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        2. 方案中心

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          高校生活污水處理工藝

                 天津某高校中水站試點工程建成于2012 年1月,根據校園內生活污水水質、水量特點及回用要求,采用短程三級接觸氧化工藝與膜過濾工藝相結合的方式,對污水進行處理并回用.2012 年7 月工程調試完成并穩定運行,出水水質達到預期設計標準.

          1、工藝設計原則

                 采用組合工藝處理生活污水是現階段常用的污水處理方式.接觸氧化是一種較為適合處理生活污水的工藝形式,其抗沖擊負荷能力強,受水量波動影響小,出水水質穩定.膜過濾是新型污水處理的典型工藝之一,具有占地面積小、處理效果率高等優勢,在再生水回用領域應用廣泛.

          本項目根據現場工程條件及用戶在水質、水量方面的要求,采用了短程接觸氧化/膜過濾工藝(見圖1),以實現校園內區域污水 處理及回用的特殊需要.具體按照以下原則進行設計.

                 ①針對分散式生活污水特點,實現就地采集回收,就近利用,產生的回用水直接輸送到附近的苗圃,用于補充澆灑水.

                 ②系統自動化程度高,操作簡便,可實現無人值守運行.設備采用封閉式集裝箱結構,無噪聲、臭味等,對周圍生活區域的影響?。?/span>

                 ③具有較高的耐沖擊負荷能力,且污泥產量小,盡量減少污泥處置環節.

                 ④出水水質達到爯城市污水再生利用城市雜用水水質爲(GB/T 18920—2002) 標準.

           

          2、工程規模及設計水質

          2. 1 處理規模

                 本工程收集中水站附近2 座6 層學生宿舍的生活污水,設計日處理量為50m3/d,變化系數為1.1~1.2,最大時處理水量為2.5m3/h.

          2. 2 原水水質

                 原水來自宿舍樓的合建化糞池,本項目對化糞池進行了改建擴容,使其具有一定水量調節能力.原水經化糞池調節后由潛污泵提升進入處理系統.

                 為保證工藝對水質、水量的變化有較強的抗沖擊能力,同時為避免工程運行過程中可能出現的生化階段故障使膜過濾單元受到影響,整體工程設計成A、B兩個單元.A 單元為生化處理單元,主要包括調節池、三級生物接觸氧化、高效沉淀池; B單元為膜過濾單元,主要包括膜過濾裝置以及消毒系統等.與傳統接觸氧化工藝相比,生物處理部分之后增加膜過濾可以在保證出水水質的前提下縮短水力停留時間,減少運行周期,提高運行效率.

                 經過連續測定,原水水質見表1.

           

          3、主要處理單元和設計

          3. 1 生物處理單元

                 ①調節池

                 本工程污水主要來源為學生宿舍日常洗漱及衛生間排水,受學生作息規律影響,水量波動較大.為保證進水穩定,化糞池出水由潛污泵提升至調節池,泵前設提吊式不銹鋼格柵桶,防止較大污染物堵塞管路.調節池有效容積為3m3,水力停留時間為3h,采用底部進水方式,頂部設有溢流堰,污水自頂部溢流至一級接觸氧化池.在池底設置穿孔曝氣管,一方面可防止池中顆粒沉淀; 另一方面可起到預曝氣作用,同時可以起到泥水混合作用.

                 ②接觸氧化池

                 為保證出水水質的穩定性,生物處理裝置采用三級接觸氧化.一級、二級接觸氧化池有效容積為1.5m3,水力停留時間為1 h,氣水比為15∶1.接觸氧化池內裝有彈性填料YDT-150,為生物提供附著位點.池底鋪設曝氣管,外部設有鼓風機,通過曝氣管連入池底.污水經過一級接觸氧化、二級接觸氧化工藝處理后,COD 分別減少30% ~35% 左右.三級接觸氧化池有效容積為2.5m3,設計水力停留時間為1.7 h,氣水比為10∶1,在第三級接觸氧化池中由于水力停留時間較長,絕大部分污染物被吸附降解,使水質得到凈化.經過三級接觸氧化池的處理,COD 減少80%,生化池出水COD 為50mg/L 左右.

                 ③高效中間沉淀池

                 三級接觸氧化池出水自流進入高效中間沉淀池,其有效容積為2.5m3,沉淀時間為2 h.沉淀池內鋪設斜管,增大沉淀池面積.沉淀池采用可調式三角堰出水.中間沉淀池排泥周期為一周,排泥量視溫度及沉淀池出水效果而定.

          3. 2 膜過濾單元

                 ①中間水箱及保安過濾器

                 A 單元出水先進入中間水箱,以起到再沉淀及穩定水量的作用.原水箱有效容積為1m3,中間水箱設有事故溢流管路,可通過生化單元適當排水調整膜系統的進水量,以增強系統的運行靈活性.中間水箱出水經進水泵增壓進入保安過濾器,以保證膜過濾系統的正常高效運行.保安過濾器過濾精度為50 μm.

          ② CMF膜系統

                 保安過濾器的出水通過增壓泵進入CMF膜過濾系統,膜過濾系統能夠去除水中大部分懸浮物、細菌,產生的清水進入清水水箱,濃水流入濃水箱后回流進入前置原水箱.CMF膜組件膜面積為40m2,采用聚偏氟乙烯(PVDF) 中空纖維膜組件(Motimo-UOF4),外壓式錯流過濾操作.膜組件可以進行在線清洗,清洗方式有物理及化學清洗,物理清洗為氣水雙洗; 化學清洗藥劑為次氯酸鈉,采用循環、浸泡的方式進行清洗.CMF膜組件單支膜設計最大產水量為2m3/h,正常運行壓力<0.1mPa.中空纖維膜絲內徑為0.6mm,外徑為1.2mm,設計截留孔徑為0.1 μm.控制方式為恒流量過濾,設計運行通量為2.2m3/h.在線膜清洗后排水回流至A 單元原水進水口,以保證系統整體產水率.

          4、系統運行及污水處理效果

          4. 1 運行狀況

                 經過近半年的運行發現,有效控制生化段出水濁度是延緩膜污染的關鍵.本工藝采用在生化處理單元后增加膜過濾的工藝組合形式,在保證出水水質的前提下,大大縮短了水力停留時間,生物接觸氧化段水力停留時間為3.7 h,與傳統工藝相比,減少了運行周期,提高了工作效率.中間沉淀池出水濁度需保持在20 NTU 以下,可滿足膜過濾裝置進水要求,達到有效控制膜污染目的.當氣溫<10 ℃時,由于生物活性降低,中間沉淀池出水濁度較高,此時在中間沉淀池前需適當投加混凝劑,以提高出水水質,并可達到強化除磷目的,采用聚合氯化鋁,投加量為20mg/L.

          溫度對膜系統產水能力影響較顯著,當溫度<10 ℃時,采用適當降低膜通量和增加清洗頻率的方式延長清洗周期.

          系統最終產水率> 90%,污水經過接觸氧化/膜過濾工藝處理后,有機污染物得到有效的去除,出水水質滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T 18920—2002) 要求.

          4. 2 系統產水水質效果

                 系統調試運行過程中進水COD 基本穩定在500mg/L 左右.系統調試時間為45 d,調試過程中出水COD 變幅較大,隨著調試的完成,出水COD 由58mg/L 降至30mg/L.整體工藝對COD 的去除率約為95%,最終出水COD 基本穩定在25mg/L.

                 調試、運行過程中進水氨氮為40mg/L 左右,穩定運行時污水經過生化和膜過濾工藝處理后,產水水質穩定,氨氮約為3mg/L,去除率約為93%.系統對SS 的去除率達到100%.膜出水濁度都基本穩定在0.2 ~0.4 NTU,達到了中水回用標準.

          4. 3 膜污染情況

                 在設備調試過程中,由于生化段微生物馴化不成熟,導致膜進水濁度偏大,膜污染速率較快.進入穩定運行階段后,跨膜壓差變化趨勢穩定.穩定運行過程中,跨膜壓差呈逐漸升高趨勢,當跨膜壓差上升到70 kPa 時,進行化學強化清洗(Chemical enhance backwashing,CEB).通過連續3 個周期的運行表明,整體工藝穩定,運行良好.

          5 效益分析

                 本項目投資總額為26 萬元.各部分造價如表2所示.

           

                 運行過程中噸水耗電為0.6 kW爛h,按照電價為0.5元/(kW爛h) 計算,電費需要15元/d.藥劑費為0.02元/m3,1元/d.總費用為76元/d,中水價格按照1.70元/m3 計算,自來水價格按照5.0元/m3計,使用再生水節約費用為3.3元/m3,節省用水成本為5.4 萬元/a.

          6 結論

                 ①采用短程接觸氧化/膜過濾工藝可以實現校園生活污水的再生回用,出水水質較好,滿足爯城市污水再生利用城市雜用水水質爲(GB/T 18920—2002) 要求.

                 ②在接觸氧化/膜過濾工藝中,污染物經過生化預處理得到大量去除,減緩了對后續膜過濾工藝的污染; 而膜過濾作為接觸氧化工藝的后處理可以充分保證出水水質,而且該組合工藝使生化段HRT達到3.7 h,水力停留時間大大縮短.

                 ③該組合工藝處理效果好、工藝流程短,較傳統工藝運行成本低,抗沖擊負荷能力強,可以在分散式污水處理領域中進一步擴大應用

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