1. 污水處理廠的污泥處置費用問題
城市污泥不同處理處置方式的成本和效益分析
——以北京市為例
張義安,高 定,陳同斌*,鄭國砥,李艷霞
中國科學院地理科學與資源研究所環境修復中心,北京 100101
摘要:以北京市為例,估算不同電價及運輸距離下填埋、焚燒及堆肥等方式的城市污泥處理處置成本,在此基礎上討論各種處理處置方案的前景,展望北京市污泥處理處置出路。污泥填埋在一定時期內還將是主要處理處置方式,但所佔比例將逐漸下降;堆肥是經濟上較為可行的處理處置方式,適合大力推廣;隨著經濟實力與技術水平提高,焚燒法可以適用於個別特殊地點。同時,分析了政府補貼對污泥處理處置效益的影響。
關鍵詞:城市污泥;處理處置成本;填埋;焚燒;堆肥
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1672-2175(2006)02-0234-05
城市污泥是污水處理的副產物,以含水率97%計算,體積占處理污水的0.3%~0.5%[1],深度處理產泥量還將增加50%~100%。目前我國每年排放的干污泥大約1.3×106 t,並以大約10%的速率在增加。
北京市全區域規劃污水排放量為330×104 m3/d,其中2003年市區污水排放量約為230×104 m3/d[2]。規劃建設14座污水處理廠,2015年污水處理能力預計將超過320×104 m3/d,處理率將超過90%。到2008年,北京市將新增9座中水處理廠,深度處理能力將由目前的1×104 m3/d提高到47.6×104 m3/d,屆時每年產生含水率 80% 城市污泥超過80×104 m3。北京市最大的污水處理廠——高碑店污水處理廠污泥外運運輸費用佔到全廠運行費用的1/3[3]。
城市污泥的大量產生,已引起日益嚴峻的二次污染,並成為城市污水處理行業瓶頸。污泥處理處置率低,其中非常重要的一個原因就是投資和運行成本方面的限制。但到目前為止,還未見關於不同污泥處理處置方案的經濟分析,導致不同單位和設計人員在方案的選擇上存在較大的盲目性。本文以北京為例,對幾種典型的城市污泥處理處置方式進行經濟分析,以便為城市污泥處理處置技術的選擇提供參考依據。
1 城市污泥處理處置成本估算
1.1 估算方法
以1 t干污泥(DS)為計算基準,綜合成本=運行成本+設備折價成本。運行成本以目前較為成熟的處理處置方式進行估算。
北京市污泥機械脫水效果通常在80%左右。各方案中的成本估算涉及或包括焚燒、運輸、填埋等3個流程;設備折價成本取15 a使用年限,年折舊7%,社會利率10%,即年折價17%,設備年工作時數以8000 h計。因此,設備折價=設備價格×指數×0.17/8000。
1.2 估算細則
(1)單位成本
填埋:生活垃圾衛生填埋的成本約60~70 ¥/t,污泥填埋時按照壓實生活垃圾∶土∶污泥容重比為0.8∶1∶1,污泥填埋成本為48~56 ¥/t,取52¥/t。
干化:乾燥能耗與脫水量成正比。燃氣加熱效率85%、鍋爐熱效率70%、過程熱損失5%時,水的蒸發能耗為150 (kW•h)/t,每小時去除1 t水的設備投資為180×104¥[4]。
焚燒:目前多採用流化床技術,每h焚燒1 t干化污泥的設備成本為528×104¥,污泥按干質量減量60%。焚燒的運行費用24¥/t,煙氣處理消耗NaOH量約為37 kg/t,折價約128¥/t [5]。
電價:北京市工業電價高峰期、平段區、低谷期分別為0.278、0.488、0.725¥/(kW•h)。按不同補貼方案,將電價設定為0.30、0.60¥/(kW•h)。
運費:北京市運輸價格在0.45~0.65¥/(t•km)之間,污泥為特殊固體廢物,需特殊箱式貨車運送,價格處於高端。另外,近年運輸價格有上漲趨勢。因此,運費取0.65 ¥/(t•km)。
此外,干化及焚燒均按設備成本添加30%物耗人工管理費及土建配套費。
(2)污泥含水率
污泥的有機質和水分含量較高,填埋存在一系列問題,當前主要關心的是土力學性能,當含水率高於68% 時需按m(土)∶m(污泥)=0.4~0.6的比例混入土 [6-8]。含水率降低時污泥性狀存在突變,因此填埋脫水目標設定為80%、30%。
含水率是污泥焚燒處理中的一個關鍵因素。有機質含量高、含水率低利於維持自燃,降低污泥含水率對降低污泥焚燒設備及處理費用至關重要。一般將污泥含水率降至與揮發物含量之比小於3.5時,可形成自燃[9]。北京市污泥有機物含量在45% 以下,因此使污泥維持自燃焚燒的水分含量應小於61.2%。朱南文總結了幾種國外污泥熱乾燥技術,可以將污泥乾燥至10%含水率[10]。污泥焚燒綜合成本隨乾燥程度動態變化,干化程度越高,干化能耗升高,焚燒設備及運行費用隨之下降。簡化起見,本文以污泥保持熱量平衡燃燒為估算前提,不再進行高水分下加入重油的成本估算。因此污泥焚燒的干化目標定為:60%和10%。
表1 北京市填埋場概況[11]及離污水處理廠的最近距離
Table 1 Description of landfill sites and wastewater treatment plants
填埋場 填埋場位置 處理規模/(t•d-1) 預計關閉時間 最近的污水處理廠 最近直線距離/km 1)
北神樹 通縣次渠鄉 980 2006 高碑店 20
安定 大興區安定鄉 700 2006 小紅門 36
六里屯 海淀區永豐屯鄉 1500 2017 清河 15
高安屯 朝陽區樓梓庄鄉 1000 2018 高碑店 15
阿蘇衛 昌平區小湯山鄉 2000 2012 清河、北小河 40
焦家坡 門頭溝區永定鎮 600 2011 盧溝橋 15
1) 最近距離數據為作者實測
綜上所述,污泥的處理處置方式計有:堆肥,分別乾燥至含水80%、30% 時填埋,乾燥至含水
60%、10%時焚燒。
1.3 填埋成本
填埋成本=能耗成本+運輸成本+填埋場成本+設備折價成本
能耗成本=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×150×α×Pele
運輸成本=0.65×L /(1-ηe)
填埋場成本=βPf /(1-ηe)
設備折價=[1/(1-η0)-1/(1-ηe)]×180×α× 0.17×104/8000
其中,η0、ηe分別為處理處置始、末的含水率;Pele為電價,¥/(kW•h);L為運輸距離,km;α為土建及人工配套費指數,1.3;β為體積系數,含水率≥68%時在1.4~1.6之間,取1.5,含水率<68%時取1;Pf為填埋場填埋價格,40~60¥/t,取52¥/t。
污泥填埋運輸距離:北京市現有填埋場容量不足以滿足生活垃圾處置需求,即使規劃中的填埋場建成之後,富餘填埋能力也很有限,污泥填埋需另外覓地新建填埋場。隨著城市發展及填埋場地質條件要求,運輸距離也將越來越遠,參照表1,污泥
填埋的運輸距離將在40 km以上,因此在估算今後的填埋成本時,分別取50、100 km作為近期及遠期填埋場運輸距離。
1.4 堆肥成本及收益
城市污泥經過堆肥無害化處理之後進行土地利用,是國際上普遍採用的處理處置方式。強制通風靜態垛堆肥處理是泥堆肥主流技術,其處理成本與污泥初始含水率、處理規模、堆肥廠與污水處理廠之間距離以及設備原產地等因素相關。堆肥廠宜建在污水處理廠周圍,運輸成本計為0,堆肥成本主要由鼓風、烘乾、篩分能耗,調理劑及設備折價成本組成。目前,堆肥產品的市場銷售價格為350~500¥/t,扣除15%含水率後取500¥/t DS。
利用CTB堆肥自動控制系統[12,13]進行強制通風靜態垛堆肥在河南省漯河市城市污泥堆肥廠的應用結果表明,當污泥含水率不高於80%時,鼓風能耗在40~60 (kW•h)/t DS之間,取60 (kW•h)/t DS。CTB調理劑價格為300 ¥/t,損耗率一般為5% [14]。經過10~14 d堆肥,污泥干物質減量30%,含水45%。採用熱乾燥技術烘乾至含水15%,脫水負荷0.45 t/t DS;調理劑在烘乾前篩分後自然晾乾,需篩分能耗;篩分負荷共9.3 t/t DS,篩分能力1 t/h,功率3 kW。全程能耗95 (kW•h)/t DS,考慮到未知能耗,取100 (kW•h)/t DS。
設備折價:處理干污泥能力為 0.3×104 t/a的污泥堆肥廠設備投資約700萬¥,設備折價182 ¥/t DS(含佔地成本),取200¥/t DS。
1.5 焚燒成本
考慮到焚燒廢氣排放等問題,外運30 km以上焚燒為佳,取30 km;焚燒按干物質減量60%,燒余物需運至填埋場填埋,運輸距離取50 km。參考表3可知,乾燥至10%焚燒成本較乾燥至60%低。乾燥程度越高,焚燒廠佔地面積也越小,因此焚燒前以干化至10%為宜。
1.6 干化農用成本
未經穩定化處理污泥存在施用安全危險,考慮到干化的穩定效果較差,安全性有限,不再估算。
2 討論與分析
2.1 處理成本和經濟效益
表2 處理處置1 t城市污泥(干質量)所需的成本及其效益
Table 2 Comparison of the estimated cost and benefit of sewage sludge treated and/or disposed by different ways
填 埋
干化 運輸 填埋 綜合成本/¥
目標 能耗/¥ 設備折價/¥ 距離/km 運費/¥ 填土比例 費用/¥
80% 0 0 50 163 50% 390 5531),5532)
30% 2091),4182) 178 50 46 0 74 5071),7162)
80% 0 0 100 325 50% 390 7151),7152)
30% 2091),4182) 178 100 93 0 74 5541),7632)
焚燒
干化 焚 燒 燒余物 綜合成本/¥
目標 能耗/¥ 設備折價/¥ 運行/¥ 設備折價/¥ NaOH/¥ 運費/¥ 填埋/¥
60% 1461),2932) 124 60 365 128 13 20 8561),10022)
10% 2281),4552) 193 27 162 128 13 20 7711),9982)
堆 肥
能耗/¥ 設備折價/¥ 調理劑損耗/¥ 總成本/¥ 銷售/¥ 總效益/¥
391),782) 200 75 3141),3532) 410 961),572)
1) 電價取0.30 ¥/(kW·h);2) 電價取0.60 ¥/(kW·h)
各種處理方式處理成本估算過程及結果如表2所示。由表2可知,污泥處理處置以堆肥方式成本
最低,約300~350¥/t DS;填埋方式約500~760¥/t DS。焚燒方式成本最高,約800~1000¥/t DS。堆肥成本低於填埋方式,顯著低於焚燒方式,隨運輸距離增加填埋成本顯著高於堆肥成本。此外,污泥焚燒處理一次性投資大,運行維護費用最高。
各種處理方式中,污泥填埋沒有資源回收,效益為零;考慮到污泥熱值水平,回收焚燒熱能可能性較低,對凈效益影響不大;污泥干化可以起到脫水的效果,但穩定化的效果有限,加之干化過程中容易產生爆炸和肥效緩慢等問題,不宜提倡;在產品銷售良好情況下,按電價不同,堆肥處理可以盈利50~100¥/t DS。
2.2 各種處理處置技術的優缺點
現有的大部分填埋場設計建造標准低、缺乏污染控制措施,存在穩定性差等問題,導致散發氣體和臭味,污染地下水,不能保證填埋垃圾的安全,只是延緩污染但沒有最終消除污染。一些國家為了把上述問題降低到最小程度,制定了待處理污泥物理特性的最低標准,使污泥填埋的處理成本大大增加。例如德國要求填埋污泥干基含量不低於35%。為避免污泥中有機物分解造成的地下水污染,1992年德國發布了《城市廢棄物控制和處置技術綱要》,要求從2005年起,任何被填埋處理的物質其有機物含量不超過5% [15],這意味著污泥即便是經過乾燥也不滿足填埋的要求。污泥填埋面臨填埋場地、公眾及法規等多重壓力,填埋成本將逐步升高,近年來國外污泥填埋處理方式比例越來越小[6]。
是否推廣堆肥處理城市污泥,首先應切實評估施用污泥堆肥的潛在環境風險。杜兵等[16]研究表明,同國外相比北京市某典型污水處理廠酚類、酞酸酯類、多環芳烴類均處於污染程度較低的水平。堆肥處理的持續高溫可以確保殺滅病菌,保證污泥的農用安全。陳同斌等[17]對中國城市污泥的重金屬含量及其變化趨勢的研究結果表明,我國城市污泥中平均含量普遍較低,金屬含量基本未超過農用標准[18],且呈現逐漸下降的趨勢。近年相關研究也證明:科學合理地進行城市污泥農用不會造成土壤和農產品的重金屬污染問題[19]。我國城市污泥的土地利用重金屬環境風險並不像人們想像的那樣嚴重。
焚燒減量最為顯著,含水80%的污泥焚燒後減容率超過90%。然而,污泥含有多種有機物,焚燒時會產生大量有害物質,如二惡英、二氧化硫、鹽酸等,受國內焚燒技術的限制,二惡英污染問題尚未很好解決,重金屬煙霧與燃燒灰燼也可能造成二次污染。此外,焚燒浪費了污泥中的營養物質。對比三種處理處置方式,污泥焚燒佔地面積最小,但綜合成本最高,設備維護要求高,環保風險較大,這些不利之處都限制了污泥焚燒技術的廣泛應用。
綜上所述,堆肥處理實現污泥的資源化利用,科學合理施用下可以保證衛生安全及重金屬安全,同時較為經濟可行,是污泥處理處置技術的主要發展方向。但是,從市場銷售的角度來看,污泥堆肥產品的銷售渠道有待改善。各種處理方式優缺點概括於表3(下頁)。
2.3 電價影響及政府補貼
電價影響到污泥處理處置成本。電價從0.60¥/(kW•h)降低到0.30 ¥/(kW•h),各種處理方式的綜合成本分別降低40~230 ¥/t DS。如電價取至用電低谷期電價或者更低,成本可以進一步降低。
表3 各種處理處置技術優缺點對比
Table 3 Comparison of landfill, composting and incineration for sewage sludge
處理處置方式 收支平衡/(¥•t-1) 1) 技術難度 場地要求 能否資源化 無害化程度
填埋 -507~ -763 簡單 大 不能 延緩污染, 沒有最終消除污染風險
堆肥 57~96 較簡單 較小 能 重金屬低於農用標准時可以達到無害化要求
焚燒 -771~ -1000 技術設備要求高 小 不能 尾氣可能帶來二次污染
1) 運輸距離100 km、電價0.60 ¥/(kw•h)時, 以80%含水率填埋成本略低於30%含水率填埋, 但其佔地為後者5.25倍, 綜合考慮採取30%填埋
污泥含水80%及60%下填埋佔地分別為30%下填埋的5.25倍、1.75倍。政府通過補貼如降低電價等調控手段,將污水處理投入合理分配到其中的污泥處理單元,可以降低污泥處理單元的焚燒成本、填埋佔地,降低堆肥成本。政府補貼可以發揮經濟杠桿作用,調控污泥處理行業投入產出狀況,有利於污泥處理處置行業的健康發展。總之,污泥處理處置應該有適宜的政府補貼。
3 結論
(1)污泥堆肥成本隨電價變化約300~350 ¥/t DS,堆肥銷售可以補償部分處理成本,使污泥堆肥達到微利水平。合理施用堆肥可以提供養分和有機質,是污泥處理處置技術的重要方向。
(2)污泥填埋操作簡單,但其成本約500~760 ¥/t DS,高於堆肥處理。考慮到土地資源日益稀缺及二次污染問題,且從發達國家的經驗來看污泥填埋將逐步受到限制,因此其應用比例應逐漸減少。
(3)污泥焚燒減量效果最明顯,但其初始投資及運行費用最高,綜合成本約771~1000 ¥/t DS。其設備維護復雜,如果對尾氣處理不當會造成二次污染。
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2. 污水處理廠處理出來的污泥怎樣製作成用於種植的肥料要什麼工藝
北京市環境科學研究院和北京市農業科學院合作,對北京市密雲縣污水處理廠的污泥,通過堆內肥加工容成復合肥,進行了用於農田的試驗。該廠每天處理15000m3城鎮污水,污泥產量5~6t/d(含水率80%),由於採用酸化—好氧污水處理工藝,污泥質量不錯。添加一定數量的N、P、K做成復合肥(N、P、K的比為1∶0.9∶0.4),並直接造粒為污泥顆粒肥。通過在北京市大興縣龐各庄冬小麥田試驗以及在溫室內進行的油菜和玉米苗期盆栽施肥試驗,均取得可喜的結果。由於是製成顆粒狀污泥肥料,便於運輸和貯存。
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3. 北京一體化污水處理設備怎麼樣
產品特點
1. 處理范圍廣:可處理生活污水及其類似的有機污水。
2. 處理工藝先進:該設備完全選用日本WD世界環保技術研究所研發的先進污水處理工程,該工藝較國內同類工藝的污染物的降解率提高了20%~30%左右,可保證工程處理效果的穩定達標。
3. 抗壓強度高:設備完全依據武漢理工大學理工學院工程結構與力學系《玻璃鋼凈化槽設計報告》設計製作,可有效的保證設備自身的承壓性、穩定性和耐久性。
4. 使用壽命長:採用圓筒型全玻璃鋼結構,具有抗壓強度高、耐腐蝕、抗老化等優良特性,主體結構使用壽命是傳統A3鋼板、碳鋼的5倍以上。
適用范圍
1. 賓館、飯店、療養院、醫院;
2. 住宅小區、村莊、集鎮;
3. 車站、飛機場、海港碼頭、船舶;
4. 工廠、礦山、部隊、旅遊點、風景區;
5. 與生活污水類似的各種工業有機污水。
整體工藝設計說明
WFRP-B設備主要由五部分組成:
格柵沉砂池、調節池、一體化污水處理設備、砂濾生態池、設備間。
1. 格柵沉砂池:隔除來水中的大塊雜物及漂浮物,同時使來水中較大顆粒物在此沉降下來。可根據水質情況選用簡易格柵或機械格柵。柵渣及沉砂定期清理,經消毒後交市政統一處理。
2. 調節池:調節水量,均衡水質。提升系統的抗沖擊負荷能力。
3. 一體化污水處理設備:主體工藝為A/O生化工藝,內置沉澱及污泥迴流系統。外殼採用機械纏繞玻璃鋼罐體,為地埋式設計。設備的核心部分為生物接觸氧化工段,該工段採用固定化活細胞工藝,加入外置高效曝氣系統,通過好氧細胞的生命代謝作用,使水中的有機物得以消解,從而達到凈化水質的目的。該設備特別適合生活類污水的凈化過程。
4. 砂濾生態池:可作一體化污水處理設備的有效補充,對一體化污水處理設備出水進行深度處理。該處理系統是人工濕地生態系統的單級表現形式。通過基質的吸附、微生物的消解以及植物的吸收等綜合作用,使出水水質穩定達到設計要求。
5. 設備間:內設兩台鼓風曝氣機和PLC自控設備。鼓風曝氣機為一用一備,切換運行。污水處理站內所有設備均通過PLC控制設備進行自動控制切換,並進行過流、缺相、過壓、欠壓等故障的自動保護。
4. 北控水務集團旗下污水處理廠是國企嗎
北控水務是國企,但只是掛名的國企,都是壓榨一線員工的垃圾企業。
深圳橫嶺污水處理廠是北控集團在運營的,北控是屬於國企單位,實力是很強的。污水處理廠都是很偏僻的,那裡招工就是屬於集團招人下方到地方去工作,福利什麼的都是跟著集團走,還不錯的。
我現在在北控水務旗下的一個污水廠上班,北控水務是北控集團旗下的一個公司,北控集團涉及到高速公路,燕京啤酒等等幾個行業(有幾個我記不住了),北控水務主要有污水處理,海水淡化,自來水公司等。關於水的,我覺得北控凈水有限公司有可能是北控水務旗下的一個公司。
北控水務集團是國企。 北控水務集團是北京控股集團有限公司旗下專注於水資源循環利用和水生態環境保護事業的旗艦企業。 北京控股集團有限公司成立於2005年1月18日,是北京市為加快國有經濟布局戰略調整、深化公用事業改革和投融資體制改革,對京泰(實業)集團有限公司、北京控股有限公司和北京市燃氣集團有限責任公司進行聯合重組而成立的國有獨資公司。是北京市資產規模最大的國有企業之一。 北京控股1997年5月於香港聯合交易所上市,是一間具有北京市政府背景的、以城市燃氣和基礎設施為核心業務的綜合性公用事業紅籌公司,位列中國500強公用事業、公共設施經營和管理類企業第1名。
中國最大的城市投資建設與運營服務商——北京控股集團有限公司將到四川南充治水。3月20日,北控城市服務(四川)有限公司、嶺南生態文旅股份有限公司,同南充市嘉陵區政府通過「屏對屏」方式遠程線上簽約方式,簽訂嘉陵區城鄉環境綜合治理PPP項目。北控集團、嶺南股份投資10.59億元,在嘉陵區新建(改擴建)安全飲水、污水治理、垃圾收運等項目。
嘉陵江是長江支流中流域面積最大,長度僅次於雅礱江,流量僅次於岷江的大河。嘉陵江是南充的母親河,所轄9縣(市、區)中,7個縣(市、區)的主城區在嘉陵江畔。嘉陵區位於嘉陵江畔因此而得名,境內有嘉陵江、吉安河、西河等11條江河(均為嘉陵江水系)。在推行河長制過程中,南充市、嘉陵區書記掛帥分別任市、縣級第一總河長,會同市級、縣級、鄉級、村級河(庫)長,河道警長,記者河長等加強對嘉陵江、吉安河、西河等11條主要江河的管理和巡查……南充市及嘉陵區河長制工作取得顯著成效。
5. 如何控制和消除污水處理廠曝氣池產生的泡沫
曝氣池溢泡的形成和消泡方法
目前,世界范圍內大多數城市污水處理廠採用活性污泥法處理工藝。普遍存在的問題之一就是曝氣池表面常常會產生嚴重的泡沫,大量的泡沫使曝氣池表面被覆蓋,若從池中溢出會引起外部設備及外部池壁的污染,嚴重影響了周圍的環境,給污水處理廠的運行和管理帶來了困難,同時也使出水水質惡化。根據對國內外污水處理廠的調查,大多數都不同程度地受到泡沫問題的影響,特別是採用延時曝氣工藝的污水廠更是如此。
1 泡沫的形成
活性污泥工藝中,泡沫的形成一般有以下幾種形式,主要包括工藝運行初始時期形成泡沫、反硝化作用起泡、表面活性劑起泡以及生物泡沫等。生物泡沫粘度大,呈黃褐色,具有穩定、持續、較難控制的特點。
1.1 工藝運行初期形成泡沫
曝氣池開始運轉時,特定表面活性劑對有機物的部分降解作用形成泡沫,並使泡沫迅速增長。這些泡沫一般呈白色且質輕,當活性污泥達到成熟時消失。
1.2 反硝化作用起泡
由於在二沉池或曝氣不足的地方會發生反硝化作用,使微小的氮氣氣泡釋放出來,從而使污泥的密度減小,有利於其上浮,產生泡沫現象。這種現象在二次沉澱池中表現明顯,且產生的懸浮泡沫通常不穩定。
1.3表面活性劑起泡
污水中的表面活性劑和澱粉、蛋白質、油脂等表面活性物質在分子結構上都表現為含有極性-非極性基團即所謂雙親分子,在曝氣的條件下,非極性基團一端伸入氣泡內,而極性基團選擇地被親水物質所吸附,這樣親水性物質的表面被轉化成疏水性物質而粘附在氣泡水膜上,隨氣泡一起上浮至水面。
各種懸浮物質若混入表面活性劑等產生的泡中,這些物質單獨存在並不能發泡,但是可使泡沫穩定。如造紙工業中的微細紙漿,食品工業中的纖維質等。另外,如氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鋁等鹽類的水溶液,單獨存在幾乎不產生泡沫,但也有助於泡沫的穩定,使泡沫難以消失。
1.4生物泡沫Q
目前,普遍認為生物泡沫形成的主要原因是:在各種因素影響下,造成絲狀菌和放線菌等微生物的異樣生長,絲狀菌的比生長速率高於了菌膠團細菌,又由於絲狀菌的比表面積較大,因此,絲狀菌在取得污水中BOD5物質和氧化BOD5物質所需要的氧氣方面都比菌膠團細菌有利得多,結果曝氣池中絲狀菌成為優勢菌種而大量增值,導致生物泡沫的產生。再加上這些微生物大都呈絲狀或枝狀,易形成網,能捕掃微粒和氣泡等,並浮到水面。被絲網包圍的氣泡,增加了其表面的張力,使氣泡不易破碎,泡沫更加穩定。另外,曝氣氣泡產生的氣浮作用是泡沫形成的主要動力因素。
研究發現,與生物泡沫有關的菌屬主要有Nocardioform actinomycetes(放線菌)和Microthrix parvicella(絲狀菌)等,如圖4所示,前者多出現於夏季,後者多出現於冬季。Linda L.Blackall等通過測定Microthrix parvicella等絲狀菌的16S rDNA序列,對引起生物泡沫的主要絲狀菌進行了分離鑒定和分類[4],如表1所示。Microthrix parvicella是生成生物泡沫的最重要菌種,其16S rDNA序列信息證實Microthrix parvicell也是一種放線菌,通過電子顯微鏡觀察,其細胞壁上有革蘭氏陽性細菌所具有的典型表面,呈單一均質層;Eikelboom Type0092、Eikelboom Type0411 和Eikelboom Type1863絲狀菌革蘭氏染色均呈陰性,16S rDNA序列信息表明三者都屬於Flexibacter-Cytophaga-Bacteroides;Eikelboom Type0803是一種 類Proteobacteria,Williams and Unz認為根據形態學准則很難區別Microthrix parvicell和Eikelboom Type0803,但序列信息表明事實上二者沒有任何關系,Eikelboom Type0803與上述各絲狀菌都不太相似。
D.B.Oerther 等利用低(聚)核苷酸探測技術、雜交培植和抗體著色等方法,對生物泡沫中Gordonia spp.等絲狀微生物進行了定量分析。結果表明,Gordonia spp.等菌體的活性和數量水平的增加與整體微生物群落的活性及數量水平有關,在形成生物泡沫過程中,Gordonia spp.等絲狀微生物自身的物理性質可能比細胞的代謝活性所起的作用要大。
2 泡沫的控制
根據泡沫形成的機理及其影響因素,可採用物理化學和生物的方法對泡沫進行控制。控制泡沫特別是生物泡沫的實質並非消除Microthrix parvicella等細菌的產生,主要途徑就是在曝氣系統中建立一個不適宜絲狀菌異常生長的環境,抑制其在活性污泥中的過度增殖,使絲狀菌與絮凝體形成菌保持平衡的比例生長。
2.1 物化方法控制泡沫
①噴灑水
噴灑的水流或水珠能打碎浮在水面的氣泡,以減少泡沫。但不能根本消除泡沫現象,是一種最常用最簡便的物理方法。
②投加化學葯劑
陽離子聚丙烯醯胺(acrylamide¬based cationic polymer)是一種常用的消泡劑,工程實例中,把陽離子聚丙烯醯胺投加於二沉池進水管中,其既有抑制Nocardioform actinomycetes生長的作用,又有通過迴流污泥進入曝氣池消除污水中表面活性劑及表面活性物質極性-非極性特點的作用。由於上述兩點的存在,新的穩定泡沫難於大量生成,而在水面上的泡沫層由於水面紊動,泡沫受剪力作用不斷破碎,表面泡沫水膜由於水分不斷蒸發,泡沫不斷破碎,泡沫層也逐漸消失。
低濃度的H2O2也是一種較常用的泡沫消除劑,在活性污泥中投加當投加低濃度H2O2時,其濃度不足以殺死菌膠團表面伸出的絲狀菌,只能氧化部分生物殘渣和消除代謝過程產生的毒素,凈化菌膠團細菌生長的環境,促進了菌膠團細菌優勢生長, 使菌膠團菌和絲狀菌的生長達到了新的平衡,從而達到控制生物泡沫的目的,而出水水質並未惡化。H2O2應投加於迴流污泥中,投加濃度為20~25mg H2O2/(kg/MLSS)。Yongwoo Hwang等通過污水廠觀察、實驗室試驗以及現場應用,發現污水中的泡沫是典型的季節性出現的,代謝和動力學的調節並不能很成功的抑制Microthrix parvicella的過度生長和泡沫的產生,經過與氯、陽離子聚丙烯醯胺兩種化學葯劑相比較,發現除絲狀菌聚季銨鹼(quaternary ammonium¬based anti¬filament polymer, AFP)是一種最有效的物理化學方法來抑制Microthrix parvicella的過度增殖,能有效的控制泡沫,並未給出水水質帶來變化。
另外,如氯、臭氧、聚乙二醇以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合葯劑等均具有較強的氧化性,也可當作消泡劑使用。
2.2 生物方法控制泡沫
①降低細胞平均停留時間
降低細胞平均停留時間是很有效的控制泡沫的方法,實質即利用絲狀菌平均世代時間較長於絮凝體形成菌的特點,抑制絲狀菌的過度增殖,細胞平均停留時間越短,絲狀菌越少,泡沫也越少。
②調節污水pH值
研究表明,最適宜Nocardia amarae生長的pH值為7.8,最適宜Microthrix parvicella生長的pH值為7.7~8.0,當pH值從7.0降為5.0~5.6時,能有效控制這些微生物的過度生長,減少泡沫的形成。
③降低曝氣的空氣輸入率
降低了曝氣的空氣輸入率,一是能降低曝氣池中氣提強度,減緩了絲狀菌的上浮速度;二是能降低曝氣池中的溶解氧濃度,Nocardia amarae是嚴格的好氧菌,在缺氧或厭氧條件下,不易生長,但 Microthrix parvicella卻能忍受缺氧狀態。再者,降低曝氣池的空氣輸入量也相應的降低了微氣泡的生成量,即減少絲狀菌和放線菌機體上浮的載體,從而延緩泡沫的形成。
④迴流厭氧消化池上清液
試驗表明,厭氧消化池上清液能抑制Rhodococcus rhodochrous菌屬的生長,採用厭氧消化池上清液迴流到曝氣池的方法,也能控制曝氣池表面泡沫的形成。但由於厭氧消化池上清液中含有高濃度好氧底物和氨氮,它們都會影響出水水質,因此應慎用。
⑤增設生物選擇器
生物選擇器有好氧選擇器和缺氧選擇器兩種,其目的就是使進入曝氣池的污水先於迴流污泥在其中充分混合,通過調節F/M、DO等因素,選擇性的發展絮凝體形成菌,抑制絲狀菌等的過度增殖。在設計選擇器時,選擇器需要分格設置,一般多採用4~6格;盡量提高選擇器第一格的F/M值,形成F/M梯度;還要控制選擇器的水力停留時間,一般為10~15分鍾。另有研究表明:好氧選擇器能一定程度地控制Microthrix parvicella,但對Nocardia 菌屬無大影響;而缺氧選擇器對Nocardia菌屬有控製作用,卻對Microthrix parvicella無太大作用。
⑥採用連續填料反應器
D.Mamais(1998)等也認為,沒有證據表明厭氧和缺氧選擇器能夠絕對成功的控制Microthrix parvicella的擴散和增殖,連續流和序批實驗表明,控制Microthrix parvicella 生長的最佳方式就是採用連續填料反應器,理由有二:一是利用絮凝體形成菌的高吸附能力能夠大量去除慢速生物降解COD;二是能避免膠體物質水解後可溶產物的擴散。
3 現場實例
北京首都機場污水處理廠採用合建式缺氧―好氧活性污泥工藝(A/O)。污水廠的污水主要來源於航空工作區、生活區、賓館以及周邊生活小區,處理能力為20000m3/d。
2004年2月14日至2月17日期間,曝氣池表面出現了嚴重的泡沫,開始採取了向曝氣池表面噴灑清水的措施,但消泡效果不理想。2月18日,採取了降低曝氣的空氣輸入強度的措施,並向二沉池的進水管中投加了約25L(0.5mg/L)的陽離子聚丙烯醯胺溶液,連續投加7天,每天觀察並記錄了泡沫覆蓋曝氣池的百分率,開始投加時泡沫覆蓋率已經達到90%左右,2月20日泡沫覆蓋率下降至70%,到2月24日覆蓋率下降至12%,隨後穩定在10%以下。
4 結語
活性污泥工藝中泡沫產生的條件和機理尚有爭議,但目前的研究認為,主要是由於Nocardia和Microthrix parvicella菌屬的異樣生長,其比生長速率高於菌膠團絮凝體形成菌的比生長速率造成的,Nocardia和Microthrix parvicella菌屬有疏水性極強的細胞表面,遷移並停留在氣泡表面,因而使氣泡穩定。發泡現象也與氣–水界面的疏水性有機化合物的濃度有關。
泡沫的控制主要有物化和生化的方法,通過加入化學葯劑來改變細菌細胞表面的化學性質仍是一種控制泡沫產生的常用方法,而廣泛應用的殺菌劑普遍存在負作用,因為過量或投加位置不當,會大量降低反應池中絮凝體形成菌的數量及生物總量。
總之,目前常用的投加化學葯劑方法只是一種應急措施而非根本解決途徑,因此,還應通過更深入更實際的生物方法的研究,來尋找一種更合理有效、更經濟適用的方法控制Nocardia和Microthrix parvicella菌屬的生長和泡沫的形成,保證活性污泥工藝的正常和高效運行。
水處理中供氧量計算
需氧量計算:
O2=a』QLr+b』V
式中:O2 ----曝氣池混合液需氧量kgo2/d.
a』---氧化kgBOD所需要kg數;
b』----污泥自身氧化需要率1/d,即每kg污泥(MLVSS)每天所需氧量kgshu 3;
Lr=La—Le
La---進曝氣池污水有機物BOD5濃度,mg/l;
Le---二次沉澱池出水的BOD5,mg/l;
V----曝氣池有效容積,m3;
Xv----揮發性污泥濃度,mg/l,對生活污水Xv/X=0.75.
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你問的來應該是飛機場污水處理自吧。飛機場污水主要是生活污水。一般根據水量大小確定,一般小規模的飛機場採用小型的一體化飛機場污水處理設備,大水量的污水需要建設土建的污水處理設施。這里有一篇關於一體化飛機場污水處理設備介紹的文章http://www.tuoyuanhuanbao.com/dimaiyitihuashebei/265.html你可以閱讀了解一下
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污水處理廠在處理過程中會有自來水的消耗。,檢修沖洗,泵的水封,版泡沫噴淋都要用清水的。如用權帶式脫水機,用不少的反沖洗水,10萬噸/日污水廠,兩台脫水機,每台用水17立方米/時。
二氧化氯發生器投加也需要自來水,自來水壓按照0.3MPa計算,管徑DN25算,可能流量為2-3方/h,二氧化氯發生器投加量為20mg/L左右,需要
4kg/h的二氧化氯發生器,目前最大的為1kg/h,需要四台,因此一個小時自來水水量可能在10-12方左右。還有如果O池如果有泡沫的話需要自來水噴淋,這個水量按照32的管徑,需要應該是3-5方/h。
清水試車如果為土建池子需要就是全部池子的容積,如果漏池需要排掉修補就沒法算了,修幾次乘以幾。
如果一個污水處理廠出水標准高,處理水可以進行適當回用,這樣的話就可以節約大量自來水,例如葯劑配製,帶機反沖洗,綠化道路用水都可以使用處理後的水,這樣的話,自來用量其實很小。