摘要:從污水在下水道中的流經(jīng)時(shí)間、流動(dòng)狀態(tài)、微生物存在情況、其中水質(zhì)變化規(guī)律等說明下 水道的污水凈化能力,指出污水在下水道中的流經(jīng)時(shí)間、流動(dòng)狀態(tài),具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件;下水道中水質(zhì)變化規(guī)律雖與河流凈化機(jī)理及活性污 泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式等不盡相同,但變化客觀存在,可將其與污水處理廠視作一個(gè)整體。
1.前言
城市排水系統(tǒng)由排水的匯集、輸送、提升、處理和附屬設(shè)備等所組成[1]。一般,排水管網(wǎng)系統(tǒng)(下水道)與污水處理廠等各自的功能十分明確。以往人們對(duì)下水道的認(rèn)識(shí),一般只停留在水力學(xué)方面,僅僅是污水處理廠的污水供應(yīng)系統(tǒng);污水處理過程中污染物的去除和轉(zhuǎn)化效率被認(rèn)為是取決于污水處理廠的運(yùn)行管理。然而,事實(shí)上污水處理過程涵蓋了整個(gè)排水系統(tǒng),污水在漫長的下水道中的輸送過程中同樣會(huì)發(fā)生水質(zhì)變化,而這種水質(zhì)凈化作用,往往被人們忽略,因此,對(duì)下水道進(jìn)行重新認(rèn)識(shí),將其和污水處理廠視為一個(gè)整體,是非常必要的。
2.下水道的污水處理能力
下水道的污水處理能力一般可考慮為以下3個(gè)方面: 1 污水的流經(jīng)時(shí)間; 2 污水的流動(dòng)狀態(tài); 3 污水及下水道中的微生物存在情況[2]。
2.1 流經(jīng)時(shí)間
下水道的鋪設(shè)長度決定污水的流經(jīng)時(shí)間。以虹口區(qū)為例,2000年市政設(shè)施統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)表明:在該區(qū)境內(nèi)的污水總管長度為66246米,管徑450~1200mm不等。假定某污水塊流經(jīng)管道的距離為總管長度的1/20,那么,污水從排放口 至污水處理廠的流經(jīng)距離約為3312.3m。根據(jù)TJ14-74中關(guān)于污水管在設(shè)計(jì)充滿度下的最小設(shè)計(jì)流速的規(guī)定,取0.8m/s估算,污水平均流經(jīng)時(shí)間 約1.15h。
項(xiàng)目 | 流經(jīng)/處理時(shí)間(h) | 流經(jīng)時(shí)間/處理時(shí)間(%) | ||
標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法[3] | 6~8 | 19.2~14.4 | ||
A-B法[3] | A:0.5~0.75 | B:2.0~4.0 | A:230~153 | B:57.5~28.8 |
污水在下水道流經(jīng)時(shí)間 | 1.15 |
從表1可以看出,與標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法及AB法的處理時(shí)間比較,污水在下水道中流經(jīng)時(shí)間比較長,意味著將下水道作為污水處理設(shè)施利用起來是完全可能的。上海中華造船廠利用污水在長距離的下水管道中相當(dāng)可觀的過面積,足夠的流經(jīng)時(shí)間,稍加改變建成了下水道式“池”[4],監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明:處理前含油濃度100mg/L,經(jīng)過處理后始終小于10mg/L。
2.2 流動(dòng)狀態(tài)
一般,污水中含有較多的有機(jī)物、無機(jī)物雜質(zhì),但這些物質(zhì)所占的比例很小,污水中的主要成分是水(約占99%以上),因此,將污水按一般水看待,符合一般水力學(xué)的水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
污水在下水道中流動(dòng),流量是變化的,又由于流行水流轉(zhuǎn)彎、交叉、變徑、跌水等水流狀態(tài)的變化,流速也在變化,這和自然河流的流動(dòng)狀態(tài)極為相似。正是污水這種流動(dòng)狀態(tài),具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件。從這一點(diǎn)來看,下水道作為污水處理設(shè)施來利用是可行的。
2.3 微生物
自從A-B法污水處理工藝出現(xiàn)以來,人們對(duì)下水管道中水質(zhì)的生物凈化有所認(rèn)知[5]。GutekLlnst、Ln schkn等對(duì)受到重金屬或氯代烴污染的下水道系統(tǒng)中的生物膜曾有過研究,發(fā)現(xiàn)這些污染物以吸附的方式粘著在生物膜上。Guteunst報(bào)告了有關(guān)受到輕微污染的生活污水或受重金屬污染的工業(yè)廢水的下水道中生物膜的細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的數(shù)據(jù)[6]。但國內(nèi)外研究下水道中的微生物對(duì)有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律還是較少,對(duì)影響下水道中污水水質(zhì)的物理、化學(xué)和生物過程缺乏足夠的了解和認(rèn)識(shí),研究下水道中微生物對(duì)污水的轉(zhuǎn)化作用以及所需的環(huán)境條件更是鮮有報(bào)道。
人們對(duì)下水道中微生物的研究?jī)H僅停留在利用其作為原始菌液方面,經(jīng)過了篩選馴化后的菌種再利用到污水處理工藝中,而沒有將下水道作為污水處理設(shè)施來處理,下水道充其量是菌種的富集地。如任源等[7]采取某農(nóng)藥廠下水道中的污泥進(jìn)行苯胺分解菌的馴化篩選研究;李湛江等[8]利用下水道中的污泥篩選分離馴化得到了硝基苯降解菌。
但是從以上的研究結(jié)果可以看到:下水道中的微生物比較豐富,而且經(jīng)過篩選、馴化后能應(yīng)用于污水處理工藝。這也意味著,對(duì)下水道結(jié)構(gòu)稍加改造,直接在下水道中利用其污泥中的微生物進(jìn)行馴化,把下水道作為污水處理的預(yù)處理場(chǎng)所成為可能。
3.下水道中水質(zhì)變化
3.1 忽略緣由
人們提及污水處理時(shí),往往將目光注重于污水處理工藝流程的去除效率;考慮水質(zhì)變化規(guī)律時(shí),也是把污 水處理廠的集水池或調(diào)節(jié)池等中的水質(zhì)情況視作初始。因此,有關(guān)環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污水處理工藝流程設(shè)計(jì)等,所謂的原水水質(zhì)往往被定義為進(jìn)入污水處理工程收集調(diào) 節(jié)設(shè)施的水質(zhì)情況,忽略了污水通過下水道輸送過程中的水質(zhì)變化。
以前,污水排放源相對(duì)分散,城市下水道、污水收集系統(tǒng)等的建設(shè)明顯滯后,生活 小區(qū)、工礦企業(yè)等采取污水就地就近處理的措施,以此來降低污水對(duì)受納水體的污染負(fù)荷,減少環(huán)境污染事件的發(fā)生。在采取污水就地就近處理措施的過程中,由于 污水的輸送管道相對(duì)來說比較短,污水的發(fā)生量存在一定的時(shí)變化系數(shù),及產(chǎn)生的污水水質(zhì)的波動(dòng)現(xiàn)象,因此在下水道中污水水質(zhì)的物理、化學(xué)、生物過程表現(xiàn)得不 明顯,其中污水水質(zhì)的變化規(guī)律被人們忽略是在所難免的。
1983年,上海市政府對(duì)污水治理提出“綜合治理,管治并舉”的方針,采取分流制和合 流制并存,集中和分散相結(jié)合的原則,以集中治理為主進(jìn)行建設(shè)。隨著污水集中處理設(shè)施的建成投入使用,排水體制的不斷完善,下水道鋪設(shè)長度也大幅度增加,污 水在下水道中的流經(jīng)時(shí)間延長,流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)功能有所體現(xiàn),其水質(zhì)的變化規(guī)律就不容忽視了。
3.2.變化規(guī)律
為了弄清下水道的凈化機(jī)理,日本應(yīng)用了河流的凈化模式,研究[2]指出:在落差多,通風(fēng)好的管道內(nèi),若停留時(shí)間3h,水溫15℃,其溶解性COD可去除24%;模擬實(shí)驗(yàn)中,得到了水溫29~33℃的條件下COD可去除49~63%,其值為46~61mg/L的結(jié)果。
Henze等[9]在研究下水道問題時(shí),將下水道中微生物增殖和有機(jī)物降解的概念建立在活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上。Bjerre等[10,11]發(fā) 現(xiàn):污水在下水道輸送過程中,其中的有機(jī)物質(zhì)會(huì)發(fā)生生物轉(zhuǎn)化,這種轉(zhuǎn)化與水中的生物量、管壁生物膜和管中沉淀物有關(guān);對(duì)易生物降解的有機(jī)物的去除、轉(zhuǎn)化是 與溶解氧濃度密切相關(guān)的,其COD降解率接近40%;厭氧條件下會(huì)有硫化物產(chǎn)生;利用活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可以模擬上述生物轉(zhuǎn)化規(guī)律,只不過水解階段由三個(gè) 階段來替代。
實(shí)際上,不管是河流凈化模式還是活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式,都說明下水道中有機(jī)物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化現(xiàn)象是存在的,只是在下水道中有機(jī)物 質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律及沉淀物對(duì)水質(zhì)的影響等方面存在理論概念上的差異,但這種差異無法抹殺水質(zhì)變化的客觀存在,也不防礙把下水道視作污水處理系統(tǒng)的一部分。
4.結(jié)語
1 、污水在下水道中的流動(dòng)狀態(tài),具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件,而且流經(jīng)時(shí)間比較長,意味著將下水道作為污水處理設(shè)施利用起來是完全可能的。
2 、下水道中的微生物比較豐富,經(jīng)過篩選、馴化后能應(yīng)用于污水處理工藝。
3 、下水道中水質(zhì)變化規(guī)律,雖與河流凈化機(jī)理及活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模式等不盡相同,但水質(zhì)變化客觀存在,可將其與污水處理廠視作一個(gè)整體。
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