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城市污水处理厂清洁工艺
着经济发展和环境要求提升,清洁生产成为了环境保护关键组成部分。
城市是一个工业和人口,能流和物流高度密集人工生态系统。在这个系统中,水污染治理成为城市生态物质代谢循环关键前提,也是保护城市水质资源和居民生活环境关键条件,所以城市污水处理厂成为城市一个关键市政基础设施[1]。清洁生产是将整体预防环境战略连续应用于生产过程、产品和服务中,以增加生态效应和降低对人类及环境风险[2~5]。城市污水厂清洁生产可经过采取优异工艺技术和设备、加强质量管理,合理利用原料,充足利用废弃物资源,提升资源、能源利用率,降低或避免污染物产生,降低污染物排放[6]。
某城市污水处理厂污水处理系统服务城市面积50余平方公里,服务人口60余万,占地约110000m2,建筑面积约17000m2,设计处理能力约20万m3/d。一期工程含:污水处理厂、和之相配套28公里截污干管及沿线5座泵站。总投资约10亿元人民币。12月动工建设,10月底基础建成,5月开启污水运行。依据国家制订清洁生产相关法规和相关方面[7,8]要求,该厂于开展包含在内清洁生产审核工作,本文介绍该审核工作情况、采取方法及实施结果。
1　污水水量、水质
水处理厂废水关键起源于生活污水,最终全部进入污水处理系统进行处理,日处理水量达20万吨。其中关键污染物监测参数包含:bod5、cod、ss、t-p、nh3-n、t-n大肠杆菌数,依据统计多种污染物平均浓度分别为:bod5:99·5mg/l、cod:167mg/l、ss:119mg/l、t-p:2·79mg/l、nh3-n:19·4mg/l、t-n:26·39mg/l、大肠杆菌数6623个/l,且每日改变幅度大,极为不稳定,关键波动范围为:bod5:21·9~263mg/l、cod:39~454mg/l、ss:36~683mg/l、t-p:1·06~6·01mg/l、nh3-n:1·3~30·8mg/l、t-n:5·7~41·8mg/l、大肠杆菌数:2950~13800个/l。
2　水处理工艺
该污水厂处理工艺见下图,关键为改良a2/o工艺。污水被泵打入均衡池后先经过格栅,去除污水中颗粒直径大于5mm悬浮物,预防堵塞后续单元机器、水泵或工艺管线。再泵入涡流沉砂池,涡流式沉砂池为圆形结构,污水从切线方向进入池中,进水渠道末端设有向下倾斜斜坡,和水流切线方向保持一致,在池内产生了螺旋状环行水流。在重力及离心力作用下,砂子沉入池底集砂坑中,而比重较轻有机物则在叶轮和水流双重作用下和砂分离,上浮到沉砂池表面随水流流出。污水经过物理处理后,进入关键生物反应池,采取改良a2/o工艺,利用生物降解水体有机污染物并除磷脱氮。最终,在二沉池中,利用重力作用使活性污泥和处理后污水分离,并使污泥得到一定浓缩,池体采取中进周出幅流式二沉池。另外,采取紫外消毒系统对处理水进行消毒,杀灭其中病菌和病毒。经消毒后处理水排入河中。
数据统计表明多种污染物综合排放达标率为95%。不达标关键有t-p、大肠杆菌。
3　关键污染源分析
针对该厂整个污水处理过程进行分析,关键可能产生污染情况有水、气、声、固废等四方面起源。。
水处理厂废水关键起源于生活污水和废水处理过程中产生污水,最终全部进入污水处理系统进行处理,其中关键污染物是bod5、cod、ss、t-p、nh3-n、t-n·进厂废水每日改变幅度大,极为不稳定。关键水质特征同第一节水质特征。水处理厂废水经过水处理装置处理达标后外排入河流。该厂多种污染物综合排放达标率为:95%。不达标关键有t-p、大肠杆菌、cod。分析得出不达标原因有:(1)污水处理厂进水污染物浓度改变范围太大,在短时间内输送到厂内产生超负荷冲击,对处理阶段工艺控制带来严重影响。(2)污水处理厂因不规范操作,在没有监控情况下,为节省运行成本而有段时间没有开动紫外消毒系统,造成大肠杆菌等超标。废气污染源关键为各泵站、运行班、脱水机房范围内污水、污泥产生少许含有胺类,硫化氢,甲基吲哚等化学成份臭气,具体情况见表3,排放方法为无规律排放。
固体废物最大起源是脱水机房脱水污泥、生活垃圾等。
4　确定审核关键
对于污水处理厂清洁生产来说,确定备选审核关键标准[2]及应考虑原因有:(1)污染物产生量大,排放量大步骤;(2)废水中病菌毒性危害水体步骤;(3)一旦采取方法,轻易产生显著环境效益和经济效益步骤;(4)物流进出口多、量大、控制较难步骤;(5)公众反应强烈,投诉最多问题;(6)在区域环境质量改善中起重大作用步骤。
现在水处理厂物耗临时没有清洁生产国家和行业标准,清洁生产审核只能依据相关类似法规。即使该城市污水处理厂一期工程天天处理废水达20万吨,处理量比较大,但因为水处理厂工艺和设备全部较为优异,经过1~3月调试后,水处理厂排放经处理废水连续稳定达标率较为稳定,由95%变为首季度100%,迄清洁生产审核期为止已连续达标排放212天。
但同时也存在部分问题需要改善。还有5%不达标废水排入花地河中,造成了一定程度上污染;消毒对于饮用水是必不可少处理工艺,对废水而言,即使不是必需,但对一些废水安全排放或回用,消毒处理已经成为了必需考虑工艺之一。所以,紫外光消毒系统长久运行是确保处理出水细菌达标保障。另外水处理厂每十二个月产生污泥数量尤其大,污泥处理也是清洁生产审核关键之一;现在中国有部分优异水处理厂已经将部分废水处理后达成中水回用水平,作为水资源担心中国,如此大量废水若能得到深入治理利用,将对城市循环经济和可连续发展做出有益贡献,所以,污水处理厂将部分废水处理后达成中水回用也是该厂一项长久目标。
5　确定清洁工艺方案
清洁生产方案数量、质量和可实施性直接关系到企业清洁生产审计成效,是审计过程一个关键步骤所以应广泛发动群众征集、产生各类方案。经过前面污水处理厂污染源,审核关键分析,清洁生产提出了以下提议和方案:
5·1　3个表现技术工艺改造方案
增加化学除磷处理工序;污泥无害化、减量化研究方案;同时硝化反硝化生物脱氮和工艺优化。(1)化学除磷处理工序[11~13]。依据进水水质和处理水排放标准,为了达成出水磷酸盐浓度小于1·0mg/l二级标准,提议在工艺步骤中加入化学除磷设施来控制处理水磷酸盐浓度。确保了出水磷酸盐按摄影应ⅱ级标准达标排放,对排放河流和相关流域水质情况将有大幅改善。(2污泥无害化、减量化[14,15]研究方案。开展絮凝剂研究,最大程度降低污泥含水率并提升污泥脱水性能是大幅降低污水处理厂运行费用措施。减轻污泥对环境不良影响,降低污泥填埋厂处理用地。大幅降低处理厂运行费用。(3同时硝化反硝化生物脱氮和工艺优化。对生化池进水水质进行计量学优化[16,17]控制、调控溶解氧浓度和分布,造成局部好氧和厌氧环境,使之实现硝化和反硝化动力学平衡。该新建工程建成投产后,确保了出水t-n值按摄影应ⅱ级标准达标排放,对周围排放河流及相关流域水质情况将有大幅改善。
5·2　3个设备维护和更新方案
安装节能灯;安装照明设备;紫外消毒装置维护和运行。(1)安装节能灯。在条件许可情况下,在需要道路安装节能灯,节省用电。(2安装照明设备。在生物反应池边安装节能照明设备,以适应晚上工作需要,节省用电,保障安全。(3)紫外消毒装置维护和运行。长久开启紫外消毒装置,确保出水病原菌指标达成相关要求要求,确保出水各项指标和病原菌含量达标排放,产生良好环境效益,对于改善周围环境、净化河道,保护水资源等起到了相当主动作用。
5·3　3个过程优化控制方案
降低风机输送风量;加装隔音设备;设置合理报警上限。(1)降低风机输送风量。合理控制工艺运行,将do值控制在一个适宜范围,在确保出水合格条件下降低空气输送量降低电力消耗,节省用电。(2)加装隔音设备在鼓风机房装隔音设备,降低噪音污染。(3)设置合理报警上限。在进出水口设置检测仪表上设置合理报警上限,当进出水靠近设计值时,工艺人员能够立即调整工艺,使出水及格,提升出水合格率。
5·4　4个废物回收利用和循环使用方案
回用水系统安装;一水多用;污泥消化处理污泥资源化利用。(1)安装回用水系统,使回用水用于绿化等方面,节省用水,降低水费支出(2)一水多用,食堂在工作时候,尽可能做到一水多用,节省用水量,能够降低水费开支。(3污泥消化处理。在浓缩和脱水这两个步骤中间增加消化处理过程(稳定处理),深入降低污泥量使污泥量大幅降低,为后续脱水及最终处理大幅降低处理数量和成本,且能够消亡病原菌、蠕虫和大量杂草种子,降低污泥处理费用。(4)对污泥进行资源化利用,制成颗粒肥施用农田,有效利用资源并预防污泥二次污染产生。
5·5　9个加强管理方案
调整脱水机运行参数节省用电;采取适宜絮凝剂浓度;延长污泥浓缩时间降低药耗;降低药耗;化学药品合理利用;处理有毒化学药品;合理用空调;建立相关认证体系;加强绿化工作(1)调整脱水机运行参数节省用电。在降低脱水污泥含水率情况下,采取适宜絮凝剂浓度合理调整脱水机运行参数(带速、网带张紧压力、调偏压力等),降低投药量,能够节省用电和降低药耗,达成节能减耗目标。(2)采取适宜絮凝剂浓度,不仅能够节省絮凝剂,节省资源;而且能够避免滤带堵塞致使冲洗水用量增加、滤带损耗大等危害。(3)控制排泥速度,和脱水机班亲密配合,延长污泥浓缩时间,降低脱水前污泥含水率,降低药耗,节省资源。(4)加强脱水机加药系统设备管理,降低药耗,将费用控制在一个最好百分比,节省资源,降低药耗。(5)确定化学品合理贮存量,定时进行材料使用跟踪,降低不一样牌号和不相同级化学品用量,降低化学品过期损耗,节省药品支出。(6)增加仪器分析,在试验中降低或杜绝使用有毒化学品,在试验最终一步时,处理或降解废物毒性;使有害废物流分离,减轻化学药品对环境污染。(7)在室内开空调时室内和室外温差在5℃以内,没有些人在时候注意立即关闭,节省用电。(8)厂区建立质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系———管理体系(又称三合一体系),并经过第三方认证,使环境管理系统化,有利于企业全方面控制和预防环境污染,增强竞争能力,提升企业形象。(9)加强厂区绿化工作,提升厂区绿化率,美化环境。
6　连续清洁生产
清洁生产是一个动态、相正确概念,是一个连续过程,所以以原工厂原管理层中抽调人员组成一个固定机构、稳定工作人员来组织和协调这方面工作,确保清洁工艺各步骤均在规范化要求下实施,以巩固已取得清洁生产结果,并使清洁生产工作连续地开展下去。建立和完善清洁生产组织、明确任务、落实归属、确定专员负责;建立和完善清洁生产管理制度,把审计结果纳入企业日常管理、建立和完善清洁生产激励机制;制订连续清洁生产计划清洁生产并非一朝一夕就可完成,所以应制订连续清洁生产计划,使清洁生产有组织、有计划地在企业中进行下去。经过管理层监督、清洁生产激励机制建立,对企业严格管理,从而预防部分不规范操作发生,使整个企业进行可连续清洁生产。