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(duì)獨(dú)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(dāng)?shù)氐沫h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，必須設(shè)置獨(dú)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(guó)并無統(tǒng)一的限定。前蘇聯(lián)曾建議單個(gè)構(gòu)筑物的處理能力不宜超過1400m³/d，美國(guó)則把處理能力限定在3785m³/d的范圍內(nèi)。根據(jù)我國(guó)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(jí)處理 (初次沉淀池)、生物二級(jí)處理及二級(jí)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(jì)時(shí)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(jì)原則及常用流程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(jì)參數(shù)與應(yīng)用情況。

2　小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)原則及常用流程

2.1　設(shè)計(jì)原則

(1)一般來說，不同小區(qū)對(duì)出水的要求差異較大，應(yīng)根據(jù)我國(guó)《地面環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838 -88)和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)的有關(guān)規(guī)定和當(dāng)?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(jì)和建設(shè)必須結(jié)合小區(qū)的整體規(guī)劃和建筑特點(diǎn)，即外觀設(shè)計(jì)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(jiǎn)單實(shí)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(fēng)向，與其它建筑物有一定的距離，以減少對(duì)環(huán)境的影響。
(6)設(shè)備化，定型化，模塊化，施工安裝方便，運(yùn)行簡(jiǎn)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(duì)水力負(fù)荷和有機(jī)物負(fù)荷的適應(yīng)范圍較大，使系統(tǒng)有較好的經(jīng)受沖擊負(fù)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(guó)內(nèi)小區(qū)污水處理設(shè)計(jì)中組合式處理廠曾風(fēng)靡一時(shí)，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(diǎn)是施工快，不占綠地。但實(shí)際應(yīng)用表明，存在不少問題。如設(shè)備的維修管理困難，對(duì)運(yùn)行情況考核不便，單機(jī)處理水量有限，使用壽命等均有待時(shí)間驗(yàn)證。根據(jù)工程設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(chǎng)地十分緊張時(shí)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(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)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(xì)菌，其容積約占整個(gè)池子的10%。使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)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(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個(gè)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(tuán)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(tuán)和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團(tuán)細(xì)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(shì)，這樣利用基質(zhì)作為推動(dòng)力選擇性地培養(yǎng)膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌。所以，在CASS池進(jìn)水端增加一個(gè)設(shè)計(jì)合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

CASS工藝對(duì)污染物質(zhì)降解是一個(gè)時(shí)間上的推流過程，集反應(yīng)、沉淀、排水于一體，是一個(gè)好氧-缺氧-厭氧交替運(yùn)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(diǎn)：

(1)建設(shè)費(fèi)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(fèi)用可節(jié)省20%～30 %。工藝流程簡(jiǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)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(shí)，氧濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能*，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用可節(jié)省10%～25%。

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

(4)管理簡(jiǎn)單，運(yùn)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(jiǎn)單，運(yùn)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(duì)環(huán)境的要求比較高，因此污水廠建設(shè)時(shí)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(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝*的運(yùn)行方式，采用水下曝氣機(jī)可省去復(fù)雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據(jù)進(jìn)出水情況開不同的臺(tái)數(shù)，在保證效果的條件下，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

3.4　撇水方式的選擇

　　撇水機(jī)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(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)撇水機(jī)仍在進(jìn)行研究和開發(fā)，按照目前所用的原理，撇水機(jī)可分為三種類型，即浮球式、旋轉(zhuǎn)式和虹吸式。撇水機(jī)研制的關(guān)鍵是解決潷水過程中，堰口、導(dǎo)水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動(dòng)態(tài)平衡，使之可隨排水量的不同調(diào)整浮動(dòng)水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對(duì)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(jī)屬絲杠旋轉(zhuǎn)式，自動(dòng)撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動(dòng)的軟管、水位控制器、可伸縮推動(dòng)桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。其中潷水器又叫自動(dòng)浮動(dòng)式水堰，上部為堰口和防止浮渣進(jìn)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(dòng)桿使方形堰口達(dá)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(dòng)控制、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

3.5　主要設(shè)計(jì)參數(shù)

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

　　水力停留時(shí)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(guó)也同樣面臨水資源短缺的現(xiàn)實(shí)。我國(guó)目前人均年占有水資源2700m³，僅相當(dāng)于世界平均水平的1/4。我國(guó)的城市缺水現(xiàn)象更為嚴(yán)重，在300多個(gè)大中城市中有180個(gè)城市缺水，其中50多個(gè)城市嚴(yán)重缺水。以北京為例，全市水資源人均占有量?jī)H為全國(guó)人均占有量1/6，而其年用水量已達(dá)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(jià)持續(xù)上漲，小區(qū)污水經(jīng)過適當(dāng)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)》(CJ25.1-89)，主要項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)

　　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(gè)單元操作。膜法分離的特點(diǎn)是動(dòng)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(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。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(zhǎng)、耐污染強(qiáng)度大、易于反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。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(xì)菌，消毒后回用可確保使用安全，在膜過濾前進(jìn)行消毒還有利于對(duì)膜的保護(hù)。消毒采用次氯酸鈉消毒劑即可達(dá)消毒要求。

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

　　在多個(gè)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(xué)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(guó)濟(jì)南海關(guān)污水處理及回用(100m³/d)等工程。在濟(jì)南海關(guān)的污水工程設(shè)計(jì)中，充分利用所提供的地形，既保護(hù)了原有的綠化統(tǒng)一規(guī)劃，又可以利用處理后的水進(jìn)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(yùn)行簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)中央集中控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)自動(dòng)控制，經(jīng)過多個(gè)工程實(shí)際應(yīng)用，該工藝的配套設(shè)備潷水器和水下射流曝氣機(jī)已經(jīng)成熟，其出水經(jīng)過濾和消毒處理后可以達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際需求，可以設(shè)計(jì)成地埋式或半地埋式，因此具有節(jié)省占地的優(yōu)勢(shì)。中水回用勢(shì)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。