水专项:以技术集成示范提升流域整体水环境质量

http://www.water.hc360.com2018年07月04日10:25 来源:中国环境报T|T

    慧聪水工业网 以技术集成示范提升流域整体水环境质量

    ——水专项“松花江哈尔滨市市辖区控制单元水环境质量改善技术集成与综合示范”课题综述

    课题背景

    松花江哈尔滨控制单元(以下简称控制单元)内的主要水系构成为“三沟一河”(即马家沟、何家沟、信义沟、阿什河)。控制单元水质的全面提升,是实现松花江干流水质在“十二五”规划期间达到Ⅲ类标准的重要前提。

    “松花江哈尔滨市市辖区控制单元水环境质量改善技术集成与综合示范”课题组针对控制单元水环境问题,开展技术集成与综合示范,最终实现控制单元出口断面(大顶子山国控监测断面)水质全年达到Ⅲ类的总体目标。

    以点带面,提升何家沟典型行业废水污染控制与治理科技水平

    松花江一级支流何家沟流域两岸分布100余家工厂,是典型的点源工业污染区。其中制药废水排放量巨大,是这一流域废水处理的难点和关键。课题针对何家沟典型制药废水,开展了制药废水高效水解快速脱毒预处理研究,开发了微生物电辅助强化制药废水处理新工艺及装置,形成了制药废水特征污染物深度削减菌群增强关键技术。通过技术综合集成,实现制药废水中特征污染物的深度削减与高效稳定去除。

    制药行业生产工艺原料利用率和提炼纯度低,导致制药废水中残留着大量高毒性、难降解有机物,对环境造成严重污染。现有制药废水以生物处理法为主,但传统生物处理对制药废水的毒性去除能力弱,废水中的毒性物质可抑制微生物活性,从而影响生物处理单元效能的正常发挥。此外,制药废水具有较强的生物难降解性,废水中的难降解物质可穿透生物处理工艺而排入水体,其长期存在于环境中,将会引发环境中细菌等微生物出现抗性基因,进而对人群及其他水生生物产生毒害作用。

    高效水解-微生物电辅助耦合技术首先在传统水解酸化技术的基础上,开发了污泥循环型高效水解装置,实现制药废水中难降解物质向小分子挥发酸的定向水解,使废水的可生化性大幅提高;其次,微生物电辅助技术通过外加电压,为反应装置提供降解污染物所需要的氧化还原电位,打破污染物降解能垒,附着在电极表面的噬电微生物以废水中有机物质为电子供体,在高效水解装置产生的大量小分子挥发酸作为共基质的条件下,快速降解水中难降解及有毒有害污染物。

    在理论研究和技术开发基础上,课题组采用“高效水解—微生物电辅助—厌氧EGSB—好氧MBBR菌群增强”组合工艺技术,设计中试装置并处理发酵类抗生素生产废水,此工艺可有效降低发酵类抗生素生产废水中的COD、氨氮和总氮,实现对特征污染物的深度去除,在满足制药废水达标排放的同时降低了能耗,缩短了废水停留时间,为流域制药废水处理水平的提高提供技术支持。

    重点突破,解决马家沟污水处理厂建设限地瓶颈,改善流域综合水质

    马家沟上游新增多家企业及居民小区,污水量增大,污染物复杂,其断面水质远超出地表水Ⅴ类标准,且水质水量波动较大,而马家沟污水处理厂建设用地仅2.8万m2,远小于常规工艺用地。因此,课题组需要研发不同季节、变负荷下稳定运行的污水处理技术及高节地型污水处理工艺。

    在此情况下,课题合理调研、设计了以“污水—预处理—厌氧池—缺氧池—深井曝气池—脱气池—深度处理—出水”为主体工艺的水质提升工艺。此工艺具有良好的处理效果及抗冲击负荷能力。且工艺中的深井曝气技术相比于传统活性污泥法,不仅能有效减少工艺占地面积达50%以上,而且反应速率和出水效果均有显著提升。在以实际马家沟污水为处理对象的实际操作中,课题通过参数调控,确定最优的工艺运行参数,达到最佳出水水质,即在保证磷高效去除率的前提下,提高总氮去除率。此工艺为提高低温变负荷污水的脱氮除磷效率提供了一种新的方式和思路。

    示范工程以课题所研发的污染物深度削减技术为技术支撑,大幅削减了马家沟流域内的污染物。既解决了马家沟截流管线在用水高峰期极易发生的污水溢流问题,又可以为马家沟提供清水水源。

    长远来讲,此技术可用于改善同流域水体水质,达到改善流域水体环境、保证用水安全的目的。特别是对于北方的特定低温水体,本课题成果技术前景广阔,将得到广泛应用。

    同时,针对马家沟下游的哈尔滨污泥处理厂,课题组研发了“基于生物预发酵的沥浸污泥好氧堆肥优化技术”。此技术可以将生物沥浸深度脱水工艺与好养堆肥工艺有机结合,缩短发酵单元的升温周期,降低调理剂用量,减少污泥处理成本,为流域城镇污水污泥处理水平的提高提供支持。马家沟高节地型城镇污水深度减排示范工程进一步改善了马家沟水体的水质,改善了居民的生活水平,满足国家的战略需要和马家沟上游地区的发展需要。

    聚焦重点,突破阿什河流域重金属及发酵废水污染控制及资源回收技术

    阿什河是松花江干流南岸支流,近年来,随着阿什河流域水污染防治规划项目的实施,阿什河水体水质逐渐好转。然而,以重金属加工及酵母生产为主的工业园区的规划建设,将显著增加阿什河流域的入河负荷,进而影响其水体水质。

    针对重金属加工及酵母生产行业废水水质特点,课题组有针对性地开展了以污染控制及资源回收为核心的废水处理技术攻关。结合重金属生产废水的有机无机复合污染特点,提出水质分质预处理与生物强化处理相结合的处理对策。针对含铬废水波动大、铜镍废水沉淀效率差及有机物与重金属络合度大的技术难题,研发出基于ORP控制的高价铬还原、序批重金属高效沉淀及微电解/类芬顿联合破络的预处理技术;针对含重金属有机废水生物单元处理效能低的技术问题,研发出水解强化的复合水解-PACT生物处理技术。

    为解决生物处理单元抗冲击负荷能力弱及生物活性受重金属影响大的问题,课题组通过解析污泥受重金属抑制的规律,研发出粉末碳及功能菌剂投加的强化处理技术,提出了有机无机复合污染重金属废水物化生化协同处理稳定运行策略,系统集成了分质预处理、生物强化处理及吸附/多级膜分离单元,形成两套适应不同水质要求的有机无机复合污染重金属废水处理与回用技术体系,分别应用于绥化及哈尔滨的电镀废水处理工程。

    对于阿什河流域新增工业园区内的高浓度发酵废水,研发高浓度发酵废液中有用组分的定向分离技术及基于“物化-生物”优化耦合的高浓度发酵废水有效处理技术,实现其资源化利用及达标排放。研发的膜蒸馏-纳滤/反渗透组合工艺可实现高浓度食品酵母生产废液有用组分的回收与剩余废水的净化,使酵母生产废液中的蛋白质及其他有用组分(P、K、Fe、Mg等)得到富集浓缩,作为生产单细胞蛋白的原料进行后续资源化利用,并使膜蒸馏产水得到深度处理,转化为优质净化水。

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