曝气生物滤池工艺应用于处理回用洗浴废水_田岳林

第22卷第3期2009年6月污染防治技术POLLUTIONCONTROLTECHNOLOGYVol.22,No.3

Jun.,2009

曝气生物滤池工艺应用于处理回用洗浴废水

田岳林,　李汝琪,　曾志强

1

1

2

(1.北京市环境保护科学研究院,北京　100037;　2.中国科学院工程热物理研究所,北京　100190)

摘　要:采用曝气生物滤池(BAF)工艺,对某学生公寓洗浴废水进行处理,将出水就近回用于公寓冲厕。BAF工艺具有节省空间、处理效率高、出水水质好、流程简单等优点,出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920—2002)的相应要求。

关键词:曝气生物滤池;洗浴废水;阴离子表面活性剂;中水回用中图分类号:X703.1　　　文献标识码:A

ApplicationofBiologicalAeratedFilterto

BathingWastewaterTreatment

TIANYue-lin,　LIRu-qi,　ZENGZhi-qiang

(1.BeijingMunicipalResearchInstituteofEnvironmentalProtection,Beijing100037,China;

2.InstituteofEngineeringThermo-physics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)

Abstract:BiologicalAeratedFilterwasusedtotreatthebathingwastewaterfromastudentapartmentbuiding,andtheeffluentwasrecycledfortheapartment'sflushing.BAFhadthecharacteristicsofsavingspace,highefficiency,goodqualityofeffluentandsimpleprocess.Thewaterqualityoftheeffluentcouldreachthestandardof(GB/T18920—2002).

Keywords:biologicalaeratedfilter;bathingwastewater;LAS;reclaimedwaterreuse

1

1

2

引　言

随着城市化进程的加快,中国北方地区的可利用水资源量逐年减少,这就要求实施污水资源化,以通过开源节流途径,缓解水资源的短缺状况。而作为可再生水资源的城市生活污水,尤其是优质杂排水,近年来在中水回用领域已倍受关注1/32

[2]

[1]

中的优质杂排水。废水来自北京市某学生公寓的洗浴废水,废水呈浅白色、浑浊状态,并散发出较浓的洗涤剂味道,水量具有明显的“昼少夜多、冬少夏多”的周期性波动规律。洗浴废水中的主要污

染物为COD、SS和LAS,其中,COD、SS浓度不高,但LAS属生物难降解的物质。LAS即阴离子表面活性剂,以直链烷基苯磺酸钠(LinearAlkylbenzeneSulfonates,LAS)为主,具有抑制和杀死微生物的作用,与其他污染物结合,形成具有一定分散性的胶体颗粒,对生活污水的物化、生化特性都有较大影响。如何提高废水的可生化性,高效稳定地去除废水中的LAS,已成为该工程的中水回用能否顺利实施的关键。1.2　废水水质与水量

中水水源选定为某学生公寓洗浴废水,污染程度轻,水量水质较为稳定,中水站位于公寓楼之间

收稿日期:2009-01-21

作者简介:田岳林(1981—),男,河北迁安人,助理工程师,学士,主要从事水污染控制与污水资源化研究。

[3]

。北

京地区人均水资源占有量,仅约为世界平均水平的

,为缓解水资源的短缺状况,根据《北京市

中水设施建设管理试行办法》和《关于加强建设项目节约用水设施管理的通知》等相关政策规定,在北京市某学生公寓区设计改建一座中水处理站,于2006年初投入运行至今,将公寓产生的洗浴废水处理后,就近回用于冲厕,节水效果和社会经济效益均较为显著。1　废水状况

1.1　废水来源与特点

洗浴废水具有污染程度轻、组成成分简单、水质相对稳定、水量周期性波动等特点,属中水处理

2009年6月田岳林等.曝气生物滤池工艺应用于处理回用洗浴废水

2

·　33·

的地下室内,建筑面积约320m,设计处理能力为280m/d,具体废水水质见表1。

表1　废水水质

-1(-1-1g·L)(mg·L)((mg·L)mmg·L)(mg·L)

6.5～7.5120～30080～2203～1050～9010～20

一定的水解酸化作用,以增强后续生物处理效果。

(3)毛发聚集器。洗浴废水中含有大量的毛发纤维,需经过毛发聚集器过滤,以防止其缠绕机

械设备或堵塞管道,影响后续处理工序。滤出的毛

3

pH

COD/Cr

SS/

-1

LAS/

-1

BOD5/NHN/3-

发等杂物应定期清运。

(4)曝气生物滤池。曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter,BAF),是20世纪80年代末在欧

美发达国家发展起来的一种新型污水处理技术,采用颗粒滤料固定生物膜的好氧或缺氧生物反应器,集生物接触氧化与悬浮物滤床截留功能于一体,可有效去除水污染物。曝气生物滤池工艺具有节省空间、处理效率高、出水水质好、流程简单等优点,其滤池最大特点是使用一种新型的粒状填料,在其表面生长有生物膜,废水由上向下流过滤料,池底提供曝气,使废水中的有机物得到好氧生物处理,同时定期地利用处理后的出水进行反冲洗,排除增殖的活性污泥。

BAF工艺,是本工程工艺流程的核心处理单元。调节池中的废水由泵提升,经过毛发聚集器后进入一级曝气生物滤池,经好氧生物处理后,再自流进二级曝气生物滤池进行深化处理。废水中绝大部分COD、BODS和LAS在这里被去除,同时5、S对氮也有一定的去除作用。对水污染物起主要去除作用的微生物附着在颗粒状滤料表面,废水通过滤料层时,一方面SS被截留去除,一方面有机污染物被微生物降解、吸收。

本工程采用两级曝气生物滤池处理工艺,以确保出水水质在达到排放标准的基础上,进一步达到中水回用标准。

[4]

2　工艺方案

2.1　处理工艺流程

该学生公寓的中水站始建于2005年,原设计方案采用“曝气生物滤池+活性炭过滤”工艺,但由于种种原因导致系统无法正常运行,存在的主要问题为:

(1)原设计水力负荷无法承受实际水量;

(2)原设计方案的缺陷,造成滤池中的填料在短期内全部流失,而活性炭失效,致使过滤罐很快发生堵塞;

(3)原中水站在停电时,存在淹水风险。考虑到工程可行性及其费用,因此工程在最大限度地利用原有设施设备的基础上,仍采用曝气生物滤池技术对原系统进行改造。工程工艺流程见图1

。

图1　工艺流程

曝气生物滤池需要定期反冲,以减小滤池的水头损失。废水经过二级曝气生物滤池处理后,自流进入清水池加氯消毒,清水池储水水质较好,定期由反冲洗泵打回至两级曝气生物滤池进行反冲洗。

(5)清水池。清水池用于贮存二级曝气生物滤池处理的出水,一方面提供生物滤池的反冲洗水源,另一方面进行消毒处理并提供中水回用。为有效控制系统出水的细菌学指标,以便出水安全可靠地回用于学生公寓冲厕,清水池采用自控投加次氯酸钠溶液方式进行消毒,清水池中设置三道导流隔墙,增大长宽比以提高消毒效果。出水处设置取样口,以便日常检测出水水质。2.3　主要构筑物及工艺参数

主要构筑物及工艺参数见表2。

2.2　工艺特点及作用机理

(1)机械格栅。为防止堵塞管道和泵体,尽量不影响后续处理过程,将机械格栅放置在调节池进水闸口,主要用于去除较大尺寸的悬浮物和漂浮物质,栅渣定期清运至站外处置。

(2)隔油、隔渣调节池。考虑到经机械格栅预处理后的废水中,仍含有粒径较小的杂质、污泥和悬浮物成分,以及洗浴废水在水量上具有明显的周期性波动的特点,采用调节池调节控制废水的水质和水量,兼具初沉池和贮泥池的功能,污泥需定期清除外运。经调试运行后,通过加大调节池的有效容积而增加水力停留时间,使其在实际运行中兼具

·　34·田岳林等.曝气生物滤池工艺应用于处理回用洗浴废水

表2　主要构筑物及设计工艺参数

第22卷第3期

流程的末端,均设置的砂滤或活性炭吸附的过滤环节

[6]

主要构筑物机械格栅隔油、隔渣调节池

设计工艺参数

半自动,宽度500mm

3

钢筋砼结构,矩形池,有效容积255m,

,但主要污染物COD、SS的去除率仍分别高Cr

达80%和93%以上,出水COD、SS浓度分别稳定Cr

在20mg/L和5mg/L左右,这主要与滤池内的滤料及生物膜的生物降解、物理吸附和截流过滤作用有关。滤池采用高性能陶粒滤料,粒径为3～5mm,其表面粗糙不规则,易于富集微生物,挂膜速度快且挂膜厚度增加,使生物膜活性和系统整体的抗冲击负荷能力均有所加强,从而使COD、SSCr的去除率保持在较高水平。3.2.3　提高中水站的淹水应急能力　为杜绝地下式中水站在停电时的淹水风险,本工程增加在隔栅前进水闸到市政管线的溢流管,对站内的排水暗管进行改造,满足调节池和清水池的溢流需要,以保障电气设备安全及中水站的长期稳定运转。处理系统采用继电器控制与人工控制相结合的方式,通常按程序设定运行,并配有1人值班室和1部值班电话,待水量处于波谷时,应适当延长处理周期间隔;当遇到事故或特殊情况时,系统自动报警,并应立即采取应急措施。4　技术经济分析

HRT为21.8h

一级曝气生物滤池二级曝气生物滤池清水池

3

钢结构,圆罐,有效容积28.3m,HRT为2.4h3钢结构,圆罐,有效容积17.7m,HRT为1.5h

钢筋砼结构,10.0m×5.0m×3.5m,有效

3容积145m

3　工程运行

3.1　处理效果分析

经过近一年调试运行,于2006年底对学生公寓管网末端出水进行取样检测,主要水质指标及中水回用标准值表3。

表3　主要水质指标及中水回用标准

项目

pH

COD/Cr15～27≤50

SS/

LAS/

总余氯/

-1-1-1-1mg·L)(mg·L)(mg·L)(mg·L)(

出水水质6.9～7.5中水标准6.0～9.0

<5≤10

0.05～0.10.25～0.30≤1.0

管网末端≥0.2

由进出水水质分析,采用BAF工艺处理回用洗浴废水,COD去除率达80%～95%,SS去除率Cr

达93%～98%,LAS去除率达90%～97%,出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920—2002)相应要求。3.2　讨论

3.2.1　强化LAS降解效果　原系统BAF反应罐曾出现大量泡沫溢流的现象,不仅影响到室内卫生状况、各类仪表等元器件的安全使用,而且直观表明废水中LAS未得到有效去除。为此,本工程通过增加调节池的水力停留时间,使其在一定程度上发挥厌氧水解酸化作用,主要是将废水中难生物降解的大分子物质水解为易生物降解的小分子有机物(如有机酸、醇等),主要包括大分子物质LAS的断链和水溶,从而使废水的可生化性及降解速率大幅度提高,以利于后续的好氧生物处理

[5]

4.1　技术经济指标

设计处理能力为280m/d,工程占地面积约

2

320m,估算投资费用85万元(含原系统再利用设施设备的投资费用,不含地下室建筑费用及回用管线费用),折合单位投资处理费用3036元/(m·d),中水回用率100%。4.2　运行费用估算

中水处理费用主要包括人工费、药剂费和电费三部分:(1)人工费采用四班轮换制,每班1人,则约为0.426元/m;(2)药剂费采用经稀释的次氯酸钠溶液对清水池储水进行消毒,次氯酸钠药剂费用约为0.055元/m;(3)电费按0.56元/(kW·h)计,则约为0.381元/m。合计直接运行费用约

3

为0.86元/m(不包括设备折旧费和管网维修费)。根据实践经验,工程运行5年内不用考虑补充填料。

4.3　综合效益分析

3

本工程中水量为280m/d,全部回用于冲厕(有余量则可作绿化用水),可节约自来水用量约为10.2万m/a,并对北京市推行污水资源化及小范围中水回用工程可起到积极的示范作用。如按

(下转第82页)

3

3

33

3

3

。同时,

对BAF中微生物进行培养驯化,加强对LAS的降

解效果。

3.2.2　简化工艺流程　中水站处于空间有限的地下室内,如采用“接触氧化+过滤”技术进行改造,则占地需求无法得到满足。本工程在曝气生物滤池后直接连接清水池,省去了通常在中水处理工艺

·　82·裘　湛.污水反硝化除磷技术研究进展第22卷第3期

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(上接第34页)

自来水费3.7元/m计,本工程吨水收益约为2.84元/m,可节省自来水费约29万元/a,具有较好的经济效益。5　总　结

(1)采用曝气生物滤池(BAF)工艺,处理北京市某学生公寓洗浴废水,出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》(GB/T18920—2002)的相应要求,并全部回用于该公寓冲厕。

(2)作为工艺流程的核心处理单元BAF工艺,具有节省空间、处理效率高、出水水质好、流程简单等优点,可较好地适应洗浴废水处理的特点,处理系统运行稳定,抗冲击负荷能力强,同时具有较低的投资费用和运行费用。

3

3

(3)本工程因地制宜对中水站原系统实施改造,于2006年初投入运行,至今运转情况良好,每年可节约自来水量约10.2万m,节省自来水费约29万元,具有较好的节水效果和社会经济效益。

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最新科学揭示:一根碳纳米管,就是一台收音机。它不仅可以接收无线电信号、播放音乐,还可以控制纳米机器人、探测爆炸物。科学家甚至想将它嵌入人体细胞,用来实现探测药物定点释放等功能。

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