【文章內(nèi)容簡介】 工藝名稱 主要優(yōu)缺點(diǎn) 最佳使用條件 A/O 工藝 [4] 優(yōu)點(diǎn)： 去除有機(jī)物的同時可生物除磷或脫氮 ； 污泥沉降性能好 ； 用于大型污水處理廠費(fèi)用較低 ； 沼氣可回用 。 缺點(diǎn)： 用于中小型污水廠費(fèi)用偏高 ； 沼氣回用利用經(jīng)濟(jì)效益差 。 用于大型或較大型污水處理廠 A 2/O工藝 [5] 優(yōu)點(diǎn)： 去除有機(jī)物的同時可生物脫氮除磷 ； 出水水質(zhì)很好，有利于回用 ；污泥經(jīng)厭氧消化達(dá)到穩(wěn)定 ； 沼氣可回收利用 。 缺點(diǎn)： 反應(yīng)池容積比 A/O 的還大 ； 污泥內(nèi)回流量大，能耗偏高 ； 沼氣回用經(jīng)濟(jì)效益差 。 要求脫氮除磷或消化除磷的大型和較大型污水處理廠 SBR 法 優(yōu)點(diǎn)： 流程上十分簡單，管理方便 ； 和建試，占地省，處理成本低 ； 有脫氮除磷功能，處理效果較好 ； 污泥同步穩(wěn)定，不需設(shè)厭氧消化 。 缺點(diǎn)： 間歇周期運(yùn)行，對自控要求高 ； 變水位運(yùn)行，電耗增大 ； 脫氮初靈效果不太高 。 中小型污水處理廠 氧化溝法 [6] 優(yōu)點(diǎn)： 流程簡單，管理方便 ； 可生物脫氮，出水水質(zhì)較好 ； 污泥同步穩(wěn)定，不需厭氧消化 。 缺點(diǎn)： 除磷需另設(shè)厭氧池 ； 分建式，且池深較小，占地面積大 ； 污泥穩(wěn) 定性不好 。 中小型污水處理廠 濕地處理 優(yōu)點(diǎn)： 操作簡單 ； 運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低 ； 可做景觀 。 缺點(diǎn)： 用地比較大。 土地面積大或景觀用地較多處 SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 3 以上工藝均是較常用的污水處理工藝，但 多屬于二級污水處理工藝 。為了更好的處理污水，提高中水回用率，經(jīng)常把兩種或多種工藝結(jié)合起來，形成組合的新工藝，進(jìn)行污水處理 。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的目的和實(shí)際情況本設(shè)計(jì)采用適于中小型的工藝簡單的SBR 工藝和可做景觀的濕地處理工藝的結(jié)合。 2 污水水 源 、水質(zhì)特點(diǎn)及 工藝流程 該高校污水 水源 及水質(zhì)特點(diǎn) 污水水源及供給對象 回收利用 水資源并不是單純地收集、處理校內(nèi)產(chǎn)生的所有污水，而是根據(jù)滿足高校內(nèi)雜用水對水質(zhì)和水量的要求而有選擇地收集水質(zhì)相對較好、污染物簡單、污水量較大的污水來處理。學(xué)生宿舍用水是主要的建筑用水，其用水量占到高?？傆盟康? 40 %。學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌污水用水量大，且較容易處理，在選擇污水水源時，應(yīng)首選學(xué)生宿舍衛(wèi)生間的洗滌污水作為收取對象；浴室污水屬于優(yōu)質(zhì)雜排水，是較優(yōu)的污水處理水源，收集量也較大，也可作為污水處理的水源。這兩類污水處 理后的出水水質(zhì)完全可以滿足校園綠化灌溉、道路沖洗 及 景觀湖水補(bǔ)充 等方面的用水要求。廁所污水和食堂污水的水質(zhì)較差，且難處理；實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的污水組成情況較復(fù)雜，處理成本高，因此這兩類污水不考慮回收利用。 水質(zhì) 水量 特點(diǎn) 易于回收利用的污水，即本設(shè)計(jì)針對的污水水質(zhì)特點(diǎn)見表 ： 表 校園水質(zhì) 及 觀賞類景觀用水 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 表 項(xiàng)目 原水水質(zhì) 城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) COD/mg L1 212 ≤ 50 BOD5/mg L1 121 ≤ 10 NH3N/mg L1 ≤ 20 PH ～ ～ TP/mg L1 6 ≤ TN/mg L1 25 SS 300 ≤ 20 SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 4 建筑物的功能是學(xué)生宿舍，根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GBJ1588， 1997 年版）和實(shí)際情況 ， 確定建筑物的給水定額，按 90%計(jì)算排水量，計(jì)算知，廢水處理設(shè)計(jì)日處理量 Q=1812m3/d， 小時處理量 q= m3/h。 工藝流程 根據(jù)該高校的水質(zhì)水量特點(diǎn)及出水要求，本設(shè)計(jì)選 用 SBR 和人工濕地工藝組合來設(shè)計(jì)污水處理工程，其工藝流程如下： 調(diào)節(jié)池 SBR 反應(yīng)器 污泥濃縮池 污泥脫水間 污水 格柵 人工濕地 圖 生活污水工藝流程圖 生活污水通過集水管道進(jìn)入 排水渠道 。 經(jīng)格柵 去 除部分 大的 懸浮物，以改善后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的運(yùn)行條件 。 渠道出水，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，用于調(diào)節(jié)水量。 調(diào)節(jié)池 出水，通過水泵進(jìn)入 SBR 池。 進(jìn)行污水二級處理。 在組合工藝中， SBR池 相當(dāng)于人工濕地的預(yù)處理池，它可以去除大部分的懸浮物、有機(jī)物、和部分總氮，總磷，減輕后續(xù)人工濕地的處理負(fù)荷。 SBR 池的上清液通過清水泵進(jìn)入人工濕地。人工濕地主要去除總氮、總磷和剩余的部分有機(jī)物和懸浮物。要求人工濕地出水能夠達(dá)到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 3 SBR+人工濕地污水處理系統(tǒng)概述 SBR 工藝概述 SBR 法是序批式活性污泥法 (Sequencing Batch Reactor)的簡稱，又名間歇曝氣，SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 5 其主體構(gòu)筑物是 SBR 反應(yīng)池。污水在這個反應(yīng)池中完成反應(yīng)、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使處理過程大為簡化 [7]。 SBR 去污機(jī)理 SBR 工藝的一個完整的操作過程，包括如下四個階段 :進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出 水，如圖 所示， 圖 SBR 運(yùn)行操作工序示意圖 ① 進(jìn)水期 進(jìn)水期是反應(yīng)池接納污水的過程。進(jìn)水所需的時間隨處理規(guī)模和反應(yīng)器容積的大小及被處理污水的水質(zhì)而定。在向反應(yīng)器充水的初期，反應(yīng)器內(nèi)液相的污染物濃度是不 大的，但隨著污水的不斷投入，污染物的濃度將隨之不斷提高。在污水投加過程中，SBR 反應(yīng)器內(nèi)存在著污染物的混合和被活性污泥吸附、吸收和氧化等作用。隨著液相污染物濃度的不斷提高，這種吸附、吸收和氧化作用也隨之加快。如果在進(jìn)水階段向反應(yīng)器中投入的污染物數(shù)量不大或污水中的污染物濃度較低，則所投入的污染物能被及時吸附、吸收和氧化降解，整個運(yùn)行過程將是穩(wěn)態(tài)的，但在 SBR 工藝的實(shí)際運(yùn)行過程中很少會出現(xiàn)這種情況。由于在 SBR 工藝中，污水向反應(yīng)器的投入時間一般是比較短的，在充水時間里單位時間內(nèi)部反應(yīng)器投入的污染物數(shù)量比連續(xù)式活 性污泥法大，投入速度大于活性污泥的吸附、吸收和生物氧化降解速度，從而造成污染物在混合液中的積累。為克服有毒污染物對處理過程的影響或污染物積累過多而造成對后續(xù)的反應(yīng)過程產(chǎn)生不利的影響，應(yīng)注意控制充水時間的長短。即污水濃度越高，污染物毒性越大，其相應(yīng)的充水時間應(yīng)較長些，以防止對活性污泥微生物的抑制作用。 ② 反應(yīng)期 反應(yīng)期是在進(jìn)水期結(jié)束后或 SBR 反應(yīng)器充滿水后，進(jìn)行曝氣或攪拌以達(dá)到對有機(jī)污染物進(jìn)行生物降解的處理目的。在 SBR 反應(yīng)器的運(yùn)行過程中，隨反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)時間的延續(xù)，基質(zhì)濃度由高到低，微生物經(jīng)歷了對數(shù)生長期、 減速生長期和衰減期，SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 6 其降解有機(jī)物的速率也相應(yīng)地由零級反應(yīng)向一級反應(yīng)過渡。反應(yīng)器中的 生物柑 較復(fù)雜，微生物的種類繁多，它們交互作用，強(qiáng)化了工藝的處理效能。從反應(yīng)效率角度分析， SBR 反應(yīng)器是一種理想的時間序列推流式反應(yīng)器。反應(yīng)器在停止進(jìn)水后，通過攪拌或曝氣使微生物對有機(jī)物進(jìn)行生物降解。因而在反應(yīng)器內(nèi)存在一個污染物的濃度梯度 ： F/M 梯度 。 F/M 是按時間序列變化的。另外，對于整個處理系統(tǒng)而言。 SBR處理工藝則是嚴(yán)格地按推流式運(yùn)行的。上一個運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的污水與下一個運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的污水是互不相混的，即是按 序批的方式進(jìn)行反應(yīng)的。因而 SBR 處理工藝是一種運(yùn)行周期內(nèi)完全混合、運(yùn)行周期間序批推流的理想處理工藝。這種技術(shù)使得其對污染物質(zhì)有優(yōu)良的處理效果且具有良好的抗沖擊負(fù)荷和防止活性污泥膨脹的性能。通過改變進(jìn)水和反應(yīng)階段的長短和其間環(huán)境條件 (好氧、厭氧、缺氧 )，就可以使系統(tǒng)靈活運(yùn)行，就可以模擬多種復(fù)雜的連續(xù)流反應(yīng)器系統(tǒng)。 ③ 沉淀期 沉淀工序相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池，在停止曝氣和攪拌后，活性污泥絮體經(jīng)重力沉降和上清液分離。 SBR 反應(yīng)器本身作為沉淀池，避免了在連續(xù)流活性污泥法中泥水混合液必須經(jīng)過管道流入沉淀池沉 淀的過程，從而也避免了使部分剛剛開始絮凝的活性污泥重新破碎的現(xiàn)象。此外，傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池是各種流向的沉降分離，而 SBR 工藝中污泥的沉降過程是在靜止的狀態(tài)下進(jìn)行的，和理想沉淀池的假設(shè)條件十分相似，因而受外界的干擾甚少，具有沉降時間短、沉淀效率高的優(yōu)點(diǎn)。 ④ 出水期 經(jīng)處理達(dá)到一定要求的水排出處理系統(tǒng)，同時反應(yīng)池底部沉降的活性污泥大部分作為下個處理周期使用，剩余污泥排放。一般而言， SBR 反應(yīng)器中的活性污泥數(shù)量占反應(yīng)器容積的 30%左右。另外反應(yīng)池中還剩下一部分處理水，可起循環(huán)和稀釋的作用。 SBR 工藝特點(diǎn) SBR 工藝是一種既古老又年輕的污水生物處理技術(shù)。 1914 年英國的 Arden 和 Lokett 發(fā)明活性污泥法時采用的就是這種處理技術(shù) [8]，但由于當(dāng)時的自動監(jiān)控技術(shù)水平較低，間歇處理的控制十分繁瑣，操作復(fù)雜且工作量大，特別是后來由于城市和工業(yè)廢水處理的規(guī)模趨于大型化，使其很快被連續(xù)式活性污泥法所取代。近年來，隨著工業(yè)和自動化控制技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是監(jiān)控技術(shù)的自動化程度以及污水處理廠自SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 7 動化管理要求的日益提高，出現(xiàn)了電動閥、氣動閥、定時器及微處理機(jī)等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)產(chǎn)品，為 SBR 工藝的再度得到應(yīng)用， 提供了極為有利的先決條件。 與連續(xù)流活性污泥工藝 (Continuous Flow Activated Sludge Process， CFS)相比較，SBR 工藝具有以下優(yōu)點(diǎn) [9]： (1)工藝流程簡單，設(shè)備少，占地省。投資小，構(gòu)筑物少，一般只設(shè)反應(yīng)池，無需二沉池和污泥回流設(shè)備。廣東省高明縣明華化工公司 [10]。采用的 SBR 技術(shù)，刪除了初沉池和均化池，使流程大大簡化。 (2)SBR 在靜置階段屬理想靜止沉淀。出水帶走的活性污泥少，出水質(zhì)量高。 (3)SBR 運(yùn)行方式靈活控制，具有較強(qiáng)的脫氯除磷能力。 (4)SBR 好氧反應(yīng)過程相當(dāng)于反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物濃度降低是按時間變化的理想推流過程 [11]。即生化反應(yīng)推動力大，因而它能提高生化反應(yīng)速率。此外，它利用時間上的推流代替空間上的推流，易于實(shí)現(xiàn)自動控制。 (5)SBR 法可以有效防止污泥膨脹。由于 SBR 具有理想推流式特點(diǎn)。反應(yīng)期間反應(yīng)底物濃度大、缺氧與好氧狀態(tài)交替變化以及泥齡較短，都是抑制絲狀菌生長的因素。 (6)SBR 雖然在運(yùn)行穩(wěn)定性上不如連續(xù)流容易控制，但是 SBR 利用高的循環(huán)率有效稀釋進(jìn)液中高濃度的難降解的或?qū)ξ⑸镉幸种谱饔玫挠袡C(jī)化合物，因而具有較高的耐沖擊負(fù)荷的能力。 (7)由于 SBR 法本身的間歇運(yùn)行特點(diǎn)，很適合處理流量變化大甚至間歇排放的中小型企業(yè)廢水，既可以節(jié)省基建費(fèi)用又可以靈活操作。 人工濕地工藝概述 人工濕地概念 人工濕地是一種由人工建造和監(jiān)督控制的 ， 與沼澤地類似的地面 ， 它利用與自然生態(tài)系統(tǒng)相似的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中 ， 由土壤和填料混合組成填料床 ， 廢水可以在床體的填料縫隙或在床體的表面流動 ， 并在床的表面種植處理性能好 ， 成活率高 ，抗水性能強(qiáng) ， 成長周期長 ， 美觀及具有經(jīng)濟(jì)價值的水 生植物 ， 形成一個獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境 ， 對污水進(jìn)行處理 [12]。 人工濕地的分類 人工濕地系統(tǒng)因水流方式差異可分為以下 3 類：表面流濕地，潛流濕地和立式流SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 8 濕地 [13,14]。 ① 表面流濕地（ Surface Flow Wetlands 縮寫為 SFW）廢水在填料表面漫流， 它與自然濕地最為接近，絕大部分有機(jī)物的去除是由長在植物水下莖，桿上的生物膜來完成。這種濕地不能充分利用填料及豐富的植物根系，衛(wèi)生條件亦不好，故設(shè)計(jì)中一般不采用，其構(gòu)造如圖 所示。 ②潛流濕地（ Subsurface Flow Wetlands 縮寫為 SSFW）水在填料表面下滲流，因而可充分利用填料表面及根系上生物膜及其它作用處理廢水，而且衛(wèi)生條件較好，故被廣泛采用。其構(gòu)造如圖 所示。 圖 自由水面人工濕地 圖 人工潛流濕地（碎石） SBR+人工濕地工藝處理某高校生活污水工藝設(shè)計(jì) 9 ③ 立式流濕地（ Vertical Flow Wetlands 縮寫為 VFW） ， 水流流動情況綜合了 SFW和 SSFW 的特點(diǎn)，但建造要求高，易滋蚊蠅。 人工濕地的構(gòu)造絕大多數(shù)由五部分組成 [15,16] ： ① 具有各種透水性的基質(zhì)，如土壤、砂、礫石； ② 適于在飽和水和厭氧基質(zhì)中生長的 植物，如蘆葦； ③ 水體 (在基質(zhì)表面下或上流動的水 )； ④ 無脊椎或脊椎動物； ⑤ 好氧或厭氧微生物種群。 人工濕地的去污機(jī)理 人工濕地對污水的處理有十分復(fù)雜的凈化機(jī)理 ， 現(xiàn)在仍未完全研究清楚。一般認(rèn)為人工濕地對污水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用 [12]。其處理過程大致為：植物滲出的可溶性有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)為微生物生長提供了基質(zhì) ， 使根際微生物的數(shù)量和活性明顯高于非根際帶。濕地系統(tǒng)成熟后 ， 填料表面和植物根系由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時 ， 大量的 SS 被填料和植物根系阻擋截留 ， 大 腸桿菌和病