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农村污水治理气动生态氧化沟技术的应用

发布时间:2022-9-20 14:25:47  中国污水处理工程网

  近年来,中小型分散污染源成为环境整治的重点,治理方式以就地治理为主。但传统治理方法普遍存在管理难、运行成本高、维护难、可控性差、治理成效低、易造成二次污染等问题,导致整体社会环境效益较低。因此,迫切需要一种新型治理方法,突破瓶颈,解决问题。

  1、气动生态氧化沟

  1.1 工艺原理

  气动生态氧化沟工艺遵循生态学的基本规律,强化生物多样性,以建设水体微环境为中心,具有多元化水生生态微环境与强大的生物食物链。主要工艺原理为:

  (1)气动供氧原理:工艺核心为气动氧化沟系统,在气动循环供氧装置配套下,仅用一台低功率的风机即可带动整个水体回流循环并复氧,使水体中的污染因子与生物反应器充分接触,并且稀释了原水,降低了水体中溶解氧的消耗,提高了缓冲能力与抗冲击负荷,延时了曝气效应。在水生植物及水体微环境的系统化设计下,水体生物链得到了全面发展,强大的水生生态食物链及高效的污染因子降解功能,使水体化学需氧量快速降低,从而实现了间歇供氧循环,大大降低了运行成本。

  (2)生物膜代谢原理:在氧源充足的条件下,微生物迅速繁殖,填料上的生物膜逐渐增厚,当生物膜达到一定厚度时,生物膜内层逐步开始繁殖兼氧—厌氧菌,并不断扩散,厌氧产生的代谢物(如CH4)逸出,使内层生物膜脱落。在生物膜脱落的填料表面重新形成生物膜,周而复始,生生不息,从而形成以自然规律为基础的生物反应器构件。

  1.2 工艺流程

  气动生态氧化沟技术的工艺流程为:废水来源→格栅井→厌氧池→生态池→达标出水。该系统构筑物相当简约,应用至今已经过三次以上的技术升级,抗冲击能力强,地理条件许可,均设计为自流系统,节省调节池及节约提升耗能。具体流程如图1。

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  生态池的第一渠为进水渠,中间渠与第一渠均为循环渠实现延时曝气与抗冲击效应,最后一渠为沉清渠,沉清后出水,其底泥部分被回流至循环渠中继续发挥其应有效应,另一部分则定期回流至厌氧池;厌氧池内布施有能够承载高密度生物膜的生物载体,在物种丰富的生物污泥的补充下,厌氧效应得到高效发挥,从而实现高效分解与降解污染因子;在高效厌氧池的作用下,大大降低了后续治理负荷,同时在延时曝气的生态池上的污染浓度得到快速稀释与降解,极大降低了生态池的需氧量,实现了间歇工作的节能效应,同时在食物链强盛的系统中形成各种共代谢功能,难降解的污染因子及有机污泥得到有效降解,污泥就地降解率高达90%以上。具体循环示意如图2。

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  2、运行效果

  本文选取4个气动生态氧化沟工艺处理的实践案例进行分析,分别为下洋镇溪塔村、东平镇文峰村、下洋镇含春村、达埔镇岩峰村的污水处理项目。

  项目的工艺流程设计均为:污水→格栅井→厌氧池→生态池→出水。其中格栅井主要目的是过滤掉污水中的大块物质(如塑料袋等)。厌氧池主要功能为水解酸化。生态池主要功能是降解水中的污染物质(4个案例项目均建设于工艺升级前,生态池最后的渠并非沉清渠设计)。

  设计目标:污水经过水生态技术污水处理系统,出水主要水质指标优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,主要水质指标见表1。

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  2.1 主要污染物去除率分析

  经永春县环保局验收,4个项目的进出水质及主要污染物的去除率等检测数据见表2。

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  从表2可见,气动生态氧化沟工艺对COD的去除率在85%~92%,BOD去除率也达到了98%~99%,氨氮去除率高达98%~100%,出水水质优于预计的目标,由此可得该工艺对COD、BOD及氨氮均有良好的去除效果。该工艺未建沉淀池,出水水质的悬浮物SS平均值达到13mg/L,说明该系统同样对于SS及污泥也有很好的去除效果。

  2.2 耗能分析

  气动生态氧化沟属微动力系统,设备非常简单。自流系统仅风机运行需用电,非自流系统则多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等项目的运行(风机)年耗能仅需1200~3200元。气动生态氧化沟稳定工作的耗能很小,是节能系统的体现。

  2.3 稳定性分析

  通过项目验收时的不同时间取水的水质检测,考量整个系统的稳定性。依据溪塔、文峰、含春、岩峰4个项目进出口浓度对比,COD浓度范围在182~68.2mg/L,NH3-N的浓度范围48.9~6.2mg/L,从浓度变化来看,符合农村污水水质不均匀的特点,经过气动生态氧化沟系统处理后,出水浓度稳定在一定范围内,没有大的波动,系统处理后的水质稳定。综上所述:气动生态氧化沟系统出水水质具有良好的稳定性。

  2.4 占地面积分析

  4个项目采用的工艺流程与各功能区占地面积见表3。

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  气动生态氧化沟的系统工艺简单,处理流程一致,采用进水-格栅井-厌氧池-生态池-出水的工艺,其中厌氧池等地埋式面积可以覆土作为绿化工地,而气动生态氧化沟面上的水生花圃可作为景观绿化,既能节约土地资源,又能绿化美观。占地面积较传统氧化沟工艺占地面积小,也无需大规模进行施工建设构筑物,仅需要基础工艺的施工建设,省时省力。

  3、效益分析

  3.1 环境效益与社会效益

  污水处理工程建设对于改善农村环境,保障人民身体健康具有极为重要的意义,其环境效益日益明显。以东平镇文峰村为例,每年可降解COD4.19吨,降解氨氮1.15吨,且可以有效保证河道、湖泊等水质质量,出水还可运用于景观、绿化等,填补地表水的流失。

  3.2 经济效益

  相对传统的工艺,气动生态氧化沟工艺在建设成本上可节约20%~30%的造价;在用地面积上,可节约30%~50%;在运行成本上,每吨水的运行费用可以节约50%~70%,具有较高的直接经济效益。

  4、结论

  通过该项目的应用分析,可以得出气动生态氧化沟技术在农村污水治理中具有以下突出特点:

  (1)效率高。

  气动生态氧化沟工艺对于COD、BOD、SS、NH3-N等污染因子,具有较高的去除率,出水水质好。其中COD去除率85%~92%,BOD去除率98%~99%,氨氮去除率高达98%~100%,出水SS平均值达到13mg/L。

  (2)耗能低。

  气动生态氧化沟工艺的自流系统耗能,仅为风机运行所需的电量,非自流系统则多了提升泵的耗能。溪塔村、文峰村等项目的运行(风机)年耗能仅需1200~3200元。

  (3)出水水质稳定性好。

  经气动生态氧化沟工艺处理后,各项目的出水浓度都稳定在一定范围内,没有出现大的波动,其中COD的浓度范围在68.2~182mg/L,NH3-N的浓度范围在6.2~48.9mg/L。

  (4)管理简单。

  气动生态氧化沟为遵循生态学基本规律的纯生态系统,运行管理时不需过多的人工介质干预生物食物链的发展,因此,管理人员只需要管理好电控设施即可。

  (5)工艺简单。

  无需调节池、沉淀池、污泥池及污泥处理设备,在每天8~16个小时工作状态下可完成有机污泥就地降解。(来源:福建环卫士环保研究院有限公司)

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