地埋式污水的研究

浅谈地埋污水处理装置的适用性摘要：关键词：前言地埋式污水处理装置是一座污水处理厂的浓缩体，它综合大型污水处理厂所有的流程及工艺，具用较强的灵活性和适应性，大庆地区各厂站及矿区位置分散，相距较远，市政排水管网辐射面积较少，边远场站生活污水直接外排，达不到污水外排标准，影响周边环境。对于边远场站的生活污水通过污水处理装置进行处理再外排，即节省间排水管网费用，又满足污水达标排放，因此地埋污水处理装置具有较强适用性。1.污水处理工艺流程的选择生活污水的水质类似，主要污染物有BOD5、CODcr、SS、NH3-N、总大肠菌群数等。对于这种类似生活污水的污水处理，国内目前多采用普通活性污泥法、氧化沟法和A/O法等。A/O法相对于普通活性污泥法和氧化沟法，其出水水质稳定，管理简便，更适用于小型污水处理站，A/O法即为缺氧/好氧生化处理法，是国外20世纪七十年代末开发出来的一种污水处理新工艺，它不仅能去除污水中的BOD5、CODCr，而且能有效地除氮。A段池又称为缺氧池，或水解池。水解的机理从化学的角度来说，绝大多数化合物在一定条件下与水接触都会发生水解反应，水解反应可使共价键发生变化和断裂，即使化合物在分子结构和形态上发生了变化。生物水解是靠生物酶的催化作用而加速反应的，在有酶条件下的催化反应速度要比无酶条件下高出108-1011倍。生物水解就是指复杂的有机物分子经加水在缺氧条件下，由于水解酶的参与被分解成简单的化合物的反应，生物水解反应实际上包括了水解和酸化两个阶段，酸化可使复杂有机物降解为简单的有机酸。O段池采用接触氧化工艺。接触氧化是生物膜法的一种，它具有以下优点：⑴生物膜法具有生物的多样性。由于微生物固着在填料表面上生长，具有稳定的生态条件，能栖息如硝化菌那样的细菌，其增殖速度比一般的假单胞菌要慢40-50倍，故生物膜法能得到很高的脱氮能力。从生物种属上而言，生物膜法比泥法要丰富得多，除细菌，原生动物外，还有真菌、藻类、后生动物和大型无脊椎生物等，这是泥法中少见的；⑵生物膜法的生物量多，单位体积内的生物量有时会比泥法多达5-20倍，因此设备的处理能力大；⑶生物膜法的剩余污泥量少。在生物膜的厌氧层中栖息着厌氧菌能降解好氧过程合成的剩余污泥，从而使总的剩余污泥量大大地减少；⑷膜法运运行管理比较方便，它不需要污泥回流，因而不需要严格控制回流污泥量和剩余污泥量，又不存在活性污泥法中常见的污泥膨胀和污泥流失，运行比较稳定，还可间接运行，遭破坏恢复起来比较快，对有机负荷和水力负荷的变化波动影响较小，出水水质比较稳定；⑸由于充氧是在填料下直接曝气，气泡通过填料再次破裂提高了充氧效率，故其动力消耗要比活性污泥法小。污水通过生物接触氧化池有80-90%的CODcr在这里被去除，使出水达到排放标准。A/O工艺不仅能去处BOD5，还有很好的脱氮功能。污水经A段后再进入O段，有机物在好氧段被好氧微生物氧化分解，氨氮在有氧条件下通过硝化作用转化为硝态氮，再通过混合液回流进入缺氧段在有炭源条件下，进行前置反硝化，使硝态氮转化为分子态氮而逸入空气中，从而使氨氮得到有效的去除，达到同时去除BOD5和脱氮的很好效果。A/O工艺具有如下优点：⑴A段工艺可使污水中的大分子、难降解的有机物，变成小分子有机物，可以开环开链、从而能提高BOD5/CODcr比值，提高污水的可生化性能；⑵A段工艺还可同时完成反硝化，硝态氮中的氧能使污水中有机物氧化分解，使A/O流程的BOD5去除率远比普通活性污泥法高；⑶耐冲击负荷，出水稳定；A/O法工艺流程短，运行管理简单。鉴于《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）要求SS≤20mg/l，只通过沉淀方法不能达标排放，需采用过滤工艺进行处理。本方案采用纤维球过滤器进行过滤。纤维球过滤器采用涤层技术直接过滤的方式，不需投加药剂（投加的效果更佳），将不易用沉淀去除的微小悬浮物截留。由纤维丝结扎而成的纤维球滤料与传统的、刚性颗粒滤料不同，它是弹性滤料，空隙率大。在过滤过程中，滤层空隙率沿水流方向逐渐变小，比较符合理想滤料上大下小的空隙分布，与传统滤料相比，纤维球滤料具有滤速高（20～60m/h），截泥量大，工作周期长等优点。当进水悬浮物在70mg/L左右时，出水可保证在3mg/L以下。纤维球过滤器具有以下特征：⑴柔性介质，能压缩，易还原；⑵理想滤层，上疏松，下致密；⑶比重适中，易反洗，耗水少；⑷化纤材质，耐磨损，抗腐蚀；⑸适应性强，规格全，用途广；⑹效益显著，不加药，高滤速；⑺设备紧凑，占地少，效益高；⑻管理方便，易操作，好检修。此外，医院污水含有病原体，如蛔虫卵、肝炎病毒、结核菌、痢疾和其他流行病菌等，如果不经过消毒处理,任其排入城市地下道或环境水体,就会严重污染水源,传播疾病,危害人民群众的健康。尤其当医院的污水连同其污泥不经无害化处理而直接用于蔬菜瓜果的施肥,将会导致细菌性、病毒性疾病和寄生虫病的发病率骤增。因此，为防止疾病的传播，必须对出水进行消毒处理。本工艺选择紫外线杀菌器作为消毒工艺。传统的消毒技术如采用氯化物或臭氧，其消毒剂本身就是属于剧毒、易燃、易爆的物质。这些物质的使用对操作现场人员以及周围环境和居民安全产生潜在的威胁，需要特别小心。我国的公安、消防及环保等部门对这些高危物质的使用有严格的运输、保存和操作规定。这些都极大地增加了基层使用单位领导、操作人员和周边居民的心理负担和不安全感。紫外线消毒工艺不存在上述的安全隐患，是一种对周边环境以及操作人员相对安全可靠得多的消毒技术。

紫外线技术在目前所有的消毒技术中，杀菌的广谱性是最高的。它对几乎所有的细菌，病毒都能高效率杀灭。并且对一些对人类危害极大的，而氯气以至臭氧无法或不能有效杀灭的寄生虫类（例如隐性包囊虫cryptosporidium，贾第鞭毛虫giardia等）都能有效杀灭。由于紫外线技术可以被控制为仅仅是杀菌，并且不加入任何化学药剂，因此它不会对水体和周围环境产生二次污染。不改变水中任何成分。对氯消毒来说，其与水中有机物产生的有机氯已被公认为对人体有致癌作用，并且水中含有的氯化合物在某些场合下会起到反作用，对水中生物以及水环境产生毒害，同时，对出水的余氯也有严格要求。臭氧方法也有类似的问题。大量难闻的未溶解到水中的臭氧挥发到空气中，有害于附近工作人员的身心健康。通常一种高效率的技术总是和高成本，高运行费用联系在一块。但是，紫外技术却是例外。由于九十年代对紫外核心技术的完善，紫外线消毒技术不仅消毒效率是所有消毒手段中最高的，而且消毒运行维护最简单，运行成本最低，在千吨处理量水平可达到每吨水4厘人民币甚至更低，因此，其性能价格比是所有消毒技术中最高的。它既具有其它消毒技术无法比拟的高效率，又具有成本和运行费低的优点。在千吨水处理量水平，它的成本只是氯消毒的1/2，是加脱氯消毒的2/5，更只有臭氧消毒成本的1/9。即使在十万吨处理量水平，紫外消毒设备的投资及运行成本也远远低于其它消毒技术。鉴于该院现有污水处理站的可用场地，本方案主体设备采用WZS-A-5一体化组合式污水处理设备。一体化地埋式生活污水处理设备是以A/O生化工艺为主，集生物降解污水、沉淀等工艺于一体的生活污水及类似生活污水的医疗污水。设备结构紧凑、占地少，可设置于地下、地上，运行经济，抗冲击浓度能力强，处理效率高，管理维修方便。该设备具有以下特点：①抗冲击负荷的能力强。接触氧化法的平均停留时间在6小时以上;②具有脱氮除磷能力,并可以通过调节设备的构造,达到处理工业废水,生活污水,城市污水的能力;③对周围环境无影响、污泥产生量少、无噪音；④全自动控制，无需专业人员管理；⑤操作简便、维修方便、工艺新、效果好、使用寿命长；⑥设备可按标准布置，也可随地形需要特殊布置。2、水处理工艺流程医院污水——格栅——调节池——一体化污水设备——纤维球过滤器——紫外线杀菌器——排放

污泥

化粪池消毒抽吸外运污水先经格栅，拦截污水中较大的漂浮物和杂质，以保护提升水泵正常运行，然后自流入调节池。调节池中的污水再通过潜污泵提升入一体化设备，先进入缺氧池，缺氧池中设置有弹性填料，同时保证缺氧池中DO≤0.5mg/l。经缺氧池后的污水自流入生物接触氧化池进行好氧生化处理，经好氧处理后部分自流入二沉池进行固液分离，部分混合液回流入缺氧池。经沉淀池沉淀后的上清液用泵泵入纤维球过滤器过滤，出水经紫外线消毒器消毒后，出水排入城市下水道管网。二沉池沉淀下来的污泥一部分回流入缺氧池，另一部分污泥排入调节池，定期消毒抽吸外运。生物接触氧化池所需空气由水下曝气机提供，水下曝气机设于生物接触氧化医院的门诊部、住院部以及生活区都会排出大量废水和废物,医院污水通常含有多种细菌、病毒和寄生虫卵,同时医院污水中还含有重金属、消毒剂、有机溶剂、酸、碱、放射性物质等,所以,医院污水不经合理处理排入水体中将会对环境造成巨大危害并将长期危害人类的健康。由于医院污水性质特殊,就决定了消毒处理是医院污水处理的关键。本论文对医院污水的消毒方法进行了深入分析和研究,研究重点是低能高效、运行稳定、无二次污染的UV-H_2O_2消毒工艺,并通过正交试验分析得到结论:在UV-H_2O_2消毒系统中,过氧化氢投加量对实验结果的影响最显著,紫外光强度次之,消毒时间的影响不显著。UV-H_2O_2系统消毒和降解有机物的最优运行条件是紫外光强度134.1μW/cm~2,H_2O_2投加量100mg/l,停留时间10min。同时以阜矿集团总医院为例设计了医院污水处理工艺流程,确定最优工艺为处理效果稳定、承受水质变化能力强的调节沉淀+水解+接触氧化+UV-H_2O_2消毒工艺,为综合医院污水处理的研究工作提供了理论依据和技术支持。医院或者卫生防疫站污水，都不同程度地含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有毒、有害物质。有些污染物是致癌、致畸或致突变物质，这些物质排入环境中将对环境产生长远影响，他们可通过食物链富集浓缩，进入人体，而危害人体健康。同时，由于污水中含有大量有机物质，CODCr、BOD5均较高，这些污水一旦未经处理或者未达标处理排入水体，将对受纳水体产生严重的危害，造成环境污染，导致一些传染病的爆发流行。广州某医院住院大楼污水主要来自放射室、病理检查室、病房、值班室、厕所和办公用水，其污染物以有机物及致病菌为主，CODCr和BOD5比较高，可生化性好，但致病菌含量高。

对医院污水的分析可知，医院污水的主要污染物有三类：一是病原体微生物；二是有毒、有害的物理化学污染物；三是放射性污染物。这些污染物若不经过处理或处理不当不仅会对其受纳水体产生相当大的污染，还会引起医院内部的交叉感染。

医院污水主要来自住院部病人产生的生活污水以及员工办公的生活污水，排放量约1000立方/天。医院污水杂质很多，但其总量约占0.1％～1％；溶解物则含有各种含氮化合物、磷酸盐、硫酸盐、氯化物、尿素和其他有机物质分解产物；产生臭味的有硫化物、硫化氢以及特殊的粪臭素。此外，还有大量的微生物，如细菌、病毒、原生动物以及病原菌等。医院污水一般呈碱性，pH约为7.2～7.8。由此构成的医院污水外观就是一种浑浊、黄绿以至黑色、带有腐臭气味的污水。

根据国内医院污水排放调查综合资料，现假定其他污水为化粪池上清液，特殊污水主要包括放射科含放射性元素的污水、病理检查室的福尔马林污水以及化验室的含病菌污水，列出污水水质、水量及排放标准如下:

表3-1

污水水质、水量及排放标准

项目

pH

CODCr（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）粪大肠菌群（个/L）余氯

（mg/l）

TN（mg/L）

原水水质（均值）

7.5

300

160

220

1.6×105

－

14

排放要求

《污水综合排放标准》GB8978-1996

二级标准

6～9

150

60

150

1000

>3.0

25

常规医院污水处理方法：

1.生物氧化法

生物氧化法，亦称活性污泥法，是各种污水处理最为常用的传统处理方法。利用鼓风曝气、机械曝气等等，使污水中大量的丝状菌和真菌等微生物繁殖，这些微生物具有吸附和氧化污水中有害物质的能力，从而降低污水的COD和BOD、使污水达到净化的效果。有些污水处理厂也采用厌氧和好氧并用的方法。即在厌氧过程中，厌氧微生物繁殖、硝化和吸附水中有害物质。

常用的生物氧化方法有生物接触氧化法、生物转盘法、塔式生物滤池法、射流曝气法和氧化沟法等。

2.化学药剂法

化学药剂法，就是向污水中投人适量的化学药剂，使污水中有害物质氧化，达到凝聚吸附沉淀。此方法是在传统的生化法之后，近三十年来逐步发展起来的。

①液氯液氯以它消毒能力强、价格便宜广泛应用于自来水和医院污水消毒。但氯气是一种有刺激性气味的黄色有毒气体，不能随时随地制取氯气，必须有专用贮存设备和加氯设备。液氯的投加设备结构复杂，易被腐蚀，危险性较大，因而在城市或人口过于集中的区域被限制使用。

②次氯酸钠溶液次氯酸钠是最原始的消毒处理方法之一。该方法原料来源方便、产品稳定、运输方便，设备投资少，运行费用低，管理方便，安全、可靠，不会因消毒剂产生污泥，应用较为广泛。但次氯酸钠消毒能力弱，处理过程中带来污渣，正逐步被其它产品替代。

③臭氧法臭氧是强氧化剂，在污水中加入适量的臭氧使水中微生物以及各种金属离子氧化。用这种方法处理医院污水较为彻底，二次污染少。缺点是所配套的设备多，一次性投资大，设备维修量大，用电量亦大，增加了常年运转费。

目前使用较多的消毒方法。医院污水的处理重点在消毒，目前应用较多的是二氧化氯消毒。

二氧化氯是一种高效、广谱、安全、快速、多功能、持续时间长、贮存与使用方便的杀菌消毒剂，联合国世界卫生组织（WHO）将其列为安全的消毒剂（A1）级，美国环境保护署（EPA）和美国食品药物管理局（FDA）批准它可以用于医院、食品加工等部门。

国内外生产的商品级二氧化氯产品主要是稳定性二氧化氯溶液，也有少部分的缓释型团体状、胶状颗粒、微胶囊化粉体等固体二氧化氯产品。近年来国内污水处理行业十分流行二氧化氯法，在医院污水处理上有着良好的效果。化学法二氧化氯消毒用于处理医院污水的优点：

①ClO2可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体、细胞芽孢、真菌、分枝杆菌和病毒等。它能有效地破坏水中的微量有机污染物，如苯并芘蒽醌、氯仿、四氯化碳、酚、氯酚、氰化物、硫化氢及有机硫化物等。能很好地氧化水中一些还原状态的金属离子如Fe2+、Mn2+、Ni2+等。受pH影响小，对藻类有杀灭作用，还能降低水溶液的色度、浊度和异味，其效果是次氯酸钠的5倍。在污水处理中不形成显著的有机卤化物，是医院污水处理的理想选择。

②二氧化氯对病毒消毒效果比臭氧和液氯更有效，与污水反应快，接触反应时间是氯的1/2－1/4，接触反应池相比可缩小到原来的一半，大大节省了投资。

某医院污水处理工艺见图4-1：

污水处理工艺流程图

由于医院污水的特殊性，需要采用不同的方法进行预处理。考虑到院内生活设施齐全，结合中高档医院水质资料，其特殊污水主要包括放射科含放射性元素的污水、病理检查室的福尔马林污水以及化验室的含病菌污水。这些污水经过预处理后与化粪池污水混合一起进入后续单元进一步进行深化处理。

污水通过格栅去除悬浮或漂浮状态的污物后进入调节沉淀池调节水质水量，调节池内污水经过提升后进入接触氧化池进行生化处理，降解大部分的COD和BOD。接触氧化池生化处理后流入二沉池,进行泥水分离。二沉池出水自流入二氧化氯消毒反应池，经消毒后的出水达标排放。处理系统产生的污泥定期定期通过自重压力排入污泥浓缩消毒池，并在污泥浓缩消毒池内浓缩。浓缩的污泥经污泥压滤设备脱水，泥饼定期外运至指定地点。

处理构筑物：

1．化粪池

根据设计规范，污水在化粪池中的停留时间应不小于36h，污水中粪便、虫卵等悬浮杂质被化粪池截留下来并进行厌氧分解，污水中的污染物得到初步处理。

2.衰变池

功能：衰变池的主要功能是对放射科的含放射性元素污水进行衰变处理。

3.预消毒池

功能：预消毒池的主要功能是对化验室的含病菌污水进行预消毒，以消除其对后续处理单元的不利影响。

4.格栅池

功能：格栅的功能是去除污水中较大颗粒的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物，以保证后续处理工艺的正常运行，减轻后续构筑物的处理负荷。

清渣方式

根据工程的实际情况，格栅井中设机械格栅和人工格栅各一台，机械格栅为回转式全自动不锈钢格栅机，栅条间空隙为20mm，人工格栅栅条间空隙为6mm。栅渣排入栅渣框收集，定期人工外运清渣。

5.调节沉淀池

功能：本方案设计的调节沉淀池主要有两个功能：一是对水质的调节，有效地减轻后续系统的冲击负荷；二是对水量进行调节，有助于系统的稳定运行。

6.接触氧化池（两级）

功能：生物接触氧化池内设置有填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，气水混合物与生物膜相摩擦，在生物膜上微生物的作用下，污水中有机污染物被大幅度的降解，正常运行时无需回流污泥。

7.二沉池

功能：二沉池为斜管沉淀池，前端设置混合槽和导流墙，污水首先进入混合槽，此处投加絮凝剂和助凝剂，利用水力搅拌，使污水与药剂在短时间（约1分钟）充分混合；然后污水从混合槽底部布水孔出水，沿导流墙而下进入导流絮凝区，在这个过程中