汪 芬,劉智鉞,李 波,江長(zhǎng)平

(1.廣東省電力設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510663;2.中國(guó)建筑第一工程局,廣東深圳 518000)

生態(tài)凈化工藝在電廠生活污水處理中的應(yīng)用

汪 芬1,劉智鉞2,李 波1,江長(zhǎng)平1

(1.廣東省電力設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510663;2.中國(guó)建筑第一工程局,廣東深圳 518000)

為建設(shè)節(jié)能低耗、綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展電廠,對(duì)電廠生活污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想及成功工程,遵循科學(xué)發(fā)展觀的思想、人水和諧的理念,將高效低耗的生態(tài)凈化污水工藝引入電廠生活污水處理,同時(shí)因地制宜,統(tǒng)籌規(guī)劃,將生態(tài)凈化污水工藝與景觀水體有機(jī)結(jié)合,發(fā)揮凈水、節(jié)地和景觀的三重功效。

生活污水;生物濾池處理工藝;生態(tài)凈化工藝

一般市政生活污水具有水質(zhì)穩(wěn)定,可生化性好等特點(diǎn)。生活污水中污染物的成分主要是有機(jī)物,以蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮為主,重金屬元素基本不超標(biāo),一般不含有毒物質(zhì)。呈微堿性,pH值約為7.3。而生活污水適于各種微生物的生長(zhǎng)繁殖,所以往往含有大量的細(xì)菌、病毒和寄生蟲(chóng)卵[1]。

除了上述特點(diǎn)外,電廠生活污水同時(shí)具備處理量小、原水污染物含量低、出水水質(zhì)要求高等特點(diǎn)。

目前電廠生活污水一般采用生物濾池傳統(tǒng)處理工藝,隨著設(shè)計(jì)優(yōu)化的深入,環(huán)保要求的逐漸提高,高效低耗的生態(tài)凈化污水工藝也逐漸引入電廠生活污水處理。

1 生物濾池傳統(tǒng)處理工藝

生物濾池傳統(tǒng)處理工藝流程如下:

(1)污水調(diào)節(jié)池:因生活污水排水時(shí)段有很大的不均勻性,時(shí)段變化系數(shù)較大,通過(guò)設(shè)置調(diào)節(jié)池,保證生化處理系統(tǒng)能較均衡地運(yùn)行。污水調(diào)節(jié)池進(jìn)口處設(shè)置自動(dòng)隔柵除渣機(jī),池中設(shè)有提升泵。池內(nèi)設(shè)穿孔曝氣管,對(duì)來(lái)水進(jìn)行攪拌,使調(diào)節(jié)池成為厭氧水解酸化池。

(2)初沉池:污水經(jīng)污水提升泵提升進(jìn)入初沉池中。初沉池的污泥需定期排至污泥濃縮池處理。初沉池作為生物濾池的預(yù)處理構(gòu)筑物,主要處理對(duì)象是懸浮物質(zhì)(去除率約40%～55%以上),同時(shí)可去除部分BOD5(去除率約20%～30%),改善生物濾池的運(yùn)行條件并降低其BOD5負(fù)荷。

(3)生物濾池:污水經(jīng)初沉后,先后進(jìn)入缺氧生物濾池和曝氣生物濾池。曝氣生物濾池是用陶粒為生物載體,生物菌在有氧條件下以有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)在填料的表面結(jié)成生物膜,通過(guò)微生物的吸附氧化分解過(guò)程,使有機(jī)物得以去除,同時(shí)具有過(guò)濾作用,可保證出水SS達(dá)標(biāo)。在裝置運(yùn)行一段時(shí)期后,由于陶粒層的截污作用,出水量減少,這時(shí)需對(duì)生物濾池進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗,將阻留的雜質(zhì)和老化的生物膜沖走,從而保持陶粒表面生物膜的活性,以維持較高的去除率。反洗廢水回至集水井,反沖洗完成后,曝氣生物濾池重新工作。

(4)二沉池:設(shè)在曝氣生物濾池后,用于沉淀去除脫落的生物膜。

(5)反洗水池兼清水消毒池:本系統(tǒng)設(shè)置一座反沖洗水池和清水消毒池,用于向生物濾池提供反沖洗水,處理后的排水經(jīng)消毒后回用。池中設(shè)有反沖洗泵及生活污水回用泵。

2 生態(tài)凈化新工藝

國(guó)外許多先進(jìn)工業(yè)國(guó)家早在20世紀(jì)80年代就嘗試用生態(tài)法對(duì)二級(jí)處理后的污水進(jìn)行進(jìn)一步處理,以滿足再利用的需求[2]。我國(guó)引進(jìn)生態(tài)法處理系統(tǒng)較晚。首例采用生態(tài)法處理污水的研究工作始于1988—1990年北京昌平,處理量為500 m3/d的生活污水和工業(yè)廢水,處理效果良好。其后國(guó)家環(huán)保局等相關(guān)單位相繼對(duì)生態(tài)法污水處理系統(tǒng)作了一系列試驗(yàn)和研究,論證了生物法污水處理效果[3-7]。

生態(tài)凈化生活污水的處理工藝流程如下:

生活污水→化糞池→格柵→污水調(diào)節(jié)池→人工濕地凈化區(qū)→水生態(tài)凈化區(qū)→回用

化糞池、格柵、污水調(diào)節(jié)池均作為生態(tài)凈化工藝的預(yù)處理系統(tǒng),主要去除生活污水中的大顆粒沉淀物及漂浮物,提高生態(tài)凈化系統(tǒng)的處理效率。與曝氣生物濾池傳統(tǒng)處理工藝不同的是,污水調(diào)節(jié)池不需設(shè)置曝氣攪拌,簡(jiǎn)化了處理工藝。

(1)人工濕地凈化區(qū)

人工濕地采用復(fù)合垂直流濕地,初步過(guò)濾凈化生活污水。人工濕地凈化區(qū)基質(zhì)鋪設(shè)不同粒徑的陶粒,基質(zhì)上栽種美人蕉、蘆葦?shù)韧λ参?生活污水在挺水植物作用下去除部分懸浮物,同時(shí)硝化細(xì)菌等好氧性分解物增加,進(jìn)一步分解水體懸浮有機(jī)質(zhì),在一定程度降低水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量。

(2)水生態(tài)凈化區(qū)

在水生態(tài)凈化區(qū)主要布置沉水植物,投放食藻蟲(chóng)、魚(yú)類及適量底棲動(dòng)物,對(duì)污水進(jìn)行深度凈化。

食藻蟲(chóng)是一種以水體中懸浮有機(jī)質(zhì)和藻類為食的浮游動(dòng)物,吞噬水體中原有的藻類、腐屑等懸浮物,并將其同化成自身蛋白質(zhì),能快速使水體透明度提高。

沉水植物是生態(tài)凈化生活污水系統(tǒng)的核心部分。在浮葉、漂浮、沉水、挺水植物4種生態(tài)型水生植物中,沉水植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化能力最強(qiáng)。它對(duì)水質(zhì)的改良作用是通過(guò)吸附水體中生物性和非生物性懸浮物質(zhì),提高水體透明度,改善水下光照條件,增加水體溶解氧,以及吸收固定水體和底泥中N、P等營(yíng)養(yǎng)素實(shí)現(xiàn)的。為了適應(yīng)水中的生活,沉水植物的莖、葉都具有很強(qiáng)的吸收功能,能明顯地去除水體中N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

當(dāng)沉水植物生長(zhǎng)穩(wěn)定以后,可參照原有的水生環(huán)境條件,按比例放入魚(yú)類、螺類、蝦貝等水生動(dòng)物,通過(guò)食用部分水草和食藻蟲(chóng)等,使水體生物鏈得到完善,通過(guò)水生動(dòng)物的吸收和轉(zhuǎn)化,將水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為綠色水產(chǎn)品,從而形成水體養(yǎng)分向水生動(dòng)植物的轉(zhuǎn)移。

3 工藝比較

與生物濾池傳統(tǒng)處理工藝比較,生態(tài)凈化生活污水處理工藝具有以下特征:

(1)生態(tài)化處理污水。生態(tài)凈化處理系統(tǒng)技術(shù)能在有效處理污水的同時(shí),具有增加綠地面積、改善大氣質(zhì)量、凈化空氣、緩解城市熱島效應(yīng)、減少排水投資、降低噪聲和美化環(huán)境的生態(tài)功能。

(2)投資、運(yùn)行成本低。同等處理規(guī)模時(shí),生態(tài)凈化系統(tǒng)的一次性投資只需傳統(tǒng)處理工藝的二分之一;修復(fù)完畢后,日常使用中不需采用任何電力設(shè)備來(lái)維持,水生植物本身可以吸收二氧化碳并產(chǎn)生氧氣,實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳”,運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)用電,節(jié)能環(huán)保,運(yùn)行費(fèi)只需傳統(tǒng)處理工藝的五分之一。

(3)出水水質(zhì)穩(wěn)定,達(dá)到國(guó)家地表Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)污水中氮磷的去除效果更是優(yōu)于傳統(tǒng)處理工藝。

(4)全生態(tài)的水質(zhì)凈化技術(shù)體系,不添加諸如殺藻劑、絮凝劑等化學(xué)藥劑,不產(chǎn)生二次化學(xué)污染。

(5)污泥無(wú)需單獨(dú)處理。水生植被能夠固化水底淤泥,吸收底泥中的養(yǎng)分,將底泥中富營(yíng)養(yǎng)成分徹底轉(zhuǎn)化成水生植物纖維素,所以無(wú)需清除水底淤泥。

(6)景觀優(yōu)美。污水處理系統(tǒng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),水下景觀充滿生機(jī),自然優(yōu)美。還可以開(kāi)展水產(chǎn)養(yǎng)殖、水面植物的利用等。

(7)維護(hù)簡(jiǎn)便。運(yùn)用“食藻蟲(chóng)”治理水體富營(yíng)養(yǎng)化污染,依靠生態(tài)系統(tǒng)食物鏈關(guān)系,形成生態(tài)系統(tǒng),待良性循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)建立后,景觀得以構(gòu)建和保持,后期只要加以適當(dāng)維護(hù),調(diào)整物種種類和數(shù)量,維持自凈的生態(tài),效果即可長(zhǎng)期保持。

(8)不足之處是占地面積比較大,但通過(guò)合理設(shè)計(jì),將生活污水處理系統(tǒng)與景觀水系統(tǒng)靈活地結(jié)合在一起,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用占地,因地制宜,進(jìn)行綜合布局,即可達(dá)到凈水又節(jié)地的目的。

4 工程實(shí)例

本期工程2×1000 MW機(jī)組廠區(qū)定員245人,生活污水排水量約60 m3/d,同時(shí)考慮電廠外聘臨時(shí)工、大小修時(shí)檢修工和外來(lái)人員的生活排污量,廠區(qū)一些雜排水(如汽車沖洗),最大日生活污水量為120 m3/d,平均小時(shí)污水量為5 m3/h。電廠達(dá)到規(guī)劃容量6×1000 MW時(shí),最大日生活污水量約為360 m3/d,平均小時(shí)污水量約為15 m3/h。

廠前建筑區(qū)布置在廠區(qū)西南側(cè),由生產(chǎn)管理中心、職工生活文化中心、食堂、招待所及夜班和檢修宿舍聯(lián)合組成。廠前區(qū)借鑒江南水鄉(xiāng)的園林意象,營(yíng)山理水、辟地造園。景觀規(guī)劃上利用了廠區(qū)西南側(cè)現(xiàn)有的水塘,將水系引入園區(qū),水塘自然水深約2.5 m,水塘面積約17 000 m2,結(jié)合凈化系統(tǒng)適當(dāng)改建,投放水生動(dòng)植物,實(shí)現(xiàn)了凈化處理效果。

按照電廠規(guī)劃?rùn)C(jī)組容量設(shè)置系統(tǒng)處理能力為15 m3/h(360 m3/d)。分別以曝氣生物濾池傳統(tǒng)處理工藝與生態(tài)凈化工藝設(shè)計(jì),并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,如表1。

從表1可以看出,與生物濾池的傳統(tǒng)處理工藝相比,生態(tài)凈化生活污水處理工藝不僅出水水質(zhì)好,而且工程造價(jià)和年運(yùn)行費(fèi)用低,每噸水的處理成本也僅為傳統(tǒng)處理工藝的50%,雖然用地面積較大,但與景觀水體相結(jié)合,不僅因地制宜,而且環(huán)保美觀。

表1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比表

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,生活污水生態(tài)凈化工藝是以較低運(yùn)行成本治理污水的方法,是一種即持續(xù)又環(huán)保的水處理方法,將生態(tài)凈化工藝與水景藝術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起,既能滿足生態(tài)環(huán)境和景觀文化的功能,又能滿足高效低耗的凈水功能,是集觀賞、娛樂(lè)與污水處理于一體的景觀系統(tǒng),也是實(shí)現(xiàn)電廠廠區(qū)水環(huán)境生態(tài)化的理想途徑,有利于促進(jìn)廠區(qū)良性生態(tài)水環(huán)境建設(shè),具有顯著的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]郭屹巖,魏 民.居住區(qū)污水處理與景觀營(yíng)造[J].廣東園林,2008,30(3):42-44.

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Application of Ecological Purifying Technology in Power Station's Sewage Treatment

WANG Fen1,LIU Zhi-yue2,LI Bo1,JIANG Chang-ping1
(1.Guangdong Electric PowerDesign Institute,Guangzhou,Guangdong510663,China;2.China Construction First Engineering Bureau,Shenzhen,Guangdong518000,China)

In order to build the power station of energy saving,low consumption,environmental protection and sustainable development,the design of domestic sewage treatment system is innovated and optimized combined with the characteristics of the domestic sewage in power station.Learning from the advanced design ideas and successful projects at home and obroad,following the scientific development thought and the concept of harmony between human and water,the ecological sewage-purifying technology with high efficiency and low consumption is introduced in the domestic sewage treatment system.At the same time,according to local conditions and overall planning,the ecological sewage-purifying technology is organically combinedwith the landscape water,playing three functions of purifying,land saving and landscape.

domestic sewage;biofilter treatment technology;ecological purifying technology

X703

C

1672—1144(2012)05—0177—03

2012-04-25

2012-05-26

汪 芬(1982—),女(漢族),湖北孝感人,碩士,工程師,主要從事電廠循環(huán)水、給排水及消防設(shè)計(jì)。