復(fù)合填料曝氣生物濾池在中水回用中的應(yīng)用及效益分析

章 君， 黃 磊

(1.浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計研究院有限公司， 杭州 310005;2.上海百利加防腐工程有限公司， 上海 200025)

水是地球上一切生命賴以生存、不可缺少的重要物質(zhì)，又是不可替代的重要自然資源。由于世界人口增長和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的用水量劇增，原有的清潔水資源受到人類活動的污染，使地球上水資源利用日趨緊缺。供水不足給城市工業(yè)造成巨大的危機(jī)，同時給城市居民生活造成許多困難和不便，因此必須加快措施研發(fā)水資源可持續(xù)利用技術(shù)，合理配置污水資源化，以緩解城市水資源緊缺狀況。近年來，中水回用作為保護(hù)水資源和使水資源增值的一種重要途徑，可有效緩解水資源的緊缺問題[1－2]，在國內(nèi)外越來越多地被廣泛應(yīng)用。

浙江長興某污水處理廠為了貫徹國家規(guī)劃“十二五”的節(jié)能減排政策，提高水的重復(fù)利用率和污水資源化水平，擬采用復(fù)合填料曝氣生物濾池工藝對污水處理廠出水進(jìn)行深度處理后作為中水回用。處理后的出水用于廠區(qū)道路清洗、綠化以及景觀用水等，其出水水質(zhì)達(dá)到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用－城市雜用水水質(zhì)》與GB/T 18921—2002《城市污水再生利用－景觀環(huán)境用水》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)備與方法

1.1 處理工藝流程

浙江長興某污水處理廠主要處理所轄園區(qū)的工業(yè)廢水，包括印染、醫(yī)藥、紡織、制革等廢水。采取SBR+混凝沉淀處理后排入周邊地表水河道，設(shè)計處理水量為5 000 m3/d。該中水回用項目擬采用活性碳+椰殼復(fù)合填料曝氣生物濾池對廠區(qū)出水進(jìn)行深度處理后回用，設(shè)計進(jìn)水流量為1 000 m3/d，其工藝流程圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程

本項目主體設(shè)施為圖1中中水回用部分(虛線框圖所示)，其中水回用裝置為鋼結(jié)構(gòu)組合裝置，由中間水池、曝氣生物濾池、紫外消毒裝置、貯水罐及水泵、氣泵等組成。廠區(qū)混凝沉淀部分出水(其他由超越管排出)經(jīng)重力自流至中間水池，通過提升泵將待處理水泵入復(fù)合填料曝氣生物濾池中。利用活性炭疏松多孔結(jié)構(gòu)、椰殼的強(qiáng)去油能力組成復(fù)合填料，在填料上接種馴化掛膜，利用微生物的作用機(jī)制進(jìn)一步去除污水中的COD、氨氮及總磷等污染物。處理后的出水經(jīng)過紫外消毒后進(jìn)入貯水罐作為中水待用。

1.2 工藝設(shè)備參數(shù)

(1)中間水池(1個);

中間水池為鋼制圓柱形池子(含液位計1臺)，水池有效容積為20m3，尺寸為Φ2 800 mm×H 3 800 mm。

(2)中水提升泵(2臺，一用一備);

中水提升泵為臥式單級離心泵(含電磁流量計1臺);型號:L－50－260;額定電壓:380 V;流量:50 m3/h;揚程:26 m;額定功率:6.8 kW。

(3)曝氣生物濾池(1套);

曝氣生物濾池為鋼制圓柱形池子(含氣泵11臺)，有效容積為165 m3，尺寸為Φ4 000 mm×H 14 000 mm。

(4)紫外線消毒裝置(1套);

型號:美國安力斯UV－254 nm低壓汞燈及其配套部件，155 W紫外線殺菌燈18支;處理水量85 m3/h;額定電壓380 V;額定功率2.79 KW。

(5)貯水罐(1個);

貯水罐為鋼制圓柱形池子，水池有效容積為20 m3，尺寸為 Φ2 800 mm ×H 3 800 mm。

1.3 試驗用水

試驗用水為污水處理站混凝沉淀出水，其2008－08～2012－01月的出水部分指標(biāo)見表1。

表1 試驗用水水質(zhì)

1.4 試驗方法

采取直接接種掛膜培養(yǎng)馴化，在掛膜階段檢驗進(jìn)出水COD及色度的變化，以進(jìn)出水COD及色度的去除率變化不大時，確定掛膜馴化成功。掛膜馴化結(jié)束后裝置投入試運行，其水溫控制在18～25℃[3－4]，通過改變水力停留時間(HRT)和氣水體積比，同時檢測進(jìn)出水的COD、NH3－N及色度，確定最佳的運行工況。

2 工藝運行

2.1 運行條件探索

在系統(tǒng)調(diào)試期間，選擇污水在復(fù)合填料曝氣生物濾池中的水力停留時間為2、3、4、5 h等4個水平，氣水體積比為 1∶1、2∶1、3∶1、4∶1 等 4 個水平，進(jìn)行正交試驗。每組試驗穩(wěn)定運行7d，考察出水COD、NH3－N及色度的去除率。試驗結(jié)果表明HRT為4 h、氣水體積比為3∶1為最佳工況。

2.2 結(jié)果分析

在HRT為4 h、氣水體積比為3∶1的最佳工況條件下穩(wěn)定運行一周，其COD、氨氮及色度的去除率見圖2所示。

圖2 穩(wěn)定運行去除率

由圖2可知，穩(wěn)定運行期間COD、氨氮及色度的去除率波動較小，運行較為穩(wěn)定，其平均去除率分別為46.71%、80.32%、89.29%。

3 效益分析

3.1 環(huán)境效益

設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運行一周出水的部分指標(biāo)平均值，見表2。

表2 最佳工況條件下出水監(jiān)測平均值

由表2可以看出，深度處理出水達(dá)到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用－城市雜用水水質(zhì)》與GB/T 18921—2002《城市污水再生利用－景觀環(huán)境用水》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

項目設(shè)計水量為1 000 m3/d，故年減排污水36.5萬噸，減排 COD 18.25噸(進(jìn)水 COD按 50 mg/L計)，減排 NH3－N 2.19噸(進(jìn)水NH3－N按6.0 mg/L計)，減排TP 0.37噸(進(jìn)水TP按1.0 mg/L計)，為該地區(qū)實現(xiàn)“十二五”規(guī)劃減排指標(biāo)提供了保障。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)穩(wěn)定運行的消耗數(shù)據(jù)，項目單位水量的電費及人工管理費用共計0.34元/噸，廠區(qū)自來水費為2.26元/噸，中水回用裝置流量按1 000 m3/d計，企業(yè)每年可節(jié)約自來水36.5萬噸，故本項目年收益70.08 萬元。

其相關(guān)經(jīng)濟(jì)分析指標(biāo)詳見表3。

表3 項目經(jīng)濟(jì)評估

由表3可知，本項目年收益70.08萬元，投資償還期為2.13年，內(nèi)部收益率45.77%，其經(jīng)濟(jì)效益良好。

4 結(jié)論

(1)本研究選擇活性碳+椰殼填料曝氣生物濾池對浙江長興某污水處理廠出水進(jìn)行深度處理，在水力停留時間4 h、氣水體積比3∶1的最佳工況條件下，污水的COD、NH3－N及色度的平均去除率分別為 46.71%、80.32%、89.29%。

(2)深度處理出水達(dá)到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 －城市雜用水水質(zhì)》與 GB/T 18921—2002《城市污水再生利用－景觀環(huán)境用水》水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)裝置運行后，年減排污水36.5萬噸，COD 18.25噸(進(jìn)水 COD 按 50 mg/L 計)，NH3－N 2.19噸(進(jìn)水 NH3－N 按6.0 mg/L 計)，TP 0.37 噸(進(jìn)水TP按1.0 mg/L計)。其環(huán)境效益良好。

(4)項目年收益70.08萬元，投資償還期為2.13年，內(nèi)部收益率45.77%，其經(jīng)濟(jì)效益良好。

[1]Uyak V，Toroz I.Disinfection Byproduct Precursors Reduction by various Coagulation Techniques in Istanbul Water Supplied[J].Hazardous Materials，2007，141(1):320 －328.

[2]李俊生，楊波，陳曄，等.生物活性炭濾池深度處理紗線筒子染色廢水研究[J].水處理技術(shù)，2011，37(3):108－110.

[3]王小蓉，郝廣平，李文翠.生物活性炭技術(shù)在水處理中的研究與應(yīng)用[J].化工進(jìn)展，2010，29(5):932 －937.

[4]任芝軍，馬桂林，孫勇，等.高錳酸鹽－生物活性炭工藝抗沖擊負(fù)荷研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，42(10):1667－1670 .