SPT原位消減生活污水污泥產量技術的應用與探討

蘇振宇卓陳雅鄭東丹林榮斌

(1.廣州市地下鐵道總公司,廣東廣州 510030; 2.廣州賽特環保工程有限公司,廣東廣州 510640;3.廣州賽特檢測有限公司,廣東廣州 510640;)

SPT原位消減生活污水污泥產量技術的應用與探討

蘇振宇1卓陳雅2鄭東丹3林榮斌2

(1.廣州市地下鐵道總公司,廣東廣州 510030; 2.廣州賽特環保工程有限公司,廣東廣州 510640;3.廣州賽特檢測有限公司,廣東廣州 510640;)

本文簡單的介紹了當前我國污水處理和污泥產量居高不下的現狀。針對此現狀提出了一種SPT原位消減生活污水污泥產量的技術。該技術通過構建一個小型的人工生態系統來處理生活污水,從而在源頭上控制污泥的產生。結果表明,通過一定條件的控制,在保證污水達標排放的前提下,系統污泥的排放量基本能做到零排放。在一定程度上,為我國城鎮污水的污泥減量提供一個新的方法。

原位 污泥降解 生態系統

隨著國民經濟和科技水平的發展,城市污水的處理率逐年提高,城市污水處理廠的污泥產量也急劇增加[1]。據有關數據顯示2010年,城市污水處理能力已到達1.22億m3,城鎮污水廠已達2600多座,十二五期間污水處理能力還將增大900萬m3,在建和增建的城鎮污水處理廠達1800多座。同樣我國污泥產量現狀:以含水量80%計算, 2003年時我國污泥產量已達到1280萬t/年[2]。目前我國城市污水處理廠每年排放城市污泥約為180萬t(干重),并以年增長率＞16%的速度遞增[3]。根據廣東省環保廳數據顯示,僅廣東省2010年全省污泥日產生量達8000t,全省城鎮污水處理廠污泥產生總量約為216.4萬t。按照預測,到2020年我國污泥產量將突破6000萬t[2]。污泥中含有大量的氮、磷等營養物質以及有機物、病毒微生物、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質,所以如此龐大的污泥產量如果不經有效的治理,將對環境產生嚴重的危害。

我國污泥處理處置的總體目標是實現污泥的減量化、穩定化、無害化、資源化。常用的處置方法有:堆肥、焚燒、低溫熱解、填埋。但這些技術均是對污泥進行末端治理,且處理和處置的成本高,及二次污染等。基于此筆者介紹了一種利用生態學原理原位消減生活污水污泥產量的方法。它能從源頭控制污泥的產生,且能耗低,運行費用省、無二次污染為解決我國城鎮污水的污泥處理和處置提供新的方法。

1 原理

SPT機器原位消減生活污水污泥產量技術是依據生態學原理和熱力學第二定律,模仿水生生態系統。在一個特制的方型設備內,構建一個具有不同生態位的菌、藻、原生動物(輪蟲)及后生動物(如線蟲)組成的較長生物鏈。同時在設備內部通過不同的空間結構分割,添加特制的比表面積大的多螺旋載體填料,來吸附生長的生物膜使污泥停留時間延長,促進形成更長食物鏈的微生態系統[4]。由于低效的生物轉換,能量在從低營養級(細菌)向高營養級(原水動物和后生動物)的傳遞過程中會發生損失。所以人工構建較長的生物鏈促進了物質循環和能量流動,理想狀況下實現了能量損失最大生物產生量最小。加速了污水中污染物和污泥的消化分解,生活污水從原來的“末端處理”轉變成了“源頭控制”[5]。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗設備與基地

試驗設備SPT機器由賽特環保有限公司自主發明。試驗基地選取了珠海市蓮洲鎮蓮江村、廣州市蘿崗街逕子村、中山市凱茵新城別墅區三點。對這三個試點的水環境進行詳細的調查和分析后,發現處理前的生活污水水質富營養化程度高,發黑發臭,常常未得到有效處理便排放到自然水體,污染周圍環境,急需得到有效的污水處理。

2.2 試驗方法及測試項目

2.2.1 試驗方法

選取三個生活污水試驗點(珠海,蘿崗,中山),每個試驗點都裝上SPT機器。生活污水不經加藥處理,直接經潛水泵按0.4m3/h流量抽到試驗裝置中,作為營養液。污水凈化前期,設備內部需花一周時間曝氣馴化培養從而創立一個多相生物流化床,建立多元化的微生物生態系統。待機器內生態系統穩定后,既可按0.4m3/h進水流量進行全天24小時連續不斷處理生活污水,月處理可達到300t左右。經系統處理的水檢測達到合理排放標準后排入自然水體。試驗過程每個月定期抽取進出水樣,送往賽特檢測有限公司檢測水樣中的總磷,氨氮, COD,和SS指標。每個月的月末進行一次系統污水殘渣排放量測定并記錄數據,工藝流程見圖1。試驗于2014年4-9月進行,歷經6個月。

2.2.2 測試項目的方法

排渣量測定:通過每個月定期排放殘渣水,然后過濾烘干稱重計算排渣干重;水質懸浮物,化學需要量,總磷,氨氮的測定分別利用國標(GB11901-89);國標(GB11914-89);國標(GB11893-89);國標(GB7479-87)。

表1 實驗期間蓮江村的水質變化結果Table1 Results of water quality in Lian jiang village during the test period

3 結果與討論

3.1 殘渣排放量

三個試驗點每個月的SPT系統排放的殘渣干重數據如圖2,從圖上可以看出運行過程中每個試驗點排放的殘渣干重量變化浮動較低,且都能維持較低排放水平。按進水流量0.4m3/h計算,蓮江村,逕子村,和雅居樂三個試驗點,每個月平均處理生活污水水量300t左右,其中殘渣干重平均排放量分別為9.41g,10.1g,9.6g。換算成處理一萬噸污水處理量,總共的排渣干重也只有300g左右,與污水廠處理一萬噸廢水污泥產生量平均值2.7t(干重)相比基本達到了零排放。

3.2 進水和出水的水質變化情況

在實驗期間,每個月對三個試驗點處理的進出水定時檢測,監測處理的水是否達到排放標準。監測的結果表明三個試驗點處理后的排放水均達到了GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A類標準。表1展示的是蓮江村6個月的檢測數據,從表中可知實驗期間該方法對污水中各相關指標去除率高,且穩定。出水達到了GB18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A類標準。其中尤以SS和COD的去除率最高能分別都能達到90%以上。做到了處理水不經沉淀直接就可以排放的污水處理技術,處理工藝省去污水處理廠中的二層池和剩余污泥處理設施,從而減少了污水廠的占地就面節省了剩余污泥的處理費用。

4 影響因素

4.1 溫度

不同季節生活污水的水溫不一樣,而水溫是影響污水處理的一個重要因素。生態鏈中各種生物的生長及相應的代謝情況都與溫度的變化息息相關。從圖2可以看出在6個月的處理過程中水溫的變化浮動不大基本保持在25℃到29℃,這可能與試驗基地的地理位置有關。珠海地處中國華南地區,一年當中較長的時間氣候溫暖。所以在寒冷地區低溫條件下,需增加保溫裝置。

4.2 進出水流量

設備內部的填料能將生物污泥全部截留在反應器內,從而延長污泥停留時間。加上穩定存在的原生動物和后生動物形成的發達微生物生態鏈,使污泥達到自身氧化降解。但是當進出水流量調的過大,造成水力負荷變大,水力停留時間變短就有可能造成兩種后果。第一設備內部構建好的微生態系統中的個體、種群會被水流帶走從而破壞了整個生態系統。第二,截留在反應器上的生物污泥也容易被沖走,從而縮短了污泥停留時間。故進出水流量若控制不好就會影響到污泥減量的效果。從工程的實踐表明,在處理生活污水時進出水流量保持在0.4m3/h時,不會對這個生態系統造成破壞,不會影響到污泥減量效果。

4.3 氣量

在構建好的生態系統內,為了能實現好氧和厭氧的共存形成好氧與厭氧反復耦合的過程。我們在反應內部裝上了曝氣裝置。但是氣水比根據不一樣的水質會有相應的變化。當生活污水污染相對嚴重時氣水比會適當提高,相反氣水比就會調偏低點。

4.4 其他因素

當然水體的pH值,水質情況,水體的油脂含量,處理的工藝等其他因素均為影響到污水污泥處理效果,在后期的實驗過程仍需進一步的觀察。

5 結語

本實驗以高分子材料為基料,造成高比表面螺旋體。通過培養和控制生物群體的生長和繁殖,使其高效率地作用于污泥成份,從而達到污泥的降解分離直至污泥減量的目的。本文所述的實地試驗和應用呈現的結果令人滿意,同時也充分說明了設計原理的合理性。本實驗的技術完全沒有添加任何藥劑,基本無殘渣排放,成本低,維護簡單,無二次污染等優點。為中國的日益增多的污水污泥處理,提出了一條新的治理方法。由于在營造復雜的水生環境后,生物鏈之間的關系更加復雜。如何降解污泥,如何使生物群體作用效率更高等問題,仍需進一步的研究和探討。

[1]張光明.城市污泥資源化技術發展[M].北京:化學工業出版社, 2005.

[2]戴曉虎.我國城鎮污泥處理處置現狀及思考[J].給水排水,2012, (2).

[3]伉沛宇.我國城鎮污泥處理處置行業政策及技術分析[J].水工業市場,2010,(2):11-15.

[4]馮權,邢新會,劉則華.以剩余污泥減量化為目標的廢水生物處理技術研究進展[J].化工進展,2004,23(8):832-836.

[5]Ghyoot W,Verstraete W.Reduced sludge production in a twostage membrane-assisted bioreactor [J].Water Res ,2000,34(1): 205-215.