淺析建筑排水小型污水處理

　　摘要： 本文對小型污水處理的工藝選擇、設計及應用中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了分析，以引起重視和討論。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)城鄉建設的發(fā)展，環(huán)境保護、污染治理、綜合利用日益被重視并受到法律、法規控制。建筑排水污染治理涵蓋了工業(yè)與民用建筑、居住小區排水治理，從生活排水至生產(chǎn)污水內容廣泛，雖然在規模上與城市污水處理廠(chǎng)差距很大，但在排水水質(zhì)上比城市污水要更為復雜。大多數建筑排水仍屬于有機污染范疇。目前處理工藝以生化處理為主，日趨整體非標設備化、系列化，以便于專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)制造，更有利于設計選用、安裝運行和達標排放。

　　污水處理工藝包括物理處理法，即利用篩選、浮選、沉淀等措施除去污水中大部分懸浮物質(zhì)，但不能去除溶解的和膠體物質(zhì)；化學(xué)祛：即利用化學(xué)藥劑或電化學(xué)方法降低污染物濃度，主要用于混凝、中和、萃取、消毒等。水中污染物構成復雜時(shí)，不能完全達標排放，多用于預處理和深度處理；生物化學(xué)法，即在人工控制的邊界條件下，利用細菌呼吸作用實(shí)現對有機污染物的降解，較之化學(xué)法有效率高和運行費用低的特點(diǎn)。

　　對于建筑排水，由于水質(zhì)多屬于有機污染，因此建筑排水污水處理，包括中水處理，廣泛采用以生化處理為核心的工藝流程和成套設備。建筑排水處理量較小。一般水量多在100-1500m3/d，目前采用整體設備比較多，尤其大量埋地式設備更在某些地區和企業(yè)廣泛采用。由于各種因素影響，如生產(chǎn)廠(chǎng)家綜合實(shí)力參差不齊、設計人員專(zhuān)業(yè)水平限制、選用者盲從生搬硬套、運輸和安裝技術(shù)的限制、經(jīng)費投人不合理等使一些處理設備或設施不能正常發(fā)揮應有作用，影響達標排放或污水凈化回用的目的。這些不應發(fā)生的事故和繼續存在的隱患，應引起充分的重視，以減少資源和經(jīng)濟上的浪費。

　　生化處理的設計與實(shí)踐實(shí)質(zhì)上是用人工的方法，根據實(shí)踐經(jīng)驗和參數，合理創(chuàng )造環(huán)境條件和營(yíng)養條件，充分適應和滿(mǎn)足微生物通過(guò)生命活動(dòng)完成有機物代謝的復雜過(guò)程。水中微生物的生化作用以細菌為主。

　　細菌生命活動(dòng)特性有四個(gè)方面：

　　1.營(yíng)養需要：其生長(cháng)繁殖需要碳、氫、氮、磷等成分和能量，所以要攝食有機污染物和無(wú)機鹽類(lèi)；

　　2.呼吸作用：細菌氧化各種有機物質(zhì)，并從中獲取能量。氧化過(guò)程絕大部分為去氫氧化，即把有機物中的氫脫去而放出適當的能量。此時(shí)，必須有相應的受氫體來(lái)接受脫出的氫，反應才能最終完成。如果以游離的氧分子O2作為受氫體，反應在有氧條件下才能進(jìn)行，這種反應稱(chēng)為有氧氧化；如果是以分子氧以外的化合物作為受氫體，反應在缺氧或無(wú)氧的條件下進(jìn)行，則稱(chēng)為無(wú)氧氧化；

　　3.溫度：大部分細菌生長(cháng)適宜的溫度在20℃～40℃之間，在限值內溫度提高10℃，生長(cháng)速率可提高一倍；

　　4.酸堿度：大多數細菌適宜于pH值范圍在6～8，而pH值4～10也能生存。

　　微生物的這些特性應在確定工藝流程和工程設計中給以充分保證。在工程運行中如出現不正常時(shí)，也應從這些特性方面去檢查、補充和完善。細菌靠胞外聚合物細纖維互相同織形成菌膠團，并進(jìn)一步絮換形成絮體稱(chēng)為活性污泥，當菌膠團附著(zhù)在填料表面形成密度較大的粘膜，稱(chēng)為生物膜，所以活性污泥與生物膜的基本形態(tài)仍是菌膠團。鑒于細菌的這些特性，不同水質(zhì)的污水要求設計者應創(chuàng )造不同的邊界條件以適應細菌特性達到最佳有機物去除效率。

　　工程上，選擇工藝流程和工藝設備時(shí)，首先應確認污水的水質(zhì)。有些廠(chǎng)家樣本在提供參數時(shí)，一般只有COD或BOD參數值，然后根據設計處理量Q（m³／d）就可以把從住宅小區、礦山、石油化工、賓館。工廠(chǎng)、學(xué)校、飯店等行業(yè)生活污水和工業(yè)廢水處理到一級或中水排放，給人一種萬(wàn)能污水處理設備的假象。其實(shí)，各種污水形成的COD、BOD、SS構成內容相去甚遠，除以上參數外。設計者更重視的因素有污水的可生化性（BOD／COD）值，有害物質(zhì)的濃度、pH值等，這些重要參數對選擇處理工藝和反應器的類(lèi)型起著(zhù)決定性作用。如回避這些因素，只用流量或BOD來(lái)套用設備，將會(huì )帶來(lái)很大隱患。

　　在有些污水處理工藝流程中出現過(guò)調節沉淀池，調節酸化池等綜合功能的地型。設計者出于小型化、一池多用的良好愿望，創(chuàng )造了這些池型。但是每一個(gè)工藝模塊都是在特定的前提下，才能充分發(fā)揮功效。調節池的功能在于調節水量和均勻水質(zhì)。因此，調節池的液面水位是波動(dòng)很大的，水深也是不斷變化的，也就是說(shuō)沉降時(shí)間是不斷變化的。為了均勻水質(zhì)，作為調節池設計時(shí)希望把不同時(shí)刻的進(jìn)水互相碰頭混參，因此池內的流態(tài)最好是完全混合型流態(tài)。因此可以認為調節池的功能和流態(tài)與靜置沉淀理論相駁。酸化理論是利用調正合適的水力停留時(shí)間及水的上向流速使厭氧甲烷菌難以繁殖，使反應控制在水解酸化階段，進(jìn)行水解產(chǎn)酸菌迅速分解有機物的過(guò)程。酸化工藝要求上流式流態(tài)從下向上穿透污泥層完成對有機物的網(wǎng)捕、吸附、生物絮凝、生物降解、澄清污水等綜合反應。這個(gè)過(guò)程需要配水均勻；上向流態(tài)；衡定的反應時(shí)間等等，顯然水位波動(dòng)很大的調節池與之不易相容。所以，如果保證各處理工藝真正發(fā)揮原有功能，采用諸如調節沉淀池、調節酸化池要在內部結構上大作文章，否則應脫開(kāi)分建為好。

　　在氧化池的設計中，很多人很看重水力停留時(shí)間（HRT），并把這一因素作為工藝計算比選的重要標尺。在實(shí)際設計中，一般氧化池控制性參數應為有機物負荷（污泥負荷或容積負荷）和去除效率，前者反映出氧化工藝的數量值，即每公斤活性污泥每天去除BOD5的數量值（kg）或每立方米曝氣池容積每天去除BOD5的數量值（kg），后者反映氧化池對有機物去除的程度和出水質(zhì)量。只要控制了氧化池降解有機物的數量和質(zhì)量，氧化池的選型就確定了。同樣，不同工藝的比選也應主要用有機物去除的數量和質(zhì)量?jì)蓚�(gè)參數來(lái)衡量。對于小型污水處理受場(chǎng)地、空間等限制，多選用負荷較高的生物膜法工藝，以接觸氧化法為多。該工藝的生物膜為大量絲狀菌交織而成，成立體狀在池中均怖，試驗表明其氧化能力比活性活泥法高1.81倍。設計時(shí)應保證填料下怖氣，促使生物膜表面代謝物質(zhì)濃度變化快，濃度梯度大，加快了傳質(zhì)速度。氧的吸收率一般與水深成正比，即氧吸收率隨水深而提高。一般曝氣池水深應在3.5m以上較為合理。目前市售設備，由于運輸限制，水深均在2.7m以下，對去除負荷和空氣氧的利用有負面影響，采用時(shí)應進(jìn)行計算復核才可。

　　關(guān)于活性污泥法工藝，目前有多種方式，如普通活性污泥法、SBR法（間歇周期活性污泥法）、CASS（周期循環(huán)活性污泥法）、完全混合加速曝氣法、延時(shí)曝氣曝氣法等等，這些方法的活性污泥負荷均在 0.15～0.5KgBOD5／Kg污泥·d，曝氣方法有鼓風(fēng)暖氣和機械曝氣。由于負荷較低，占地面積較大，選用時(shí)應充份考慮環(huán)境條件是否適用。生物膜法有塔濾、生物轉盤(pán)、接觸氧化法等。前兩種方法一般自然通風(fēng)充氧，冬季時(shí)大量冷空氣卷吸入水中會(huì )降低污水溫度、影響去除效果，多數用于有取暖的房間內。由于供氧有限，污泥負荷也較低，占地面積增大，一次投資很高。接觸氧化法屬于淹沒(méi)式生物濾池。人工鼓風(fēng)曝氣鼓風(fēng)機出風(fēng)溫度＞60℃，對水有加溫作用，因此受室外氣溫影響較小，因而負荷較高，（對于生活污水容積負荷可達7Kg BOD5·d，工業(yè)污水可達 2～3Kg BOD5／m³·d）適用于小型污水處理工藝。采用時(shí)應注意工藝流態(tài)和偉氣方法。有些設計者在推流式曝氣池中加填料，這只是對活性活泥法的一種工藝補充與標準接觸氧化法在負荷和出水質(zhì)量上是有本質(zhì)區別的。

　　污水最終達標排放，污水的澄清處理是關(guān)鍵。經(jīng)驗表明，出水中含有大量細小懸浮物，1克懸浮物相當于0.24克左右的COD，對出水達標影響甚大。對于小型污水處理，一般澄清處理均采用沉淀——過(guò)濾。沉淀裝置受場(chǎng)地限制，多數采用豎流式沉淀池，也有采用斜管（板）沉淀池。過(guò)濾裝置采用砂濾較多，也有采用聚苯乙烯球、滌綸纖維球等快速過(guò)濾裝置。由于生化出水中仍含有機污染物及溶解氧，因此出水采用斜管（板）沉淀時(shí)，在夏天易在管（板）表面形成生物膜，影響沉淀效果，嚴重時(shí)出現管（板）堵塞，厭氧污泥團上浮，出水水質(zhì)變壞。因此，對于小型污水處理不提倡二次沉淀采用斜管（板）沉淀池。

　　過(guò)濾工藝目前多出現砂層表面產(chǎn)生板結或濾層堵塞，使實(shí)際反沖洗強度和時(shí)間遠遠大于設計參數。這同樣是由于氧化池出水中的殘存的微生物、可降解的有機物質(zhì)和溶解氧綜合生化反應所致。由于一般設計流程均采用濾后消毒，使上述生化反應在沉淀過(guò)濾中繼續進(jìn)行。為使澄清工藝正常運行，建議來(lái)用濾前消毒工藝。青島啤酒廢水生化處理后中水處理工藝采用濾前消毒殺菌已運行15年，未發(fā)生過(guò)濾裝置堵塞問(wèn)題。當采用活性炭過(guò)濾時(shí)，建議炭層增加微量曝氣形成生物炭工藝，曝氣強度為水量的5％左右，可以延長(cháng)活性炭的再生周期。

　　小型污水處理除中水處理可回用外，基本上不產(chǎn)生經(jīng)濟效益，既使中水處理由于目前自來(lái)水價(jià)定位不合理，也使之經(jīng)濟效益較差而得不到推廣。為了使之存在具有較強的生命力，除了強制性的法律法規外，設計遵循簡(jiǎn)單適用、運行可靠、達標穩定、節約能耗、投資經(jīng)濟的原則是極為重要的。設計中應根據不同排水水質(zhì)、水量和環(huán)境條件從工藝流程設備選型到技經(jīng)分析進(jìn)行多方案比選，避免生搬硬套，使建筑排水小型污水處理在不斷完善、不斷求新中更加健康地發(fā)展。