高速公路服務區(qū)污水可生化性較好,但有機物、氨氮等污染物濃度較高,污水水量受車流量影響,水量波動較大。該項目根據(jù)高速公路服務區(qū)污水的特點選取相應的污水處理工藝并合理地進行組合,實現(xiàn)了污水的達標排放,為高速公路服務區(qū)的污水處理工程設計提供參考。
1、工程概況
某高速公路服務區(qū)的污水主要源自沖廁和地面沖洗,另有少量餐飲污水,污水可生化性好,有機物及氮、磷污染物濃度較高。該高速公路服務區(qū)以大型客車和貨車??繛橹?,人流量具有不確定性,因此污水水質(zhì)水量波動較大,污水產(chǎn)生量約為80~120m3/d,工程設計規(guī)模為120m3/d,污水水質(zhì)及排放要求見表1。
針對該服務區(qū)污水水質(zhì)特點,并結(jié)合實際情況,采用水解酸化/MBR/水平潛流人工濕地組合工藝進行處理。出水總氮、懸浮物執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準,其它主要指標達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)IV類標準的要求,最終直接排入地表水體。
2、工藝流程及設計參數(shù)
2.1 工藝流程
污水經(jīng)過超細格柵去除水中漂浮物及部分懸浮物,然后進入調(diào)節(jié)池均化水質(zhì)、均衡水量,降低水質(zhì)水量波動對后續(xù)處理單元的沖擊。
調(diào)節(jié)池出水由提升泵定量輸入水解酸化池,污水中的部分有機物及懸浮物在該處理單元中被去除,削減了污水的有機負荷,同時能夠促進有機氮磷污染物的分解。水解酸化池的出水進入缺氧池,反硝化細菌在缺氧條件下,利用進水中的碳源進行反硝化,膜反應池內(nèi)為好氧條件,有機物和氨氮在好氧微生物的作用下被氧化分解,最終通過膜組件進行泥水分離。出水進入中間池,然后經(jīng)水平潛流人工濕地深度處理后達標排放。工藝流程見圖1。
考慮到生物除磷的效果具有很大的局限性,因此在缺氧池投加聚合氯化鋁(PAC)將污水中的磷酸鹽沉淀,并最終隨剩余污泥的排放被去除。水解酸化池及MBR池的產(chǎn)生的剩余污泥排入貯泥池,定期外運,貯泥池上清液回流至調(diào)節(jié)池內(nèi),進行處理。
2.2 主要構(gòu)筑物設計參數(shù)
2.2.1 格柵井1座,地下式磚砌結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為1800mm×1000mm×700mm,安裝轉(zhuǎn)鼓式細格柵1臺,格柵間隙為1mm。
2.2.2 調(diào)節(jié)池1座,地下式鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為5200mm×4300mm×3000mm,水力停留時間(HRT)為11.2h。安裝液位控制器1套,提升泵2臺,1用1備,Q=6m3/h,H=100kPa,池底安裝低速潛水攪拌器1臺,間歇運行,每隔30min攪拌5min。
2.2.3 水解酸化池1座,全地上式鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為2000mm×1500mm×4500mm,有效水深4m,有效容積為12.0m3,水力停留時間2.4h。水解酸化池為升流式,采用枝狀布水,堰式出水,污泥采用重力排泥。
2.2.4 缺氧池1座,半地上式鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為3200mm×1500mm×4500mm,有效水深3.8m,有效容積為18.24m3,水力停留時間3.6h。池底安裝潛水攪拌器2臺,用于將污水與活性污泥充分混合。
設置加藥系統(tǒng)1套,除磷劑為PAC(聚合氯化鋁),PAC配制濃度為10%,通過計量泵投入缺氧池進水口。
2.2.5 膜反應池1座,半地上式鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為4800mm×1500mm×4500mm,有效水深3.8m,有效容積為27.36m3,水力停留時間5.5h。膜組件面積300m2,膜通量16.7L/m2•h。MBR出水抽吸泵2臺,1用1備,=5m3/h,H=100kPa,回流泵2臺,Q=6m3/h,H=100kPa,污泥泵1臺,Q=6m3/h,H=100kPa,配套清洗裝置1套。
2.2.6 中間池1座,半地下式鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸(L×B×H)為2000mm×1500mm×4000mm,水力停留時間2h,安裝提升泵2臺,一用一備,Q=6m3/h,H=100kPa。
2.2.7 人工濕地1座,水平潛流濕地,尺寸為(L×B×H)20000mm×7500mm×1100mm,有效水深0.8m,水力停留時間24h。人工濕地填料承托層厚度為30cm,采用粒徑為1~3cm的鵝卵石,中間采用粒徑0.5~1.0cm礫石和沸石作為填料,厚度為50cm,最上層為30cm的土壤層,種植植物為蘆葦、菖蒲和美人蕉。
3、系統(tǒng)調(diào)試運行
3.1 污泥接種
為了縮短系統(tǒng)的調(diào)試啟動周期,生化系統(tǒng)運行前需接種活性污泥。接種污泥取自某城鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥(含水量80%)。該污水處理廠的主要處理對象為生活污水,運行穩(wěn)定,出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。投加污泥后,生化系統(tǒng)內(nèi)MLSS濃度為3000~3500mg/L。
3.2 生化系統(tǒng)調(diào)試
水解酸化池進水量首先按設計水量的40%運行。運行初期,污泥結(jié)構(gòu)松散,出水渾濁,出水CODCr濃度時常高于進水。連續(xù)運行15d后,污泥呈現(xiàn)黑色塊狀,出水逐漸清澈,CODCr去除率穩(wěn)定在10%左右。隨后逐步提高進水量,直至滿負荷運行,CODCr去除率逐漸提高至30%,并趨于穩(wěn)定。這些表明水解酸化池啟動成功。
MBR池污泥接種完成后,悶曝24h使污泥恢復活性,悶曝過程中開啟各段回流泵,MBR池內(nèi)的溶解氧濃度維持在3~4mg/L。悶曝結(jié)束后,以出水CODCr作為監(jiān)測指標,在出水監(jiān)測指標穩(wěn)定的前提下,逐步提高進水水量,直至滿負荷運行。污泥馴化約30d后,污泥濃度穩(wěn)定且呈現(xiàn)土黃色,同時沉淀性能良好,SV30、SVI等指標正常,表明污泥馴化完成。
MBR池調(diào)試前,檢驗抽吸泵運行是否正常,產(chǎn)水管路需抽真空,調(diào)試過程中注意記錄真空壓力表數(shù)值,壓力增長過快則暫停提高產(chǎn)水量。調(diào)試完成后,污泥齡控制在15~20d,膜系統(tǒng)進入自動控制狀態(tài)。
3.3 運行效果
系統(tǒng)調(diào)試完成后,對出水指標進行檢測,出水水質(zhì)見表2。
由表2可知,該工藝處理高速公路服務區(qū)污水效果良好。污水中的大部分有機污染物、懸浮物均在無需提供外源動力的水解酸化池中被去除,有效地降低了運行能耗,膜反應池占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,且出水水質(zhì)良好,人工濕地則進一步對尾水的氮、磷等污染物進行去除,保證了出水穩(wěn)定達標。
3.4 系統(tǒng)抗沖擊負荷性能
污水處理站投入運行約3個月以后,由于旅游旺季到來,服務區(qū)客流量增大,沖廁廢水水量驟然增加,造成進水水質(zhì)水量出現(xiàn)波動。污水處理站連續(xù)3d,進水水量在115~132m3/d。經(jīng)檢測,進出水水質(zhì)見表3。
由表3可知,進水中有機污染物濃度較平時有所下降,氮、磷污染物濃度較平時升高。造成水質(zhì)變化的原因是服務區(qū)衛(wèi)生間產(chǎn)生的沖洗尿液的水量增加,尿液中含有大量的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì),生活污水中質(zhì)量分數(shù)分別約80%的氮、50%的磷 >
由于操作人員提前將MBR池內(nèi)的污泥濃度提高至7000mg/L左右,維持了污泥負荷,并充分利用調(diào)節(jié)池池容,平衡一天內(nèi)各時間段的進水水量,在沖擊負荷條件下,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,出水各項指標未出現(xiàn)超標。
4、效益分析
該服務區(qū)污水處理工程總投資186.19萬元,運行成本為1.23元/m3,其中電費1.08元/m3,藥劑費用為0.06元/m3,污泥處置費用0.09元/m3,污水處理系統(tǒng)自動化程度高,無需專人值守,可由服務區(qū)水電工兼職管理。
5、結(jié)論
工程運行結(jié)果表明,水解酸化/MBR/水平潛流人工濕地組合工藝成熟可靠,各處理單元設計合理,出水水質(zhì)能夠達到類地表Ⅳ類水標準,并具備一定的抗沖擊負荷能力。該工藝結(jié)構(gòu)緊湊,運行簡易,運行費用為1.23元/m3,具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟效益。( >
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