小城镇污水预处理一体化设备研究

摘要

小城镇污水治理是国家污染治理的战略目标之一。小城镇污水水量小、水量水质波动大，套用传统的城市污水处理厂建设模式，流程长、投资高、管理复杂、占地面积大。相比传统的污水厂处理模式，污水处理一体化设备集成各个工艺构筑物的功能，工艺流程简单，无需设计、土建施工等环节、占地少、投资低、运行管理简单，更适合小城镇污水的处理。
　　 物化前处理是污水处理的重要步骤，主要用于去除水中SS、砂、非溶解性CODcr及TP等。目前市场上虽有旋流沉砂器、斜板沉淀器、折板絮凝器等预处理设备供用户选择，但这些设备功能集成度较低、去除污染物功能单一。因此，迫切需要开发适合小城镇污水特点的、多功能集成的污水预处理一体化设备。
　　 针对小城镇小水量污水特点，开发了一种小城镇污水预处理一体化设备。该设备集成旋流沉砂、折板絮凝、两段折流斜板沉淀等多种工艺和功能于一体。该设备能实现污水中的泥(砂)水分离，并能较好去除污水中非溶解性CODcr及TP。该设备的开发应用实现了分散式小水量污水处理的高效能、低投资和模块化，解决小城镇污水处理的难题。
　　 论文对新开发的设备进行中试试验，研究进水水质、进水水力负荷、螺旋桨转速、投加化学絮凝剂、投加剩余污泥絮凝剂等因素对污水预处理一体化设备处理效果的影响。这对以后反应器的创新、改进和运行提供了有力的理论依据。
　　 研究的主要成果如下：
　　 ①污水预处理一体化设备外形尺寸为3×1×3.1m，设计处理能力为50m3·d-1，旋流沉砂区水力停留时间40s，折板絮凝区水力停留时间31.8min，斜板沉淀区表面负荷1.44m3·m-2·h-1，停留时间125min。斜板沉淀区泥斗高0.6m，配水区高度0.6m，斜板区高度0.87m，清水区高度0.70m，超高0.3m。
　　 ②污水预处理一体化设备在设计处理能力50m3·d-1、水力负荷为1.44m3·m-2·h-1的条件下运行，SS、CODcr、TP、砂的平均去除率分别为60.8％、34.7％、23.2％、50.4％。旋流沉砂区主要去除的是砂，对有机物几乎没有去除。SS、CODcr的去除率均随进水SS、CODcr浓度的增加而增加，设备的抗进水水质冲击能力较强。
　　 ③污水预处理一体化设备在进水水力负荷分别为1.44 m3·m-2·h-1、2m3·m-2·h-1、3m3·m-2·h-1、4m3·m-2·h-1的条件下运行，SS、CODcr、TP的去除率均随进水水力负荷的增加略有减小，设备的抗水力冲击负荷能力较强。
　　 ④污水预处理一体化设备在进水水力负荷2m3·m-2·h-1、水力停留时间为1.5h的条件下运行，研究硫酸铝、PAC、PFS、剩余污泥四种絮凝剂不同投加量对SS、CODcr、TP去除效果的影响。
　　 研究表明：对于碳源受限型污水，污水预处理对除磷要求高时，选择投加絮凝剂的优先顺序为：PFS>硫酸铝>PAC。投加剩余污泥絮凝对TP几乎无去除，不宜选用。对于碳源非受限型污水，污水预处理对除磷无要求时，投加剩余污泥成本最低，且有提高SS、CODcr，去除率的效果，减少后续生物处理的有机负荷，减少曝气量。剩余污泥回流至污水预处理一体化设备后还能提高剩余污泥的含水率，减少污泥的处理量，降低污泥的处理费用。
　　 ⑤污水预处理一体化设备吨水电耗费用仅有0.007元，占地面积3m2，制作成本不足3万元。虽然设计处理水量为50m3·d-1，但在138m3·d-1水量下，仍保持良好的运行效果，按138m3·d-1水量计算，投资为215.9元·m-3·d-1。
　　 最优絮凝剂PFS的投加量为70mg·L-1时，对SS、CODcr、TP的去除率分别为69.6％、48.7％、49.1％。此时，吨水处理成本为3.5分。