A/O+超濾膜組合工藝在高速公路服務(wù)區(qū)污水處理中的應(yīng)用

黃鏗杰

摘 要：對福建省某高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝進(jìn)行升級改造，采用生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級氧化的組合工藝使處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)后回用于場區(qū)內(nèi)綠化、沖廁。本污水處理工藝的設(shè)計及應(yīng)用對類似高速公路服務(wù)區(qū)的污水處理工藝具有一定的參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：高速公路服務(wù)區(qū);A/O生化池;PVDF超濾;中水回用;高級氧化

福建省某高速公路服務(wù)區(qū)原采用地埋式一體化A/O接觸氧化工藝處理污水，該工藝具有以下優(yōu)點：工藝流程簡單;具有較高的容積負(fù)荷;剩余污泥產(chǎn)量少，不存在污泥膨脹問題;對沖擊負(fù)荷的耐受性較強(qiáng);運行穩(wěn)定，占地面積小，管理方便[1]。但由于高速公路車流量不穩(wěn)定且逐年增加，原設(shè)計出水水質(zhì)已無法滿足污水處理要求。此外，該服務(wù)區(qū)靠近飲用水源保護(hù)區(qū)，故產(chǎn)生的污水經(jīng)處理后需進(jìn)行中水回用，不允許外排?；诖?，本項目通過對該服務(wù)區(qū)原A/O生化池進(jìn)行升級改造，增加混凝沉淀、超濾、高級氧化等工藝使出水水質(zhì)滿足回用要求。

1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)及工藝流程

1.1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

高速公路服務(wù)區(qū)產(chǎn)生的污水一般由餐飲污水、糞便污水、加油站清洗污水和洗車廢水等組成，其污染物主要有：懸浮物、氨氮、碳?xì)浠衔?、蛋白質(zhì)、動植物油、微生物、無機(jī)鹽等[2]，根據(jù)高速公路環(huán)保驗收技術(shù)規(guī)范[3]，服務(wù)區(qū)需要處理的污水水質(zhì)指標(biāo)主要有：化學(xué)需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、石油類、動植物油類、氨氮（NH3-N）。本項目按預(yù)計最大排水量的120%進(jìn)行設(shè)計，即設(shè)計處理污水量為120 m3/d，設(shè)計出水水質(zhì)按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)[4]，設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

1.2 工藝流程

目前在高速公路服務(wù)區(qū)運用較多的污水處理工藝有人工快速滲濾、生物生態(tài)處理、傳統(tǒng)生化處理等[5-7]。根據(jù)該服務(wù)區(qū)有機(jī)成分較高，可生化性較好，處理后的污水需進(jìn)行回用等特點，利用原地埋式一體化A/O接觸氧化處理工藝構(gòu)筑物，確定該服務(wù)區(qū)污水處理工藝為“生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級氧化”工藝。工藝流程圖如圖1所示。

污水經(jīng)過隔油池或化糞池處理后通過格柵攔截大塊漂浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，設(shè)置調(diào)節(jié)池的水量和水質(zhì)后，污水采用提升泵提升至A級生化池。在A級生化池內(nèi)，污水中有機(jī)物濃度較高，微生物處于缺氧狀態(tài)，池內(nèi)兼性微生物將污水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，同時利用有機(jī)碳源，將NO2-N、NO3-N轉(zhuǎn)化為N2。經(jīng)過A級生化池的生化作用后，污水中仍有一定量的有機(jī)物和氨氮存在。污水進(jìn)入O級生化池后，池中的硝化菌利用有機(jī)物分解產(chǎn)生的無機(jī)碳源或空氣中的CO2，將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為NO2-N、NO3-N。污水經(jīng)O級生化池處理后，水中含有大量的懸浮顆粒物，經(jīng)過沉淀池進(jìn)行固液分離后，一部分底泥通過回流泵回流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)，以達(dá)到反硝化的目的。剩余污水通過提升泵進(jìn)入高效沉淀池，經(jīng)高效沉淀和膜過濾技術(shù)進(jìn)一步去除剩余的懸浮物、油類等物質(zhì)，最后通過臭氧催化氧化手段去除剩余難降解物質(zhì)。

2 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

2.1 隔油池及化糞池

隔油池每個單元尺寸為1.00 m×1.50 m×1.50 m，磚混結(jié)構(gòu)，由3個單元串聯(lián)而成;化糞池尺寸為2.00 m×2.50 m×4.00 m，磚混結(jié)構(gòu)，利用服務(wù)區(qū)原有化糞池。

2.2 格柵

設(shè)一道人工清渣格柵，采用L30×30×3角鋼非標(biāo)制作，柵寬400 mm;柵條間距10 mm;柵前水深0.3 m。格柵井采用磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為1.0 m×0.6 m×1.87 m。

2.3 調(diào)節(jié)池

為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×3.5 m，水力停留時間為4.5 h。池內(nèi)設(shè)潛污泵2臺，1用1備，功率為1.2 kW，揚程15 m，流量10 m3/h。

2.4 升級改造后A/O生化池

A級生化池為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×2.0 m，水力停留時間為3 h;O級生化池為玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×3.5 m，水力停留時間為5 h，內(nèi)設(shè)有2臺離心潛水曝氣器，1用1備，功率為1.0 kW。在生化池中投加生物載體填料，其中普通微生物填料比表面積控制在150 m2/m3～250 m2/m3，生物載體填料單面的比表面積達(dá)到450 m2/m3。同時，增加回流泵，強(qiáng)化脫氮效果，混合液回流比達(dá)到150%。設(shè)置2臺回流泵，1用1備，回流泵功率為1.2 kW，揚程15 m，流量10 m3/h。

2.5 沉淀池

設(shè)計為1座豎流式沉淀池，玻璃鋼材質(zhì)，尺寸為φ3.6 m×2.5 m。底部設(shè)有污泥泵2臺，1用1備，污泥泵功率為1.5 kW，揚程10 m，流量20 m3/h。通過污泥泵使污泥回流至調(diào)節(jié)池。

2.6 提升泵房

污水經(jīng)沉淀池沉淀后經(jīng)提升泵房提升后流入后續(xù)工藝處理，設(shè)置2臺提升泵，1用1備，功率為1.2 kW，回流泵流量10 m3/h。

2.7 高效沉淀池

設(shè)計為1座平流沉淀池，磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為4.0 m×4.0 m×3.5 m。采用混合/絮凝/沉淀方式進(jìn)一步去除有機(jī)物，其主要接收來自沉淀池的出水和超濾車間的反沖洗排水和溢流水。絮凝劑PAC投加量20 mg/L，助凝劑PAM能提高混凝沉淀效果，但作為高分子聚合物容易對后續(xù)的超濾膜造成堵塞，因此，其投加量為0.1 mg/L。

2.8 PVDF超濾膜車間

放置于4.0 m×4.0 m×2.5 m磚混結(jié)構(gòu)小房內(nèi)。利用濾膜兩側(cè)的壓力差，使水透過超濾膜，而截留懸浮物、油類、高分子物質(zhì)、膠體等。超濾膜平均孔徑約為0.01 um～0.02 um，對SS、油類的去除率達(dá)到99.9%以上。超濾車間包括PVDF超濾膜組件、產(chǎn)水泵、反沖洗水池、化學(xué)清洗池、清水清洗池等。單個PVDF超濾膜組件尺寸6寸，共放置一套膜組件，含有四根組件，單個膜組件排水面積27 m2，設(shè)計通量60 L/（m2×h）。超濾車間采取周期運行方式，工藝過程設(shè)計見表2。

（2）按照n×A+B進(jìn)行循環(huán)，即A段執(zhí)行n次，然后進(jìn)入B段，如此循環(huán)，直到需要進(jìn)行化學(xué)清洗。

進(jìn)水設(shè)計流量為5 m3/h，反洗設(shè)計流量為7.5 m3/h，快洗設(shè)計流量為6 m3/h。當(dāng)膜組件運行到一定程度后，污染物會吸附在膜表面，堵塞膜孔，并形成濃差極化層和凝膠層。此時，需采用化學(xué)清洗方式恢復(fù)膜的通透性。在化學(xué)清洗池中配置500 ppm的NaClO溶液，然后通過清洗泵將藥液經(jīng)過膜壁進(jìn)入膜絲內(nèi)部，而后排回化學(xué)清洗池，通過這種藥液透過膜循環(huán)達(dá)到徹底清洗的目的。超濾膜車間的運行由PLC自動控制。

2.9 臭氧催化氧化池

磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為3.0 m×3.5 m×2.5 m。超濾膜車間過濾后的出水至臭氧催化氧化池底部，與臭氧充分接觸，在濾料層中的催化劑作用下發(fā)生氧化反應(yīng)。通過臭氧的強(qiáng)氧化性，可去除污水中的難降解物質(zhì)，進(jìn)一步降低CODcr的濃度。設(shè)置2套氧氣源臭氧發(fā)生器，臭氧投加量為30 mg/L。

2.10 出水池

磚混結(jié)構(gòu)，尺寸為4.0 m×5.5 m×4.0 m。經(jīng)臭氧催化氧化池處理后的出水集中在出水池中，作為該服務(wù)區(qū)自動噴淋系統(tǒng)的水源，用于場區(qū)內(nèi)綠化、沖廁。

3 工藝處理效果

該工程調(diào)試完成后運行穩(wěn)定，實際進(jìn)水量為70 m3/d～100 m3/d，對項目豎流式沉淀池和出水池水樣進(jìn)行連續(xù)3天監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果見表3。

水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明，污水處理設(shè)備對各污染因子的處理效果比較理想，處理后的出水水質(zhì)各項指標(biāo)均能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，可作為中水回用于服務(wù)區(qū)綠化、沖廁等。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

該污水處理工程總投資約120萬元，其中構(gòu)筑物投資73萬元，主要設(shè)備投資約47萬元。建成后運行費用主要包含動力費和藥劑費，其中動力費約1.144元/m3，藥劑費為運行過程中投加的絮凝劑PAC和助凝劑PAM和NaClO溶液，其費用分別為0.15元/m3、0.01元/m3和0.21元/m3。故其運行成本費用約1.514元/m3。

5 結(jié)論

（1）本項目采用生物接觸氧化+混凝沉淀+超濾+高級氧化工藝來去除污水中的有機(jī)物、油類和懸浮物等，處理后的出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，滿足中水回用要求。

（2）污水處理工藝占地面積小，投資低，運行費用低，每噸水處理費用約1.514元，對同類高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝具有一定的參考和借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李穎，陳迎.城市生活污水地埋式一體化處理工藝現(xiàn)狀[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報，2005，17（2）：14-18.

[2]楊濤.高速公路服務(wù)區(qū)污水處理工藝的選擇與污水處理設(shè)備的管理[J].北方交通，2010：172-175.

[3]HJ552-2010，建設(shè)項目竣工環(huán)保驗收技術(shù)規(guī)范公路[S].[4]GB18918-2002，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]高成杰，陳鴻漢.人工快速滲濾系統(tǒng)處理高速公路服務(wù)區(qū)污水[J].給水排水，2007（S1）：151-154.

[6]張孝中.高速公路服務(wù)區(qū)污水生物生態(tài)處理研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2012.

[7]趙琴.我國高速公路附屬設(shè)施污水處理方法研究[D].西安：長安大學(xué)，2003.