人工快渗污水处理系统工艺CRI的发展.doc

人工快渗污水处理系统工艺CRI的发展李璐深港产学研环境技术中心广东深圳518057摘要人工快渗污水处理系统工艺CRI是在为解决我国污水收集较难需要分散处理的中小城镇小型污水处理厂的工艺选择的问题而产生的新型工艺一般中小城镇小型水处理厂地域偏远规模小管理水平低运行复杂费用高污泥处置易引发二次污染CRI工艺具有操作简单运行成本低水处理效果好没有生化污泥产生的优点适合在偏僻地区中小城镇污水处理厂使用的工艺关键词人工快渗污水处理系统发展特点1总论11当前我国市政污水处理事业主要现状当前我国的水环境保护面临着三大矛盾我国环境问题日益严重与增长方式转变缓慢的矛盾突出协调经济与环境关系的难度越来越大人民群众改善环境的迫切性与环境治理长期性的矛盾突出环境问题成为引发社会矛盾的焦点问题污染形势日益严峻与环保要求越来越高的矛盾突出当前大城市对污水处理工作做得比较好但是目前决定我国环境质量整体提高的矛盾是水污染强度日益增大水处理的普及程度低而人民对环境质量要求日益提高主要是我国小城镇污水处理基础设施不到位因此小城镇的污水处理事业发展已经成为保护水环境的主流长期以来困扰我国环境保护发展的一个重要的瓶颈因素是水环境保护成本较高而且效率低污水截流管网截污能力滞后于当地环境发展状况管网体制陈旧截污能力低分流制管道接错率高整体截污效率偏低而污水处理工作作为水环境保护的关键环节通常污水处理厂建设后往往因为较高的污水处理运行费用较高地方财政难以支付而导致许多污水处理厂陷于停产状态我国污水处理设备运行状况是13运行正常13不正常13处于闲置状态污水处理厂的实际运转率不超过50我国污水的实际处理率远远低于污水处理设施的设计能力不能充分发挥其全部功能不仅浪费了大量的基础建设资金而且起不到应有的效果加之我国小城镇污水管道建设不能满足城市化发展的需求由于这些中小城镇和大城市经济发展水平排水体制基础资料融资渠道等有很大的不同因此不可能也不应该把大城市的污水治理工艺技术装备等搬用到中小城镇的污水处理厂中去不能通过建设大型污水处理厂集中收集并处理污水所以不能发挥出预期的功能这些因素就决定了应用于中小城镇的污水处理技术必须经济高效节能简便易行因此研究和开发的新工艺改造和替代传统工艺成为我国目前急需解决的问题同时发展具有独立自主知识产权的处理效果好且高效率低能耗的污水处理技术是我国当前污水治理领域的一项主要任务12高效的污水处理工艺特点结合我国的实际情况走简易高效率低能耗的技术路线才是适合我国的基本国情的必然途径目前我国乃至世界范围内在高效率低能耗污水处理技术方面的研究已取得了不少进展也开发出了一些经济实用高效低能耗的污水处理技术高效低能耗是针对传统污水处理方法的工艺流程存在的问题而提出来的目前没有明确的定义但总体上应具有以下特征基建投资省我国是一个发展中国家经济发展所需资金非常庞大因此严格控制总投资对减轻地方开支以减少地方经济负担提高推广力度是非常关键的运行费用低运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素是评判一套工艺优劣的主要指标之一在污水处理厂全部投入中运行费用总和是初期基础建设投入的1020倍因此最大的地方财政投入主要是在运行费上目前因为运行费用较高地方难以承受已经使近40的污水处理厂处于减产的境地甚至有刚落成的污水处理厂就因为运行费资金问题成为了摆设抗冲击负荷强因为中小城镇污水水量水质昼夜季节波动较大而且长时期以来排入市政管网排污河道的工业废水处理效果并不理想特别是合流制系统末端的污水处理厂雨季可能会长期收到高浓度的冲击负荷的影响要求管理简单运行稳定维修方便这对于中小城镇尤为重要因为中小城镇往往管理水平低技术力量比较薄弱污水处理工人平均素质往往远低于城市大型污水处理厂对于水处理工艺设备构筑物的使用理论技术均不充足往往造成污水处理厂运行参数控制有误或设备不能得到有效维护而导致运转不正常占地省我国人口众多人均土地资源极其紧缺土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素这在中小城镇的问题比较突出有些小城镇发展较快往往超过规划没有污水处理厂用地被挪做它用有的甚至没有规划没有污水处理厂用地当建设污水处理厂时临时征地现象非常普遍如果污水处理工艺需求用地较多则在征地上投入过大也是不现实的产生污泥废气少对环境影响小目前随着我国对环境影响评价环境规划等一系列的规章制度出台逐渐对市政污水处理厂的要求也越来越高通过近年来出台的一系列法律法规政策也一再要求污水处理厂的副产品包括污泥废气的安全处理二级生化污水处理厂通常产生大量的剩余污泥如果直接填埋处理不当则会对当地的地下水造成非常严重的威胁产生严重的地下水污染事故这种二次污染治理难度更大甚至是在几十年内无法恢复的小规模化后效率高通常污水处理采用大规集中处理处理成本最低效率最高但是由于我国大部分地区中小城镇处于多山地区大规模管网修收集污水处理往往成本太高代价太大所以实在不可能将污水跨很大的片区统一收集特别是偏远村镇因此对于这部分地区必须采用分散处理的手段分散处理已经成很多地区的主流截污手段分散就意味着规模小如果按照常规工艺设计污水处理厂吨水运行成本中人工成本比例就会增大甚至是占到了总成本的70因此开发管理简单易于小规模化的工艺才是最适应我国中小城镇污水处理事业发展所需要的2CRI工艺发展背景与特点21CRI工艺发展背景为解决我国中小城镇污水处理中存在的污水集中收集难污水处理厂建设成本高处理成本高管理复杂技术力量薄弱产生污泥多且会有二次污染等诸多问题通过多年努力研发出的人工快渗污水处理系统工艺ConstructedRapidInfiltrationSystem简称CRI工艺其旨在尽可能地提高污水处理水质效果节省基础建设投资简化工艺流程降低污水处理成本和管理维护成本CRI工艺源于原始土地处理法中的快渗工艺RapidInfiltration简称RI工艺是通过人工回填砂质填料而替代天然土地并且添加了多种为改善微环境的矿物质填料以钙系矿物为主从而改善了微生物生长条件同时使污水处理负荷比原始的RI工艺提高了10100倍不仅保留原RI工艺管理方便运行费用低没有污泥产生的特点而且还具有防止地下水污染操作环境卫生等优点快渗池采用间歇式的布水方式每日布水四至五次人工快渗工艺基本流程图如下一级处理人工快渗池进水出水图1人工快渗污水处理系统工艺流程图其基本原理是采用间歇式运行方式将经过一级处理后的污水直接布满快渗池污水竖直向下渗入快渗池填料中经过人工配制的砂质填料填料上生长的微生物首先对水中的污染物进行截流吸附当填料中的污水水逐步下降填料层能产生负压使空气进入填料层微生物与空气相结接触吸收其中的氧气后从而降解水中的污染物通过较低水力负荷增强了各种污染物的处理能力所以可以做到没有污泥产生当运行一段时间后会发生临时性的堵塞只要通过对快渗池表层30cm填料层的翻晒一般需要一天的时间就可以使人工快渗池的渗透性恢复而且恢复后不会影响水处理效果在对布吉河水质净化厂工程人工快渗池进出水主要评价指标进行了3个月的连续监测通过154个监测水样化验得到如下结果表1布吉河水质净化厂人工快渗池进出水监测结果统计项目指标最大值最小值平均值进水出水氨氮进水出水未检出进水出水出水主要评价指标可以达到GB189182002中一级A标准22CRI工艺特点通过多年研究和实践工程的广泛应用表明CRI工艺具有以下特点出水效果稳定CRI工艺处理出水水质可以达到GB189182002中一级A标准个别指标如氨氮COD等可以达到GB38382002地表水类水质标准CRI系统继承了土地处理工艺中抵抗冲击负荷效果好出水水质稳定对氨氮CODSSTP具有非常高的去除率表2人工快渗污水处理系统对不同水质的处理效果指标氨氮总磷一般生活污水水质举例河水水质举例系统出水建设成本低管理方便运行费用低CRI工艺流程简单不采用曝气不用污泥回流不用处理污泥污水经过一级处理沉淀后就可以直接进入快渗池进行二级生化处理二级生化处理中没有任何污泥产生所以避免了建设污泥处理设施的成本通常污水处理厂采用传统工艺的污水处理设施建设中有4050用于污泥处理设施的处理人工快渗工艺没有污泥产生所以既不用建设污泥处理设施采购污泥处理设备又避免了处理污泥处理的人工设备维护污泥处理处置总的讲是对污水处理成本的节约因此人工快渗工艺建设成本较低管理方便水处理成本较低表3CRI系统处理一般生活污水的各项经济经济指标参考水量规模占地建设成本吨水投资元吨水直接运行成本元需运行管理人员人表4CRI系统处理受污染河水的各项经济经济指标参考水量规模占地建设成本吨水投资元吨水直接运行成本元需运行管理人员人绿色环保的污水处理工艺没有污泥产生从根本上彻底杜绝了二次污染问题对周边环境影响较小表现在污水自由水面与空气接触时间较短染而且没有任何噪音产生易分割模块化施工规模弹性大主要的构筑物快渗池形状可以自由灵活调整适应各种地块形状采用土地处理工艺使其水力负荷可以在一定范围内灵活控制抗水量冲击负荷能力强可以应变突然的水质波动而且长期停水后依然可以迅速恢复使用功能无需重新培养微生物基于以上优点人工快渗工艺迎合了当前我国发展小城镇污水处理的需求经过近五年的快速发展已经成为污水处理新型工艺之一广泛应用在15万吨日规模以下的中小城镇或偏僻地区中小型污水处理项目中目前最大的应用已经达到10万吨日规模CRI工艺适用于一般市政污水处理厂和河水水质净化厂出水水质较好可以达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002一级A标准也可用做再生水用于景观绿化洗车冲厕等