物化混凝沉淀+膜生物反應(yīng)器處理組合技術(shù)在雙鷹頂隧道污水處理站中的應(yīng)用

周建勇

【摘要】將污水作為一種資源再生后加以利用，是社會、經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必然選擇，其意義在于可提高水資源的利用效率，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。本文以廈深鐵路雙鷹頂隧道通過膜生物反應(yīng)器+物化沉淀組合技術(shù)，解決污水污染問題。作為國內(nèi)第一次綜合運(yùn)用厭氧生物濾池、二級氣浮過濾工藝、微渦旋高效澄清技術(shù)、膜生物反應(yīng)器（MBR）污水處理技術(shù)進(jìn)行污水處理，對今后類似項目有一定借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】物化混凝沉淀；膜生物反應(yīng)器；技術(shù)；隧道；應(yīng)用

1.雙鷹頂隧道污水概況

雙鷹頂隧道施工采用礦山鉆爆法，爆破施工過程中產(chǎn)生的主要污染物成分為：硝酸銨（NH4NO3）、梯恩梯（三硝基甲苯）、硝酸鈉、柴油、凡士林、松香、乳化劑、石蠟等?；炷潦┕み^程中，水泥、粉煤灰及外加劑流失造成的污染，其主要污染成分為：碘含量、SO3、MgO、CaO等，在施工過程中，機(jī)械設(shè)備形成的機(jī)油、柴油、汽油及人員生活雜用水、糞便污水等，具體檢測指標(biāo)見表1。。

施工污水主要為清洗、冷卻機(jī)械設(shè)備污水，混凝土攪拌、養(yǎng)護(hù)用水，洞內(nèi)風(fēng)槍鉆爆、噴射混凝土用水，以及洞內(nèi)圍巖裂隙水，經(jīng)現(xiàn)場多次測試檢算，每天施工污水排放量為300t/d，生活污水排放量為260t/d。

2.污水處理問題的提出

雙鷹頂隧道斜井地處廣東省惠州市惠陽區(qū)沙田鎮(zhèn)金桔自然保護(hù)區(qū)、沙田水庫水源保護(hù)區(qū)內(nèi)的田心村，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育。沙田水庫為惠陽區(qū)淡水鎮(zhèn)、沙田鎮(zhèn)飲用水的水源地，供應(yīng)約10萬人的飲用、生活用水，庫容量1800萬m3，水質(zhì)為地表Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002），具體標(biāo)準(zhǔn)值見表2。

3.物化混凝沉淀+膜生物反應(yīng)器處理組合技術(shù)簡介

依據(jù)雙鷹頂隧道排污量及地形空間，雙鷹頂隧道污水處理采用膜生物反應(yīng)器+物化沉淀組合污水處理技術(shù)，工藝流程圖如圖1示。

各處理構(gòu)筑物功能簡介

（1）沉砂池。沉砂池作為污水預(yù)處理設(shè)施，一般是設(shè)在污水處理廠生化構(gòu)筑物之前的泥水分離的設(shè)施。分離的沉淀物質(zhì)多為顆粒較大的砂子，沉淀物質(zhì)比重較大，無機(jī)成分高，含水量低。污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。如磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。施工中的污水經(jīng)過沉砂池，截留大顆粒泥砂沉淀，定期、不定期清除泥砂。

（2）化糞池。生活污水在此進(jìn)行化糞作用并借助于污水中所含糞便的大量微生物的作用，在厭氧條件下進(jìn)行微生物的接種和馴化培養(yǎng)。

（3）沉淀池。沉淀池是應(yīng)用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構(gòu)筑物，一般是在生化前或生化后泥水分離的構(gòu)筑物，多為分離顆粒較細(xì)的污泥。此中其主要功能和作用是對混合污水進(jìn)行沉淀，以去除污水中可沉和粗大物。

污水在進(jìn)水口設(shè)混合器加藥進(jìn)入調(diào)節(jié)堰口，穩(wěn)定進(jìn)水的流量，使污水中以膠體狀態(tài)存在的分散小顆粒與混凝劑發(fā)生混合，凝聚的反應(yīng)，加大絮體的粒徑，使之沉降，從而使污水得到凈化。池中設(shè)集泥槽，安裝2臺排泥泵，泥排入污泥干化池，干化后外運(yùn)處理。上清液回調(diào)節(jié)沉淀池處理。

（4）厭氧生物濾池

生活污水經(jīng)過化糞池自流進(jìn)入?yún)捬跎餅V池進(jìn)入沉淀池后一并處理。厭氧生物濾池污水處理設(shè)備主要由沉淀池、厭氧接觸池、過濾池三部分組成。

沉淀池：經(jīng)化糞池自然發(fā)酵后的污水自流進(jìn)入設(shè)備內(nèi)沉淀池，污水中的大顆粒物質(zhì)在此進(jìn)行沉淀，沉淀污泥由移動式潛污泵或由吸糞車定期吸出處理，時間一般為半年或一年。

厭氧接觸池：厭氧池主要是用于厭氧消化，對于進(jìn)水COD濃度高的污水通常會先進(jìn)行厭氧反應(yīng)，提高COD的去除率，將高分子難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿右妆唤到獾挠袡C(jī)物，提高BOD/COD的比值。而且在除磷工藝中，需要厭氧和好氧的交替條件。污水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將污水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧，碳，硫，氫等為受氫體。沉淀后污水自流進(jìn)入?yún)捬踅佑|池，水流由下而上通過多種填料形成厭氧生物膜，在生物膜的吸附和微生物的代謝作用下，污水中的有機(jī)物被去除。填料同時具有截污的作用，污物和脫落的生物膜經(jīng)截留自沉后形成污泥，與沉淀池污泥一并吸出處理。

過濾池：經(jīng)厭氧處理后的污水自流進(jìn)入過濾池底部，由下而上通過填料層，該新型填料既能截留污物又能形成生物膜，即在過濾區(qū)既有過濾作用又是二級厭氧池。過濾后出水直接進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池后段處理。

（5）污水抽升井。沉淀池的水自流進(jìn)入抽升井，井內(nèi)設(shè)置污水泵，兩用兩備，高位啟動，低位停止，污水泵提升至一體化氣浮過濾裝置。

（6）氣浮過濾裝置。項目選用一體化自動污水兩級氣浮過濾裝置。本裝置特征是氣浮池底設(shè)有污泥沉淀區(qū)，內(nèi)有排泥裝置，氣浮出水集水設(shè)置在沉淀區(qū)上方，以及在氣浮后設(shè)有組合式過濾裝置。氣浮在間隙運(yùn)行產(chǎn)生的沉淀污泥，可以單獨(dú)排出，不會隨出水帶出，從而有效保證了氣浮出水質(zhì)量。氣浮出水后部一體化過濾裝置，又有效保證了出水要求，尤其是采用焦炭作過濾介質(zhì)，可充分利用氣浮出水未消耗余氧，使過濾器兼有生化和過濾雙重功能。

（7）管道混合器?；旌显O(shè)備是完成凝聚過程的設(shè)備。混合設(shè)備必須滿足下列要求：a.保證藥劑均勻地擴(kuò)散到整個水體；b.混合時間不宜過長，一般控制在10～30s以內(nèi)，最大不超過2min；c.能使處于強(qiáng)烈攪動狀態(tài)之中。管式靜態(tài)混合器是在管道內(nèi)設(shè)置若干固定葉片，并按照一定角度交叉組成。水流通過混合器時形成對分流，同時產(chǎn)生蝸旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動，達(dá)到混合效果。管式靜態(tài)混合器混合效果較好，安裝容易，維修工作量小，而且其有顯著優(yōu)點(diǎn)就是不另外占地。

（8）藥劑投加方式確定。常用的投加方式有：泵前投加；高位溶液池重力投加；水射器投加以及泵投加。本設(shè)計中采用泵投加，泵投加有兩種方式：一是采用計量泵，二是采用離心泵配上流量計。采用計量泵不必另行配備計量設(shè)備，泵上有計量標(biāo)志，可通過改變計量泵行程或變頻調(diào)速改變藥液投量，最適合用于混凝劑自動控制系統(tǒng)。

（9）混凝劑的選定。本設(shè)計采用聚合氯化鋁又名堿式氯化鋁作混凝劑，其主要特點(diǎn)是凈化效率高、耗藥量少、出水濁度低、色度小、過濾性能好、原水高濁度時尤為顯著；溫度適應(yīng)性高，PH適用范圍寬（可在PH=5～9的范圍內(nèi)），因而可不投加堿劑；使用時操作方便，成本較三氯化鐵低；是無機(jī)高分子化合物。

（10）高效漩渦澄清池。微渦流混凝工藝的核心是渦流反應(yīng)器，其內(nèi)腔絮體能長期保持，渦流反應(yīng)區(qū)外的絮體泥渣可以全部排除，因而排泥操作可以簡化，運(yùn)行更穩(wěn)定。由于微渦流造成混凝劑高效擴(kuò)散，提高了混凝劑利用率，同時，渦流反應(yīng)器腔內(nèi)大量絮體活性得到充分利用，這使得微渦流混凝工藝的混凝劑消耗量明顯低于傳統(tǒng)工藝。

（11）清水池。經(jīng)過處理后的水進(jìn)入清水池，一部分處理水進(jìn)行回用；另一部分可直接排放。在清水池內(nèi)有利于消毒劑與水充分接觸反應(yīng)，提高消毒效果。

（12）污泥干化池。沉淀池及一體化氣浮池定期進(jìn)行排泥，排出的泥在污泥干化池中進(jìn)行濃縮，上清液再回流到沉淀池中。經(jīng)脫水干化后的污泥進(jìn)行外運(yùn)處置。

4.處理后水質(zhì)結(jié)果

檢測報告結(jié)果顯示污水排放能夠達(dá)到地面Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)束語

該設(shè)備占地面積小，工藝流程緊湊，節(jié)省大量土建費(fèi)用；運(yùn)行費(fèi)用主要是日常的電費(fèi)，比起傳統(tǒng)生化工藝，運(yùn)行成本較為低廉。整套設(shè)備可采用PLC控制，自動化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，無需人員操作管理。

由于占地面積小，采用集成式結(jié)構(gòu)，能夠輸出較清潔的回用水，特別適合于基建工程項目、小城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理項目，具有明顯的環(huán)境、社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1]國家環(huán)境保護(hù)局.GB3838-2002《中華人民共和國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社出版，2002：2-4.