污水厂溢流污水处理工艺技术探讨

http://www.water.hc360.com2020年07月10日10:14 来源:JIEI创新实验室作者:华英豪T|T

    慧聪水工业网 溢流污染与水环境改善的矛盾日益突出

    近年来国家对环境治理高度重视,从资金、技术、法规和政策各方面提供大力支持,有力地推进了水环境治理的步伐和进程,城市排水管网和污水处理能力大幅度提升,污水排放标准不断提高。但城市水环境质量恶化速度并未从根本上遏制,整体水环境质量仍然与人民群众的要求有很大差距。

    究其原因,主要是排水系统规划或实施不到位导致的污水未收集或收集后溢流污水没有处理,造成了直排、水资源短缺降低水体的自然净化能力、排水系统没有统一管理等方面的问题,致使水生态系统破坏,水环境质量恶化。

    在国家建设生态文明总目标和流域综合治理理念的指导下,污染治理的考核目标已从传统的污水达标排放重新定义为水环境质量的综合改善,治理的着力点从污水厂处理能力变为受纳水体的环境容量,治理的方式从单一的点源处理变为以受纳水体为基础的点源、面源和内源相结合的统筹处理。

    随着管网建设和污水处理率的大幅度提高,点源污染基本得到有效控制,雨水径流带来的非点源污染已成为水体污染的主要因素(初步估算,城区雨水径流污染占水体污染负荷的比例,目前在北京和上海约占10%-20%左右)。由于径流污染物输送的非连续性和爆发性,其污染负荷所占比例在雨季会短时段内成倍升高,超过点源污染,对城市水体造成冲击性影响,严重制约城市水环境质量的彻底改善。因此,对溢流污染进行调研分析,因地制宜采取有效手段对其进行控制与处理,最大限度的消减溢流污染物对水环境质量的提升具有重要意义。

    溢流污水的来源和典型特征

    1.溢流污水的来源

    污水溢流是指水量超过污水设施的运输或处理能力,导致污水系统运行水位过高,污水通过系统溢流设计外溢直接排放。对于合流制管网系统,污水和雨水采用同一管网,雨季会发生污水溢流;对于分流制系统,由于管网漏损导致的外渗水进入,当进水总量超出污水设施的接收能力时污水通过溢流排出污水系统。

    除管网收集系统的原因,在污水收集处理设施的规划和设计中,厂、站、网三项中一项或几项标准偏低、能力不够、或建设时序落后;厂网分离,职责不清、机制不顺;突发事故下(如断电、设备故障、检修、设施受损等)也会发生污水设施污水溢流。

    2.溢流污水的典型特性

    对于国内使用最多的合流制排水管网系统,可能收集了包括生活污水、工业污水、雨水、河水、地下水等不同性质的水体,以及晴天时形成的腐烂的沟道底泥。因此污水中含有大量的污染物,主要包括:有机物、营养盐、SS、致病微生物、其它有毒有害物质如重金属、含氯有机物等。污染物的含量也因各种水量比例的不同而不同。

    对于特定地区和时段的混合污水,由于其它水体的水量水质相对稳定,混合污水的特性受雨水的影响最大,混合污水的特性主要表现为:

    受降雨过程中雨量的变化影响,流量变化大;

    受气候、降雨量、下垫面的影响,污染物的性质和浓度变化大,初期效应明显,初期雨水的SS、COD是后期的几倍或更高;

    混合污水的整体污染浓度较低。因外渗水多为非污水,除暴雨初期以外,混合污水的整体污染浓度较低,一些城镇污水处理厂进水COD不足200mg/L,有些甚至低于100mg/L,远低于常规生活污水300-500mg/L的正常值。

    对国内溢流污水的调研中也发现,溢流污水中悬浮颗粒物浓度较高、浊度较大、组分较复杂,并且多在雨天产生,故其排放具有间歇性、突发性和随机性等特点。

    污水厂溢流污水常用处理技术

    确保被截留的混合污水能够进行处理对于污染物总量的削减具有重要意义,但国内的大部分污水处理厂并没有充分考虑对雨天大幅增加的合流污水的处理,导致大量截流污水直接排放。

    欧美发达国家对溢流污染处理研究较早,应用较多,总结出不少适用成熟技术。目前常用的提高污水处理厂溢流污水处理能力的技术有以下几种:

    1)调蓄池

    污水处理厂设置调蓄池是为了与污水处理厂形成联动,针对的是截流管道中超过污水处理厂处理能力的合流污水。在降雨初期,小流量的雨污水进入主流程进行处理,当雨水流量增大时部分雨污混合水溢流进入调蓄池贮存,被贮存的这部分流量在晴天时返回主流程进行处理,这样含有大量污染物的初期雨水可避免直接排入水体。

    调蓄池是设计比较成熟,实施和见效较快的技术,在美国、德国、日本等发达国家已广泛使用。但是调蓄池需要占用较大的空间,建设费用较高,因此适度的规模设计是关键,否则难以保证处理效果和投资的合理性。

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    2)旋流分离

    旋流分离通过拦截、高速旋转离心分离的作用将部分固体悬浮物沉入到分流器底部形成固液分离,使得排水的杂物减少,一定程度上去除水体中的COD和SS。旋流分离对溢流污水中>200μm的粗砂和悬浮物的去除率可达95%,对TSS的去除率可达30%以上。

    旋流分离具有占地面积小、投资和运行成本低、运行维护方便、处理能力大的优点。也存在去除效率低,对污染物总量削减有限的不足。

    3)一级强化处理

    沉淀是污水处理中最广泛使用的工艺,主要用于去除水中的悬浮物、浊度以及颗粒态有机物等污染物。加载高效沉淀系统(高密度、加砂沉淀、磁混凝等)通过投加药剂和载体,斜管辅助分离等方式提高了分离效率和效果,具有启动速度快、抗冲击能力强、去除效率高和占地面积小的优点,非常适合于雨水冲击下的溢流污水处理。加载高效澄清池作为一级强化处理不仅在欧美等发达国家的溢流污染处理中成为主流,在国内的昆明、广州、上海等地也已有不少大规模应用的实践。

    加载高效沉淀作为一级强化对溢流污水的处理效果非常显著,一般情况下对悬浮物、TP的去除率>85%,COD的去除率40-70%,BOD的去除率30-50%,TN的去除率也有20%左右。实践证明在各类加载高效沉淀系统的一级强化应用中,较大粒径载体(石英砂、矿砂等)比较小粒径载体(磁粉等)的上升流速、启动速度和处理效果更有优势。

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    单独设置溢流污水一级强化处理设施存在投资过大、旱季闲置的问题,设计中考虑旱季用于深度处理、雨季用于溢流污水处理的“双重应用模式”显得更加灵活、经济和高效。

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