,据估计我国约14%的污泥没有得到任何处置,这将给环境带来巨大的危害。
造成污泥处理处置现状的原因
技术原因
我国目前的污泥性质与国外发达国家相比存在差异主要表现在:
低有机质(发达国家VSS/SS为60-80%,我国VSS/SS为30-50%);
高含砂量(污水处理厂普遍采用了圆形沉砂池,脱砂效率低;大量的基建、施工建设,导致泥砂水排入污水管网系统等);
重金属含量高(工业污水源头重金属处理系统不完善)。
由于污泥含沙量高、有机物低、热值低,大大影响了污泥能源化处理的经济效益。重金属含量高直接影响了污泥土地利用的可能性。
除去我国污泥性质对污泥处理造成度阻碍之外,我国的污泥处理技术的发展也相对滞后。
污泥的厌氧消化是最重要的污泥稳定化的方式。其有良好的有机物降解率(40-60%),可使污泥体积明显减小;厌氧消化的高温环境可以杀灭病原菌,实现污泥的无害化;更重要的是厌氧消化相对好氧消化省去了曝气所需的能量消耗,还能够产生沼气,为污水处理厂供给能量。但厌氧消化同样存在缺点:设备多、工艺复杂,前期投资大;系统受环境条件变化影响较大,一旦受到扰动后恢复缓慢。对工作人员的要求很高。
我国目前还没有生产厌氧消化设备的能力,厌氧发酵工艺的建设主要依赖进口设备,且水厂管理操作人员的素质也很难达到厌氧消化设备所需要的水平。正是这些技术方面的不足,使得我国实现厌氧消化的水厂十分的稀少。
在污泥处置方面,较为新兴的污泥处置的方式中污泥干化焚烧工艺也依然部分依赖国外进口设备。
由此可见,在污泥处理的技术方面,我国仍有待提高,大量的技术空白仍有待科学研究的填补。
政策原因
除了技术原因之外,政策方面的不足是阻碍我国污泥处理处置进步的重要因素。
相较于污水处理,污泥的处理处置投资更大收益缺微小。发达国家污水处理厂的污泥处理投资成本和运行成本占污水处理厂总投资的30-50%[1]。但若污泥处理处置不当,则会造成严重污染。因此,基于污泥处理处置投资大、回收少的特点,管理上的严格标准,政策上的大力扶持显得更为重要。
在立法方面,关于污泥的立法明显滞后,缺乏与污泥处置相关的污染环境防治法规,所以社会对污泥的处理、处置不够重视。尤其是对污泥的生产者来说尚未有切实的紧迫感。
另外,污泥的处理处置涉及到的部门广,需要各方面协调和配合,如农业部门、林业部门、环保部门以及建设部门等。这一因素也增加了污泥处理处置的管理协调难度。
应对现状的措施及未来发展
面对严峻的污泥处理处置的形式,未来的发展方向在何处,具体的操作措施又当如何制定,这是我们面临的最直观最迫切的问题。国外在污泥处理处置方面走在了我们的前面,他们丰富的经验和技术值得我们借鉴。
国外发达国家很早就意识到污泥的处理处置是污水处理过程中必不可少的环节,从法律和政策上都对污泥处理处置的目标作了明确规定,并在执行上通过一系列政策予以保障。
美国有约16000座污水处理厂,年产污泥量3500万t(以80%含水率计)。建有650座集中厌氧消化设施处理58%的污泥。污泥处理中,除了对产生污泥的处理,还将整个污水处理系统与污泥处理系统看做是一个有机的整体,在污水处理中即实现了污泥的共处理(cotreatment)[8]。污泥的最终处置方式分布为:60%农用、3%生态修复、17%填埋和20%焚烧。
自1998年起,欧盟便立法禁止海洋排放污泥,同时规定污泥的卫生填埋需被逐渐禁止[6]。
欧盟国家的50000座污水处理厂年产污泥量4000万t(以80%含水率计),有50%以上的污泥进行了厌氧消化稳定处理,其中英国的污泥厌氧消化率达到66%。污泥的最终处置方式为:50%以上农用、20%填埋、20%焚烧,污泥填埋量持续减少,土地利用量逐渐增加,焚烧量维持不变。
我国城镇污泥处理处置起步晚且任务紧迫,可以充分吸取西方发达国家的成功经验。
技术方面,进一步加快污泥处理处置设备的国产化,从而降低污泥处理处置工艺的基建费用。同时还需要提高水厂的管理运行水平,以满足污泥处理的需求。另一方面,在新兴污泥处置领域,当大积极开发污泥资源化处置技术,为污泥的出路广开源。
政策方面,更有效地协调涉及多单位的污泥处理处置的管理方式。制定更具约束力的强制性污泥排放标准,进而改变水厂以往“重水轻泥”的态度。积极扶持污泥处理处置新技术的研发应用,鼓励水厂对污泥处理的投入。通过政策调控的手段控制污泥的减量化、稳定化、无害化,鼓励污泥的资源化。
参考文献
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4.余杰,田宁宁,王凯军&任远中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨分析.环境工程学报,82-86(2007).
5.许晓萍我国市政污泥处理现状与发展探析.江西化工No.99,24-32(2010).
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7.余杰&田宁宁我国污泥处理处置有关政策探讨分析.中国建设信息(水工业市场),7-9(2009).
关键词:城镇污水处理;提质增效方案;主要措施
引言
为落实国家及广东省城镇污水处理提质增效三年行动计划,参考总结深圳、广州治水经验,从现状分析和主要技术措施方面总结城镇污水处理提质增效方案的一些经验与教训。污水处理提资增效最终目标是实现污水管网全覆盖、全收集、全处理,其实质从定性角度,是基本消除建成区生活污水收集处理空白区;从定量角度,体现在污水收集率和污水浓度两个指标。对工作目标的考核紧紧围绕污水收集率和进水浓度,避免采用工程建设单一目标代替污水处理系统整体目标。以流域为对象,从水系出发,对全区的水情进行全面梳理,找出各镇街污水处理系统的突出矛盾。
1城镇污水的特点
城镇污水主要包括居民生活污水和工业污水,在雨污合流制排水系统中,还应考虑被截留的雨水。生活污水主要来源于居住区和商业活动区,其他来源如公用设施及娱乐设施。生活污水中的污染物主要是以蛋白质、尿素、氨氮为代表的有机物和对人体健康有威胁的肠道病原菌,细菌和病原体将有机物作为能量来源大量繁殖,可能导致传播疾病,而有机物腐化会产生恶臭,影响周边生态环境。工业废水是指在工作车间生产过程中排出的生产废水、循环冷却废水以及生活综合废水。工业废水由其生产规模的影响导致水质水量变化差异大,其水质一般具有成分复杂、浓度高、毒性大等特点,需要在厂内进行降解处理,满足相应的排放标准方可排放到市政管网。
2城镇污水处理提质增效方案的主要措施分析与建议
2.1加快行业创新速度,提高行业发展质量
建立市场化引导基金和财政后奖励制度,建立考核、奖惩、激励综合体系,鼓励国内研究机构和污水处理企业自主研发、引进消化国外技术,提升行业科技水平。强化政府对技术创新的宏观管理,弱化政府在技术创新中的微观管理,取消限制技术创新活动的制约权,弱化对具体创新活动的限制,制定专用技术保护条例。推进商业模式的创新应用,鼓励企业积极创新污水处理服务模式,加强对污水治理设施运行情况的监管,促进设施运行规范化和治理水平的提升。以市场为导向,结合客户需求,从结构上、形式上、工业化、模块化方面进行技术创新,推动技术创新产业化。设立专项资金或依托现有资金渠道,支持新技术、新工艺、新产品的示范推广。强化榜样的力量,打造示范工程、标杆工程,打造污水处理服务产品的“样板间”。加强要素保障和科技创新服务,完善正向激励和服务长效机制,完善治污正向激励机制、加强科技创新服务、开展企业示范行动,打通技术产业化转化通道,拓展转化实现途径。
2.2生物膜法
生物膜法是利用固着于滤料载体上的微生物来降解水中污染物的一种污水好氧生物处理技术。其原理是污水在填料表面流动形成膜状污泥,能够吸附污水中的污染物,从而达到净化污水的目的。生物膜法中参与净化污水的反应微生物具有多样性以及种属优势,对水质水量的变动有较强的适应性,在工业废水、污水回用方面以及在农村地区的小型污水处理厂得到合理的应用。①曝气生物滤池是同时具备曝气、高速过滤、定期反冲洗功能的生物膜法污水处理技术。污水由上而下通过滤料层时在底部曝气装置进行曝气,生物膜上的微生物获得氧气充分降解水中污染物质,脱落的生物膜和水中固体悬浮物被填料所截流,更能使污水进行二次截流的处理效果。曝气生物滤池采用陶粒作为滤料处理生活污水,处理效果非常理想,曝气过程中气水比仅为3.3∶1,有效节约了处理成本。②生物转盘通过电机驱动转盘以较低的线速度交替与污水和空气接触,稳定运行后,转盘上覆盖着一层吸附污染物的生物膜。此外,生物转盘系统还可以进行硝化反应,同步进行脱氮除磷。生物转盘可以通过空气驱动、与曝气池合建、与沉淀池合建等操作降低生物转盘的运行消耗以及提高处理设备的效率。生物转盘的研究可从转盘自身材料抗腐蚀性、强度等方向发展,或者可将生物转盘技术与其他物理化学技术相结合,实现长期稳定高效运行。
2.3实施计划
①分析主要外水汇入点,采取有力挤外水措施上阶段末端截污治水方式存在局限性,晴天大量外水侵入管网,挤占了管容,导致管道高水位运行;雨天管道积存高浓度污水溢流入涌。需对实际进厂水量水质进行检测,计算实际产生和收集污水量,进而通过水量与浓度反算外水量,通过梳理截污设施台账,管网运行状况分析,监测重要接驳口水质和现场踏勘等措施摸清外水汇入点。摸清外水后,进行清污分流改造,实现“污水入厂、清水入河”。②对现有管网的整改与修复,提升管网运行效益对现有管网进行全面摸排与检测,对高水位和淤堵管段,进行降水清淤后,再进行摸排与检测。梳理错接、混接台账,逐点整改,实现雨污分流。根据管道检测的缺陷评估报告、运行水量与水位,结合缺陷等级、现状使用年限、发生事故的概率和事故的影响程度等因素,对管道进行清淤与修复。
2.4充分提高污泥处置的战略地位
在近多年的时间里,污泥行业已经实现了较好的创新发展,给污泥处置活动也带来了较好的发展前景。特别是在污泥处置新方法得到全面推广应用以后,市场主体已经可以通过污泥处置获得可观的利益。因此市场主体应该在后续时间里充分提高污泥处置的战略地位。当前广东地区污泥产业规模比较大,但是在污泥处置领域中还没有取得较好的发展成效,跟上海地区还有较大的差距。因此在后续时间里,广东地区的污泥产业可以考虑积极借鉴上海地区的先进经验,针对自身地区的污泥产业发展进行全面改革与创新,使得污泥处置活动能够真正被纳入到战略体系中,促进广东地区污泥产业的长远可持续发展。在具体经验借鉴过程中,可以参照上海市石洞口污水处理厂的污泥处置项目,逐步提高广东地区的污泥处置效率,实现污泥处置的战略布局。
2.5优化监管服务、构建公平竞争营商环境
加快推进生态文明体制改革,推进地方性法规规章、地方标准制修订,完善相应强制性标准,提高涉企政策的可预期性和可操作性。加强对污水处理企业的政策扶持,出台更清晰的优惠政策说明,加大宣传、指导、服务力度,切实落实好现行各项优惠政策,让企业真正得到实惠。加强生态环境要素保障,完善治污正向激励机制。考虑污水资源化,从全产业链、全生命周期的角度考虑水处理,建立更全面、科学、客观的评价标准体系。开展结对服务,配套搭建多功能、“一站式”环保综合服务平台,常态化提供线上线下咨询服务,切实加强涉企政策评估等,建立健全服务长效机制。
结语
总而言之,为生态文明的建设做贡献,做一个有情怀有担当的治水人,应以流域为对象,从工程治水向系统治水转变,完善污水收集处理设施改造和建设,建立健全排水管理长效机制,将全区排水达标单元创建、城镇污水管网查漏补缺、农村污水处理建设及黑臭水体整治统筹规划、协同实施。
参考文献
[1]吴坚慧.排水管道检测评估与非开挖修复设计方[J].净水技术,2019(4):152-156.
随着我国资源和环境的保护工作的不断深入,水泥企业的传统生产工艺也受到前所未有的冲击,浙江省政府为了加大环境保护工作的开展,我省经贸委自5年前就对浙江立窑生产和湿法企业的生产进行了有序的淘汰,同时规划和新建了新型干法分解窑生产线。新型干法分解窑生产线的在水泥生产工艺上,较传统的立窑和湿法窑生产工艺,虽然在资源的有效利用和节能环保上有了长足的发展,但由于水泥企业的竞争日益激烈,很多水泥企业由于资金的紧缺,加之节能环保技术的不成熟,在设计中没有设计节能环保项目,这给后来的水泥生产工艺带来了先天的不足,富阳南方水泥地处浙江的富春江畔,又是“三江一河”的保护流域,水泥企业的节能环保任务艰巨,但企业在各级政府的大力支持下,投入1亿多资金,先后技改了窑尾余热发电和造纸污泥的应用项目,在节能环保上迈出了创新的一步。
2、节能环保项目的成功运用
2.1纯低温余热发电项目的技改投入运行
富阳南方水泥是2004年投产的一条5000吨/日新型干法水泥分解窑生产线,由于资金短缺,2009年投入近7000万资金设计技改窑系统工艺——纯低温余热发电项目。该项目为企业每年节约2万多吨标准煤,同时减少CO2的排放量。
传统的水泥工艺是将窑尾和窑头的带有温度的废气直接排放到大气中,不仅污染了环境,同时也浪费了大量能源。通过改造不仅改善了环境,也节约了大量能源,使水泥企业的生产工艺步入了清洁环保生产的行列。
2.2造纸工业污泥处理处置项目
2.2.1污泥处理技术的现状和发展
当今国内外污泥处理与处置技术的发展依据是“四化”原则——减量化、稳定化、无害化和资源化。污泥处理的方法主要有6种:卫生填埋、污泥农用、污泥焚烧、污泥干化和热处理、污泥堆肥及海洋倾倒。
污泥干化技术是现今国外应用发展最为迅速的一项污泥处理置技术。脱水污泥的热处理,即干化后的污泥在发电厂和垃圾焚烧厂、水泥厂焚烧以及干化污泥的气化是比较理想和安全的污泥处置途径。通过污泥体积和质量的减少,将污泥变成一种有着良好特性、便于操作并能广泛用于不同领域的产品,如:作为燃料在(煤)发电厂和水泥厂或作为肥料用于农业
富阳南方水泥企业自2009年开始和浙江大学等有关科研部门合作,探索造纸污泥在水泥生产中的应用,该项目是基于污泥干化技术的应用,但考虑水泥企业新型干法分解工艺的特点,直接将造纸厂污泥在化验部门的监控下,通过污泥输送、储存、计量等设备,直接喂入立磨入磨皮带,与水泥生产的原料:石灰石、黏度和铁粉,一道进行粉磨成生料,再送送入窑尾进行高温煅烧成熟料,污泥中的重金属被固化到水泥晶格中,有害气体经900度左右的高温焚烧,排入大气。经浙江大学和行业内专家的鉴定,这项技术是目前在造纸污泥处理方面的先进技术。
2.2.2污泥处理技术的成效
富阳市每天排放的造纸污泥总量在1000吨左右,富阳南方每天生产水泥的使用污泥量在300吨左右,每年使用量达9万吨左右,也就是说富阳南方水泥公司为富阳市解决造纸污泥1/3,最大的意义,是解决了造纸污泥对富春江的污染问题,是富阳市的主导工业造纸开辟了新的途径,也为城市污泥的解决探索一条成本低、处理彻底的方法。
关键词:污水处理;工艺;技术
1.我国城市污水处理工艺现状
在污水处理工艺方面,我国80%以上的城市污水处理厂采用活性污泥法。这些以去除BOD和SS为主要目标的活性污泥技术在我国城市生活污水处理方面起到了重要作用。但传统污水处理工艺对氮、磷的去除率相对不高,容易引起水体富营养化。随着我国对水环境质量要求的提高,国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)特别对出水氮、磷的要求提高,城市污水处理厂必须考虑氮、磷的去除问题。另一方面,生活污水和工业废水中新合成化学品比例增加,难降解有机污染物数量和种类的增加进一步增大了污水中氮、磷的含量,现有的技术已经不能满足发展的需要,污水脱磷、除氮工艺亟待开发和应用。
2.我国城市污水处理的工艺研究进展
2.1活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气,活性污泥法经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该法是在人工充氧条件下,对污水和各种微生物群体进行连续混合培养,形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离,大部分污泥再回流到曝气池,多余部分则排出活性污泥系统。影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。
2.2生物膜法
生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术,是一种固定膜法。主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。是土壤自净过程的人工化和强化。生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。
生物膜法流程,流程中的生物器可以是生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池或厌氧生物滤池。前三种用于需氧生物处理过程,后一种用于厌氧过程。最早出现的生物膜法生物器是间歇砂滤池和接触滤池(满盛碎块的水池)。它们的运行都是间歇的,过滤-休闲或充水-接触-放水-休闲,构成一个工作周期。它们是污水灌溉的发展,是以土壤自净现象为基础的。接着就出现了连续运行的生物滤池。
2.3厌氧生物处理法
厌氧生物处理法是在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的有机物分解,最后产生甲烷和二氧化碳等气体,这些气体是有经济价值的能源。由于处理效率低、速度慢、甲烷菌对环境要求严格且不易控制等缺点,厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理。但是,由于近年来随着能源危机及环境污染的加重,厌氧生物处理这种既节能又产能的特点,起到了缓和污水处理厂“建得起,养不起”的矛盾。因此,厌氧生物处理法引起了人们的重视,其理论研究和实际应用都取得了很大的进展,诞生了一大批新的厌氧生物处理技术,如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法以及上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。厌氧生物处理法的主要限制因素:较低的污染物浓度和低温,在经过了长期的各种改进试验后,也基本得到克服。
2.4生态处理法
生态处理法主要有水体净化法和土壤净化法两类,主要的处理工艺有稳定塘,土地处理法,人工湿地技术。水体净化法常用于生物稳定塘,其净化机理同活性污泥法相似。土壤净化法有土壤渗滤和污水灌溉,其净化机理与生物膜法相似。生态处理法不但费用低廉、运行管理简便,而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率都高于常规二级处理,达到部分三级处理的效果,而其基建费用和处理成本只分别为二级处理厂的1/5~1/3和1/20~1/10。此外,在一定条件下,生物稳定塘还能作为养殖塘加以利用,污水灌溉则可将废水和其中的营养物质作为水肥资源利用,获得除害兴利、一举两得的效果。所以,近10多年来,这类废水处理技术又恢复了生机,并在国内外得到迅速发展。诚然,在该技术得到世界各国青睐的同时,我们也不得不看到其存在的一些弊端,诸如氧化塘占地面积达,处理效率低,停留时间长,污水处理系统集中表现出的对公共卫生状况的影响问题,可能引起地下水的富营养化的问题。这些弊端正是这一领域急需解决的重点技术性问题,并势必直接影响着这一技术的应用与推广效果。
3.我国城市污水处理发展趋势
3.1具有脱氮除磷功能的污水处理工艺仍是今后发展的重点,因此已建城镇污水处理厂需要改建,增加设施去除污水中的氮、磷污染物,达到国家规定的排放标准,新建污水处理厂则须按照标准GB18918-2002来进行建设。
3.2高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺是今后污水处理的首选工艺。我国是发展中国家,经济水平相对落后,面临日益严重的污染,国家正加大力度进行治理,而解决这些问题的根本措施是建设以生物处理为主体工艺的二级城市污水处理厂。因此对高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺的研究是今后的重点研究方向。
3.3对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究,小城镇是我国城市化过程的必由之路,是具有中国特色的城市化道路的战略性选择。因此,小城镇的污水处理工艺应该是基建投资低、运行成本低、运行管理相对容易、运行可靠性高的工艺。
3.4对产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺的研究,目前污水处理厂所产生的污泥的处理也是我国污水处理事业中的一个重点和难点。而对此问题进行解决的一个有效办法是污水处理厂采用产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺,这样就可以在源头上减少污泥的产生量,并且可以得到已经稳定的剩余污泥,从而减轻了后续污泥处理的负担。
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关键词:SBRDAT-IAT技术大型城市污水处理厂
一SBR工艺发展简况
SBR(sequencingBatch-FlowReactorActivatedSludgeProcess)是间歇式活性污泥法英文缩写的简称。
1.国外简况
早在1914年,英国Alden与Lockett等人发明的活性污泥法即系间歇运行处理污水。但由于曝气器和自控设备的问题,运行管理极不方便,后来改为连续流活性污泥法工艺。80年代前后,由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用(电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等),此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥法的运行管理也逐渐实现了自动化。1979年,美国R.L.Irvine等人根据试验结果首先提出SBR工艺,系间歇进水,间歇排水。同年Goronsay在以往工艺基础上提出了间歇式循环延时曝气系统。1984年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。DAT-IAT是SBR工艺中,继ICEAS、CASS、IDEA法之后完善发展的又一种新方法。
澳大利亚以SBR工艺所著称。近十几年来,建成SBR工艺污水处理厂600余座,其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多,并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于处理工艺流程简单,处理效果好的独特优点,逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。
2.国内简况:
我国自九十年代中期开始,国家建设部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院,开始了SBR工艺技术的研究和应用,但大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前,只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水,其处理效果较好,如:昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂,其工艺为SBR法ICEAS技术,自投产以来,运行正常,出水水质稳定,达到了设计标准。
天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT工艺是一种SBR法的变形工艺和中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工艺为方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的,经过对国内外污水厂的考察并充分论证,认为SBR法DAT-IAT工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征,其处理后的水质能够满足国家的排放标准。
二天津经济技术开发区污水处理厂概况
1.污水处理厂简况
天津市经济技术开发区(TEDA)是1984年12月6日经国务院批准建立的14个沿海城市开发区之一,经过十几年的开发建设,现在已初步成为规模,已经形成了天津市新的经济增长点。
天津开发区污水处理厂位于开发区南海路与第十四大街交口处。设计污水处理量100,000m3/天,服务人口20万,服务工厂3,800多个,服务面积22km2。污水厂占地6.71公顷,总投资1.5亿元人民币,其中利用挪威政府贷款450万美元。
2.污水处理厂设计参数
高峰季节流量(PWWF)100,000m3/d进水COD400mg/LBOD150mg/LSS200mg/L
按90%保证率进行污水处理工艺设计。
出水COD≤120mg/LBOD≤20mg/LSS≤30mg/L
三运行原理
1.普通SBR反应池的特点
SBR工艺是普通活性污泥的法的改良。它的反应机制以及有机物的去除机理与连续流活性污泥法(CFS)基本相同。但运行操作很不相同。SBR工艺操作是由进水(Fill)反应(React)沉淀(Sattle)出水(Draw)和闲置(ldle)等五个过程组成。从污水流入开始到闲置时间结束算做一个周期。在一个周期内所有上述教程都在一个设有曝气系统或搅拌装置的反应池内依次进行,这种操作周期周而复始反复进行达到不断进行污水处理和生化降解的目的。在这里不需要连续流活性污泥法中必须设置的沉淀池、回流污泥泵房等设施。
CFS工艺是设置一系列不同的装置和构筑物进行连续的固定的操作,而SBR工艺在单个构筑物中不同时间为不同目的进行间歇操作。
2.天津开发区污水处理厂SBR法DAT-IAT工艺的特点
DAT-IAT工艺主体构筑物是由两个串联的反应池组成,即需氧池(DemandAerationTank)和间歇曝气池(IntermittentAerationTank),一般情况下DAT池连续进水连续曝气,其出水进入IAT池,在IAT地完成曝气、沉淀、滗水和排除剩余活性污泥。
基本操作运行程序如下:
(1)进水
污水连续进入DAT池经连续曝气后,通过DAT池与IAT池之间导流设施进入IAT池。DAT不直接排放处理水,因此不像连续进连续出水的活性污泥法容易受负荷变化的影响。
(2)反应
反应工艺分两部分进行。首先发在DAT池。该池在连续进水的同时连续曝气。去除有机物的机理和操作与连续流活性污泥法相同。
反应工序的第二部分发生在IAT池,经DAT池初步生物处理的污水连续进入IAT。按工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的目的。
(3)沉淀
沉淀工序仅发生在IAT池。当IAT池停止曝气以后,活性污泥絮体开始重力沉淀和泥水分离。IAT池的沉淀工序相当于连续流活性污泥法中的二次沉淀池功能。
(4)排水
排水工序只发生在IAT池。池池水位达到最高水位,并经过沉淀工艺以后,上清液由设置在IAT地末端的滗水器缓慢排出地外。当池水位达到处理周期开始时的最低水位时,停止滗水。
(5)闲置
在IAT地沉淀后到下个周期开始期间可视污水的性质设置一闲置期,在该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量,同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中,剩余污泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行。
3.工艺特点
(1)运行稳定,处理效率高,出水质量好。
(2)处理构筑物少,处理流程简化。
(3)建设费用少,自动化程度高,操作运行简单,调度灵活。
(4)节省占地面积。
(5)可达到脱磷脱氮的目的。
四工艺流程和主要处理构筑物
(一)工艺流程如下:
进水粗格栅进水泵细格栅旋流除砂池巴氏计量槽DAT/IAT
加氯
SBR反应池
出水泵排放出水贮泥池污泥脱水机泥饼外运
(二)主要工艺构筑物
1.进水闸井和粗格栅
进水闸井分为两格,每格设Ф1000mm铸铁闸门,两个闸井即可以全开通水,也可以分别断水互为备用。闸井内设置两个格栅除污机(粗格栅),每个格珊宽度1300mm,栅条间距15mm。格栅除污机的开停由现场PLC根据栅前后水位差自动控制。与格栅除污机相配套,安装有螺旋输送压榨机,栅渣经压榨脱水后运出厂外处置。
2.进水泵
泵井内装有六台潜水泵(四用一备),水泵流量0.29m3/s,扬程9.0m,电机功率37KW。水泵全自动工作,PLC系统根据水位变化控制水泵开停,并使水泵按交替方式运行。
3.细格栅
两台阶梯格栅(一用一备),也可以同时工作。每个沉砂池直径5.48m,流量4200m3/h。每台砂泵流量63m3/h,扬程6.0m;砂水分离器流量20L/s,处理能力1.05m3/h。
5.配水计量槽
计量槽与沉砂地合建,设计流量为1.16m3/h,喉宽1.25m,计量槽内安装一台超声波流量计,渠道内设PH计及温度计,信号输入PLC,对污水进行连续监测。另外为保证SBR池配水均匀,设计出水井采用外淹没堰。
6.SBR反应地(DAT-IAT曝气系统)
全长共设六座DAT-IAT池,每座DAT-IAT系统由一个连续曝气地(DAT)和一个间歇曝气池(IAT)串联组成。每个系统工艺尺寸为80.0×32.0×4.3m(有效水深)。
主要设计参数:污泥负荷0.045KgBOD/KgMLSS·d,水力停留时间14.85h,混合液浓度MLSS=5000mg/L;污泥指数SVI=150ml/g,污泥泥龄SRT=25d,IAT池运行周期T=3h(其中1小时曝气,1小时沉淀,个小时滗水)。
每个IAT池设2台潜水式活性污泥泵。每台泵流量0.55—0.60m3/s,扬程2m,回流污泥泵由PLC自动控制,当曝气和沉淀阶段回流泵开动,滗水阶段回流停止。
每个IAT池设3台虹吸式滗水器,每台滗水器700m3/h.
每个DAT空气总管上设有电动蝶阀,可根据每个DAT池内设置的溶解氧仪的测定值自动控制电动蝶阀,调节曝气量。
每个IAT池空气总管上设有电动蝶阀,可根据运转周期定时启动或关闭曝器系统,使该池处于不同的工作周期,也可以根据溶解氧仪的测定值调节曝气量。
7.鼓风机房
四台单级高速离心鼓风机(三用一备),流量连续调节范围45—100%,进气流量8100—18000m3/h。
8.加氯间
按季节性加氯设计,投氯量按8mg/L计,加氯机2台,单台加氯量5.6g/s。
9.出水泵
六台潜水泵(四用二备)由现场PLC控制,根据水位控制水泵的开停,也可按交替方式运行。
出水近期排入北排明渠,远期部分回用,部分排入雨水管道。
10.贮泥地
SBR反应地产生的剩余污泥2080m3/d,含水率99.45%,由设在反应地中的潜水泵以间歇方式排出,SBR工艺中的剩余污泥基本稳定。为了对污泥进行初步浓缩减少污泥体积,设贮泥池二座。单池尺寸25×20×4.3m3(有效水深),每地设置一台滗水器,以滗除上清液。最大滗水深度2.5m,排泥含水率可达99%。
池底安装震动式曝气器。池内设两台潜污泵将污泥直接泵入脱水机房。
11.脱水机房
设置3台套转鼓预脱水带式压滤一体式污泥脱水机,使用聚丙烯酸胺为污泥脱水剂。
五主要设备简介
天津经济技术开发区污水处理厂是利用挪威政府贷款,实施开发区城市基础设施建设的项目。1997年12月与挪威GoodTech集团公司签订商务技术合同,引进SBR工艺整体技术和关键设备。引进的主要设备及其特点如下:
1.虹吸式滗水器
主要特征:
(1)无活动部件,坚固耐用,靠空气电磁阔控制其工作状态,维护极其简单。
(2)成本低,运转费用少。
(3)运转可靠,效果好。
该项技术为澳大利亚专利技术,中国首次引进使用。
2.转鼓预浓缩与带式压滤一体化脱水机(德国ROEDIGER公司)
该项技术为德国专利技术,其主要特点:
(1)可直接处理含水率为99.5%活性污泥,省略污泥重力浓缩池。脱水泥饼含水率与带式压滤机相同。
(2)污泥脱水产生的上清液,可用于脱水机自身滤布清洗,节省大量的自来水。
(3)处理能力大(360kgDS/h),效果好。
其它主要引进设备还有:
3.高速离心鼓风机,(丹麦HV-TURBO公司)邮风口导向叶片自动调整供风流量,具有效率高,运行稳定特点。
4.阶梯式细格栅与螺旋传送压榨一体式输送机(挪威AMI公司),运行稳定,处理效果好,对土建施工要求较低,便于整体安装等特点,适合在我国推广应用。
5.污水、污泥泵均引进德国KSB公司的潜水泵。
6.在线仪器控制系统的电器设备为德国西门子公司的产品。
7.微孔曝气器为芬兰NOPONOY公司的膜式曝气器。
论文摘要:城市污水处理工艺选择的水质因素进水水质水量特性和出水水质标准的确定是城市污水处理工艺选择的关键环节,也是我国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。同时针对在污泥处置、再生水利用方面普遍存在的技术问题,做出了研究分析。
城市污水处理工艺选择的水质因素进水水质水量特性和出水水质标准的确定是城市污水处理工艺选择的关键环节,也是我国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。城市污水管网的完善,对城市污水处理厂设计规模和设计水质的确定至关重要,目前我国大多数城市管网不配套,造成城市污水处理规模和水质难以合理确定,投入运行后实际值与设计值往往相差较大,效能难以充分发挥。
在国内城市污水处理厂的综合调查中,获得了87个城市污水处理厂的设计进水水质和最近一年的月平均实际进水水质情况。统计分析结果表明,在调查的城市污水处理厂中:(1)设计进水COD值一般选择400-600mg/L,占调查总数的74.2%,低于400mg/L和高于700mg/L的分别占20%和5.7%;(2)设计进水BOD5值一般选择200mg/L左右,占总数的87.2%,选择高于400mg/L的仅占6.4%;(3)设计进水SS值一般选择200mg/L,占总数的78.8%,选择大于350mg/L的仅占10.6%。城市污水处理厂的实际进水水质与设计进水水质的比值能够反映出污水处理厂设计进水水质的准确程度,调查研究结果表明,在调查的城市污水处理厂中:(1)实际进水COD与设计进水COD比值低于1.0的占65.8%。高于1.0的占34.3%;(2)实际进水BOD5与设计进水BOD5比值低于1.0的占83%,高于1.0的占17%;(3)实际进水SS与设计进水SS比值低于1.0的占61.6%,高干1.0的占38.3%。
对于城市污水处理工艺方案及其设计参数的确定,进行必要的水质水量特性分析测定和动态工艺试验研究是国际通行的做法,有些发达国家甚至开展连续多年的全面水质水量特性测定和中试研究。在国内,由于体制和资金来源等方面的问题,在污水处理工艺方案的确定过程中虽然不太可能开展大规模的前期试验研究,但进行水质特性分析与短期动态工艺试验的条件还是具备的,不应该忽视。
因此,污水处理技术政策中要求,应切合实际地确定污水进水水质,优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定,作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时,应进行污水处理工艺的动态试验,必要时应开展中试研究。积极审慎地采用高效经济的新工艺,对在国内首次应用的新工艺,必须经过中试和生产性试验,提供可靠设计参数后再进行应用。
一般城市污水主要污染物是易降解有机物,所以目前绝大多数城市污水处理厂都采用好氧生物处理法。如果污水中工业废水比重很大,难降解有机物含量高,污水可处理性差,就应考虑增加厌氧处理改善可处理性的可能性,或采用物化法处理。
污水的有机物浓度对工艺选择有很大关系。当进水有机物浓度高时,AB法、厌氧酸化/好氧法比较有利。AB法中的A段只需较小的池容和电耗就可去除较多的有机物,节省了基建费和电耗,污水有机物浓度越高,节省的费用就越多。厌氧处理要比好氧处理显著节能,但只有在浓度较高时才显示出优越性。当有机物浓度低时,氧化沟、SBR等延时曝气工艺具有明显的优势。在要求除磷脱氮的场合须选用稳定可靠的生物除磷脱氮工艺。
污泥的处理处置
在我国的城市水污染治理中,污水处理厂污泥处理处置费用约占工程投资和运行费的25%-45%。污水处理厂污泥处理处置高昂的投资及其运行费用,一方面使得目前国内大部分污水处理厂未对污泥进行稳定处理或处理工艺的配套设施不完善,另一方面也使得建有完善污泥处理设施的污水处理厂常因其运行费用较高而基本停用。随着我国城市污水处理设施的普及,处理率的提高和处理程度的深化,污泥的产生量将有较大的增长,预计到2010年,我国城市污水处理厂的湿污泥年产量将达2000余万吨,污泥的处理处置将成为难题。而通过技术改进和革新,降低污水处理厂的污泥产生量;研究开发先进的污泥处理工艺,提高污泥处理系统的效率,降低污泥处理成本;研制出技术先进、经济高效的国产污泥处理成套设备;积极进行污泥资源化利用研究等是解决当前及今后我国据市污水处理厂污泥处置问题的有效途径。
根据我国污水处理技术政策,城市污水处理产生的污泥,应采用厌氧、好氧和堆肥等方法进行稳定化处理,也可采用卫生填埋方法予以妥善处置;处理能力在10万m3/d以上的污水二级处理设施产生的污泥,宜采取厌氧消化工艺进行处理,产生的沼气应综合利用:处理能力在10万m3/d以下的污水处理设施产生的污泥,可进行堆肥处理和综合利用;采用延时曝气技术的污水处理设施,污泥需达到稳定化;采用物化--级强化处理的污水处理设施,产生的污泥须进行妥善的处理和处置;经过处理后的污泥,达到稳定化和无害化要求的,可农田利用;不能农田利用的污泥,应按有关标准和要求进行卫生填埋处置。转贴于
城市污水的再生利用
在我国,花费大量投资建设了城市污水处理厂,但经过处理后的再生水并没有得到充分利用,有的地区甚至还将处理后的再生水与未经处理的污水混入一起同流合污,有的地区没有将再生水合理再用却直接排入大海造成淡水资源的浪费。因此,在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用。城市污水处理厂出水可用作农业用水、市政杂用水、工业冷却用水、工业生产用水、地下水补充等;另一方面,城市污水处理厂出水也可看作是水文循环的组成部分,将合乎质量要求的出水排放到河流水体中,使河流水休能维持或变成供下游使用的原水源,不仅经济可行,而且可减少风险并发挥河流自净能力。
在我国的城市污水处理技术政策中,提倡各类规模的污水处理设施按照经济合理和卫生安全的原则,实行污水再生利用。发展再生水在农业灌溉、绿地浇灌、城市杂用、生态恢复和工业冷却等方面的利用。城市污水再生利用,应根据用户需求和用途,合理确定用水的水量和水质。污水再生利用,可选用混凝、过滤、消毒或自然净化等深度处理技术。因此,缺水城市和水环境污染严重的地区,在规划建设远距离调水之前应积极实施城市污水再生利用工程,同时做好非投资性或低投资性的节水减污工作。
城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原则,按照远期规划确定最终规模,以现状水量及用水需求为主要依据确定实施规模。城市污水再生利用技术选择与工程实施要考虑国情、实际条件和用户需求,城市污水再生利用规模、处理程度、处理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上,既要满足要求,又要经济合理。日前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、市政杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却、生态环境和补充地表水。
城市污水再生处理工艺应根据处理规模、水质特性、再生水用途及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优选确定。工艺选择的主要技术经济指标包括:再生处理单位水量投资、再生处理单位水量电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体经济与社会效益等。城市污水再生利用的工程设计,应对再生水水源的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定,做出合理的分析预测;应切合实际地并安全可靠地确定再生水水源水质和再生处理水质要求,采用不同的单元工艺组合,优化工艺设计参数。
参考文献
1、城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)
关键词:市政污泥下水道掏挖污泥干化焚烧
一、引言
近年来,随着国家经济和社会的发展,环境污染日益严重,人们已经认识到树立科学发展观的重要性,人与自然必须协调发展。作为水环境治理的重要组成部份——城市污水处理得到政府和社会各界的高度重视,新的污水厂不断建设,污水处理率大幅提高。目前,我市已建成了六大排水系统(纪庄子、咸阳路、北仓、双林、赵沽里、张贵庄等排水系统)担负着天津市中心市区污水排放的重任。而市政污泥作为城市排水系统的副产品,它容量大、不稳定、易腐败、有恶臭,如不加以妥善处理和处置,将造成堆放和排放区周围环境的二次污染,更有甚者,将其任意施与农业,导致农作物污染土地受到不可逆转的中毒危害,一直以来未得到足够重视,其最终处置问题已突现出来。在我市中心市区,污泥能否得到及时而适当的处理与处置,已成为影响污水处理厂正常运行、是否从根本上产生环境效益的重要因素。因此,全面了解污泥处理处置技术及市政污泥处理处置的现状与问题,力求提出适合的对策,是近期污泥处置工作的重点。
二、背景
天津市区污水厂污泥处理处置的现状及存在的问题
1.现状
天津市现有六大排污系统,中心市区年排污泥量近40多万立方米,每一。排污系统拟各建处理厂一座,现已建成并投入生产的城市污水处理厂为2座,其他处理厂正在兴建之中。
总体来说,天津市污泥来源包括三个方面:
(1)污水厂的脱水污泥(包括纪庄子污水处理厂(330m3/d)、东郊污水处理厂(300m3/d)及新建的咸阳路污水厂(320m3/d)和北仓污水厂(64m3/d),这4座污水处理厂均采用二级生化处理、污泥中温消化工艺,污泥最终处置方法均为外运堆存,4座污水处理厂日产污泥总量为1014m3(含水率75%)。
(2)天津市全市下水道的掏挖污泥每天约200立方米(含水率75%);
(3)河道污泥。
2.目前存在的问题
天津市市政污泥(每天约200吨湿污泥)处置问题多年来一直未能得到解决,目前存在的问题主要有以下几个方面:
1.天津市城市污水厂污泥现采用简单的浓缩、脱水技术处理,均没有进行减量化、无害化和稳定化处理,这显然不符合国家关于污泥处理处置的战略思想,也与天津这个大都市的环境政策不符,因此结合现状对污泥进行“三化”处理已成为各污水厂面临的主要问题;
2.近年来,郊县农民更加习惯于施用化学肥料,致使污泥出路越来越不畅;
3.中心城区下水道污泥均由各市政单位(污水厂、市属排水所、区属排水所)分别处置,且又受到地理等条件限制造成污泥分散堆放,污水处理厂污泥和管道污泥的处理与处置没有形成统一的规划;
4.各排水所污泥堆放点大多无固定场地,随机倾倒现象较为严重;无正式协议,属自行乱堆乱放;
5.目前污泥只通过各种渠道远运至城郊荒地倾倒,每年仅场地补偿费用支出约100万元,同时污泥堆放点的污泥均为露天存放,倾倒地点未做任何卫生处理,其中部分污泥存放点周围有大片居民区,污泥堆放对居民生活造成一定的影响。污泥也给城郊的原生环境和次生环境带来了严重的二次污染。近年来,连可供污泥倾倒的场地也日趋紧张起来。
6.储泥点远离城区,大多分布在外环线以外、城市远郊区附近,使得污泥运输费用较高,再加之沿途泄露,给城市景观造成了损害。
三、市政污泥处理的主要目的及处置方式的研究
1.污泥处理的目的
如前所诉,天津市城市污水厂污泥现采用简单的浓缩、脱水技术处理,均没有进行减量化、无害化和稳定化的处理。由此可以看出污泥处理的主要目的:一是稳定化,通过处理使污泥停止降解,使污泥稳定化,从而避免二次污染;二是无害化,杀灭寄生虫卵和病原微生物;三是减量化,减少污泥最终处置的体积,降低污泥处理及最终处置费用;四是资源化和最终处置,在处理污泥的同时实现化害为利、循环利用、保护环境的目的。
这一目的可以通过对污泥的处理与处置来实现的。目前,国内外污泥处理与处置的方法很多,一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(主要为农用)、填埋及焚烧等不同的处理、处置方法,或用其中某几个方法组合处置,而污泥的最终出路不外是部分或全部资源化利用或以某种形式回到环境中去,当今世界各国广泛采用的污泥处置方法有污泥的土地利用、污泥的填埋、污泥的热处置以及对污泥制动物饲料、包埋处理以及焚烧灰制砖等处置方法.
关键字:生物膜法高负荷生物滤池生物曝气滤池
生物膜法60年代末期开始出现,在工业废水处理方面曾研究了高负荷生物滤池、塔式生物滤池等,后来则主要研究了接触氧化法,并在纺织、印染、化纤等行业废水中广泛应用。接触氧化工艺由于缺乏经久耐用和价格低廉的填料、大型池的均匀布水布气尚有困难等原因,在市政污水处理上特别是在大中型污水处理厂中没有得到应用。80年代中期在研究a/o、aa/o、ab法、sbr工艺、新型氧化沟等悬浮生长工艺技术的同时,也开展了高负荷生物滤池/固体接触(tf/sc)和生物曝气滤池(baf)等附着生长技术方面的试验研究。研究结果表明生物膜法在市政污水处理方面前景良好。
1高负荷生物滤池/固体接触(tf/sc)工艺
高负荷生物滤池/固体接触(tf/sc)是美国在80年代初根据其城市污水处理厂70%为高负荷生物滤池,其出水达不到提高后的出水水质标准而开发出来的新工艺。我国于1990年由中国市政工程西北设计研究院和兰州铁道学院合作进行试验室、中间试验和工程生产试验,获得了完整的设计参数。国内设计公司据此成果进行了两座污水量为10×104m3/d规模处理厂设计建设。tf/sc的典型工艺流程如图1。
生物滤池可以是卵石填料高负荷生物滤池,也可以是塑料填料的深式或塔式滤池。tf/sc工艺中生物滤池系按不完全处理设计,采用了较一般高负荷生物滤池还要高的负荷,美国采用的负荷为0.4~1.4kgbod5/(m3·d)(填料体积),最终出水bod5可达10mg/l以下。我国的研究结果是卵石填料的负荷在3.5kgbod5/(m3·d)时最终出水bod5可在30mg/l以下。生物滤池设计的bod5去除率以50%左右较为经济,其主要功能是去除溶解性bod5和将大分子等难降解的物质降解为易降解物质。在我国采用卵石填料比较经济,因塑料填料的价格要高20倍以上。
固体接触池是tf/sc工艺高效的关键之一,它是将回流污泥与生物滤池出水混合曝气,进行生物絮凝和生物吸附,将废水中细小颗粒和凝聚性差的生物膜絮凝成易于沉淀的絮体,同时吸附和降解污水中的有机污染物,因而污水在固体接触池中的停留时间一般都较短(美国典型tf/sc处理厂最短的仅2.0min,一般为30min左右),我国设计的停留时间较长,多在45min左右,因滤池负荷较美国高。固体接触池的污泥负荷比一般活性污泥法高1倍,若出水bod5要求低于30mg/l,污泥负荷为0.4~0.8kgbod5/(kgmlss·d)。
絮凝沉淀池与一般二沉池最大的不同之处是设有进水絮凝区,借助于外力进行再絮凝。它是根据生物可以再絮凝原理设计的,从而较大幅度提高了表面负荷并使细小不易絮凝沉淀的生物膜得以去除,出水悬浮物可达10mg/l。
从以上tf/sc工艺的单元特性讨论中说明了tf/sc工艺具有以下优点:
①出水水质好。美国的数处工程实例和我国示范工程都说明出水悬浮物和bod5均可达到10mg/l以下。一般活性污泥法出水悬浮物和bod5达到20mg/l已是高水准,尤其是悬浮物达到20mg/l以下是很困难的。所以,有人称之为“二级处理工艺,三级出水标准”。
②tf/sc的工艺单元--生物滤池、固体接触池和絮凝沉淀池均是高效设施,负荷高、停留时间短,因而工程造价低,运行能耗少。研究结果说明tf/sc工艺污水处理厂工程总投资和运行费用均较传统活性污泥法低约20%(未包括污泥处理,tf/sc工艺污泥量少1/4)。美国corvallis市政污水处理厂(oregon州)改造为tf/sc工艺后,节约用电20%,鼓风机所需动力由186.4kw降至44.7kw,尤为重要的是污泥量减少了24%,大幅度减少了污泥处理费用。
③具有生物膜法的特点,耐冲击、运行稳定、操作比较简单。2生物曝气滤池
生物曝气滤池(baf)70年代末起源于欧洲大陆,在90年代初已发展成法国、英国、奥地利和澳大利亚等国设备制造公司的技术和设备产品。使用baf的污水处理厂规模也已扩大到8.0×104m3/d。同时发展为可以脱氮除磷的工艺。
采用生物曝气滤池的市政污水处理厂流程有两类,见图2。
baf的构造基本上与污水三级处理的滤池相同,只是滤料不同,baf一般用单一均粒滤料,其构造见图3。
baf有两种运行方式,一种是从池上进水,水流与空气逆向运行,称之为逆向流或向下流。另一种是池底进水,与空气流同向运行,即同向流或向上流。同向流负荷高,出水水质略差,必须设二沉池。而逆向流在流速较小时,可不设二沉池。
国内主要是研究逆向流baf,国外厂商提供的工艺设备也主要是逆向流。中国市政工程西北设计研究院和兰州铁道学院合作研究提出的工艺设计参数见表1。
表1baf工艺设计参数处理程度容积负荷[kgbod5(m3.d)]水力停留时间(h)设计出水水质
(mg/l)bod5去除90%0.7~2.81~2bod5≤20
ss≤20硝化(90%以上)0.5~2.02~3bod5≤20
ss≤20
nh3-n≤5
tkn≤10
表1中的进水浓度为一般城市的市政污水浓度,bod5为150~200mg/l。所列设计参数为baf流程1的参数,即采用此参数可不设二沉池。
表1清楚说明baf是高效处理设施,其容积负荷高出一般活性污泥法1~2倍,出水可以完全满足“污水综合排放标准”二级标准。baf的空气量仅为一般活性污泥法的1/2,其水气比为1∶2~1∶3,运行能耗较低。
baf前可设置有填料的厌氧滤池而形成aa/o工艺膜法,也可在baf流程2中二沉池前投加铁盐絮凝剂成为除磷脱氮工艺。
3生物膜法与传统活性污泥法比较
现将生物膜法与活性污泥法的两类代表工艺比较列于表2。
表2说明膜法的负荷均远高于活性污泥法,因而工程总造价也要低很多,tf/sc工艺研究专题依托工程的经济分析说明tf/sc工艺的总造价比标准活性污泥法低20%。另外近年来我国所设计的两个10×104m3/d规模的市政污水处理厂均采用tf/sc工艺,其处理1.0m3污水的工程造价一项为900元,另一项为1015元(工程包括污泥消化与污泥处理)。由于这项工程利用了有利地形,其电耗分别为0.1kw·h/m3水和0.05kw·h/m3水(完全自流无须提升)。一般传统活性污泥法的工程总造价为1200~1500元/m3水,运行电耗超过0.2kw·h/m3水?。
表2膜法与传统活性污泥法比较工艺构筑物负荷初沉池表面负荷[m3/(m2.h)]生物处理构筑物容积负荷[kgbod5/(m3.d)]二沉池表面负荷[m3/(m2.h)]总去除率(%)标准活性污泥法污泥法1.50.62451.090阶段曝气1.50.81.085~90tf/sc1.52.781.590baf1.51.25无904生物膜法在我国城市污水处理中的前景
生物膜法在我国城市污水处理中应用的前景是十分广阔的,将会与活性污泥法一样成为城市污水处理厂的主要工艺。
我国城市污水处理厂现仅160座,污水处理率也仅为10%,需要建设大量的城市污水处理厂,但我国城市建设资金远不能满足这方面的需求。解决资金的途径,一条是拓宽资金来源;另一条是采用新的技术降低工程造价节约资金。上述两生物膜法工艺显然是可以较大幅度降低工程造价的新技术,因而也正是城市污水处理所需要的技术。
5物膜法需要研究改进的技术问题
生物膜法从开始研究至今不足20年,在我国研究的时间更短,还不到10年,建设的工程也很少,因而必然存在许多需要改进的地方,需主要研究的内容如下:
①不论是tf/sc工艺还是baf技术,工艺的理论研究还很不够,如果在理论研究上有所发展,必然会极大地推动生物膜法的发展。
②需要研究工艺设计的优化,如tf/sc工艺各单元处理程度的优化、baf工艺投配负荷与反冲洗关系的优化等。
③需要研究tf/sc和baf适用的轻质高强、价廉、使用寿命长的滤池滤料,这是两种工艺的关键问题。
关键词:杭州市污泥处置规划
随着政府逐年增加对污水处理工程的投入,城市污水处理设施和污水处理率在不断增加,处理深度也不断得到深化。而污泥作为污水处理过程中的伴生产物,其产量也按比例大幅度地增长,污泥的处理和处置工作已成为当前环境保护工作的重点和难点[1]。
杭州市目前投入运行的城镇污水处理厂有27座,处理规模为221.2万吨/日,污泥产生量约3639吨/日,每年产量近90万吨。预计到2012年,杭州市城镇污水处理规模将达255万吨/日,到2022年,将达369万吨/日。届时,即使污水处理技术得到大幅提高,污泥产生量经技术处理有所减少,但据测算,仍能达到4455吨/日左右。因此如何对污泥处置进行合理的规划,并按此实施处理处置设施,已成为相关单位亟需解决的问题。
1制定指导思想和规划目标
污泥的处理和处置首先要遵循“以人为本,环境优先”的主线,污泥处置规划一定要从与人们生活息息相关的自然环境出发;第二是“依靠科技进步,进行污泥资源化利用,发展循环经济”,污泥的处置规划需具有长远的战略眼光,只有实现污泥的资源化利用,才能充分体现循环经济这个观点;第三是污泥的“四化”需要分步走,需要先实现污泥的减量化、无害化、稳定化目标,才能进一步去提高污泥的资源化利用率[2]。
在规划指导思想的指导下,结合杭州市城市规划的总体要求和现状条件,按照近期、中期和远期分步骤来确定污泥处置规划目标。同时针对污泥成分的不同(生活污水污泥和工业废水污泥),地域区块的不同(中心城区和郊区)等提出不同的目标要求,
2污泥数量的测算和性质的检测
只有在对污泥数量进行充分科学测算的基础上才能做出合理的污泥处置规划,这就需要结合排水规划所确定的水量来开展。污水厂污泥的产率系数比较复杂,因此规划时采用的污泥量预测参数需要综合理论计算、实际测定和规划预测等多种因素,这样才能对污泥量做出准确的测算。
同时需对污泥的性质进行检测,包括工业项目分析(收到基水分、干基挥发分、干基灰分和固定碳等),热值分析(干基高位热值、干基低位热值和收到基低位热值等),元素分析(N、C、S、H、O、重金属等),这样才能根据污泥的性质来选择恰当的处置方式。
3制定相关地方性标准和政策
系统的、科学的污泥处置标准是监控污泥处置、选取合理有效的技术路线的重要前提。目前我国与污泥处置相关的标准有《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)、《城镇污水处理厂污泥泥质》(GB24188-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置分类》(GB/T23484-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T23485-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(GB/T23486-2009)、《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》(CJ/T289-2008)、《城镇污水处理厂污泥处置单独焚烧用泥质》(CJ/T290-2008)、《城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质》(CJ/T291-2008)、《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》(CJ/T309-2009)、和《城镇污水处理厂污泥处置水泥熟料生产用泥质》(CJ/T314-2009)。同时国家于2009年开始试行《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》。
在国家标准的基础上,结合杭州的自身实际情况,以污泥处置的安全性和环境可接受程度为基本出发点,制定更具有操作性的地方性标准和政策。同时国外现行的标准也值得我们在制定相关标准时加以借鉴参考,美国1993年2月颁布的《有机固体废弃物(污泥部分)处置规定》(EPA503标准),以及欧盟于2000年修订的86/278/EEC标准,都对污泥的管理和处置提出了综合性要求,对重金属、病原菌和有机污染物等污泥指标均有严格的限制。
4选择污泥处置方法
在确定污泥处置技术之前,需要对国内外的污泥处置方法现状进行深入的研究和广泛的调研。在规划方针和目标的指引下,坚持“以人为本,环境优先”,循环经济和市场运作的理念,结合相关污泥数据和处置标准,选择适合杭州城市特点的污泥处置方法。
国外污水处理行业对污泥的处置已有60多年的历史[3],目前较为成熟的污泥处置方法主要有堆肥农用、焚烧和卫生填埋等。表1对三种主要的污泥处置方法进行了比较[4]。
表1三种主要污泥处置方法比较
项目处置方法
堆肥农用焚烧卫生填埋
技术可靠性可靠,有较多的应用实践可靠,有许多工程实例可靠,有一定的实践经验
操作安全性较好较好较好
选址大面积选址较困难容易,可靠近市区建设较难,要考虑一定的地理适用条件,需远离市区
占地面积大小较大
运输情况及费用运输比较困难,要考虑到气候等多种因素,费用高运输容易,如就近焚烧可节约运输费用运输较容易,但运输距离较长,费用高
适用条件对重金属、病原菌以及其他有机污染物有一定的限制要求对热值有一定的要求适用范围广
资源化利用程度可以较大程度的利用污泥中的有机物可以利用部分热能较低
地面水污染可能通过适当选址及控制污泥量可避免较小有可能,采取措施可防止
地下水污染可能通过适当选址及控制污泥量可避免无有可能,需采取防渗措施,但仍可能渗漏
大气污染可能可能会有臭味等产生废气,可以处理,但处理费用较高有可能,可用导气、覆盖等措施加以控制
土壤污染可能通过适当选址及控制污泥量可避免无限于填埋场区域
管理较复杂较容易较容易
其他费用最少,但是需要控制污泥中重金属的含量对污泥含水率有要求,需预先干化,投资及处置费用最高对污泥含水率有要求,需填埋前将污泥干化,或与其它物质共同填埋
处理成本低高较高
选择合理有效的污泥处置方法,应兼顾到生态环境效益与处置成本、经济效益等各方面的均衡。污泥的处置与资源化相结合,终将成为污泥的唯一出路,其资源化再利用已势在必行。
5提出污泥处置的管理方法
为了保证杭州市污泥处置规划的有效实施,在工程规划的同时需要开展对政策、管理和实施的研究,建立一套完善的法规和制度。目前仅深圳、上海等大城市初步尝试了污泥处置专项规划的编制,但仅限于技术性规划[5-6]。杭州市也于2010年9月下发了《杭州市污水处理设施污泥处理处置项目建设绩效管理以奖代补暂行办法》规定,对处理污泥特别有效的集中式污水处理设施污泥处置项目建设单位和污泥处置运营单位实行奖补政策,最高奖补金额可达800万元。
鉴于目前国内还缺少污泥处置的专项管理政策和法规,所以国外的先进管理经验值得我们借鉴参考,并结合自身实际情况加以吸收利用。欧盟及成员国是在对污泥有效利用价值充分认识的基础上来制定污泥处置管理政策,同时也考虑到污泥处置可能产生负面影响,进而对各种污泥处置管理方式提出合理的质量控制标准[7]。其污泥处置管理基于以下三个准则:(1)源头控制,这是污泥管理政策的关键因素。如果能从源头上控制污泥的产生,则污泥处置就简单了许多;(2)循环利用;(3)加强最终处置和管理。当不能对污泥进行回收和循环利用时,应尽可能对污泥进行焚烧处理,而填埋仅仅作为最终的处置工艺,同时需对所有工艺过程进行严密的监测。
6结语
【关键词】城市排水;市政排水;污水管道;管道布置
1.排水设计原则
排水工程作为城市重点工程之一,城镇排水管道施工图设计应符合城市总体规划和片区控制性详细规划的基本要求。排水管网设计应满足地区经济和社会长远发展的需要。排水管道均按远期设计。新建排水管网充分考虑地块建设的情况,结合地块建设规划及调整方案,在排水管道断面、平面布置、高程布置上适应功能的需要和接入的可能性、便利性。设计选材在不断总结科研和工程实践的基础上,既考虑技术发展的趋势,积极推动新技术、新工艺、新材料的应用,同时又兼顾经济投入的合理性。未使用淘汰产品及与国家产业政策不符的材料和产品。排水管道的平面、高程布置充分考虑各种城市管线的敷设走廊,在考虑经济性的同时预留足够的空间,为管线综合提供条件。
2.排水布置思路
市政排水布置应当按照城市总体规划,同时充分结合当地实际情况布置,进行多方案技术经济比较;先确定排水区域和排水体制,然后布置排水管网,从干管到支管的顺序布置;充分利用地形,采用重力流排除污水和雨水,并使管线最短和埋深最小;协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系;规划时要考虑使管渠的施工、运行和维护方便;近远期结合,留有发展余地,考虑分期实施的可能性。
3.城镇排水工程设计要点
3.1排水系统布置。按照分流制排水体制布置排水管道系统。排水区域一般根据地形按分水线划分,地形平坦的地区按一定的服务面积划分,使每根干管合理分担排水面积,尽量减少管道的埋深,少设或不设中途泵站,使污水以最短的距离自流排出。
确定污水管道布置形式,主干管、干管、街道支管的位置和流向,并确定中途泵站、总泵站、污水处理厂及出水口位置。在一般情况下,城市地形多倾向水体,可将主干管沿河敷设,干管垂直于等高线布置,尽量设在集水线上。在地形平坦的地区,为减少平行于等高线的横支管过长,应适当减少相邻干管的布设距离。污水干管与主干管应尽量避免和障碍物相交,如遇特殊地形时,应考虑特殊措施,并应在图上表明。为了保证污水在各构筑物之间能够顺利自流,必须精确计算各构筑物之间水头损失,包括污水流经处理构筑物本身的水头损失,污水流经前后两构筑物管渠的沿程损失、局部损失以及污水流经计量设备的水头损失,此外,还应考虑污水厂扩建时预留的贮备水头。
高程布置时,还应考虑污水流程和污泥流程的配合,尽量减少污泥的提升。在确定污泥干化厂、污泥浓缩池、消化池等构筑物的高程时,应注意它们的污泥水能自动流入到污水处理构筑。高程的布置应考虑全厂土方量的开挖平衡。
3.2污水管网的设计计算。污水管网的设计计算包括污水管道设计流量计算和污水管道的水力计算。干管、主干管、区域干管及倒虹吸管等应进行详细的水力计算。街道支管应合理地确定管径及埋深,以便于概算,不计算管段不必编号,最不利点应校核,对中途泵站或总泵站进行技术工艺设计。
根据管道平面布置,划分设计管段(定出检查井位置并编号),确定干管设计管段长度,根据污水管道布置,划分各设计管段服务街坊排水面积,编上号码并按其面积形状计算面积(以公顷计),用箭头表示污水流向。各设计管段计算流量列表计算。
污水干管水力计算目的在于合理、经济地确定管径、充满度及坡度,进一步求定管道的埋深,水力计算应列表进行,管底标高及管道坡度以三位小数计,而地面标高与管底埋深以两位小数计。水力计算中的数值V、H/D、I、D应符合规范关于设计流速、最大设计充满度、最小管径、最小设计坡度的规定。为减少错误,在计算的同时绘制管道断面草图,以便进行核对。
3.3污水处理厂工艺流程的确定。污水处理厂处理流程的确定,应根据污水水质、处理要求以及设计处理能力等因素,通过分析研究并参考相似条件下污水处理厂的运行经验,经技术分析比较后确定。设计应结合工程和实际情况,尽量采用成熟的新工艺、新技术、新设备、新材料,以节约建设费用,提高经济效益。
3.4处理构筑物的设计计算。处理构筑物的选型在指导教师指导下进行,应对构筑物选型的合理性进行分析,说明工艺特点。应完成各处理构筑物的初步设计(包括各构筑物的尺寸求定及污水、污泥流程的水力计算)和某些处理构筑物(由指导教师指定)的技术设计(确定该构筑物的所有尺寸及其所需要材料与设备等的规格与数量),处理构筑物的设计计算应全面详细,并附上必要的插图。
3.5排水泵站设计。完成排水泵站的工艺设计,设计内容应包括:泵站位置选择及说明;泵站设计流量和扬程的确定;选泵;泵站构造形式的确定及说明;泵站主要尺寸、设备型号与数量、技术性能等设计与说明;泵站辅助设施的设计与说明;关于泵站设计的其他说明。
3.6污水处理厂设置。为了有效地对市政污水进行处理,对于生活区、污水处理区、污泥处理区等各区之间以道路相隔,生活区一般布置在夏季主导风向的上风向,在北方地区,并应考虑建筑物的朝向,污泥区一般布置在夏季主导风向的下风下。处理构筑物的布置应紧凑,节约用地并便于管理。一般小型处理厂采用圆形池较为经济,而大型处理厂则以采用矩形池为经济。处理占地、构造和造价等因素以外,还应考虑水力条件、浮渣清除以及设备维护等因素。
连接各处理构筑物的管线(渠)要畅通,尽可能避免管线迂回,同时应充分利用地形,以减少土方量。构筑物之间应有一定距离,以便保证敷设管、渠的要求和运转管理的需要和施工的要求,一般采用5~10米。但消化池和其他构筑之间的距离不应小于20米。储气罐与其他构筑物的间距应根据容量大小按有关规定办理。
对于市政管线种类较多,应综合考虑布置,以免发生矛盾。管(渠)布置应紧凑、整齐,也应考虑施工、安装与维护的要求,保持适当的距离。承压管(如给水管、空气管、蒸汽管等)可考虑平行架空布置,以节省用地和便于维修,地下埋设的管道尽可能集中并设管廊或管沟。污水和污泥管道仅可能考虑重力自流。污水厂内应设超越管(全厂超越或构筑物超越),以便在发生事故时,使污水能超越一部分或全部处理构筑物,进入下一级构筑物或事故溢流。在污水厂内应有完善的雨水管道系统,必要时应考虑设防洪沟渠。