變電站生活污水生態(tài)化處理工藝

蔡興初，張 捷

(1.江蘇省電力設(shè)計院，江蘇 南京 211102；2.中機(jī)國能電力工程有限公司，上海 200061)

隨著變電站自動化水平的提高，變電站值班人員越來越少，傳統(tǒng)的變電站生活污水處理方式處理效果較差，利用率較低，已不能達(dá)到保護(hù)環(huán)境和節(jié)約投資的目的。借鑒新農(nóng)村生活污水治理經(jīng)驗，設(shè)計出一種因地制宜、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、管理方便、操作簡單、低造價、低能耗或無能耗的污水處理工藝，應(yīng)用于變電站生活污水處理。

1 變電站生活污水特點

生活污水是變電站的主要水污染因子，其主要是由人糞尿、洗滌廢水、洗浴廢水、廚用后廢水等組成，其特點與農(nóng)村生活污水較為接近，主要有：排放量較小且污水量隨值班人員的減少而逐步減少，間歇排放波動大，每天不同時段的水質(zhì)水量變化較大，且較集中。

2 變電站生活污水處理現(xiàn)狀及問題

早期建設(shè)的變電站大多采用化糞池。化糞池可去除生活污水中可沉淀和懸浮的污物，具有一定的有機(jī)物去除能力，但其出水無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此化糞池目前只作為一種預(yù)處理設(shè)施，僅適用于周邊有市政污水處理廠或市政管網(wǎng)的變電站。

目前，變電站生活污水處理比較普遍的是采用有動力埋地式污水處理設(shè)備，污水經(jīng)過處理后復(fù)用或外排。埋地式污水處理設(shè)備在處理變電站生活污水方面曾起到積極作用，但隨著變電站操控方式的改變，也暴露了一些缺點。根據(jù)2007年江蘇省變電站生活污水處理情況調(diào)研分析報告，江蘇省內(nèi)變電站現(xiàn)有的埋地式生活污水處理裝置運(yùn)行效果較差，利用率低。究其原因，主要是因為隨著變電站自動化程度的提高，變電站運(yùn)行人員逐漸減少，相應(yīng)的生活污水量減少、排污不連續(xù)，導(dǎo)致生物膜沒有充足的養(yǎng)分，影響了處理效果。此外，埋地式污水處理設(shè)備建設(shè)費用也較高。

3 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝

“集中監(jiān)控、少人值守或無人值守”是變電站的發(fā)展趨勢，如于2009年、2010年完成的江蘇省變電站標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計均以“無人值班、有人值守(門衛(wèi)崗)”設(shè)計。隨著變電站值班人員越來越少，傳統(tǒng)的變電站生活污水處理方式已經(jīng)與當(dāng)前變電站的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。

鑒于變電站生活污水特點與農(nóng)村生活污水較為接近，借鑒新農(nóng)村生活污水處理工藝的經(jīng)驗，設(shè)計出一種“生物+生態(tài)”新的組合技術(shù)來處理變電站生活污水，該技術(shù)具有處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行維護(hù)簡便、低造價、低能耗或無能耗、生態(tài)化等優(yōu)點。

3.1 新農(nóng)村生活污水處理工藝

目前，新農(nóng)村生活污水處理工藝種類較多，主要包括：厭氧+好氧的一體化污水處理裝置，土地處理(包括地下滲濾和人工濕地)，穩(wěn)定塘，生物濾池以及不同搭配的組合工藝。隨著生活污水的出水日益嚴(yán)格的氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)，本著節(jié)能、無動力的原則，選擇“生物＋生態(tài)”組合模式，前段生物處理主要去除有機(jī)物和一部分營養(yǎng)物質(zhì)，后續(xù)生態(tài)處理則是對前序單元出水的進(jìn)一步脫氮除磷。其出水水質(zhì)均優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》確定的一級B或二級標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝分析

“生物＋生態(tài)”組合工藝主要有：“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”、“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”、“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”、“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”等。

3.2.1 “生物＋生態(tài)”組合工藝簡介

(1)“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”組合工藝

該組合工藝由厭氧池、跌水充氧接觸氧化池和人工濕地三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧池降低有機(jī)物濃度后，由水泵提升、逐級跌落自然充氧，跌水池出水部分回流及反硝化處理，提高氮的去除率，其余流入人工濕地進(jìn)行后續(xù)處理，去除氮磷。

(2)“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”組合工藝

該組合工藝由厭氧池、脈沖濾池和潛流人工濕地三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧池降低有機(jī)物濃度后，由泵提升至脈沖滴濾池，與濾料上的微生物充分接觸，進(jìn)一步降解有機(jī)物，同時可自然充氧，濾后水部分回流反硝化處理，提高氮的去除率，其余流入人工濕地或生態(tài)凈化塘進(jìn)行后續(xù)處理，去除氮磷。

(3)“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”組合工藝

“厭氧池－人工濕地”組合工藝由二級厭氧池和潛流人工濕地三個處理單元組成。該技術(shù)利用二級厭氧池對污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行消化沉淀后進(jìn)入人工濕地，污染物在人工濕地經(jīng)過濾、吸附、植物吸收及生物降解等作用得以去除。“厭氧池－接觸氧化池－人工濕地”技術(shù)是在“厭氧池－人工濕地”技術(shù)進(jìn)行的改進(jìn)，通過在厭氧池后增加接觸氧化工藝段，提高有機(jī)物的去除率。

(4)“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝

該組合工藝由厭氧濾池、氧化塘和生態(tài)渠三個處理單元組成。污水經(jīng)過厭氧濾池截流大部分有機(jī)物，并在厭氧發(fā)酵作用下，被分解成穩(wěn)定的沉渣；厭氧濾池出水進(jìn)入氧化塘，通過自然充氧補(bǔ)充溶解氧，氧化分解水中有機(jī)物；生態(tài)渠利用水生植物的生長，吸收氮磷，進(jìn)一步降低有機(jī)物含量。

3.2.2 組合工藝適用性分析

“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”、“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”和“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝出水在常溫下能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn)，低溫下達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)；“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”組合工藝出水能整體優(yōu)于二級標(biāo)準(zhǔn)。上述組合工藝出水水質(zhì)均滿足站內(nèi)復(fù)用和農(nóng)田灌溉要求。

但“厭氧池－跌水充氧接觸氧化－人工濕地”和“厭氧池－脈沖滴濾－人工濕地”組合工藝均需在厭氧池后設(shè)提升設(shè)備或利用較大的地勢落差，其景觀性較差，占地較多，能耗較高，建設(shè)費用較高?！皡捬醭兀?接觸氧化池)－人工濕地”和“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”組合工藝建設(shè)費用較低，占地較小，運(yùn)行簡單，無能耗，對景觀影響小。

綜上所述，“厭氧濾池－氧化塘－生態(tài)渠”和“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”工藝較適合在變電站內(nèi)應(yīng)用，尤其適合在南方地區(qū)的變電站應(yīng)用。鑒于“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”技術(shù)已有標(biāo)準(zhǔn)圖集《厭氧與人工濕地圖集》(蘇CS05-2006)，在工程建設(shè)中有一定的指導(dǎo)意義，因此該技術(shù)是相對較為成熟的，筆者認(rèn)為是變電站生活污水處理首選方案。

3.3 變電站生活污水生態(tài)化處理工藝方案設(shè)計

江蘇中部某“少人值班”變電站設(shè)計值班人員5人，24h工作制，全站生活污水最高日水量約為1.2m3/d。該工程采用“厭氧池+人工濕地”技術(shù)作為生活污水處理方案，出水復(fù)用于站區(qū)綠化，多余部分用于農(nóng)田灌溉。其工藝流程如下：

生活污水→一級厭氧池→二級厭氧池→人工濕地→草地綠化(尾水排入灌溉渠)

該項目設(shè)置1座一級厭氧池、1座二級厭氧池、1塊人工濕地。其中，一級厭氧池按水力停留時間按40h設(shè)計，厭氧池設(shè)計有效容積為2m3，磚砌結(jié)構(gòu)。污水在一級厭氧池分離出可沉降固體垃圾，并進(jìn)行部分厭氧消化。

二級厭氧池按水力停留時間按30h設(shè)計，厭氧池設(shè)計有效容積為1.5m3，磚砌結(jié)構(gòu)，池內(nèi)底部填裝0.4m厚的生物陶粒。二級厭氧池分為三格，每格間設(shè)置不同的吸水深度和排水深度的連通管，避免微生物相互摻混，以保持不同的菌態(tài)。

人工濕地設(shè)計水力負(fù)荷取0.4m3/m2.d，人工濕地面積為12m2，磚砌結(jié)構(gòu)，潛流式，濕地內(nèi)種植香蒲、睡蓮、荷花等具有一定景觀價值的本地植物，并保證在不同季節(jié)交替生長。為便于污水復(fù)用，人工濕地尾部隔出一格，用于存儲處理后的尾水，其有效容積為2m3。

該方案具有工藝設(shè)計簡單，項目施工速度快等特點。

3.4 效益分析

與傳統(tǒng)的變電站生活污水處理工藝(有動力埋地式污水一體化設(shè)備)相比，“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”的生態(tài)組合工藝具有生態(tài)化、景觀化、低造價、無動力、管理簡單等特點，適合處理變電站的生活污水，尤其適應(yīng)變電站 “集中監(jiān)控、少人值守或無人值守”的發(fā)展趨勢。以 “少人值班”變電站工程(設(shè)計值班人員為5人)為例，采用生態(tài)組合工藝法處理變電站生活污水比傳統(tǒng)的生活污水處理工藝在一次投資上節(jié)省約18萬元，運(yùn)行費用相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)效益可觀。其兩種方案的經(jīng)濟(jì)比較見表1。

表1 兩種污水處理方案經(jīng)濟(jì)比較

4 結(jié)論

借鑒新農(nóng)村生活污水治理經(jīng)驗，采用“厭氧池－(接觸氧化池)－人工濕地”的生態(tài)化組合工藝處理變電站生活污水可適應(yīng)變電站 “集中監(jiān)控、少人值守或無人值守” 的發(fā)展趨勢。該工藝具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、管理方便、操作簡單、低造價、無能耗、生態(tài)化等優(yōu)點，具有一定的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，可以在南方地區(qū)“無人值班”、“少人值班”變電站中推廣應(yīng)用。該組合工藝的推廣、應(yīng)用，對變電站生活污水處理具有重要的意義，為“無人值班”、“少人值班”變電站開創(chuàng)了一種新的生活污水處理工藝。同時，該工藝也為地處偏遠(yuǎn)的燃機(jī)電廠生活污水處理提供了一個新思路。

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