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現(xiàn)場控制單元實時采集各個終端站傳送的各類數(shù)據(jù)和信號,通過人機界面展現(xiàn)設(shè)備工藝運行情況,包括工藝流程圖、系統(tǒng)供電圖、工藝參數(shù)、電氣參數(shù)、電氣設(shè)備運行狀態(tài)等;操作站以人機對話方式指導(dǎo)操作,相關(guān)人員按照界面提示操作設(shè)備;在進行數(shù)據(jù)處理時,要嚴(yán)格校驗檢測來自各現(xiàn)地控制單元的實時數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)信息,對故障報警信息進行突出和集中顯示。中央控制單元實現(xiàn)系統(tǒng)具有強大的故障檢測和診斷功能,能夠有效分析和檢測出各種常見故障。它通過收集和整理各現(xiàn)地控制單元的數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息的方式,有效地判斷了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,并可根據(jù)具體需要生成數(shù)據(jù)報表、歷史數(shù)據(jù)、歷史曲線等。遠(yuǎn)程人機終端,能夠?qū)崟r顯示各現(xiàn)地控制單元的狀態(tài)。通過總網(wǎng)絡(luò)控制計算機及通訊裝置;根據(jù)從中控站上傳的分站數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析,實時刷新系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和畫面;能夠?qū)ο到y(tǒng)的運行數(shù)據(jù)和記錄進行智能分析,在保證能耗不變的情況下實現(xiàn)效益最大化;最重要的是系統(tǒng)采用分層分布式控制方式,降低總線網(wǎng)絡(luò)的通訊負(fù)荷、通訊誤碼率,同時使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、檢修維護更方便。
2系統(tǒng)特點
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點系統(tǒng)基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)為光纖冗余環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng),可根據(jù)具體要求增加或刪除任意一個節(jié)點,同時影響其他通訊設(shè)備的功能。系統(tǒng)采用先進的監(jiān)控操作站技術(shù)進行控制,它能夠支持系統(tǒng)在不同網(wǎng)絡(luò)條件正常運行,實現(xiàn)了多對象、多任務(wù)、多用戶操作。同時,控制系統(tǒng)能夠利用其自我診斷功能進行故障診斷,判斷故障部位。在系統(tǒng)發(fā)生故障后,I/O的狀態(tài)會返回到系統(tǒng)根據(jù)工藝要求預(yù)設(shè)置的狀態(tài)上。
2.2系統(tǒng)功能優(yōu)點在分配相應(yīng)的權(quán)限之后,現(xiàn)場任意分站點任一設(shè)備的啟、停、數(shù)據(jù)讀取等操作都可由中央控制室和云端系統(tǒng)進行控制。系統(tǒng)具備各種通用工業(yè)通信接口,如CAN工業(yè)總線接口、以太網(wǎng)絡(luò)接口、IDE接口、和USB接口等等;操作系統(tǒng)和監(jiān)控軟件采用知名工控品牌,具備冗余、容錯及災(zāi)難性恢復(fù)的功能。
2.3系統(tǒng)集網(wǎng)特點將具備條件的污水廠接入物聯(lián)網(wǎng)自動系統(tǒng)后,云端平臺將具備可以查看多個污水廠的權(quán)限。實現(xiàn)轄區(qū)內(nèi)所有污水廠的集中管理,對水量、水質(zhì)等信息進行綜合分析,集中處理,并制作數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表,統(tǒng)計下發(fā)報警信息,形成一個自下而上反饋、自上而下監(jiān)控、多方分管、集中控制的高效、有序的控制結(jié)構(gòu)。
3系統(tǒng)控制方式
3.1現(xiàn)場控制級在現(xiàn)場控制級的智能控制柜負(fù)責(zé)管理子站點下屬所有設(shè)備的運行、數(shù)據(jù)采集、視頻采集的工作。在智能控制柜上有手動和自動兩種控制模式,就地控制系統(tǒng)手動模式具備最高權(quán)限。能夠直接操作現(xiàn)場設(shè)備,而不需要經(jīng)過中央控制室授權(quán)。這種方式拜托了以前中控系統(tǒng)復(fù)雜的管理體系?,F(xiàn)場人員只需要獲取授權(quán)密碼進行解鎖,然后切入手動模式即可,安全可靠。
3.2中央控制級系統(tǒng)具有多安全等級、操作權(quán)限設(shè)置、口令確認(rèn)、設(shè)備連鎖、自動報警等功能,并按照實際需要對重大事件進行到責(zé)任人,保證了系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行。系統(tǒng)具有操作權(quán)限設(shè)置功能,可根據(jù)具體的操作需要,進行權(quán)利分配,有效地避免了設(shè)備的誤動。此外,系統(tǒng)還具有軟件自診斷功能,可以對相關(guān)設(shè)備進行故障診斷,一旦發(fā)現(xiàn)故障部位,系統(tǒng)便通過報警系統(tǒng)啟動報警程序,報警畫面隨之彈出。系統(tǒng)可以及時將故障畫面完整記錄下來,以供使用者按照故障的時間、次序、名稱等順序進行查詢。
3.3網(wǎng)絡(luò)控制級現(xiàn)場控制級完成了工控信號的采集,中央控制級完成了數(shù)據(jù)的分析、處理及匯總,網(wǎng)絡(luò)控制級最終將控制系統(tǒng)接入物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)了污水站系統(tǒng)整體的網(wǎng)絡(luò)的云端鏈接。系統(tǒng)由監(jiān)控管理級、過程控制級和現(xiàn)場級組成。系統(tǒng)的分級控制功能體現(xiàn)在對管理權(quán)限和報警信息的及時準(zhǔn)確有效分配;充分考慮網(wǎng)絡(luò)安全的需要,嚴(yán)格加密系統(tǒng)逐級分配管理權(quán)限,使管理工作井然有序。
4結(jié)束語
1.1污水處理量與污水處理率2011年貴州省全年污水排放總量55619萬m3,各污水處理廠全年實際處理污水量45615萬m3,污水平均處理率82.01%。從市(地)污水處理情況看(見表1),貴陽市、畢節(jié)市和黔東南州城鎮(zhèn)污水處理率較高,高于85%;遵義市、安順市、黔西南州和黔南州的城鎮(zhèn)污水處理率低于80%,處理率相對較低。從各地級市城市污水處理看,平均污水處理率87.52%,高出全省城鎮(zhèn)污水處理率5.5個百分點。其中畢節(jié)市和貴陽市污水處理率高于95%;遵義市和六盤水市低于80%。從各污水處理廠的處理情況看,污水處理率低于60%的污水處理廠有開陽、湄潭、習(xí)水、仁懷、玉屏、安龍、普定、鎮(zhèn)寧、長順、龍里等30座污水處理廠,其中晴隆、望謨、普定三縣的污水處理率低于30%。
1.2污水處理負(fù)荷率全省各污水處理廠平均處理負(fù)荷率73.19%,有51座污水處理廠的負(fù)荷率高于80%,其中負(fù)荷率高于90%的污水處理廠有小河污水處理廠(一期)(100.07%)、龍里縣污水處理廠(111.75%)等25座,但金陽、盤縣、紅果、赤水、仁懷、茅臺、萬山、興義頂效、晴隆黃果樹、劍河、黃平、鎮(zhèn)遠(yuǎn)等18座污水處理廠的負(fù)荷率低于50%,其中紅果(25.08%)、德塢(16.05%)、遵義北部(26.76%)、興義頂效(28.33%)、晴?。?1.33%)、黃果樹6座污水處理廠的負(fù)荷率低于30%。從各市(地)污水處理負(fù)荷率看,貴陽市、畢節(jié)市、黔南州的城鎮(zhèn)污水處理廠平均污水處理負(fù)荷率高于80%,而六盤水市和黔西南州的城鎮(zhèn)污水處理廠平均污水處理負(fù)荷率低于55%。相當(dāng)部分城鎮(zhèn)污水處理廠運行負(fù)荷率不高。
1.3運行效果2012年52座城鎮(zhèn)污水處理廠COD實際進水范圍為97~550mg/L,進水平均值為194.85mg/L;COD出水范圍為11~58mg/L,出水平均值為26mg/L;COD去除率范圍為69.89~94.89%,去除率平均值為86.34%。BOD實際進水范圍為32~160mg/L,進水平均值為80.51mg/L;BOD出水范圍為4~20mg/L,出水平均值為9.41mg/L;BOD去除率范圍為44.23~94.74%,去除率平均值為85.98%。氨氮實際進水范圍為7.67~60mg/L,進水平均值為26.2mg/L;氨氮出水范圍為0.40~9.94mg/L,出水平均值為4.27mg/L;氨氮去除率范圍為17.24~98.90%,去除率平均值為84.14%。出水COD、BOD、氨氮均達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求。TP實際進水范圍為0.12~8.81mg/L,進水平均值為2.69mg/L;TP出水范圍為0.14~1.19mg/L,出水平均值為0.68mg/L;TP去除率范圍為32.61~96.97%,去除率平均值為71.77%。除顏村、仁懷、安龍、凱里4座城鎮(zhèn)污水處理廠出水總磷超標(biāo)外,其他污水處理廠均達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級B標(biāo)準(zhǔn)的要求。從不同工藝總磷的去除率看,氧化溝、IBR、活性污泥法、曝氣生物濾池、A-TF工藝的總磷去除率在75%左右,效果較好;而AB法的總磷去除率不足40%,相對較差。
1.4減排情況2012年52座城鎮(zhèn)污水處理廠共削減COD78039.25噸,減排效果顯著。其中,貴陽市COD削減總量最大,削減量占到了貴州全省的35%左右;遵義市和畢節(jié)市次之,二者占到了貴州全省的25%左右;黔西南州、安順市和六盤水市的COD削減量較少,三者全年削減量占到不足貴州全省的13%。從不同處理工藝看,活性污泥法單位建設(shè)規(guī)模COD削減量最高,曝氣生物濾池次之,而生物濕地法、AB法等較差。全年52座城鎮(zhèn)污水處理廠BOD、氨氮、總磷削減量分別為22874.17噸、5806.40噸、547.05噸。不同地市、不同工藝BOD、氨氮、總磷削減情況與COD情況類似,但總磷削減以AB法和A-TF法較差。
1.5單位能耗、藥耗貴州省2012年各污水處理廠能耗統(tǒng)計結(jié)果顯示,污水處理廠單位能耗范圍為0.02~1.33kwh/m³,單位能耗范圍跨度較大;全省單位能耗平均為0.35kwh/m³,其中,單位能耗低于0.20kwh/m³的污水處理廠有小河、新莊、花溪、鎮(zhèn)遠(yuǎn)等12座污水處理廠,其中多為貴州省大中型污水處理廠;單位能耗于高于0.45kwh/m³的污水處理廠有赤水、仁懷市、下午屯、晴隆、從江、雷山、三穗等16座污水處理廠,基本為小型污水處理廠。說明污水處理廠運行能耗與污水處理廠建設(shè)規(guī)模關(guān)系較為密切。不同處理工藝單位能耗統(tǒng)計見圖4,生物濕地、IBR工藝單位能耗高,單位能耗在0.50kwh/m3左右;氧化溝、曝氣生物濾池、微波處理三工藝單位能耗介于0.35~0.42kwh/m3之間;AB工藝、SBR工藝和A-TF工藝單位能耗較省,均低于0.20kwh/m3.貴州省2012年各城鎮(zhèn)污水處理廠單位藥耗范圍為0.06~1.70g/m³,單位藥耗平均為0.41g/m³,單位處理水量藥耗的跨度范圍也較大;其中,單位藥耗低于0.20g/m³的污水處理廠有小河(二期)、二橋、花溪、朱家河、顏村、龍坑、榕江等18座城鎮(zhèn)污水處理廠;單位藥耗高于0.80g/m³的有遵義北部、仁懷、興仁、織金、赫章、岑鞏、麻江、三穗8座城鎮(zhèn)污水處理廠,這些城鎮(zhèn)污水處理廠多為一體化氧化溝、IBR等工藝。不同處理工藝技術(shù)單位藥耗統(tǒng)計見圖5,AB工藝、A-TF工藝以及SBR、活性污泥法、生物濕地和微波處理單位藥耗較省,單位藥耗在0.20g/m3及以下;而HASN工藝、A/O工藝、IBR工藝和氧化溝單位藥耗在0.40g/m3及以上。由此可知,污水處理工藝技術(shù)對單位污水處理藥耗有明顯的影響。
1.6單位運行成本貴州省2012年各污水處理廠運行成本統(tǒng)計顯示,污水處理廠單位運行成本較高的有晴隆、普安、紅果、劍河、從江等11座污水處理廠,這些污水處理廠多為IBR、一體化氧化溝工藝的小型污水處理廠。不同處理工藝技術(shù)的單位運行成本統(tǒng)計見圖6,IBR工藝、生物濕地工藝運行成本達(dá)1.0元/m³以上,氧化溝、HASN工藝、活性污泥法工藝運行成本在0.75~0.85元/m³之間,SBR、曝氣生物濾池工藝運行成本在0.55~0.65元/m³之間,A/O工藝、AB工藝和A-TF工藝運行成本在0.30~0.45元/m³之間,微波處理單位運行成本低于0.10元/m³??芍鬯幚韱挝贿\行成本與污水處理工藝、建設(shè)規(guī)模密切有關(guān)。
2貴州省已建城鎮(zhèn)污水處理廠普遍存在的問題
2.1排水系統(tǒng)建設(shè)相對落后目前貴州省98座城鎮(zhèn)污水處理廠中,合流制2座、分流制37座、混流制59座,雨污合流制和混流制占了62.24%。至2011年底,貴州省排水管網(wǎng)建設(shè)總規(guī)模為5976.84km,其中污水管網(wǎng)長度3124.91km、雨水管網(wǎng)長度1568.41km、雨污混流制管網(wǎng)長度1283.52km。其中雨污合流制管網(wǎng)長度比例在50%以上的城鎮(zhèn)有修文、清鎮(zhèn)、六盤水市、遵義市、綏陽、都勻市等共23個市縣。從區(qū)域分布看,黔南州雨污合流制管網(wǎng)所占比例達(dá)50.89%、安順市達(dá)46.19%、遵義市達(dá)40.57%、銅仁地區(qū)達(dá)36.21%、六盤水市達(dá)31.88%。
2.2建設(shè)規(guī)模偏小因貴州缺乏長期積累的污水水量資料,城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計往往基于規(guī)劃面積、人口和工業(yè)發(fā)展的預(yù)測及其生活污水量、工業(yè)廢水量和公建、商業(yè)設(shè)施污水量所占的比例計算確定污水量,由于貴州社會經(jīng)濟發(fā)展相對落后,致使水量計算估值趨于保守,城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)規(guī)模普遍偏小。根據(jù)2011年污水處理負(fù)荷率低于60%的城鎮(zhèn)污水處理廠與2012年污水處理負(fù)荷率高于90%的城鎮(zhèn)污水處理廠比較,修文、綏陽、湄潭、天柱、獨山、龍里、甕安共7座污水處理廠在列,管網(wǎng)建設(shè)有所完善的新建污水處理廠馬上面臨擴建問題,說明部分城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)規(guī)模論證上存在不夠合理的地方。
3結(jié)論
華東油氣田洲城聯(lián)合站地處江蘇北里下河地區(qū),周邊環(huán)境敏感。聯(lián)合站生活基地現(xiàn)有的排水體制為雨污合流制,而只服務(wù)于廠區(qū),排水管以混凝土管為主,由于建設(shè)歷史比較長,滴漏嚴(yán)重。管網(wǎng)覆蓋面積較小,污水直接排入附近河流。生活污水中含有一定量的油脂、洗滌劑、懸浮物和有機質(zhì)等污染物,如果未經(jīng)處理直接排入附近水體、農(nóng)渠,會污染周邊環(huán)境,破壞其原有的生態(tài)體系。目前生活污水經(jīng)簡單沉降池沉降后外排,污水水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)影響了工農(nóng)關(guān)系和企業(yè)形象。針對這一現(xiàn)象,華東油氣田環(huán)保管理人員展開技術(shù)探討和企業(yè)實地調(diào)研,了解了幾種生活污水處理工藝后,結(jié)合本油田的實際情況,選擇了A/O處理工藝對現(xiàn)有的排污系統(tǒng)進行改造,以滿足生活污水外排的要求。
2工程概述
2.1A/O工藝原理
A/O工藝是由厭氧和好氧兩部分反應(yīng)組成的污水生物處理系統(tǒng),利用厭氧微生物、兼性微生物和好氧微生物分段間斷地氧化分解廢水中的有機污染物,使有機污染物中的不溶性有機物或難以生化的那種組分在厭氧段內(nèi)水解為有機酸,轉(zhuǎn)化為可溶性有機物,減輕其后好氧段的有機負(fù)荷,當(dāng)這些經(jīng)厭氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時,可提高污水的可生化性的效率,從而高效地降解水中的有機污染物。
2.2工藝流程
洲城聯(lián)合站生活基地產(chǎn)生污水水量為15m3/d,根據(jù)采油廠總體發(fā)展規(guī)劃,現(xiàn)以每年10%的污水增幅對污水產(chǎn)生量進行預(yù)測,根據(jù)上述分析,建議生活基地污水處理規(guī)模為24m3/d。同時,對生活基地已建成的雨污合流制排水體制進行改造,實現(xiàn)雨污分流,對尚未建成排水系統(tǒng)的地區(qū)一律實行雨污分流制,生活污水經(jīng)集中處理后排放,排放水質(zhì)將達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。污水經(jīng)廠區(qū)各棟樓的化糞池消化沉淀后自流進入調(diào)節(jié)池,經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后自流進入污水處理系統(tǒng)。該處理系統(tǒng)為“水解酸化、好氧與沉淀”相結(jié)合的生物接觸氧化工藝,水解酸化池內(nèi)設(shè)置彈性生物填料,好氧池內(nèi)設(shè)置PVC雙通孔填料,其比表面積是普通固體填料的2倍,因此單位體積填料上附著的生物膜也大大高于常規(guī)固體填料,從而保證了污水處理的效果。曝氣系統(tǒng)采用管式橡膠微孔曝氣器,氧利用率高達(dá)35%以上,可大大節(jié)省能耗及運行費用,經(jīng)過生物處理后的出水即可直接排放。
2.3工藝說明
2.3.1格柵
格柵主要用于攔截污水中的大顆粒固體物質(zhì),以保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行及有效減輕處理負(fù)荷,為系統(tǒng)的長期正常運行提供保證。格柵由不銹鋼筋制成網(wǎng)箱形,柵條間隙為3mm,格柵采用2只,一用一備,規(guī)格為:500500500mm。經(jīng)格柵攔截后的柵渣需按產(chǎn)生量的多少定期清理,可作生活垃圾處理。
2.3.2沉砂沉淀池
污水經(jīng)格柵攔渣后,自流至沉砂沉淀池。該池采用玻璃鋼結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)池成為一體,筑造于地面以下,主要用于沉淀污水中夾帶的砂粒與大顆粒無機可沉雜物,以保證后續(xù)調(diào)節(jié)池不累積淤泥,沉砂沉淀設(shè)計水力停留時間為2小時。
2.3.3調(diào)節(jié)池
污水經(jīng)沉砂沉淀池沉淀后自流至調(diào)節(jié)池,由于生活污水的排放極不規(guī)律,來自各時的水質(zhì)、水量波動較大,一般高峰流量為平均處理量的4~6倍,因此為使污水處理系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地運行,同時調(diào)節(jié)水量和均化水質(zhì),所以設(shè)置一座調(diào)節(jié)池。該池設(shè)計水力停留時間為6-8小時,調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置提升潛污泵及回流措施,以保證一定的額定流量提升至污水處理設(shè)備。調(diào)節(jié)池為玻璃鋼結(jié)構(gòu),工廠預(yù)制。
2.3.4生物接觸氧化池
調(diào)節(jié)池內(nèi)污水自流至生物接觸氧化池,生化池按生物相的不同分二段設(shè)置,以提高生化處理的效果。水解酸化池可將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì),將環(huán)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為鏈狀結(jié)構(gòu),進一步提高了廢水的BOD/COD比,增加了廢水的可生化性,為后續(xù)的好氧生化處理創(chuàng)造了良好的環(huán)境。好氧生化工藝是結(jié)合生物濾池和生物曝氣池的特點演變過來的,屬于固著型生物處理方法。好氧生化工藝的實質(zhì)之一是在池內(nèi)填充填料,使充氧的污水浸沒全部填料,并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜,污水與生物膜廣泛接觸,在生物膜上微生物的新陳代謝功能作用下,污水中有機污染物得到去除,污水得到凈化;實質(zhì)之二是采用與曝氣池相同的曝氣方法,向微生物提供所需要的氧,并起到攪拌與混合的作用。
2.3.5沉淀池
污水經(jīng)生物接觸氧化池生化處理后自流進入沉淀池,以沉淀污水中的懸浮顆粒。該池設(shè)計采用豎流式沉淀,是根據(jù)重力作用的原理,當(dāng)含有懸浮物的污水從上往下流動時,由于重力作用將物質(zhì)沉淀下來形成污泥。沉淀池污泥采用空氣提升方式,自動氣提至污泥池內(nèi)。氣提分自動和手動兩種控制方式,氣提的頻率視污泥的多少而設(shè)定,一般為每8小時氣提一次,每次3-6分鐘。。沉淀池本體采用防腐效果好的玻璃鋼制作。
3處理效果
生活污水進水水質(zhì)波動較大,各污染指標(biāo)的進水濃度范圍變化較大。但是經(jīng)過YGD-1型地埋式一體化生活污水處理設(shè)備處理后,均能滿足排放要求。說明污水處理設(shè)備抗沖擊負(fù)荷能力強,對污染物去除效果好。其征污染物動植物油的去除效率在75%以上,氨氮的去除效率在95%以上,總磷的去除效率在90%以上。實踐證明A/O法用來處理油田生活污水是完全可行的。
4評價與結(jié)論
(1)采用A/O活性污泥法為核心處理單元來處理采油廠生活污水能確保外排水的達(dá)標(biāo)排放,污染物的去除率較高。并且對沖擊負(fù)荷有較強的適應(yīng)能力,出水水質(zhì)好且穩(wěn)定,無需污泥回流,不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。污泥產(chǎn)生量少,污泥顆粒大,易于沉淀。
1.1樣品采集
污水樣品分別采集于北京市GBD污水處理廠(Anaerobic/Aerobic(A/O)工藝,簡稱G-AO)、QH污水處理廠(Anoxic-Anaerobic-Aerobic(A2/O)工藝,簡稱Q-A2O)、JXQ污水處理廠(OxidationDitch工藝,簡稱J-OD)和WJC污水處理廠(SequencingBatchReactor(SBR)工藝,簡稱W-SBR)。以上四個污水處理廠工藝概況如表1。采樣時間自2010年7月至2011年5月,考慮到夏末秋初是流行病的高發(fā)季節(jié),故在2010年7、8、9月各采樣一次,而在秋(2010.11)、冬(2011.2)、春季(2011.5)各采樣一次。每次所取水樣充分混合后保存于樣品冷藏箱,并在兩小時內(nèi)帶回實驗室。
1.2試驗方法
1.2.1樣品預(yù)處理及細(xì)菌DNA提?。哼M水樣品和初沉池出水樣各100mL,各工藝中段樣品10mL,剩余污泥樣品5mL,二沉池出水500mL,且各采樣點進行等體積平行取樣。水樣處理采取抽濾的方式,將樣品通過0.22μm的濾膜,微生物被截留在濾膜上,將濾膜剪碎,放入DNA提取試劑盒配套的管子中。按照FASTprep系列試劑盒(MP,美國)的說明書進行逐步提取(Nazarianetal.,2008)。且每個平行樣品提取時均做一重復(fù),提取后將每個平行樣品的兩份DNA溶液進行混合,以減少單一水樣采集和DNA提取時造成的誤差。最后采用Nanodrop微量分光光度計(Thermo,美國)進行DNA的含量測定,并對所提取基因組DNA分裝備份保存于-20℃,以用作后續(xù)PCR及定量PCR分子生物學(xué)分析中的DNA樣品。
1.2.2PCR引物特異性及反應(yīng)體系:所用引物如表2所示,其中對于大腸桿菌檢測引物的選用主要參照Bej,Tsai等人(Tsaietal.,1993;Bejetal.,1991)和Maheuxa等人(Maheuxetal.,2009),研究證實uidA基因具有更好的特異性和靈敏性;沙門氏菌檢測引物的選用主要參照Andreas等人(Hadjinicolaouetal.,2009)和Rahn等人(Rahnetal.,1992)基于invA基因設(shè)計引物;而軍團菌特異性引物的選用,則主要依據(jù)Miyamoto(Miyamotoetal.,1997)和Sheehan等人(Sheehanetal.,2005;WullingsandvanderKooij,2006;Carvalhoetal.,2007)的研究應(yīng)用。PCR反應(yīng)體系(50μL)為:5μLPCR緩沖液;4μL0.25mmol/LdNTPs;1μL10μmol/L正向引物;1μL10μmol/L反向引物;0.25μL20mg/LBSA;0.25μL1.25UTaqDNA聚合酶;2μL水樣DNA(約10ng);滅菌去離子水36.5μL。反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性5min,95℃變性1min,退火溫度(參見表2)下退火1min,72℃延伸1.5min,整個過程進行35個循環(huán),最后72℃下延伸10min。通過1%(w/v)的瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物。標(biāo)準(zhǔn)樣品的建立:利用FermentasDNA純化試劑盒(MBIFermentas,加拿大)對上述PCR產(chǎn)物進行純化。連接到pGEM-TEasy載體上(Promega,荷蘭),利用化學(xué)方法轉(zhuǎn)化到DH5-α感受態(tài)細(xì)胞中(Takara,日本),在37℃,170rpm條件下培養(yǎng)1h。接著將轉(zhuǎn)化混合液涂布于含有氨卡青霉素(50μg/ml)、X-Gal和IPTG的培養(yǎng)皿中,在37℃下培養(yǎng)15h。通過藍(lán)白斑篩選陽性克隆體,采用M13F(5’-GTAAAACGACGGCCAG-3’)和M13R(5’-CAGGAAACAGCTATGAC-3’)對陽性克隆體中的目標(biāo)基因片段進行特異性擴增。通過瓊脂糖凝膠電泳檢測M13PCR產(chǎn)物,采用ABI3730基因測序儀進行測序分析(Attardetal.,2010)。將測序結(jié)果提交到NCBI,進行BLAST比對。將插入正確的菌液,利用TIANGEN質(zhì)粒提取試劑盒(TIANGEN,中國),取3ml菌液進行質(zhì)粒提取,由nano-drop儀器測定該質(zhì)粒濃度,其質(zhì)量濃度為ng/μl,即質(zhì)粒DNA在單位微升溶液中的質(zhì)量,并可由公式(1)換算成單位(copies/μl),從而以該質(zhì)粒作為定量PCR的標(biāo)準(zhǔn)品。定量PCR反應(yīng):以上述已知質(zhì)粒濃度的標(biāo)準(zhǔn)品為標(biāo)準(zhǔn)模板,進行10倍梯度稀釋,。以水樣中各細(xì)菌DNA為待測模板,采用與普通PCR相同的引物(表2)。采用實時熒光定量PCR,藥品采用TaqSYBRGREEN1(Takara,日本),其反應(yīng)總體系為25μl:12.5μl的SYBRGreen1染料(2X);0.5μl100umol/L正向引物;0.5μl100umol/L反向引物;0.5μl的ROX染料(50X);0.5μl的BSA;2μl水樣DNA(約10ng);滅菌去離子水8.5μl。將定量PCR混合液放入8連管(ABI美國)中,用超凈管蓋封閉,將反應(yīng)管放入定量PCR儀(ABI7300,美國)中進行分析。其中標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品均為同一批次內(nèi)進行平行測定3次,并計算3次CT值間的變異系數(shù),以驗證結(jié)果的精確度。最終結(jié)合SDSsystemsoftware軟件分析,得到動力學(xué)曲線及標(biāo)準(zhǔn)曲線,進而計算出單位毫升待測水樣溶液中相應(yīng)細(xì)菌基因的拷貝數(shù),為絕對定量。單位為copies/(ml水樣),記作copies/ml。對三種菌的標(biāo)準(zhǔn)曲線進行線性回歸分析得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別為:(1)大腸桿菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:CT=-3.3511X0+40.073,R²=0.9958;(2)沙門氏菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:CT=-3.1902X0+35.142,R²=0.9902;(2)軍團菌標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:CT=-3.1674X0+38.22,R²=0.9958。其中,X0為標(biāo)準(zhǔn)模板濃度的對數(shù)。三種菌的標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)R²均大于0.990,且對同批次3個平行樣品間Ct值的變異系數(shù)分析發(fā)現(xiàn),大腸桿菌、沙門氏菌和軍團菌的變異系數(shù)均較小,分別小于等于1.541%、2.326%和2.115%。說明所建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線具有較高的精確度和可信度。
2結(jié)果與分析(ResultsandAnalysis)
2.1不同污水處理廠及四季中大腸桿菌調(diào)查分析利用定量PCR技術(shù),連續(xù)對Q-A2/O、J-OD、W-SBR和G-A/O四個污水處理廠中大腸桿菌濃度變化進行為期一年的調(diào)查,結(jié)果如圖1所示。整體而言,四個季節(jié)中大腸桿菌在四個污水處理廠各水處理階段都可檢出。從大腸桿菌進水濃度的季節(jié)性分布來看,其中以夏季進水中大腸桿菌濃度為最高,在107-108copies/ml,明顯高于其他三個季節(jié)一個數(shù)量級左右,這也與Molleda(Molledaetal.,2008)和Thurston(Thurstonetal.,2001)等人針對大腸桿菌的季節(jié)變化研究結(jié)果基本一致;大腸桿菌在冬季進水中的濃度普遍偏低,在106copies/ml左右。從四個污水處理廠大腸桿菌出水濃度來看,也表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性差異,尤以夏季出水濃度最高,為105copies/ml左右,春秋次之,而基本以冬季為最低,主要在103-104copies/ml之間。盡管各污水處理廠中大腸桿菌出水濃度依舊較高,但相比于進水濃度107-108copies/ml,已大致減少了三個數(shù)量級以上,可見四個污水處理廠對大腸桿菌的去除均表現(xiàn)出了良好的效果,其中以G-A/O去除效果最好,四季平均去除效率達(dá)99.88%;其次為W-SBR和J-OD,二者四季平均去除效率分別為99.73%和98.45%,盡管Q-A2/O相較于其他三者,其處理效果有一定波動,四季中去除效率最低也可達(dá)90%,而四季平均去除率為96.45%,可見其去除效果已屬良好。但從各廠污泥樣品中濃度來看,主要集中在105copies/ml左右,最高甚至達(dá)106copies/ml以上,相較于其它污水處理工藝段程度均有所回升,且高于出水濃度近一個數(shù)量級。此外,大腸桿菌在Q-A2/O的沉砂池、J-OD的沉砂池以及G-A/O的初沉池中的分布濃度相較于以上三個工藝進水中大腸桿菌的濃度而言,并未表現(xiàn)出顯著性的降低。
2.2不同污水處理廠及四季中軍團菌調(diào)查分析軍團菌在Q-A2/O、J-OD、G-A/O和W-SBR四個污水處理廠及四季中的含量變化如圖2所示。軍團菌在四個污水處理廠中的含量變化相較于大腸桿菌的分布變化來說,二者差異顯著。盡管軍團菌在各污水處理階段均可檢出,但就進水季節(jié)性變化來說,四個污水處理廠的四季進水濃度基本接近,在104-105copies/ml,并未顯示出明顯的季節(jié)性變化。從各污水處理廠對軍團菌處理效果來看,軍團菌數(shù)量減少并不明顯,出水濃度仍基本維持在104copies/ml左右,與進水幾乎持平,甚至部分水廠出現(xiàn)二沉池出水濃度反而升高的現(xiàn)象。此外,從軍團菌在各污水處理廠工藝段中的分布情況來看,也有差異。其中,在污水進入Q-A2/O、W-SBR與G-A/O的曝氣階段及回流污泥和剩余污泥階段后,軍團菌濃度出現(xiàn)了不同程度的升高,其中以W-SBR升高幅度最為明顯,其曝氣后污泥中軍團菌濃度相比于進水濃度升高約2個數(shù)量級,在106copies/ml以上;出水中濃度下降亦不明顯;而軍團菌在J-OD中的濃度變化表現(xiàn)出了與前三者明顯的差異,其氧化溝及回流污泥中軍團菌數(shù)量相比于進水,銳減數(shù)量超2個數(shù)量級,濃度不到102copies/ml的一半,而軍團菌在出水中卻表現(xiàn)出了激增,排放濃度超過103甚至達(dá)到104copies/ml。就工藝類型對軍團菌去除效果來看,以G-A/O去除效果最好,四季平均去除效率達(dá)93.48%;其次為J-OD,可達(dá)90%,而Q-A2/O只表現(xiàn)出了一定的去除效果,四季平均去除率為41.63%,且主要在秋冬兩季有去除效果,而W-SBR工藝出水中濃度反而高于進水濃度。
2.3不同污水處理廠及四季中沙門氏菌調(diào)查分析如圖3所示,為沙門氏菌在四個污水處理廠及四季的分布變化調(diào)查結(jié)果。沙門氏菌在四個污水處理廠中四季的分布變化與大腸桿菌、軍團菌也大不相同,其進水濃度較低,基本在102-103copies/ml,而在J-OD和G-A/O的春季進水中均未檢出,除了在冬季進、出水中保持了相對較高含量外,并未表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化規(guī)律;就去除效果來看,經(jīng)各污水處理廠處理后,出水中沙門氏菌濃度有一定的削減,但并不明顯,其中以G-A2/O和Q-A/O去除效果相對較好,J-OD、W-SBR較弱;相對其它季節(jié)而言,冬季進水中沙門氏菌的濃度相對較高,四個污水處理系統(tǒng)對其去除效果并不理想,出水中濃度降低并不顯著,可見冬季較低的溫度對沙門氏菌影響不大。另一方面,從沙門氏菌在各處理工藝沿程分布情況來看,除其在Q-A2/O、J-OD的沉砂池及G-A/O的初沉池中均可檢出外,在此四個工藝處理的其他階段均未檢出,尤其在剩余污泥樣品中也未有沙門氏菌檢出,這與魏夢楠(魏夢楠,2010)針對污水再生水檢測研究結(jié)果基本一致。
3討論(Discussion)
我國最新頒布的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GBl8918-2002)中僅對糞大腸桿菌(其中大腸桿菌屬于糞大腸菌群中的一種)數(shù)量做出明確規(guī)定,但未涉及其它高致病菌的限定。因此,對于污水處理系統(tǒng)中其它高致病菌的分布開展調(diào)查研究顯得十分必要。從本研究針對北京市Q-A2/O、J-OD、G-A/O和W-SBR四個污水處理廠為期一年的調(diào)查結(jié)果來看,大腸桿菌在四種系統(tǒng)中的濃度變化表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性規(guī)律,其在夏季的進水和出水中濃度為最高;沙門氏菌僅在冬季進、出水中保持了相對較高含量;而軍團菌并未表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性規(guī)律。就大腸桿菌、軍團菌和沙門氏菌在污水處理系統(tǒng)中含量差異而言,軍團菌在四種系統(tǒng)進水中濃度在104-105copies/ml之間,較大腸桿菌進水濃度低約2個數(shù)量級,而其在出水中的濃度卻與大腸桿菌出水中濃度較為相近,主要集中在104copies/ml左右;沙門氏菌在四種系統(tǒng)進水中濃度低于103copies/ml,不及進水中大腸桿菌濃度的1/1000,且沙門氏菌主要在冬季進、出水中有所檢出,而在水處理的主要工藝段并未被檢出??梢?,所調(diào)查的北京市四個污水處理廠污水中的病原菌主要還是以大腸桿菌為主,軍團菌次之,沙門氏菌為最少。此外,研究結(jié)果也從側(cè)面反映出大腸桿菌、軍團菌和沙門氏菌在四種系統(tǒng)中的分布并未表現(xiàn)出直接的相關(guān)性,這與早期Rahman(Rahmanetal.,1996)在有關(guān)大腸桿菌、沙門氏菌及其他病原菌的水域傳染病相關(guān)性研究的結(jié)果一致。從季節(jié)變化對病原菌去除效果的影響來看,四種系統(tǒng)在冬季對三種病原菌的去除率均較低;而在夏季,除軍團菌外,四種系統(tǒng)對于大腸桿菌和沙門氏菌的去除率最好,可見季節(jié)性變化對于病原菌的去除效果具有一定的影響,這一結(jié)果與印度污染控制委員會07年所的水質(zhì)報道(Bhawan,2008)結(jié)果基本一致。然而,在夏季,雖然去除率高,但排放的病原菌濃度依然保持較高水平,尤其軍團菌在夏季的排放濃度較其他季節(jié)高出很多,這也進一步印證了為什么往往在夏季水媒型傳染病暴發(fā)風(fēng)險較高。在冬季,沙門氏菌在四種系統(tǒng)中含量相對較高,這與Stampi等(Stampietal.,2000)研究發(fā)現(xiàn)沙門氏菌在溫度較低和濕度較高的10月—3月期間含量更高的結(jié)果基本一致,其原因是沙門氏菌在溫度較低和濕度較高的冬季表現(xiàn)出更強的活性,從而更容易在與其他菌群競爭中獲優(yōu)勢;在夏季,溫度較高,有利于其它細(xì)菌繁殖生長,含量較低的沙門氏菌在與其它菌群競爭中處于劣勢,較難存活。此外,PlachaI(Plachaetal.,2001)也研究發(fā)現(xiàn)相比于溫度較高的夏季,沙門氏菌在溫度更低的冬季活性更高,而且發(fā)現(xiàn)在夏季和冬季相同pH變化幅度下,夏季pH的波動更容易導(dǎo)致沙門氏菌的死亡。本研究發(fā)現(xiàn)大腸桿菌和軍團菌在剩余污泥樣品中的分布較出水中更高,這與Gaspard等(GaspardPetal.,1997)對法國89個污水處理廠污泥中病原物分布調(diào)查發(fā)現(xiàn)的結(jié)果一致。以上結(jié)果也與多數(shù)研究(Deportesetal.,1995;Sahlströmetal.,2003;Lewisetal.,2002)一致,證實了微生物易于被活性污泥絮體吸附而沉積,因此更多研究者更傾向?qū)⒒钚晕勰嗫醋魑⑸锷L繁殖的溫床。此外,軍團菌在除G-A/O外的其他三種系統(tǒng)活性污泥中濃度均高于進水中濃度,可見軍團菌對活性污泥工藝有更好的適應(yīng)性。然而,沙門氏菌在剩余污泥樣品中均未檢出,而部分出水中出現(xiàn)沙門氏菌濃度上升的現(xiàn)象。究其原因,可能一方面是由于在污水處理中,沙門氏菌主要分布在水相,很少進入活性污泥絮體之中;或者又從污泥絮體中分離出來,如Hendricks(Hendrick,1971)研究發(fā)現(xiàn),近90%沙門氏菌可從人工濕地的基質(zhì)和沉積物中分離出來,重新進入水體,進而在部分出水中出現(xiàn)濃度升高現(xiàn)象。另一方面,在活性污泥中,占優(yōu)勢的多是本土微生物,而沙門氏菌來源于腸道,數(shù)量本就不多,進入曝氣池后,沙門氏菌在與其他數(shù)量巨大的細(xì)菌競爭中往往處于劣勢,進而走向死亡;再者,由于原生動物的捕食作用(Curdsetal.,1982;Pillaietal.,1942),使得沙門氏菌數(shù)量更低。此外,四種工藝對大腸桿菌、軍團菌和沙門氏菌三種菌的去除效果也各不同。相較于其他三個工藝,G-A/O工藝對大腸桿菌和軍團菌的處理效果較好。其對大腸桿菌和軍團菌的四季平均去除效率最高,分別達(dá)99.88%和93.48%。然而,即便四個污水處理廠對大腸桿菌去除效率可達(dá)90%以上,大腸桿菌在出水中濃度依然較高,維持在104左右,甚至高達(dá)105copies/ml,可見二沉池出水中較高濃度的大腸桿菌對生態(tài)安全具有不可忽視的潛在危險。在Q-A2/O、W-SBR與G-A/O污水處理過程中,存在軍團菌濃度升高的現(xiàn)象,尤其在W-SBR處理工藝中,軍團菌濃度遠(yuǎn)高于進水濃度。據(jù)有關(guān)軍團菌生長條件的研究(邵祝軍,2005)發(fā)現(xiàn),大量的污泥濃度、原生蟲類和有機物含量均有助于軍團菌的生長。而W-SBR其污水來源100%為生活污水,且系統(tǒng)中污泥濃度較高,有機物含量豐富,軍團菌本身就具有很強的環(huán)境適應(yīng)性,遇到人工創(chuàng)造的良好環(huán)境條件(曝氣、有機質(zhì)等)時,軍團菌即得到大量繁殖和增生,從而表現(xiàn)出濃度反升的現(xiàn)象。而在J-OD氧化溝處理過程中,污泥中的軍團菌數(shù)量較少,其原因可能是由于氧化溝污水處理工藝屬延時曝氣工藝,污泥齡較長,污泥穩(wěn)定化程度高,其不利的環(huán)境條件和微生物競爭壓力,導(dǎo)致軍團菌活性降低,致使數(shù)量減少;然而在出水中軍團菌濃度又出現(xiàn)升高,可能一方面因為軍團菌具有較強生命力,另一方面,Kuchta等研究(Kuchtaetal.,1985)發(fā)現(xiàn),軍團菌由于沒有相應(yīng)的噬菌體,且與許多細(xì)菌和原蟲存在共生關(guān)系,尤其是阿米巴等原生動物不僅可源源不斷的為軍團菌提供所需的營養(yǎng),而且阿米巴可分泌出厚的囊壁包裹軍團菌,從而可依附于生物膜或寄宿于原蟲這些屏障之中。因而,軍團菌可相應(yīng)的減輕延時曝氣工藝對其所造成的不利影響,待軍團菌遇見合適的繁殖條件時,將再度“蘇醒”并大量增殖,即病原菌的重新生長現(xiàn)象(Erdaletal.,2003;Iranpouretal.,2002)。正是因為軍團菌對水處理工藝乃至消毒工藝所表現(xiàn)出的超強耐受性,若處理不當(dāng),軍團菌可通過出水再次污染地表水,并形成氣溶膠擴散到環(huán)境中,進而對公共健康和生態(tài)環(huán)境造成潛在威脅(Baertschetal.,2007)。另外,需要注意的是,由于細(xì)菌死亡后DNA仍可存留一定時間,利用DNA進行定量PCR定量的方法也可能會高估病原菌含量。綜上所述,大腸桿菌和軍團菌在污水處理廠的剩余污泥和出水中仍具有較大的生態(tài)和健康風(fēng)險,應(yīng)加強二沉池出水或中水回用的消毒強度;如果條件允許,應(yīng)該適當(dāng)布點增設(shè)病原菌的常規(guī)檢測。尤其是軍團菌在夏季出水中含量過高,宜在夏季加強對軍團菌的監(jiān)測預(yù)防。此外,沙門氏菌在冬季出水中濃度也相對較高,也應(yīng)該引起足夠重視。同時,更應(yīng)加快對病原菌低成本、高效防治技術(shù)的研發(fā),以減少病原菌的環(huán)境排放風(fēng)險。
4結(jié)論(Conclusion)
1.1首先是管理體制中存在的問題。
這些問題都是比較嚴(yán)重的問題,因為一個系統(tǒng)的體質(zhì)是這個項目的根本。目前,某城鎮(zhèn)的污水處理廠主要由A公司運營,按照城鎮(zhèn)的具體情況和需求進行污水處理和收費,名義上是由城鎮(zhèn)水務(wù)局監(jiān)督管理,但是這一過程形同虛設(shè),監(jiān)管工作做得非常不到位。另外,整個體系中的人素質(zhì)過低,都是只能遵循傳統(tǒng)工藝和流程工作,這就導(dǎo)致污水處理系統(tǒng)不能與時俱進,不能夠在發(fā)展中完善自己,企業(yè)和城鎮(zhèn)監(jiān)管部門應(yīng)該從本質(zhì)人員入手,從根本解決這一問題。
1.2污水處理資金投入不夠全面。
某城鎮(zhèn)的污水處理收費方式是按照水量來收費,它的前期建設(shè)主要是靠政府部門進行融資來建設(shè),初期運營較為容易,但是后期的發(fā)展明顯的資金不足,收取的污水處理費只能夠維持污水處理廠的日常運行,如果進行產(chǎn)業(yè)升級或者流程優(yōu)化的話就會出現(xiàn)資金不足的問題。而目前征收的污水處理費滿足支付BOT污水處理服務(wù)費、管網(wǎng)泵站日常運行管理和管網(wǎng)工程貸款還本付息等方面后,剩余的資金滿足不了進一步污水處理系統(tǒng)建設(shè)的資金需求。
1.3部分污水處理廠由于設(shè)備落后,處理的水質(zhì)不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
有的地區(qū)發(fā)展較好,污水處理設(shè)備較為先進,但是卻存在負(fù)荷率過低的問題,比如說有的污水處理廠的負(fù)荷率只在百分之30左右。這是低于BOT服務(wù)合同約定的保底水量。造成這些問題的主要原因有:①已規(guī)劃建設(shè)的管網(wǎng)其服務(wù)區(qū)域尚未開發(fā),造成污水管道無水可收;②與污水主干管、干管配套的支管建設(shè)需要進一步完善,污水管道只是經(jīng)過排水戶,但多數(shù)未有主動接駁;③在污水管網(wǎng)建設(shè)過程中遺留的問題和在使用期間出現(xiàn)的缺陷,如泵站永久用電,部分主干管坍塌、滲漏等,影響到污水的收集與傳輸。
1.4再一個就是在各個部門普遍存在的問題,那就是監(jiān)管力度不足。
因為長期以來在各個部門流傳的風(fēng)氣就是上有政策下有對策,這導(dǎo)致監(jiān)管環(huán)節(jié)嚴(yán)重縮水,上行下效。由于巨額利益的吸引,而且又有監(jiān)管部門的疏忽,導(dǎo)致污水排放嚴(yán)重失誤,各種違法違規(guī)的事情接連發(fā)生。
2城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)建設(shè)運行管理的措施
為了優(yōu)化污水處理系統(tǒng)的流程,彌補其中的不足,進一步提高處理的效率和治污水平,根據(jù)某城鎮(zhèn)的具體情況進行合適地調(diào)整。嚴(yán)格整頓監(jiān)管部門,確保監(jiān)管流程的嚴(yán)格執(zhí)行??刹捎脜^(qū)域化的管理體制,以某地區(qū)作為一個整體區(qū)域,按照產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、企業(yè)化經(jīng)營、社會化服務(wù)的方向,組建區(qū)域化污水專職建設(shè)、管理和運營的污水處理公司,由污水處理公司來統(tǒng)一承擔(dān)區(qū)內(nèi)財政投資或本企業(yè)融資自籌的污水處理廠、管網(wǎng)的建設(shè)運營管理,并按照現(xiàn)代企業(yè)制度的改革方向,對污水處理行業(yè)實行產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營。以污水處理公司的整體化、區(qū)域化、產(chǎn)業(yè)化的管理體制、可以在城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)工程建設(shè)中發(fā)揮重大的作用。
2.1積極向上級部門申請污水處理廠的建設(shè)資金,拓寬污水處理的資金籌措渠道,也可建立股份制,來進行快速的融資。
2.2篩選出高質(zhì)量的人才,推動污水處理系統(tǒng)的改革優(yōu)化
進一步完善污水處理流程,提高污水處理效率和質(zhì)量,這樣才能進一步融資,才能讓污水處理廠走出這個急于發(fā)展卻又缺少資金的困境。嚴(yán)格整頓監(jiān)管部門的不良風(fēng)氣,讓上級到下級形成良好的重效率,重實效的風(fēng)氣,這樣才能讓整個污水處理事業(yè)步入一個良性循環(huán),越發(fā)展越先進,越發(fā)展設(shè)備越先進。具體上要廠網(wǎng)分開管理,這樣才能讓管理工作簡捷效率。污水處理廠可以把污水處理工作化整為零,任務(wù)具體分配到人,這樣才能提高工作效率,才能提高員工的責(zé)任心。還要讓有經(jīng)驗的人對整個污水處理廠進行大局上的規(guī)劃,并按照統(tǒng)一規(guī)劃,開展污水工程的建設(shè),保障污水處理廠的進水水質(zhì)水量能達(dá)到設(shè)計負(fù)荷,實現(xiàn)污水治理工程的效果。
2.3尋求合理的污水處理安排方案。
從城鄉(xiāng)統(tǒng)籌出發(fā),根據(jù)城鄉(xiāng)規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃以及地區(qū)環(huán)境容量和污染防治要求,組織編制區(qū)城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)詳細(xì)規(guī)劃,做到規(guī)劃先行,分步實施,同時根據(jù)各鎮(zhèn)的實際情況,統(tǒng)籌城鄉(xiāng)污水處理基礎(chǔ)設(shè)施布局,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污水處理等設(shè)施共建共享。加強各地各部門的經(jīng)驗交流工作,這樣才能互相對比出不足或者缺點,才能完善自己,還能看出對方的優(yōu)點,來強化自己。
2.4強化污水排放的監(jiān)控工作,加強對偷排污水的懲罰力度。
加強對進入城鎮(zhèn)污水收集系統(tǒng)的主要排放口特別是重點工業(yè)排污口的監(jiān)測,禁止超標(biāo)污水進入收集管網(wǎng),以保證污水收集系統(tǒng)和城鎮(zhèn)污水處理廠安全、正常運行。建立完善的污水處理流程和網(wǎng)絡(luò),完善質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn),切實落實檢測任務(wù)。加大對超標(biāo)排污、偷排偷放等違法行為的處罰力度,保證污水進管網(wǎng)的水質(zhì)符合國家《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。
3結(jié)束語
隨著城市污水處理技術(shù)的發(fā)展,我國水環(huán)境得到了很大改善,與此同時,污水處理工藝流程也面臨著一些新問題。經(jīng)過統(tǒng)計,我國近1/2的污水處理廠因為運行經(jīng)費、處理成本過高,沒有達(dá)到滿負(fù)荷運行的要求,造成了資源浪費。所以,應(yīng)當(dāng)在確保污水處理質(zhì)量的前提下,運用成熟的技術(shù)降低污水處理中的能源消耗,促進污水處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?;钚晕勰喙に囀俏鬯幚淼挠行Х椒ǎ瑢⑽鬯突钚晕勰嘁煌湃肫貧獬?,讓污水中的有機物、氧氣與微生物充分反應(yīng),以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。在這一污水處理方法中,為了將溶解氧控制在一定目標(biāo)范圍內(nèi),確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),就必須輸入鼓風(fēng)送氧量。但是,傳統(tǒng)的污水處理工藝為了確保充分曝氣,經(jīng)常輸入過量的鼓風(fēng)送氧量,進而造成了能源的浪費。因此,必須重視污水處理工程中的鼓風(fēng)節(jié)能技術(shù)研究,合理運用先進的計算機技術(shù)和控制技術(shù),并結(jié)合現(xiàn)代管理平臺軟件,優(yōu)化處理鼓風(fēng)曝氣過程的曝氣量,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
2鼓風(fēng)機的應(yīng)用
2.1鼓風(fēng)機選型
在污水處理廠的日常污水處理過程中,鼓風(fēng)機組的耗電量比較大,是污水處理廠中能耗最大的一個環(huán)節(jié)。為了進一步降低鼓風(fēng)機組的電能消耗,必須要做好鼓風(fēng)機選型工作。目前,在城鎮(zhèn)污水處理廠中,較為常用的鼓風(fēng)機為羅茨鼓風(fēng)機和離心鼓風(fēng)機。
2.1.1羅茨鼓風(fēng)機
這類鼓風(fēng)機的排氣壓力是按照需要或系統(tǒng)阻力確定的,較為突出的特點是在設(shè)計壓力范圍內(nèi),管網(wǎng)阻力變化時,流量變化比較小。羅茨鼓風(fēng)機采用的是整體式結(jié)構(gòu),電機與風(fēng)機全都安裝在機架上,兩者之間用皮帶傳動。風(fēng)機進出口位置處通常都會安裝消聲器,以此達(dá)到降低風(fēng)機運轉(zhuǎn)噪聲的目的。該風(fēng)機的葉輪與機體之間不直接接觸,結(jié)構(gòu)相對比較簡單,便于維護。
2.1.2離心鼓風(fēng)機
這類鼓風(fēng)機是借助高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對氣體加速,從而使動能直接轉(zhuǎn)換為勢能,壓力升高的過程主要發(fā)生在葉輪和擴壓的過程中。離心鼓風(fēng)機屬于恒壓型風(fēng)機的范疇,它的突出特點是運行平衡、供氣連續(xù)、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長和噪聲小。
2.1.32種機型的比較
比較了2種鼓風(fēng)機后發(fā)現(xiàn),進氣溫度對2種風(fēng)機的性能影響不是很大,可以忽略不計。當(dāng)壓力≤4MPa時,羅茨鼓風(fēng)機的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于離心鼓風(fēng)機;當(dāng)流量<15m3/min時,羅茨鼓風(fēng)機的軸功率僅為離心鼓風(fēng)機的50%,首次使用的費用也為離心鼓風(fēng)機的50%.由此可見,在城鎮(zhèn)污水處理廠中,可將羅茨鼓風(fēng)機作為首選。
2.2鼓風(fēng)機節(jié)能措施
2.2.1控制溶解氧DO值
可在好氧段的中段位置設(shè)置1個在線溶解氧儀表,按照現(xiàn)場生產(chǎn)工藝調(diào)試進水水質(zhì),設(shè)置1個合理的溶解氧值,使DO能夠?qū)崟r跟蹤設(shè)定值,并借助在線空氣流量計計算出實際需氣量。這種控制方式最突出的優(yōu)點是實時跟蹤性能好,適用于進場水質(zhì)變化波動較小的工藝處理時段。
2.2.2設(shè)置DO值
按照進水流量的變化情況動態(tài)設(shè)置DO值。利用MATLAB算法能夠獲得一組較為合理的階段性DO預(yù)測值,然后再按照第一種模式控制。這種控制方式的優(yōu)點是它能夠適應(yīng)進廠水質(zhì)波動范圍較大,并且水質(zhì)變化較為明顯的工藝處理時段,節(jié)能效果顯著。
2.2.3控制曝氣量
精確控制曝氣量,穩(wěn)定生物池溶解氧DO值,減少溶解氧的波動,使生物池微生物群落始終處于高效的處理環(huán)境中,節(jié)約5%~15%的曝氣量。同時,還可以降低DO的平均設(shè)定值,在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下,減少10%的鼓風(fēng)能耗,或者在提高出水水質(zhì)指標(biāo)的前提下,增加COD的消減量,大幅降低鼓風(fēng)機組啟停頻率,減少設(shè)備損耗,節(jié)約設(shè)備的維護成本。
3風(fēng)量調(diào)節(jié)
在污水處理工藝中,曝氣池的需氣量一般都是按照污泥濃度和水量等情況不斷變化的,同時,外界溫度變化也會改變氣量。為了達(dá)到更好的處理效果,需要不斷調(diào)整鼓風(fēng)機的供氣量,以適應(yīng)各種新的工況,這個過程即風(fēng)量調(diào)節(jié)。通常情況下,鼓風(fēng)機風(fēng)量調(diào)節(jié)有以下3種方式:
①出口節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種人為加大管網(wǎng)阻力的方法,利用該方法,能夠大幅降低裝置的效率,從而達(dá)到節(jié)能的目的。
②進氣節(jié)流調(diào)節(jié)。這是一種通過改變進氣閥門的開度來改變風(fēng)機性能曲線的調(diào)節(jié)方法,其特點是簡單易行,調(diào)節(jié)后風(fēng)機能夠在更大的流量范圍內(nèi)工作。
③變頻調(diào)節(jié)。這是一種最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法,但是,它的造價也相對較高,適用于大型污水處理廠。
4空氣過濾
為了進一步提高污水處理過程中氧的利用率,大部分污水處理廠的曝氣池都使用了微孔曝氣器。這種曝氣器的布?xì)饪讖揭话阍?20~200μm,所以,在進氣的過程中,必須充分考慮過濾的問題,否則會造成堵塞微孔的情況發(fā)生,從而影響污水的處理效率。目前,靜電除塵器和過濾式除塵器在污水處理廠中的應(yīng)用比較廣泛。靜電除塵器內(nèi)置高壓電場,對于粒徑在1~2μm的塵粒,其除塵效率可達(dá)98%~99%.但是,由于這種設(shè)備的一次性投資較大,所以,不適合小型的污水處理廠使用;過濾式除塵器主要是利用濾料將塵粒和空氣分離,進而達(dá)到過濾的目的,其除塵效率相對較高,并且投資省、運行穩(wěn)定,比較適合小型污水處理廠使用。
5結(jié)束語
關(guān)鍵詞:油田污水;污水處理;膜分離技術(shù)
1引言
隨著油田開發(fā)進程的加快,油田廢水日益增多,嚴(yán)重地污染了生態(tài)環(huán)境。油田廢水水質(zhì)復(fù)雜,含有石油破乳劑、鹽、酚、硫等污染環(huán)境物質(zhì)。油田廢水一般具有以下特征:含油量高(1000mg/L);礦化度高(20000-50000mg/L);PH值偏堿(7.5-8.5);廢水中含有細(xì)菌(硫酸鹽還原菌SRB5-10μm)等。
油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水及站內(nèi)其它類型的含油污水。油田污水的處理依據(jù)油田生產(chǎn)、環(huán)境等因素可以有多種方式。當(dāng)油田需要注水時,油田污水經(jīng)處理后回注地層,此時要對水中的懸浮物、油等多項指標(biāo)進行嚴(yán)格控制,防止其對地層產(chǎn)生傷害。石油生產(chǎn)單位大部分集中在干旱地區(qū),水資源嚴(yán)重缺乏,如何將采油過程中產(chǎn)生的污水變廢為寶,具有十分重要的現(xiàn)實意義。
采用注水開采的油田,從注水井注人油層的水,其中大部分通過采油井隨原油一起回到地面,這部分水在原油外運和外輸前必須加以脫除,脫出的污水中含有原油,因此被稱為油田采出水。隨著油田開采年代的增長,采水液的含水率不斷上升,有的區(qū)塊已達(dá)到90%以上,這些含油污水已成為油田的主要注水水源。隨著油田低滲透油田和表外儲層的連續(xù)開發(fā),對油田注水水質(zhì)的要求更加嚴(yán)格。油田污水處理的目的是去除水中的油、懸浮物、添加劑以及其它有礙注水、易造成注水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢的不利成分。所采用的技術(shù)包括重力分離、粗?;?、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。各油田或區(qū)塊的水質(zhì)成分復(fù)雜、差異較大,處理后回注水的水質(zhì)要求也不一樣,因此處理工藝應(yīng)有所選擇。研制新型設(shè)備和藥劑,開發(fā)新工藝,應(yīng)用新技術(shù)成為油田污水處理發(fā)展的新趨勢
2油田污水處理技術(shù)現(xiàn)狀
油田的水處理工藝,其流程一般為“隔油——過濾”和“隔油——浮選(或旋流除油)——過濾”,即通常稱為的“老三套”,其工藝主要是除去廢水中的油和懸浮物。在很長一段時間內(nèi),此工藝流程被廣泛地應(yīng)用于各油田的采出水處理中,而且效果良好,處理后的水質(zhì)一般都能達(dá)到回注水的要求。
2.1技術(shù)分類
根據(jù)對油田污水處理程度和水質(zhì)要求的不同,通常將污水處理技術(shù)分為一級處理、二級處理和三級處理。各級處理所除去或處理對象見表一。一般來說一級處理屬于預(yù)處理,二級處理能除去90%左右可降解有機物荷90~95%的固體懸浮物。然而對于重金屬毒物和生物難以降解有機物高碳化合物以及在生化處理過程中出現(xiàn)氮、磷難以完全除去,尚需進行三級處理。各級處理技術(shù)主要包括重力分離、粗?;?、浮選法、過濾、膜分離以及生物法等十幾種方法。
一二級處理主要是利用過慮、沉降、浮選方法把污水中的懸浮物除去。去除廢水中的礦物質(zhì)和大部分固體懸浮物、油類等。主要方法包括重力分離、離心分離、過濾、粗?;?、中和、生物處理等方法。這些技術(shù)在國內(nèi)外都比較成熟。
液——液旋流分離技術(shù)作為20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種新興的工業(yè)水處理,離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn),形成離心力場,因顆粒和污水的質(zhì)量不同,受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè),質(zhì)量小的則停留在內(nèi)側(cè),各自通過不同的出口排出,達(dá)到分離污染物的目的。首先在國外海上油田得到推廣應(yīng)用。相對于其他的除油設(shè)備如各種隔油池,水力旋流器除去油滴直徑小的乳化油效率高,且占地小、無易損件。且水力旋流器,具有體積小、重量輕、分離性能好、運行安全可靠等優(yōu)點,而備受重視三級處理屬于高級處理油田污水處理方法,其主要方法有:一是化學(xué)法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分膠體和溶解性物質(zhì),特別是含油廢水中的乳化油。包括混凝沉淀、化學(xué)轉(zhuǎn)化和中和法;吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型;二是物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。生物法分成好氧生物處理和厭氧生物處理,氣浮法是將空氣以微小氣泡形式注入水中,使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附,因其密度小于水而上浮,形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果,浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用,另一方面還有吸附架橋作用,可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。吸附法主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同,吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型。油田污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭,由于其吸附容量有限,且成本高,再生困難,使用受到一定的限制,故一般只用于含油廢水的深度處理。因此,近年來開展了尋求新的吸油劑方面的研究;三是生物法是利用微生物的生化作用,將復(fù)雜的有機物分解為簡單的物質(zhì),將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì),從而使廢水得以凈化。
膜分離技術(shù)被認(rèn)為是“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力,以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。特別是超濾,己經(jīng)在除油的相關(guān)研究中取得了——定的進展,逐漸從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。
2.2油田污水處理的一般工藝
油田污水成分比較復(fù)雜,油分含量及油在水中存在形式也不相同,且多數(shù)情況下常與其他廢水相混合,因此單一方法處理往往效果不佳。同時,因各種力法都有其局限性,在實際應(yīng)用中通常是兩三種方法聯(lián)合使用,使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外,各油田的生產(chǎn)方式、環(huán)境要求以及處理水的用途的不同,使油田污水處理工藝差別較大。在這些工藝流程中,常見的一級處理有重力分離、浮選及離心分離.主要除去浮油及油濕固體;二級處理有過濾、粗?;⒒瘜W(xué)處理等,主要是破乳和去除分散油;深度處理有超濾、活性炭吸附、生化處理等,主要是去除溶解油。最常見油田污水處理的工藝見圖1:
2.3膜生物反應(yīng)器工藝
膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術(shù),以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地,并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點:處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積??;易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單。自上世紀(jì)80年代以來,該技術(shù)愈來愈受到重視,成為研究的熱點之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家,規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。
在我國,膜生物反應(yīng)器作為污水再生回用的一項高新技術(shù),其開發(fā)與研究也正越來越深入。雖然目前膜生物反應(yīng)器在我國的實際應(yīng)用還較少,然而,在水資源日益緊缺的情況下,隨著膜技術(shù)的發(fā)展、新型膜材料的開發(fā)以及膜材料成本的逐漸下降,膜生物反應(yīng)器將會有較好的應(yīng)用前景。
3油田污水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢
隨著全球范圍水資源短缺的加劇,以及人們對環(huán)境污染認(rèn)識的加深,油田污水處理后回用已經(jīng)越來越受到重視。近期的研究有如下趨勢:
(1)新型水處理藥劑的研制和開發(fā)。混凝劑是油田采出水、鉆井污水等處理中重要的藥劑,研制混凝能力強、能夠快速破乳、沉降速度快、絮凝體體積小、在堿性和中性條件下同樣有效的新型混凝劑,是水處理藥劑開發(fā)者致力的方向。近年來,研制和應(yīng)用原料來源廣的聚合鋁、鐵、硅等混凝劑成為熱點,無機高分子混凝劑的品種已經(jīng)逐步形成系列;而在有機方面,有機混凝劑復(fù)合配方的篩選和高聚物枝接是研究的重點。
(2)膜分離技術(shù)的研究及推廣。膜分離技術(shù)用于油田污水處理,目前尚處于工業(yè)性試驗階段,難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的原因主要是膜的成本和膜污染問題。因此,今后的研究重點是:開發(fā)質(zhì)優(yōu)價廉的新材料膜;減少膜污染的方法;清洗方法的優(yōu)化以及清洗劑的開發(fā)。
(3)開發(fā)工藝更為先進的復(fù)合反應(yīng)器,提高處理效率,減少占地面積。MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合,其起源是用膜分離技術(shù)取代活性污泥法中的二沉池,進行固液分離。這種工藝不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統(tǒng)工藝不可比擬的優(yōu)點。膜生物反應(yīng)器工藝,作為膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的結(jié)合體,集中了兩種技術(shù)的優(yōu)點,已經(jīng)在一些工業(yè)廢水處理中應(yīng)用,但目前未見其應(yīng)用于油田污水處理的報道。但就其自身特點而言,膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于油田污水處理的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)因此,從長遠(yuǎn)的觀點來看,膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用范圍必將越來越廣。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天,MBR已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿?,將是新世紀(jì)替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的有力競爭者。
參考文獻
[1]陳國華.水體油污治理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
加大執(zhí)法力度,強化生態(tài)環(huán)境監(jiān)管,嚴(yán)格控制主要污染物排放,抓緊解決嚴(yán)重威脅人民群眾健康安全的環(huán)境污染問題。
推進市政公用事業(yè)的市場化進程?!钥偫淼摹墩ぷ鲌蟾妗?/p>
隨著社會的不斷進步和經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展,環(huán)境問題已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點之一。和生產(chǎn)生活息息相關(guān)的水的問題日漸突出,污水處理及再生利用作為改善環(huán)境和節(jié)水、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工作更成為今年各地“兩會”關(guān)注的話題。在全國“兩會”召開之際,記者來到建設(shè)部的相關(guān)部門,了解到了我國城市排水與污水處理及再生利用的現(xiàn)狀。通過采訪,記者了解到,在市政公用行業(yè)市場化進程加快的環(huán)境里,污水處理及再生利用還需要政府的大力推動和培育。
污水處理及再生利用的現(xiàn)狀喜中有憂
近年來,我國污水處理及再生利用工作取得了很大進展。截止到2002年底,全國已有城市污水處理廠537座,處理能力為3578.5萬噸/日,其中有二、三級污水處理廠399座,城市排水管道17.3萬公里,污水處理率為40%,污水再生利用21億立方米。從2003年國家實施積極財政政策以來,新增排水管網(wǎng)4.7萬公里,污水處理率增加了10個百分點。預(yù)計2003年的統(tǒng)計出來,城市污水處理量可以達(dá)到139億立方米,城市污水處理率約為42%。
國家和政府相關(guān)部門對水污染的重視程度也越來越高。在重點流域,根據(jù)國務(wù)院對“三河”、“三湖”三峽庫區(qū)及其上游地區(qū)等重點流域水污染防治規(guī)劃和南水北調(diào)工程規(guī)劃的批復(fù)要求,建設(shè)部加強了對城市污水處理在建項目的檢查和指導(dǎo),實施對口支援,督促已建成設(shè)施及早發(fā)揮效益。
國家“十五”計劃時間過半,建設(shè)部組織重慶、湖北、四川、云南、貴州等五省市建設(shè)部門,對計劃或規(guī)劃中列入的城鎮(zhèn)污水和垃圾處理項目進行核查,要求各地要對近期建設(shè)規(guī)??茖W(xué)論證,高度重視污水管網(wǎng)的配套建設(shè),并要求各地建設(shè)行政主管部門要統(tǒng)籌規(guī)劃,做好項目的論證和工程實施的組織協(xié)調(diào)工作,對10個重點流域研究建立網(wǎng)上定期上報制度和相關(guān)項目的監(jiān)管措施。
同時,建設(shè)部等部門頒發(fā)的《關(guān)于推進城市污水、垃圾處理產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的意見》、《關(guān)于加快市政公用行業(yè)市場化進程的意見》等相關(guān)政策的出臺以及對相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究也極大地推動了污水處理產(chǎn)業(yè)化進程。經(jīng)過戰(zhàn)勝“非典”過程中的不斷總結(jié),《全國醫(yī)院污水處理規(guī)劃》、《醫(yī)院污水處理技術(shù)指南》、《醫(yī)院污水處理設(shè)施建設(shè)和運行管理辦法》相繼出臺,排水行業(yè)的應(yīng)急體系也開始建立起來。
但從總量上看,我國的污水處理率還不高,還有一些很具體的問題存在。
污水處理當(dāng)前存在的主要問題
污水處理及再生利用目前面臨一些亟待解決的問題。一是部分污水處理項目工程進度與《規(guī)劃》要求仍有差距,地方政府在實施計劃時對部分項目進行了調(diào)整;二是污水處理廠的配套管網(wǎng)建設(shè)相對滯后,污水收集率低,部分已建成的設(shè)施運行效率不高;三是由于歷史欠賬太多,使得城市污水處理率仍然偏低,排水管網(wǎng)建設(shè)和更新改造工作滯后,造成部分城市排水管網(wǎng)陳舊、規(guī)格偏小、帶病運行;四是污水處理產(chǎn)業(yè)化與市場化經(jīng)驗不足,運作過程有待規(guī)范,各級建設(shè)行政主管部門對于污水、垃圾處理市場秩序的監(jiān)督和管理有待加強;五是污水處理收費機制不健全、標(biāo)準(zhǔn)低、征繳率低,設(shè)施運行經(jīng)費保證率低。
加強引導(dǎo)統(tǒng)籌規(guī)劃協(xié)調(diào)實施
針對污水處理的現(xiàn)狀,相關(guān)部門已經(jīng)制定了對策。
建設(shè)部將成立重點流域城市水污染治理領(lǐng)導(dǎo)小組和辦公室,加強對城市污水、垃圾處理項目的檢查、督促和指導(dǎo)工作的組織領(lǐng)導(dǎo)。研究建立城市污水處理工程項目督察體系、質(zhì)量保障體系和指導(dǎo)體系,研究建立城市污水、垃圾處理工程建設(shè)、運行管理的技術(shù)決策支持體系和管理規(guī)范。建立城市污水、垃圾處理工程建設(shè)與運行管理信息系統(tǒng),進一步加強對項目的前期指導(dǎo)工作,合理確定規(guī)模,確保管網(wǎng)配套。進一步加強對配套管網(wǎng)建設(shè)的檢查和督促,以及對工程建設(shè)質(zhì)量的監(jiān)督。
關(guān)鍵詞:城市污水處理廠;進水水質(zhì);出水水質(zhì);工藝技術(shù);污泥處理與處置
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,我們生活的環(huán)境變得越來越差,特別是水體的污染到了觸目驚心的地步。雖然我國在城市污水處理廠建設(shè)方面取得一定成效,已建成百余座污水處理廠,但在控制水污染方面,形勢不容樂觀,預(yù)計今后還有大量的城市污水處理廠待建設(shè)。在建設(shè)城市污水處理廠過程中,設(shè)計工作是龍頭,在設(shè)計時常常碰到一些熱點問題,引起各方爭論。本文對這些問題作了剖析。
一、污水處理廠的廠址選擇
污水處理廠位置的選擇,應(yīng)符合城市總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的要求,并根據(jù)下列因素綜合確定:廠址必須位于集中給水水源下游,并應(yīng)設(shè)在城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)的下游,為保證衛(wèi)生要求,廠址應(yīng)與城市工業(yè)區(qū)、居住區(qū)保持約300m以上距離,廠址宜設(shè)在城市夏季最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè),及主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)結(jié)合污水管道系統(tǒng)布置及納污水域位置;污水處理廠選址宜設(shè)在城市低處,便于污水自流,沿途盡量不設(shè)或少設(shè)提升泵站,有良好的交通、運輸和水電條件;有良好的工程地質(zhì)條件;廠區(qū)地形不受水淹,有良好的防洪、排澇條件盡量少拆遷、少占農(nóng)田,同時因廠區(qū)規(guī)劃有擴建的可能,應(yīng)預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展用地。
在擬建新的污水處理廠時,一般需由建設(shè)單位提出2—3個污水處理廠備選地址,由設(shè)計部門從中比較選擇。這就要求設(shè)計人員不要盲目遷就建設(shè)單位的意見,應(yīng)親自考察當(dāng)?shù)貙嶋H情況,在全面分析的基礎(chǔ)上提出合適的廠址。
二、處理工藝選擇
污水處理工藝選擇是依據(jù)進水水質(zhì)、水量狀況,再依據(jù)受納水體環(huán)境容量或者國家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),確定應(yīng)該去除污染物的項目與數(shù)量,從而選擇合適的污水處理工藝。在選擇污水處理工藝過程中經(jīng)常討論的問題有如下幾方面:
(一)進水水質(zhì)預(yù)測
城市污水處理工藝選擇的水質(zhì)因素進水水質(zhì)水量特性和出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是城市污水處理工藝選擇的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是我國當(dāng)前城市污水處理工程設(shè)計中存在的薄弱環(huán)節(jié)。城市污水管網(wǎng)的完善,對城市污水處理廠設(shè)計規(guī)模和設(shè)計水質(zhì)的確定至關(guān)重要,目前我國大多數(shù)城市管網(wǎng)建設(shè)還不配套,因此造成城市污水處理規(guī)模和水質(zhì)難以合理確定,投入運行后實際值與設(shè)計值往往相差較大,效能難以充分發(fā)揮。
因此,污水處理技術(shù)政策中要求,應(yīng)切合實際地確定污水進水水質(zhì),優(yōu)化工藝設(shè)計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進行詳細(xì)調(diào)查或測定,作出合理的分析預(yù)測。對于城市污水處理工藝方案及其設(shè)計參數(shù)的確定,進行必要的水質(zhì)水量特性分析測定和動態(tài)工藝試驗研究。
(二)處理出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
處理廠出水水質(zhì)是按照尾水排入水域類別,再依照國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),以滿足各項指標(biāo)要求。采用二級處理工藝,處理出水恐怕難以達(dá)到氨氮與磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn),需要采用脫氮除磷工藝流程,特別是一級標(biāo)準(zhǔn)中磷酸鹽指標(biāo)0.5mg/L,有相當(dāng)難度。有人提出,處理廠尾水排入非蓄水性河流或非封閉性水域,是否還要控制如此低的磷酸鹽含量。采用生物脫氮除磷工藝,或者化學(xué)除磷工藝,需要增加基建投資與經(jīng)常運行費用,同時還要求具有較高的運行管理水平。
(三)污水消毒
為了保護人類的生命健康,保護好水環(huán)境,世界許多國家和地區(qū)都要求對城市污水在排放前進行消毒處理。室外排水設(shè)計規(guī)范中,城市污水處理廠出水要加氯消毒,而且對生物處理后投氯量規(guī)定為5mg/L-10mg/L,并設(shè)停留時間為30rain混合接觸池。有人提出,國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)對城市二級處理廠出水水質(zhì)未確定大腸菌群數(shù)及余氯值,所以處理廠出水要不要加氯是值得研究的課題。紫外線污水消毒技術(shù)如今已被廣泛應(yīng)用于各類城市污水的消毒處理中,包括低質(zhì)污水,常規(guī)二級生化處理后的污水、合流管道溢流廢水和再生水的消毒。目前世界上最大的使用紫外線消毒技術(shù)的再生水處理廠是加州santaRosa污水處理廠,處理規(guī)模25萬m3/d,該系統(tǒng)為明渠式中壓燈消毒系統(tǒng)。
三、主流處理工藝
(一)關(guān)于活性污泥法
當(dāng)前流行的污水處理工藝有:AB法、SBR法、普通曝氣法等,這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的,且各有其特點。
1、AB法(Adsorption—Biooxidation)
該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負(fù)荷分二級供氧,A級負(fù)荷高,曝氣時間短,產(chǎn)生污泥量大,污泥負(fù)荷2.5kgBOD/(kgMLSS.d)以上,池容積負(fù)荷6kgBOD/(m3.d)以上;B級負(fù)荷低,污泥齡較長。A級與B級間設(shè)中間沉淀池。二級池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同,形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點,但不適合低濃度水質(zhì),A級和B級亦可分期建設(shè)。
2、SBR法(SequencingBatchReactor)
SBR法早在20世紀(jì)初已開發(fā),由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個或三個池子構(gòu)成一組,輪流運轉(zhuǎn),一池一池地間歇運行,故稱序批式活性污泥法?,F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性SBR工藝,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單,由于只有一個反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運行方式靈活,可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài),實現(xiàn)除磷脫氮的目的。
3、普通曝氣法
本工藝出現(xiàn)最早,至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好,經(jīng)驗多,可適應(yīng)大的污水量,對于大廠可集中建污泥消化池,所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理,不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實踐中,通過降低普通曝氣池容積負(fù)荷,可以達(dá)到脫氮的目的,在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū),可以除磷,亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5,工程上稱為普通曝氣法的變法,亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。
四、污泥的處理
污水處理廠在水處理過程中會截流與排出一定量的柵渣、沉砂和污泥。對城市污水廠而言,其數(shù)量大約為進水量的0.5%-1.5%。目前部分設(shè)計單位在污水處理廠設(shè)計中對污泥處置重視程度不夠,大部分中小型污水廠產(chǎn)生的污泥,經(jīng)濃縮、機械脫水后直接外運,這些污泥實際上均未達(dá)到穩(wěn)定要求,是否會帶來環(huán)境的二次污染是值得注意的。因此設(shè)計部門應(yīng)加強對污泥處置的設(shè)計與研究,目前常用的污泥穩(wěn)定方法有污泥中溫消化、污泥好氧消化、污泥投加石灰、污泥焚燒等方法污泥綜合利用的試驗研究已有各種報道,例如利用污泥制磚、制陶瓷等用作建筑材料,甚至從污泥中提煉維生素B12等等,但大部分是實驗室試驗,與實際應(yīng)用還有相當(dāng)距離。城市污泥的最終出路,還是用作綠化或農(nóng)田肥料,改良土壤,這似乎是較現(xiàn)實的綜合利用方案,但目前尚缺少組織推廣應(yīng)用的機構(gòu),在政策上也缺少支持。事實上城市污水廠污泥作為“綠色植物”的天然有機肥料是具有廣闊前途的。一個城市若有多座污水處理廠,可把各處理廠污泥集中起來,建一座具有相當(dāng)規(guī)模的污泥處理廠,包括處理下水道清通過程中產(chǎn)生的污泥、化糞池污泥等等,當(dāng)污泥處理廠達(dá)到一定規(guī)模后,可減少單位投資,降低日常費用,也便于污泥綜合利用。
五、要注重借鑒外國的先進經(jīng)驗
我們現(xiàn)在的發(fā)展走的是西方發(fā)達(dá)國家走過的先發(fā)展后治理的老路,西方現(xiàn)在在污水處理廠的建設(shè)方面積累了不少經(jīng)驗和教訓(xùn);現(xiàn)在已經(jīng)有外國的設(shè)計公司進軍中國污水處理市場了,我們在面對競爭的同時也要抓住這個很好的學(xué)習(xí)和借鑒機會。