人工快渗工艺处理城镇生活污水的实践.doc

人工快渗工艺处理城镇生活污水的实践摘要：人工快速渗滤系统（CRI）是在传统的污水快速渗滤处理系统的基础上发展起来的一种崭新的污水土地处理技术，文中阐述了其定义、发展背景、运行方式、作用机理、及其在实际工程中的工艺流程、设计参数以及目前存在的问题和解决措施。关键词：人工快渗工艺；生活污水1 CRI的发展背景人工快速渗滤系统（Constructed Rapid Infiltration，简称CRI）为土地处理的一种类型，它是指有控制地将污水投放于人工构筑的渗滤介质的表面，使其在向下渗透的过程中经历不同的物理、化学和生物作用，最终达到净化污水的过程。它是在传统的污水快速渗滤土地处理系统（Rapid Infiltration，简称RI）的基础上发展起来的，其核心是采用渗透性能较好的天然河砂、陶粒、煤矸石等为主要渗滤介质代替天然土层，从而大大提高了水力负荷（13 m3/ (m2d)，是RI的861倍）。2 CRI的运行方式CRI系统通常采用淹水和落干相交替的工作方式，即定期投放污水，使渗池淹没，而后停止投放，使渗池表面暴露于大气，经历干燥和氧化作用。这一方面可以防止由于生物的生长和悬浮物沉淀所造成的渗滤池表层孔隙的过度堵塞，有效地恢复系统的渗透性能，另一方面可在系统内部的浅层剖面上交替形成氧化还原环境，从而使CRI 系统具有独特的净化污染物功能。3 CRI的作用机理生活污水中典型的污染因子主要是悬浮物、化学需氧量、生化需氧量、氨氮和总磷等, 系统的净化功能取决于污水中的主要污染因子与土地系统之间的相互作用。一般认为, 主要污染因子的去除机理如下。3.1 悬浮物、有机物去除机理SS、COD和BOD的去除基本符合一级活塞流反应模式：Ce/Co= exp（- kT t）式中：Ce 为某指标出水浓度；Co为某指标进水浓度；kT为一级反应常数；t为水力停留时间。3.2 氮的去除机理氮的去除机理：去除氮主要是吸附作用和硝化、反硝化作用二者联合作用达到除氮的结果。土壤颗粒表面绝大多数带负电，NH4+很容易吸附在土壤颗粒上，在落干期经充分的硝化作用，并在下一个淹水期由于反硝化作用还原为总氮而得以去除。在脱除氮的过程中，硝化反应是限制步骤，其反应时间远长于反硝化过程。因此，落干期明显要长于淹水期，即：湿干比小于1，系统的复氧效果是限制氨氮硝化的关键因子，良好的复氧效率是硝化反应顺利进行的保证。因此，CRI非常注重系统的复氧。3.3 磷的去除机理污水土地处理系统中, 除磷的方法主要有土壤吸附、生化反应和化学反应及生物生长等。磷酸盐吸附在土壤颗粒表面是一个重要的去除过程，其吸附容量取决于粘土矿物中Fe、A l的浓度或与土壤有机物的结合程度，吸附是容易饱和的，每种土壤都有其固定的吸附能力，一旦吸附饱和，就不能再吸附了。但几乎所有污水土地系统在常年运行的情况下，并未出现磷吸附饱和的现象。除吸附过程外，这是因为磷酸盐能与土壤中的铁、铝等金属元素生成化合物而沉淀下来，这一过程被认为是主要的除磷手段。磷在粘土矿物晶架内同晶替代以及磷酸盐与金属的结合过程的速率很慢，但不易饱和。在大多数湿地中，植被生长可以吸附部分磷酸盐，并通过收获得以去除湿地中的磷。一般来说，CR I 工艺对磷的去率在60%95%以上，视填料性能而定。CRI 系统机理迄今尚未完全清楚，但普遍认为它是在过滤截留、吸附和生物降解的协同作用下去除污染物的。4 CRI工艺处理城镇生活污水的实践4.1 工艺流程燎原乡地处崇州市西南部，东接崇州市桤泉镇、大邑安仁镇，南与大邑苏家镇接镶，西接大邑县晋原镇，北接王场镇和隆兴镇。燎原乡无污水处理设施，污水为自然排放，排水方式为雨污合流制，其污水主要是生活污水。通过对方案认真研究、论证分析。为改善镇区水环境的污染，燎原乡将兴建污水处理厂，将人工快速渗滤（CRI）工艺应用于工程设计实践，服务人口约6000人，近期工程规模为300 m3/d，取总变化系数Kz=2.0。CRI系统主要由预处理单元、布水系统、快渗池和集水系统组成。其工艺流程见图1。图1 CRI 系统工艺流程4.2 设计参数主要构筑物及工艺参数如下： 格栅井、提升井格栅井尺寸为LBH=7.72.73.4m，格栅渠分为2格，同提升井合建。提升井的尺寸为LBH=4.0m2.0m4.6m，均为钢筋砼结构。格栅井设XGS-500型旋转式格栅除污机，处理能力Q=300m3/d，栅前水深0.6m，栅槽宽750mm，栅条间隙3mm，安装角度60，配用电机功率0.75kw。备用一台粗格栅，栅条间隙10mm。格栅前后各设一个闸门，闸门的型号为FZ500，配置手动启闭机。格栅进水管采用d400的钢筋混凝土管，出水管采用潜污泵提升至斜管沉淀池。提升井内设潜水泵2台，潜污泵的型号JYWQ50-15-15-1200-1.5。斜管沉淀池斜管沉淀池尺寸为LBH=6.0m4.0m5.5m，为钢筋砼结构。斜管长度为1m，倾角为60。采用穿孔墙整流布水，依靠重力排泥。表面负荷：q=3.35m3 / m2h。池内停留时间：t=26.85min（30min）。人工快滤池单池尺寸LBH=14.5m7.0m2.2m，共3格，为砖砌结构。设计负荷：1.52m3/m2d。垫层厚度为0.6m，填料层厚度为1.2m。渗透区的填料由天然河砂和特殊填料组成，其粒径和高度见表1。表1 填料粒径与厚度名称天然河砂天然河砂A型填料B型填料粒径5mm2040mm厚度100mm500mm500mm700mm污泥干化池污泥干化池尺寸为LBH=4.0m3.0m1.7m，共2个，为钢筋砼结构。池内设有竹席，卵石，起固液分离作用。将滤出的滤液重力输送至格栅井再次处理。紫外消毒渠紫外消毒渠的尺寸为LBH=10.2m0.6m0.9m，为成套成套巴歇尔槽。设紫外线消毒灯组1套，有紫外线灯模块3个，每个模块含四根紫外线灯管。5 存在问题及解决措施目前CRI工艺主要的问题就是系统易堵塞。造成渗滤系统孔隙堵塞的原因很多，也非常复杂，但一般认为由于水力负荷的提高，污染物负荷也相应提高，那么造成介质孔隙堵塞的可能性也就加大。发生堵塞的部位主要集中在系统与进水相接触的初始地段，由于进水悬浮物的截留以及微生物的活动使水中有机污染物初步分解形成多糖而造成其堵塞。可以采用加大进水的预处理程度、降低进水悬浮物浓度、定期人工翻动系统的初始地段或人工剥离更换堵塞层等方法解决。其次，CRI工艺系统易受气候的影响。由于CRI系统基本处于室外自然环境下，所以气候的变化（如气温、降水等）必然影响到CRI 的稳定运行。夏季气温高，微生物活性大，系统处理效果好；冬季气温低，微生物活性大大降低，系统处理能力降低。而降水会改变污水在系统中的流速，降低水力停留时间，从而使出水水质变差。因此，在进行CRI 系统设计时要充分考虑当地气候特征，进行合理设计，以减小气候对系统的影响。6 结论人工快速渗滤系统是一种新的污水处理系统，具有出水效果好、能耗低、管理方便、无二次污染的特点，同时将中水回用与绿化建设相结合，可有效的实现污水资源再利用。随着工艺技术的逐渐成熟，CRI污水处理工艺可在土地条件较宽松的地区取代传统生化处理工艺，成为理想的生活污水处理技术。参考文献： （1）何江涛，