8.1 废水污染治理措施分析
根据工程可研,工程拟采用UCT污水处理工艺,UCT工艺属于A2/O工艺的一种变形,其和传统的A2/O工艺的区别是厌氧段和缺氧段倒置和污水的循环流。厌氧段和缺氧段的倒置是为了保证生物除磷的效果,处理系统混合液的循环回流使处理工艺最大限度的适应水质变化的冲击,尤其是适应珠江三角洲城市污水水质普遍低于设计值的情况。
由于UCT污水处理工艺已在城市污水处理厂工程中得到广泛应用,具有较好的脱氮除磷效果,而且具有较高的耐冲击负荷,本工程采用UCT污水处理工艺是基本能够满足工程达标排放要求。但根据同类工艺运行实际,该工艺出水中的磷浓度难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)水污染物排放标准一级标准A标准规定2006年1月1日起建设工程TP浓度≤0.5mg/L的要求,由于现有平面布置中无对出水进行加药除磷的设施,建议可研单位在工艺设计中,增加出水化学法除磷,进一步降低出水中磷的浓度,实现达标排放。 8.2 恶臭气体治理措施分析 8.2.1 生物净化恶臭污染物的原理
生物净化气态污染物基本是由三个阶段构成:
(1)废气中的污染物从气相转移到液相或固体表面液膜; (2)液相或固体表面液膜中的污染物质被微生物吸附、吸收; (3)污染物作为营养物质被微生物分解、利用,将污染物去除。
在此过程中,不含氮的物质被分解过程中,不含氮的成分被氧化分解成CO2和H2O含氮的成分则被氧化分解S、SO32-、SO42-,NH4、NO2-、NO3-。原理见图8-1。
净化气体 恶臭气体 水 吸 收 有害物质 微生物吸附降解 简单无机物 图8-1 微生物净化废气原理模式图
用来进行气态污染物降解的微生物种类繁多,大多数的有机和无机气态污染物都能够被转化。这些气态污染物按照化学组成可分为五类:(1)含硫的化合物、硫酸、流醚类;(2)含氮的化合物胺类、哚类;(3)卤素及行生物,如卤代烃等。(4)烃类。(5)含氧的有机物,如醉、酚、醛、酮、酸、酯等。
如同污水的生物处理一样,特定的污染成分都有其特定的适宜处理的微生物群落,自养菌和异氧菌通过各自的氧化、还原、消化、反消化等方式来获得其所需的营养和能量。在适宜的介质、温度、湿度、酸碱度、氧、营养物质的条件下,起净化作用的多种微生物能够共同繁殖,达到一种装置同时处理多种气态污染物的目的。 8.2.2 治理措施简介
污水厂的各个处理单元都会产生臭味,如进水格栅、沉砂池、曝气池、污泥浓缩池及贮泥池等工序,其中进水部分(格栅间)和污泥处理部分(浓缩池、消化池、脱水机房)的恶臭尤为严重。
为了减轻臭味对环境和居民生活的影响,很多污水厂都采取在致臭的处理单元加盖的方式来减少恶臭,同时把收集到的气体进行集中处理。污水处理过程中产生的恶臭物质大多数是有机化合物,主要由碳、氮和硫元素组成,例如:低分子脂肪酸、胺类、醚类、卤代烃以及脂肪族的、芳香族的、杂环的氮或硫化物等。这些物质都带有活性基团,容易发生化学反应,特别是被氧化。当活性基团被氧化后,气味就消失,很多恶臭污染控制工艺就是基于这一原理,污水处理厂常用的气体除臭方法包括:
1、化学除臭法:即添加化学药剂与具有臭味的物质反应,从而达到除臭目的,如采用Ca(OH)2或臭氧处理;
2、物理除臭法:主要分成吸收吸附法和燃烧法两种,吸附法的主要代表是活性炭滤池。如活性炭吸附法,其中乙醛、吲哚、3-甲基吲哚等恶臭成分是通过物理吸附而去除的,而其他一些恶臭成分(如H2S和硫醇等)则是在活性炭表面进行氧化反应后进一步吸附去除;
3、生物除臭法:主要是利用微生物除臭,通过微生物的生理代谢将具有臭味的物质加以转化;
4、掩蔽剂法:掩蔽剂法是在一些大型处理池(如初沉池、二沉池、曝气池等)周围喷洒化学物质以掩盖臭味。但由于恶臭浓度和大气条件是不断变化的,掩蔽剂除臭法的效率是不可靠的。
8.2.3 生物净化恶臭污染物的工艺与应用
在生物净化恶臭污染物的工艺中,最为经济有效的是生物吸收法,其原理是气味物质被液相吸收并被微生物氧化,所以该法要求被去除的臭味物质有好的水溶性并可被生物氧化。根据微生物的存在形式,可将废气处理分为生物过滤法(固着态)和生物吸收(悬浮态)两种方法。生物过滤法是微生物附着在固体介质上,废气以一定的速度通过介质构成的固定床层时被微生物吸收降解。典型的形式有土壤法、填充塔法、堆肥发酵法。生物吸收法是将富含微生物的活性污泥与含有营养物质的水液作为悬浮液(吸收溶液),将污染物吸收其中,然后对悬浮液进行微生物处理。典型的形式有喷淋塔法、曝气法。生物滴滤池法则同时具有固着态和悬浮态的特性。
曝气池法
曝气池法是将从格栅间、沉砂池、浓缩池、污泥脱水机房收集到的废气直接通入曝气池中,有机物质在曝气池中被活性污泥吸收,随后被分解。其主要优点是方法简单,费用低,但除臭效果较差,存在过曝气的可能,曝气池中污水生化处理过程将受到一定的影响,因此其应用有较大的局限性。
生物滤池
生物滤池工艺流程主要为:废气先经过预处理,去除颗粒物并调温调湿,然后经过气体分布器(或多孔装置)进入生物过滤器。生物过滤器中的滤床采用生物活性的介质,均具有较好的通气性和适度的持水能力,且具有缓冲性,构成了适合各种微生物生长的良好环境,填料一般为天然有机材料,如泥土、泥煤、木屑、谷壳等。当废气通过0.5~1m厚的滤床时,介质及其中的微生物将其吸附、吸收、降解。微生物所需的营养物质可从介质或外加得到,见图8-2。
排放 废 气 滤 床 增湿器 生物滤池
图8-2 生物滤池反应系统示意图
经多年研究与实践证实,生物过滤法具有停留时间短,表面负荷、质量负荷适宜,去除效率高的优点。
土壤处理法
土壤生物过滤装置可以采用床型过滤器,气体由风机送入,经过一定级配的布气系统再通过扩散层均匀分布,扩散层上部由砂上混合物组成,下部由粗、细石子组成,气体由扩散层进入土壤层。见图8-3。
净化气体排放 土壤层 砂石层 卵石层 排水管 废 气
图8-3 土壤生物处理法脱具装置示意图
土壤层所采用的介质为地表沃土特别是腐植土,必要时需要改良,使土壤形成具有吸附作用的胶状颗粒,增加床层的通气性。据监测,从床层表层到500mm的土层中大量存在细菌、防线菌、霉菌、原生动物、藻类及其它微生物,每克土壤中可达数亿个,其中藻类能够助长细菌繁殖,细菌又是原生动物的饲料,这些微生物构成了一个稳定的生物群落系统,具有较强的分解污染物的能力。土壤微生物降解速度与有机物浓度成正比,超过一定浓度后降解速度与浓度无关。
土壤生物处理法优点是设备简单,投资、运转费用低,维护管理方便。在土壤上可以种植花草进行绿化,植物的根系不但可以保持土壤湿度、加强处理效果,而且根系中微生物也可对废气有一定降解,但该工艺适合规模较大、空闲地也较多的污水处理厂应用。
填充塔处理法
填充塔处理法是流程原理与生物滤池相同,不同之处在于载体为惰性物质,并以塔式容器减少占地,依靠生长在情性载体上的微生物来降解气态污染物的系统。由于载体的变化和塔式结构的优势,使反应器中微生物的生物量增大,气液接触效率高,
可以达到高效去除的目的。
填充塔生物处理法是一种高效、快速、适合大气量的废气处理法,其恶臭气体物质去除效率在90%以上,填充塔生物处理法流程示意见图8-2。
堆肥发酵法
堆肥发酵法以污水处理厂的污泥、城市垃圾、动物粪便等有机物为原料,经好氧发酵、熟化处理而成。其好氧微生物繁殖密度高,内部结构松散利于气体通过,对废气去除效果要好于土壤法,并且设备紧凑、高效,大大节省了空间。
堆肥发酵法设备可根据情况设置,堆肥覆盖于气态污染物发生源或出口处,进行自然降解,也可将废气集中送入堆肥装置降解,其装置同土壤法。近年一些国家研制出封闭式生物过滤器,解决气候等自然因素对开放式堆肥处理系统的影响。
生物吸收法
生物吸收法是通过悬浮液先将气态污染物吸收其中,再对悬浮液进行生物处理。因采用活性污泥的方法,其去除率除了与污泥的MLSS浓度、PH值、溶解氧等因素有关,还与污泥的驯化、营养盐的添加量、添加时间有关。此法比较适宜气量小、浓度大的气态污染物,其设备分为两种形式:喷淋塔式和曝气式。喷淋塔吸收法是由一个吸收塔和一个再生池构成,如图8-4。
净化气体 循环液 喷淋吸收室逸出空气及降解后气相产物 废 气 循环液 空气曝气 曝气池
图8-4 喷淋吸收塔法设备示意图
从活性污泥池中抽出的生物悬浮液自吸收塔顶部喷淋而下,与下部向上的废气逆向接触,使废气中的污染物和氧转入液相,实现质量传递。吸收了废气的生物悬浮液
被送回再生反应器(活性污泥池),利用曝气设备送入空气充氧再生。被吸收的气态污染物通过微生物氧化作用,最终被再生池中的活性污泥悬浮液从液相中除去。喷淋塔法具有工作效率高、设备占地小,系统耐冲击负荷强等特点。其效率极高,运行费用极低。日本某污水处理厂用含有废气的空气作为曝气空气送入曝气池,同时进行废水、废气的处理,其效率达到99%。
生物液滴池
生物滴滤池与生物滤池相似,采用粉碎石、塑料颗粒、陶瓷、碳素纤维等无机物作为载体,主要区别在填料的上方喷淋循环液,运行前期,循环水中只有微生物,但运转后不久,填料上就可附着一层几毫米厚的生物膜,循环水不但提供了液相,而且可以加入出调节剂或营养盐,见图8-5。
净化排气 废 气 废 气 填 料 PH、营养控制 供 水 废水排放 生物滴滤池
图8-5 生物滴滤池废气处理工艺流程图
由于填料多采用立体多面结构,填料的比表面积大大提高,一般为100~300m2/m3,显著加大了气相与液相的接触面积,提高了传质效率;同时,气体通过空间加大,减小了设备压降,降低了运行成本;并且减少了由于生物膜疏松引起的空间堵塞的几率。与传统的生物滤池相比,生物滴滤池的反应条件易于控制;单位体积填料中微生物浓度高,更适合于卤代烃、含硫、含氮等在降解过程中产酸、产氨的气态污染物处理、高负荷的废气处理。
多级生物喷淋(滴滤)反应器
由于生物滴滤法与生物吸收法各有各的优点,所以合理地将两种方法的优点相结合,可以有效地解决废气处理过程中有害物质成分复杂、反应器耐冲击负荷过小、反
应过程酸碱失衡、处理能力低等难题。它可以根据具体的污染物情况选择不同的处理方法与流程,使处理效果和处理量达到最佳状态,目前此种方法还需要进一步开发。
综合以上,结合本工程恶臭气体污染物产生量较大、工程厂址区域面积有限的特点,建议采用生物填充塔工艺进行恶臭气体治理。 8.2.4 恶臭污染物治理方案
因此,解决污水处理厂恶臭气态污染物的污染,主要从两方面考虑,一是气体的收集与输送;二是气体的处理方法与投入。
恶臭气体收集
根据污水处理厂工程恶臭气体治理方案的实际应用,气体的收集可以采用多种形式,在曝气池上加盖集气罩,利用风机或将曝气池封闭,利用曝气压力将气体从管道送入降解设备;对于污泥处理设施等无法封闭的设施,可用抽风机形成负压,将气体抽出收集。
根据对目前国内污水处理工程除臭工艺应用实例的调查,污水处理工程除臭工艺包括收集和处理,为了避免气味源气味扩散,系统要求封闭,并处于负压状态。吸气量的大小可根据室内是否进人,按2~8次/h换气量计算;不进人或一般不进人的地方,空气交换量应为2~3次/h;对于有人进入、但工作时间不长的空间,空气的交换量为2~3.5次/h;有人长时间工作的空间,空气的交换量为4~8次/h。
除臭工艺设计及参数
根据本工程厂址周围环境要求,决定收集进水泵房和格栅间、初沉污泥浓缩池和浓缩机、脱水机房以及二次浓缩池的废气,并用填充塔法处理收集到恶臭气体。
⑴进水泵房和格栅间经常有人出入,按照设空气交换量为5次/h进行收集,废气量约3000m3/h;
⑵初沉污泥浓缩池加盖密封,按照无人进入设计空气交换量为2次/h,池内空气用鼓风机抽出,计算其废气量约为2000m3/h;
③消化污泥浓缩池与初沉污泥浓缩池一样,设计空气交换量为2次/h,计算其废气量约为2000m3/h;
⑷浓缩机和脱水机房需操作工人在内工作,空气的交换量设为5次/h,类比计算其废气量约为5000m3/h。按照同类工程的设计参数,恶臭气体填充塔填料表面负荷能力为100m3/(m2·h),计算可得填充塔面积为120m2。
根据对污水处理工程恶臭气体治理情况的调查,类比得出本工程恶臭气体收集量
约为12000 m3/h,主要污染物NH3、H2S浓度分别为1.1mg/m3、31.1mg/m3,按照去除效率为90%计算,恶臭气体经处理后的排放浓度分别为NH3 0.11mg/m3、H2S 3.1mg/m3。
恶臭气体治理方案可根据污水处理厂的实际选择不同的方案,由于本工程属于分期建设的大型污水处理厂,建议根据工程建设实际进度及规模,进行分期处理,同时结合构筑物的分部情况进行统筹考虑。类比国内已建污水处理厂进行恶臭气体治理的效果,通过恶臭气体收集与,一期工程可将恶臭气体影响距离降至50m左右,二期工程可将恶臭气体影响距离降至150m左右。
填料选择
填充塔处理法应用的核心主要是填料,一种好的填料必须满足:容许生长的微生物种类多;供微生物生长的比表面积大;吸水性好;自身的气味少;吸附性好;结构均匀孔隙率大;价格便宜;不易腐烂(运行时间长、养护周期长)。
填料堆放高度及负荷
过滤池填料的堆放高度取决于所要求的停留时间和表面负荷,填料高度一般为1.0~1.2m,如果选择的填料合适,工艺上能做到布气均匀,表面负荷能力可达200m3/(m2·h)。
喷淋用水
收集到的气体被送到填充塔处理时,气体要求潮湿,相对湿度须在80%~95%之间,否则易造成填料干化,微生物失活。同时,为了防止填料被堵塞,须在气体进入填充塔以前除去其中的小颗粒物和油分,所以气体进入以前要进行水洗以提高湿度,并去除灰尘和分离油分。根据实践,用于喷淋的水应优先考虑利用工程排水和恶臭气体处理装置的渗水。
从气味源收集到的气体被送到生物过滤池处理,进过滤池的空气要求潮湿,相对湿度必须为80%~95%,否则填料会干化,微生物将失活。为了防止过滤池被堵塞,必须在空气进入以前除去其中的小颗粒,所以空气进入以前要进行水洗以提高湿度,并去除灰尘和分离油分。运行中要调节喷水量,维持洗涤器中气体达到所要求的湿度,用于喷淋的水可以是自来水、厂区工业用水或者过滤池本身的渗水。 8.3 恶臭气体无组织扩散防护措施分析
根据计算,XX污水处理厂一、二期工程防护距离分别为100m、300m。由工程厂址踏勘情况,结合可研单位按照UCT污水处理工艺进行的厂区平面布置设计资料,
一期工程建成后,恶臭气体发生源距南侧最近的工业厂区片区敏感点约为200m,因此,在一期工程为15万t/d规模时,各敏感点均在评价计算的卫生防护距离以外,能够满足卫生防护要求。
二期工程建成后,工程运行期产生的恶臭物质量有所增加,同时,恶臭气体发生源的占地面积相应扩大,对污水处理厂四周敏感点影响较大。根据计算,二期工程建成后,恶臭气体的卫生防护距离为300m。对照拟建厂址周围敏感点与工程恶臭气体发生源边界距离,在二期工程建成后,卫生防护距离要求为300m时,XX商住楼、XX等居住区虽然仍位于卫生防护距离以外,但厂址南侧工业企业厂房、XX立交辅道和XX高速公路则处于防护距离以内,工程将会对其产生一定影响,因此,可研单位提供的工程厂区平面布置不能满足恶臭气体防护要求。
按照计算结果,结合可研单位提供的厂区平面布置,评价认为,由于拟建厂址具有用地面积受限的特点,在进行工艺论证时,仅仅从技术经济角度进行比选是远远不够的,选取工艺需结合拟建厂址距周围敏感点较近的实际,采取相应的恶臭气体治理措施或工艺调整,避免拟建厂址周围敏感点受到太大的不利影响。
根据以上实际,建议本工程进行多方面的可行性研究和多方案比选工作,尽可能减少工程运行期恶臭气体对周围的影响,建议进行以下工作:
1、根据拟建工程地块及周围敏感点情况,对拟建工程进行优化布局,评价根据可研中的平面布置图,建议考虑将设在北侧的贮泥池和污泥脱水机房调整至厂区中部,设在东南的格栅间及进水泵房也尽可能向中部移动,使主要产生恶臭构筑物布置在远离厂界处;
2、对具有脱氮除磷功能污水处理工艺与UCT工艺的对比,考虑进行工艺改进减少对周围环境的影响;
3、进行恶臭气体治理技术方案研究,对格栅间及进水泵房、初沉污泥浓缩池、消化污泥浓缩池、脱水机房等构筑物产生的恶臭气体进行治理;
4、对通过延长污泥龄使活性污泥达到稳定,取消污泥中温消化装置减少恶臭气体发生源的可行性进行研究。 8.4 设备噪声防治措施分析
污水处理厂工程高噪声设备较多,根据对已建污水处理厂设备噪声防治措施及防治效果的实地调查,高噪声设备均配有隔声罩、消声器等设施,同时噪声设备主要在室内或地下构筑物中,主要高噪声设备均能满足《工业企业设计卫生标准》85dB(A)
的限值要求。
经过降噪措施及建筑物的阻挡,高噪声设备对厂界声环境影响较小,能够实现厂界达标,由于周围构筑物中,现苗圃场南侧工业厂房片区距工程最近,与拟建南厂界相隔约10m,距一期工程进水格栅间约150m,通过长距离的衰减,工程设备噪声对周围敏感点基本无影响。 8.5 固体废弃物处置措施分析 8.5.1 工程固废组成特点
污水处理厂工程运行过程中产生的固体废弃物主要为格栅拦截的各种废渣,产生量为1100t/a,成分主要为玻璃、塑料等垃圾,沉砂池产生的不溶性泥砂以无机物固体颗粒物为主,产生量为2400t/a,初沉池和二沉池产生的污泥主要成分为有机物,产生量为193000t/a,经厂内脱水处理后,固废量为27172t/a,数量与体积均大大减少,为后续处理创造了条件。 8.5.2 工程废渣处置措施分析
工程废渣包括格栅废渣和沉砂池泥砂,格栅废渣主要为随废水入厂的玻璃、塑料、生活垃圾等杂物,成分与生活垃圾相似,但由于长时间受污水浸泡,含水率达到60%,该废渣属一般固废,经格栅拦截捞取后,部分由废旧物资回收部门回收,其余送入XX垃圾填埋场填埋。
沉砂池主要为泥砂等不溶性无机固体颗粒物,亦属一般固废,也送入XX垃圾填埋场填埋。
根据调查,XX垃圾卫生填埋场位于,距XX市区约42km。XX垃圾卫生填埋场一期工程占地15万m2,设计有效库容为395万m3,垃圾填埋处理能力为1500t/d;二期占地5.2万m2工程设计扩建库容108万m3,处理能力达到1500t/d,设计服务年限为28a。
本工程固废中废渣产生量为9.65t/d,约占XX垃圾场垃圾设计处置量的0.6%,工程污水处理厂格栅废渣及沉砂池泥砂纳入市政垃圾处置系统,进入XX垃圾场是可行的。
8.5.3 污泥处置方案可行性分析
剩余污泥处置方案影响
污泥是污水处理和水体沉积的产物,是一种含水率高(液态污泥含水97%,脱水
污泥含水70~80%左右)、呈黑色或黑褐色的流体状物质。污水处理厂中分离出来的污泥主要由有机物和无机物组成。有机物主要有蛋白质、油脂、粗纤维、腐植酸等;无机物则有各种金属化合物及无机酸盐。生污泥约含65%的有机物和35%的无机物;消化污泥则含55%的有机物和45%的无机物。
污泥的主要特性是有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,比重较小,含水率高不易脱水。呈胶状结构的亲水性物质。污泥中往往含有氮磷等物营养元素,同时又含有寄生虫卵、致病微生物、各种重金属离子和有毒有机污染物等。大量的污泥如果没有得到妥善的科学处理处置,不仅会占用大面积的土地;其中的有害成分如重金属、病原物、有机污染物等,常伴有恶臭气体,如将其任意堆放可造成二次污染,还会严重的影响环境卫生并危害人类和其他生物的安全。
城市污水污染控制的技术政策及新颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002),对城市污水厂的污泥稳定和农田利用有明确的要求。但实际情况表明,大多数污水处理厂的建设注重了污水处理达标排放。而对污泥处理和处置,设计中一般只提将脱水污泥外运和综合利用,未计算其投资和经常费用,也未进行污泥处置处理方案的具体落实和跟踪,不但产生二次污染的风险,而且未经稳定处理的污泥,因有机物含量高,极易腐败并产生恶臭造成环境影响,而且污泥含有大量病菌、寄生虫卵及病毒,易造成传染病的传播。
污泥处置利用方案原则
城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物,含有大量的有机物、重金属以及致病菌和病原菌等,不加处理任意排放,会对环境造成严重的污染。对污泥处理总的要求是稳定化、无害化和减量化。
污水厂污泥的稳定和脱水(含水率70%~80%)称作污泥的处理;将污泥的堆肥、填埋、干化和加热处理及最终利用,称为污泥的处置。在脱水污泥中有毒有害物质超过农用标准时,就需要进行卫生填埋和污泥干化焚烧处置。目前发展表明,由于污泥用于农田控制越来越严,污泥进行干化和加热处理的比例正逐年增加。
为了控制水污染和实现污水资源化,我国对城市污水处理率提出了明确的要求,污泥处理与处置的方法很多,一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(多为农用)、填埋及焚烧等,或用其中几个方法组合处置。
城市生活污水处理厂产生的剩余活性污泥属于一般固废,其成分以有机物为主,还含有生物残体及其它物质,在加强管理,工业废水进行厂内预处理,控制有毒有害物质排放的前提下,本工程产生的活性污泥属一般固废,类比国内城市污水处理厂污
泥的成分分析,其重金属元素的含量应低于《农田污泥中污染物控制标准》限值要求。
污泥中除了有一些有毒有害物质外,还有大量的有机质和矿质元素。这些资源如能得到合理的开发利用,则不仅解决了环境问题,而且可变废为宝,增加新的经济收益,但前提是必须经过系列处理处置措施,达到安全地利用,常规污泥处理处置流程组合见图8-6。
污 泥 浓 缩 消化/预处理 干化/脱水 最终处置 图8-6 常规污泥处理处置流程组合
由于城市生活污水处理厂产生的剩余活性污泥含有丰富的N、P、K元素和有机腐殖质,污泥在经过卫生化、稳定化、无害化等处理措施后,若符合卫生标准则可进行综合利用,目前大多城市污水处理厂均将剩余活性污泥作为农肥原料利用。
评价认为污泥综合利用可实现污泥的无害化、资源化、减量化,也能够减少了固废最终处置过程的处置量和处置费用,但对照XX市城市化程度较高的特点,加之污水处理工程较多,污水处理厂污泥进行资源化利用的空间有限。
污泥的处理方案
污泥稳定处理包括好氧稳定和厌氧稳定,好氧稳定有很多优点,但能耗很高,只有当污泥量较少时才采用。污泥厌氧稳定处理通常采用中温(35℃)厌氧消化方法。国内已有十几座大型污水处理厂采用此方法,污泥经消化后,有机物含量减少,性能稳定,总体积减少,污泥消化过程中还产生大量沼气(消化降解1kgCOD可产生350L沼气)可以回收利用。
但根据国内污泥消化装置的实际运行情况,只有少数达到预期的效果。由于消化装置工艺复杂,一次性投资大,污泥厌氧消化和沼气利用装置费用,约占污水处理厂投资和运行费的30%左右,而且大多需进口技术和设备,加上涉及管理、设计、沼气利用的经济性和安全性问题,工艺应用和运行有难度。建议本工程不考虑污泥的消化处理。
根据工程污水处理工艺特点,建议污水处理工艺设计参数中,采用延长污水曝气时间,尽量使污泥趋向稳定,并减少污泥的产生量,建议污泥泥龄在17~20天。同时,建议设计单位对在工程设计时,将污水处理工艺调整的经济投入和污泥处理投资统一考虑,计算投资和运行费用,从技术经济方面,全面衡量延长污泥龄参数的可行性与经济性。
污泥处置方案可行性分析
根据XX区固废处置实际,本工程污泥处置方案为近期进入XX垃圾填埋场处置,远期进入规划的污泥处置场处置。
根据工程分析,本工程污泥产生量为23650t/a(65.8t/d),含水率为70%,产生量约占XX垃圾填埋场处理规模的4.4%,对其处理能力影响不大,但污泥脱水后含水率在70%以上,高于垃圾填埋场进场垃圾含水率40%的要求,将出现污泥难以压实,体积较大,使填埋场的使用寿命减少,同时垃圾渗滤液量增加,造成垃圾填埋场污水处理装置难以承受,建议尽快开展污泥处置场的建设,尽可能避免污泥进入XX垃圾填埋场。
8.5.4 污泥处置方案建议
XX区远期已有规划的污泥处置场进行污泥处置,评价根据环境实际,对目前已有污泥处置方案成功实施的情况进行归纳介绍,利于开展下一步的污泥处置方案制定。处置方案有:农肥利用、卫生填埋、干化、焚烧。
农肥利用
污泥中的氮、磷、钾和微量元素,对农作物有增产作用;污泥中的有机质、腐殖质是良好的土壤改良剂。按我国目前的经济条件,对多数污水厂而言,污泥用于农田是比较可行和现实的方案。
⑴污泥增产情况
根据山东省淄博市污水处理公司在不同土类施用后的效果,将污泥风干后直接施用于砂姜黑土、褐土、潮土和棕壤等四类不同土壤中,试验结果表明,玉米、小麦的增产效果分别为11.57%、6.07%、6.33%、4.99%。各类土壤增产效果差异较大。其大田施用后效果见表8-1。
表8-1 污泥大田示范区增产情况统计
土 类 砂姜黑土 潮 土 褐 土 棕 壤 平 均 示范区(kg/亩) 920.3 1151 1232.4 870 1043.4 附近地块(kg/亩) 873.1 1027.8 1095 795.2 948 增长(%) 5.4 12 12.5 9.4 10.10 从表8-1中可以看出,污泥在大面积施用的情况下,增产5.4%~12.5%,平均增产10.1%。因此,污水处理厂污泥作为农肥施用,具有较好的增产效果。
⑵污泥中有害物质进入土壤中的情况
山东省淄博市污水处理公司污泥农田施用时间在10年以上,在对棕壤、褐土、潮土和砂姜黑土四类土壤施用不同量污泥之后,对土壤中重金属元素含量进行了检测,以了解重金属富积情况,检测结果见表8-2。
表8-2 试验土壤中重金属含量检测情况
土类 棕壤 褐土 潮土 施用干污泥量(kg/亩) 0 1000 2000 0 1000 2000 0 1000 2000 Pb(mg/kg) 11.8 12.9 13.7 22.9 24.7 24.9 15.7 16.9 17.7 Cd(mg/kg) 0.07 0.08 0.11 0.07 0.09 0.10 0.099 0.102 0.130 Cr(mg/kg) 50.1 52.3 53.1 59.3 62.1 65.3 55.34 58.1 61.3 As(mg/kg) 10.4 11.1 11.6 9.3 9.9 10.7 13.7 14.9 15.4 Hg(mg/kg) 0.052 0.057 0.061 0.042 0.053 0.062 0.031 0.041 0.047 检测结果表明,无论是在酸性土壤上还是在碱性土壤上施用污泥,土壤中五项重金属元素含量均符合《农用污泥中污染物控制标准》规定。同时,上述四类农田生产玉米、小麦籽粒中重金属元素的含量均符合国家粮食卫生标准,为未污染级。
同时,根据西北农业大学和西安污水处理厂进行的污泥利用绿化试验,供试验的花卉种类有美人蕉、鸡冠花和小丽花,草类为日本本藤及1年生杨树。经施用污泥6个月后,进行了测量,试验植物的增长率均高于对照植物。施用污泥7个月后的土壤检测表明,5种主要重金属仅在土壤表层,未向下迁移,也未发现对试验植物有毒害作用。而且施用污泥后,在土壤0~20cm层中的氮、磷和有机质显著增加。生长植物株高、分支及生长表现出良好的响应,与化肥相比,施用污泥的土壤养分种类较为齐全,并有一定的后效。
因此,上述试验表明脱水污泥作为农肥使用是可行的。 ⑶制复合肥
许多污水厂因此在污泥适当浓缩、脱水后,直接运出作为农肥,但由于受农业施肥季节的限制,时常造成非施肥季节污水处理厂污泥大量堆积,影响正常运行。甚至出现一些污水厂支付费用,让农民把污泥拉走但不问其去向,造成二次污染。为了解决这个问题,普遍开展污泥干燥后制成复合肥料的方法及应用研究。
将污泥直接干燥成型或造粒,制成有机颗粒肥、有机复混肥和有机微生物肥料试
生产运行的厂家主要有大连水质净化一厂、徐州污水处理厂、北京北小河污水处理厂、秦皇岛东部污水处理厂和唐山西郊污水处理厂。
由于XX城市化程度高,污水处理工程较多,农业用地较少,在区域内污泥作为农肥直接利用的可能性不大,制复合肥有利于储存和长途运输,可实现在更大地域内进行污泥的消化利用,建议资源化利用着重考虑制复合肥的方案。
(2)卫生填埋
根据国内大型污水厂污泥填埋的实践,一般是根据污泥性质、含水率及力学特性等因素进行设计,按卫生填埋要求建设污泥填埋场,填埋场底部设有盲管将渗滤液再回到污水厂处理。此法占地大,运行工作量大,遇雨季污泥更难以压实,到使用期限后仍需另选场址,是不得已的权宜之计。同时,卫生填埋场的造价极高,对卫生填埋场还要有沼气安全收集系统,对分层复盖的泥土和排水、绿化有专门的要求。鉴于地价上升和填埋场有臭味,近几年来,无论欧盟国家或美国、日本,污泥卫生填埋的比例越来越小,美国已有的填埋场还将逐步关闭。
有些城市拟将污水厂污泥运至城市垃圾填埋场一并处置,就存在两个实际问题:一是管理体制上的问题,垃圾的中转站和填埋场的布点、设计和投资,属环卫局管理,而污水厂的污泥属市政系统管理,设计垃圾填埋场使用年限和布点距离未考虑接纳污水厂污泥;二是脱水污泥含水率过高。运往垃圾填埋场的污泥,要求含水率不大于30%,而目前污水厂的脱水污泥含水率在70%~80%,这类污泥不易碾压填埋,不但减少了城市垃圾填埋场的使用寿命,而且大量的水分成为渗滤液,使配套的废水处理装置规模加大,引起投资过高。如将污泥作适当干化或加石灰、絮凝剂处理等高干度脱水方案,运行费用上升。
(3)干化、焚烧
由于污泥干化和污泥焚烧相结合比单污泥焚烧一次性投资少,处理成本低,故污泥干化往往是焚烧的前处理。污泥干化可使污泥含水率控制在10%~40%,减少了污泥的体积和重量,降低了运输费和填埋费,而且污泥的臭味大为减少。
干化装置分直接干化和间接干化,其能量消耗与污泥成份和水分有关。间接干化(利用沼气通过热交换器)一般推荐用立式干化装置,并选用流化床工艺。干化与焚烧串联工艺中,干化的程度取决于污泥的热值和回收焚烧炉的热能,使干化的能量尽量平衡,不另外添加燃料。
污泥焚烧炉远比垃圾焚烧炉的工艺简单得多,且污泥焚烧不会产生二恶英。污泥的干化和焚烧,是大城市大型污水处理厂的发展方向。
填埋与焚烧的比较
污泥卫生填埋及焚烧处置的方案比较。其主要对比工艺流程为: 原污泥→浓缩→消化→脱水→卫生填埋
原污泥→浓缩→(消化)→脱水→焚烧→焚烧灰填埋
焚烧处理工艺为了避免消化后污泥热值减少,也可以不作污泥消化处置。上述两个工艺的经济性比较结果,无论采用国产设备或进口设备,二者的处置工程费用基本相同。按国产设备对污泥进行处置,运行费用折成污泥干固体,处理总成本约为800元/t。每吨污泥处理成本约为0.16元,与国内大型污水处理厂污水处理成本(不计折旧和还贷利息)0.3~0.45元/m3相比,需增加成本35%~50%。
污泥的卫生填埋与污泥的焚烧其工程费和运行成本大致相当,从污泥无害化和减量化看,焚烧方案有明显的优点。这亦是国外污泥焚烧发展较快的原因,焚烧后少量的泥灰可用于混凝土、砖瓦制品、路基路面的骨料和工程建设的回填土。 8.5.5 污泥处理和处置方案建议
1、在进行污泥处理和处置方案设计时,需将区域内污水处理工程的污泥作为一个系统来考虑,同时对工业污染源进行点源控制,对区域大小污水厂的污泥成份、数量进行分析,在此基础上,对污泥的处置和实施方案作全面规划;
2、根据区域污水处理工程实际和污泥特性,采用多途径来解决污泥问题,积极探索低成本、无害化、多用途的污泥处理和处置途径。 8.5.6 场内堆存与处置措施
为了防治固废处置过程产生污染,必须制定合理完善的污染防治措施并建相应的设施。根据工程实际,评价认为应当采取以下措施:
⑴采取清洁生产措施和先进的管理手段,尽可能减少固废产生量; ⑵建设固废收集、储存设施,实行分类收集储存。 污水处理装置排出的污泥堆存需采取以下措施: ⑴储存设施底部进行硬化处理,防治污染物渗漏; ⑵设置防雨、防风装置;
⑶对固废处置设施周围加强绿化,减少恶臭气体的逸散; ⑷固废回收利用过程必须加强管理,防治二次污染。
8.6 绿化美化方案分析
本工程可研提出加强绿化,厂区绿化面积不小于30%,使污水处理厂成为花园式工厂。评价认为在此基础上,应根据城市污水处理厂的排污特点,对工程厂区厂界进行科学合理的绿化方案,减少污水处理厂工程恶臭污染物和设备噪声对环境的影响。
评价建议采用如下绿化方案:
●厂界绿化应种植常绿与落叶相间的高大乔木树种,在厂界形成一定宽度的主体型绿化带;
●厂区内应沿主干道两侧和构筑物周围设置常绿乔木和绿蓖,构筑物周围的植物应优先考虑选用对恶臭气体有较强吸附作用的物种;
●厂内空地除硬化地面外,均应种植草皮进行最大可能的绿化,同时应种植各种花卉以美化厂区环境;
●办公区与生产区之间设置一定宽度的绿化带; ●地下管道和电缆上不应种树; ●应种植若干花卉,以美化厂容;
●由于工程绿化面积较大,要做好树木的除虫灭害工作,对绿化方案的实施和维护应设专人负责。
在落实以上绿化方案后,对美化厂区环境,降低工程运行期间的噪声和恶臭污染物影响具有重要作用。 8.7 噪声治理与降噪措施分析
本工程生产车间内高噪声设备较多,生产过程噪声污染较为明显,大部分高噪声设备声源值超过《工业企业卫生设计标准》85dB(A)限值的要求,须根据不同噪声设备的声源特点进行治理。
根据项目资料,本工程高噪声设备主要包括:空压机、鼓风机、泵类等,根据工程高噪声设备特点,评价认为可采取以下降噪措施,对工程高噪声设备进行治理:
①对噪声产生部位主要为电机噪声的设备,可制作可移动式、内含吸声材料的吸声罩,这样可使电机噪声整体降噪15dB(A)左右,使电机噪声由90dB(A)降为75dB(A);
②空压机、鼓风机一般以空气动力性噪声为主,应选用适当的消声器,并对管道采取软连接和减振措施,可降低噪声20 dB(A);
经采取针对性的降噪措施后,高噪声设备声源值可降至85dB(A)以下,能够满足《工业企业卫生设计标准》85dB(A)限值的要求。
评价类比同类噪声设备降噪措施及降噪效果,得出拟建工程高噪声设备及噪声源强情况,见表8-3。
表8-3 工程高噪声设备及源强情况 单位:dB(A)
噪声源强 序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 治理前 污 水 泵 输 砂 泵 污泥回流泵 污 泥 泵 空 压 机 带式压滤机 排 水 泵 90 90 90 90 95 85 80 治理后 75 80 80 85 82 75 70 隔声、减振 减 振 隔声、减振 减 振 隔声、减振 / / 治理措施 8.8 生态环境恢复与水土流失防护
工程厂址位于华南南亚热带,夏季多暴雨,工程厂址占地22万m2,邻近XX河河道,土石方开挖,场地清理平整等活动,会使施工区植被破坏,在地表土壤裸露,在雨季或大风天气,极易造成局部表层土壤冲刷流失引起水土流失,从而对区域生态环境和XX河水体造成不利影响。
根据工程实际,评价提出以下措施: ⑴保护开挖面措施
场址区域已经完成开挖和土地平整,建设单位应根据工程建设进度尽早采取移植草皮或地面硬化,对临时裸露地面定期洒水,防止和减少水土流失。
⑵绿化措施
根据确定的工程场区布置,在场地周围尽可能地建立起绿化带,形成屏障围墙,既起到水土保持、防止土壤侵蚀作用,又可起到降噪和吸附尘埃的作用。
⑶建立排水系统
由于选址区多暴雨,易形成较大径流对区域表层土壤冲刷造成严重的水土流失,建设单位应尽快根据区域排水情况,对进入施工区域的雨水进行拦截疏导,减少雨季进入施工区的雨水量。
⑷施工时间选择
在采取以上防护措施的同时,应尽快进行施工,并且尽可能缩短工期,以达到减
少水土流失程度的目的。
⑸施工期间临时水保措施
施工期间,应尽可能采取临时措施来进行水土保持,以将施工所引起的水土流失问题降低到最小限度。
采取上述建议措施后,工程场址区域不会出现严重的水土流失,水土流失防护措施是可行的。 8.9 环保措施投资分析
根据本章提出的环保措施,类别同类工程环保投资情况,对本工程一期环保投资进行估算,见表8-4。
表8-4 工程配套环保投资估算一览表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 项目名称 粪便、生活垃圾及废弃物收集 生活污水处理一体化设备 水土保持措施 施工设备降噪 施工扬尘控制 厂内污水收集与厂区初期雨水收集系统 恶臭气体收集与处理 污泥堆存设施及渗滤液收集 设备噪声降噪 工程排水在线监测设备 厂区绿化 合 计 数 量(个、套) 若干 2 套 套 套 套 费用(万元) 20.0 30.0 100.0 30.0 20.0 30.0 200 100 80 200 200 1010
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