小區(qū)生活污水處理工藝小區(qū)生活污水處理工藝

1　概述

　　建筑小區(qū)是具有一種功能或多種功能的相對獨立的區(qū)域，其排水系統(tǒng)通常不在城市市政管網(wǎng)覆蓋范圍之內(nèi)。根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)保標準，必須設(shè)置獨立的污水處理設(shè)施，這就是我們所指的小區(qū)污水處理。

　　小區(qū)污水系統(tǒng)的處理能力，各國并無統(tǒng)一的限定。前蘇聯(lián)曾建議單個構(gòu)筑物的處理能力不宜超過1400m³/d，美國則把處理能力限定在3785m³/d的范圍內(nèi)。根據(jù)我國情況，建議把污水量在4000m³/d以下的處理廠定義為小區(qū)污水處理廠。

　　小區(qū)污水不同于城市污水(常包括部分工業(yè)廢水)，屬于生活污水范疇。其水質(zhì)水量特征可概括為：水質(zhì)水量變化較大，污染物濃度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，處理難度小。

　　小區(qū)污水的處理工藝因污水排入的水體功能不同而異，常用處理方法有：化糞池、一級處理 (初次沉淀池)、生物二級處理及二級處理后再經(jīng)過濾消毒回用等。由于小區(qū)污水量較小，管理者水平不高，所以在工藝設(shè)計時盡可能選用無污泥或少污泥的處理工藝，以防因污泥處理不善造成二次污染。本文在介紹小區(qū)污水處理設(shè)計原則及常用流程的基礎(chǔ)上，重點介紹了周期循環(huán)活性污泥(CASS)工藝處理小區(qū)污水及回用的設(shè)計參數(shù)與應(yīng)用情況。

2　小區(qū)污水處理設(shè)計原則及常用流程

2.1　設(shè)計原則

(1)一般來說，不同小區(qū)對出水的要求差異較大，應(yīng)根據(jù)我國《地面環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838 -88)和《污水綜合排放標準》(GB8978-96)的有關(guān)規(guī)定和當?shù)丨h(huán)保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質(zhì)。
(2)污水處理設(shè)施的設(shè)計和建設(shè)必須結(jié)合小區(qū)的整體規(guī)劃和建筑特點，即外觀設(shè)計上要與小區(qū)建筑環(huán)境相協(xié)調(diào)，以求美觀。
(3)在污水處理工藝上力求簡單實用，以方便管理。
(4)在高程布置上應(yīng)盡量采用立體布局，充分利用地下空間。平面布置上要緊湊，以節(jié)省用地。
(5)污水處理廠位置應(yīng)盡可能位于小區(qū)下風向，與其它建筑物有一定的距離，以減少對環(huán)境的影響。
(6)設(shè)備化，定型化，模塊化，施工安裝方便，運行簡易，設(shè)備性能穩(wěn)定，適合分期建設(shè)。 
(7)處理程度高，污泥產(chǎn)量少，并盡可能采用節(jié)能處理技術(shù)。
(8)處理構(gòu)筑物對水力負荷和有機物負荷的適應(yīng)范圍較大，使系統(tǒng)有較好的經(jīng)受沖擊負荷的能力。
(9)小區(qū)內(nèi)的人口是逐漸增加的，因此小區(qū)污水處理廠應(yīng)留有發(fā)展余地。

2.2　常用流程

　　根據(jù)小區(qū)廢水處理的原則，應(yīng)選擇處理效果穩(wěn)定、產(chǎn)泥少、節(jié)能的處理方法。小區(qū)系統(tǒng)中的各類建筑物一般均建有化糞池，所以化糞池應(yīng)與污水處理方法相結(jié)合。常用的工藝流程有：

    ①污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池 →出水。 
    ②污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→曝氣池→沉淀池污泥回流　→出水。 
    ③污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→SBR池或CASS池→出水。 
    ④污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→混凝沉淀(加藥)→過濾→出水(物化方法)。 
    ⑤污水→格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵→接觸氧化池→混凝過濾(加藥)→出水。

　　國內(nèi)小區(qū)污水處理設(shè)計中組合式處理廠曾風靡一時，組合式處理指裝配好的或易于組裝的定型設(shè)備，其主要優(yōu)點是施工快，不占綠地。但實際應(yīng)用表明，存在不少問題。如設(shè)備的維修管理困難，對運行情況考核不便，單機處理水量有限，使用壽命等均有待時間驗證。根據(jù)工程設(shè)計及實際運行經(jīng)驗，建議日處理能力1000m³以上的污水處理廠宜采用地上式。在水量不大，場地十分緊張時可考慮用埋地設(shè)備。

3　CASS工藝處理小區(qū)污水 

3.1　工作原理

CASS(Cyclic Activated Sludge System)是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進水端增加了一個生物選擇器，實現(xiàn)了連續(xù)進水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進水)，間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，其容積約占整個池子的10%。使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個高負荷的吸附階段(基質(zhì)積累)，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。

　　據(jù)有關(guān)資料介紹，污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團的比表面積大，因此有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢，這樣利用基質(zhì)作為推動力選擇性地培養(yǎng)膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌。所以，在CASS池進水端增加一個設(shè)計合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

CASS工藝對污染物質(zhì)降解是一個時間上的推流過程，集反應(yīng)、沉淀、排水于一體，是一個好氧-缺氧-厭氧交替運行的過程，因此具有一定脫氮除磷效果。

3.2　與傳統(tǒng)活性污泥法的比較

　　與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，CASS工藝具有以下優(yōu)點：

(1)建設(shè)費用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費用可節(jié)省20%～30 %。工藝流程簡潔，污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，布局緊湊，占地面積可減少35%。

(2)運轉(zhuǎn)費用省。由于曝氣是周期性的，池內(nèi)溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能*，運轉(zhuǎn)費用可節(jié)省10%～25%。

(3)有機物去除率高，出水水質(zhì)好。不僅能有效去除污水中有機碳源污染物，而且具有良好的脫氮、除磷功能。

(4)管理簡單，運行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹。污水處理廠設(shè)備種類和數(shù)量較少，控制系統(tǒng)簡單，運行安全可靠。

(5)污泥產(chǎn)量低，性質(zhì)穩(wěn)定。

3.3　曝氣方式的選擇

　　由于小區(qū)大都是居民居住區(qū)，對環(huán)境的要求比較高，因此污水廠建設(shè)時應(yīng)充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環(huán)境，采用水下曝氣機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風機曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝*的運行方式，采用水下曝氣機可省去復雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據(jù)進出水情況開不同的臺數(shù)，在保證效果的條件下，達到經(jīng)濟運行的目的。

3.4　撇水方式的選擇

　　撇水機是CASS工藝的關(guān)鍵組成部分，其性能是否穩(wěn)定可靠直接影響到CASS工藝的正常運行。目前，國內(nèi)外對撇水機仍在進行研究和開發(fā)，按照目前所用的原理，撇水機可分為三種類型，即浮球式、旋轉(zhuǎn)式和虹吸式。撇水機研制的關(guān)鍵是解決潷水過程中，堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態(tài)平衡，使之可隨排水量的不同調(diào)整浮動水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對底層污泥的干擾降低到低限度，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定。

　　我院自主研制開發(fā)的撇水機屬絲杠旋轉(zhuǎn)式，自動撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動的軟管、水位控制器、可伸縮推動桿和驅(qū)動電機等。其中潷水器又叫自動浮動式水堰，上部為堰口和防止浮渣進入出水的浮筒，下部出水管兼起支撐作用，部分浸沒在水中，通過可伸縮推動桿使方形堰口達到連續(xù)均勻地排出反應(yīng)池中的上清液。具有升降平穩(wěn)、排水均勻、自動控制、價格低廉等優(yōu)點。

3.5　主要設(shè)計參數(shù)

CASS設(shè)計參數(shù)：污泥負荷0.1～0.2 kg BOD₅/(kgMLSS·d)，污泥齡15～30 d。

　　水力停留時間12 h，工作周期4 h，其中曝氣2.5 h，沉淀0.75 h，排水0.5～0.75 h。

4　CASS工藝的出水回用

　　*，水資源緊缺已經(jīng)成為世界性問題。我國也同樣面臨水資源短缺的現(xiàn)實。我國目前人均年占有水資源2700m³，僅相當于世界平均水平的1/4。我國的城市缺水現(xiàn)象更為嚴重，在300多個大中城市中有180個城市缺水，其中50多個城市嚴重缺水。以北京為例，全市水資源人均占有量僅為全國人均占有量1/6，而其年用水量已達42億m³，每年大約缺水7～10億m³。由于水資源的短缺，近年來城市供水水價持續(xù)上漲，小區(qū)污水經(jīng)過適當處理后，用于小區(qū)綠化、廁所便器沖洗、洗車和清潔等有很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

　　采用CASS工藝處理小區(qū)污水，出水水質(zhì)穩(wěn)定，優(yōu)于一般傳統(tǒng)生物處理工藝，其出水接近《生活雜用水水質(zhì)標準》(CJ25.1-89)，主要項目見表1。通過過濾和消毒處理后，就可以作為中水回用。

　　表1　生活雜用水水質(zhì)標準

　　過濾采用膜分離技術(shù)，膜分離技術(shù)是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個單元操作。膜法分離的特點是動力為壓力，不伴隨大量熱量變化。因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動化等優(yōu)點。為開拓CASS工藝的出水回用領(lǐng)域，開發(fā)了一種新型過濾膜(盤片式過濾膜)，該膜具有通量大、壽命長、耐污染強度大、易于反沖洗等優(yōu)點。工程應(yīng)用表明具有良好的應(yīng)用前景。

　　由于小區(qū)污水中含有致病細菌，消毒后回用可確保使用安全，在膜過濾前進行消毒還有利于對膜的保護。消毒采用次氯酸鈉消毒劑即可達消毒要求。

　　污水處理量在1000m³/d以上時，其污泥處理一般采用濃縮后脫水處理的方法，小規(guī)模時由于所產(chǎn)污泥量少，一般濃縮后定期用大糞車外運填埋或作農(nóng)肥。

　　在多個工程應(yīng)用基礎(chǔ)上，近期推出的CASS+膜過濾工藝已經(jīng)應(yīng)用于裝備指揮技術(shù)學院污水處理及回用(2000m³/d)、總參某部污水處理及回用(3000m³/d)和中華人民共和國濟南海關(guān)污水處理及回用(100m³/d)等工程。在濟南海關(guān)的污水工程設(shè)計中，充分利用所提供的地形，既保護了原有的綠化統(tǒng)一規(guī)劃，又可以利用處理后的水進行綠化和沖洗車輛，節(jié)約了大量的自來水，使用戶受益匪淺。

5　結(jié)論

　　在水資源日益緊缺的今天，將處理后的水回用于綠化、沖洗車輛和沖洗廁所，其應(yīng)用前景廣泛。周期循環(huán)活性污泥工藝具有出水水質(zhì)穩(wěn)定、處理效果好、操作管理運行簡單的特點，實際運行中可以實現(xiàn)中央集中控制和現(xiàn)場手動自動控制，經(jīng)過多個工程實際應(yīng)用，該工藝的配套設(shè)備潷水器和水下射流曝氣機已經(jīng)成熟，其出水經(jīng)過濾和消毒處理后可以達到中水回用的標準，根據(jù)實際需求，可以設(shè)計成地埋式或半地埋式，因此具有節(jié)省占地的優(yōu)勢。中水回用勢在必行，周期循環(huán)活性污泥+膜過濾工藝為小區(qū)污水處理及回用提供了新的工藝和配套設(shè)備。