某多晶硅廠緊鄰渭河且所處地區(qū)尚未建設(shè)地下管網(wǎng)，其生活和生產(chǎn)用水均取自地下水，而生產(chǎn)和生活污水需自建廢水處理系統(tǒng)達標后方可排放。為了節(jié)約水資源，該廠對生活污水進行深度處理，達到中水回用標準后回用于景觀水池、綠化、沖廁等。
1 廢水狀況及排放標準
生活污水來自宿舍、食堂、辦公樓和廠區(qū)衛(wèi)生間，根據(jù)該廠規(guī)模，預(yù)計廢水水量約為300 m3/d，設(shè)計進水水量按15 m3/h計。根據(jù)當?shù)嘏欧艠藴屎椭兴猛�，處理后的水質(zhì)應(yīng)滿足《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920—2002)、《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》(DB 61/224—2011)的要求。進水水質(zhì)預(yù)測和出水指標要求如表 1所示。
2 工藝介紹
2.1 工藝選擇
該污水處理系統(tǒng)與小區(qū)污水處理廠具有相似特征，如：污水量小于4 000 m3/d〔1〕;水質(zhì)、水量小時變化系數(shù)較大;污染物濃度比城市污水低;污水可生化性好;處理難度較小等。常見的小區(qū)生活污水處理工藝有：氧化溝技術(shù)、序批式活性污泥法(SBR工藝)、周期循環(huán)曝氣活性污泥法(CASS工藝)、缺氧/好氧工藝(A/O工藝)等。回用要求高可采用生物活性炭技術(shù)、膜生物反應(yīng)器、膜技術(shù)等深度處理技術(shù)〔2〕。通過對水質(zhì)狀況、氣候條件、運行費用等諸因素的綜合考慮，并參照國內(nèi)外污水處理運行經(jīng)驗，本工程選擇A/O接觸氧化法作為主要處理工藝。此工藝技術(shù)成熟、耐負荷沖擊能力強、工藝穩(wěn)定、投資省，并可保證處理后回用水達標。
2.2 A/O接觸氧化法工藝
A/O接觸氧化池是一個缺氧反應(yīng)池和一個好氧反應(yīng)池組成的聯(lián)合系統(tǒng)，如圖 1所示。
圖 1 A/O接觸氧化池
O池底部均勻布置有曝氣管路，通過鼓風機等設(shè)備引入氧氣與污水充分接觸混合。在缺氧反應(yīng)池異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可溶性有機物，當這些在缺氧條件下水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧反應(yīng)池中，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，A/O系統(tǒng)無需外加碳源，可利用原污水中的有機物作為碳源進行反硝化，達到同時去除BOD和脫氮的目的;反硝化中增加的堿度可以補償硝化過程中對堿度的消耗〔3〕。
2.3 工藝流程
生活污水處理及回用系統(tǒng)工藝流程見圖 2。
圖 2 工藝流程
生活污水經(jīng)格柵分離其中較大的漂浮物和顆粒物后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池具有調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)的作用，可減少原水水量和水質(zhì)波動對處理系統(tǒng)的影響。經(jīng)過調(diào)節(jié)后的生活污水首先進入A/O接觸氧化池通過缺氧/好氧反應(yīng)對有機污染物和氨氮等進行生化降解，隨后在二沉池進行泥水分離，出水通過投加PAM和PAC進行混凝沉淀處理，降低水中的懸浮物。混凝沉淀池的出水經(jīng)水泵提升后進入流砂過濾器，在此進行深度處理，出水進入回用水池，投加二氧化氯消毒后即可回用于廠區(qū)景觀水池、綠化和廁所沖洗等。二沉池的污泥一部分回流至A段進行生物脫氮，剩余污泥和混凝沉淀池的污泥通過疊片壓濾機脫水至泥餅狀，外運填埋。
3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
(1)集水井。1座，工藝尺寸3.3 m×0.5 m×4.1 m，有效容積2.3 m3。內(nèi)設(shè)細格柵1座，柵寬0.45 m，柵條間隙3 mm，柵前水深1.3 m。格柵可在現(xiàn)場手動開啟，也可通過自控系統(tǒng)定時運行。
(2)生活污水調(diào)節(jié)池。1座，工藝尺寸6.3 m×6.6 m×5.6 m，有效容積120 m3，水力停留時間為8 h。池內(nèi)設(shè)曝氣系統(tǒng)(采用鼓風曝氣)，提升泵2臺(1用1備)，電磁流量計1套，超聲波液位計1套。
(3)A/O接觸氧化池。2座，工藝尺寸8.0 m×7.0 m×6.0 m，A、O段體積比為1∶3，設(shè)計停留時間為28 h。兩池均懸掛有組合填料供微生物附著生長，填料層高度4 m，填料比表面積為200 m3/m2。O池底部均勻布置有曝氣管路，通過微孔將鼓風機引入的空氣切割粉碎為微細氣泡，與污水充分接觸混合。A池和O池安裝有DO在線分析儀，一般控制A池DO不大于0.2 mg/L，O池DO為2～4 mg/L。在O池內(nèi)設(shè)置回流泵4臺(2用2備)，混合液回流比100%～200%。二沉池至A池的污泥回流比50%～100%。
(4)二沉池。2座，采用輻流式沉淀池，工藝尺寸8.00 m×3.85 m×6.00 m，每座二沉池分兩格。水力停留時間為24 h，表面負荷為0.24 m3/(m2·h)。池內(nèi)配有導流桶4套，溢流堰2套，污泥氣提裝置16套。
(5)混凝沉淀池。2座，反應(yīng)池分兩格，工藝尺寸2.1 m×1.0 m×6.0 m，在此投加PAC和PAM進行混凝沉淀反應(yīng)，混凝時間為1 h。沉淀池尺寸8.4 m×2.1 m×6.0 m，沉淀池停留時間為9 h，沉淀池表面負荷0.5 m3/(m2·h)。內(nèi)設(shè)攪拌機4臺，污泥氣提裝置6套，加藥裝置2套。
(6)流砂過濾器。2座，外形為圓柱型罐，直徑2.8 m，集混凝、澄清、過濾為一體，由進水管、濾液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等組成。進水通過位于設(shè)備底部的入流分配管進入處理系統(tǒng)，經(jīng)砂床過濾后由頂部出口溢流出水。吸附時砂床截留的雜質(zhì)被空氣提升泵輸送到濾罐頂部的洗砂器，通過機械摩擦作用和紊流作用使污染物從濾砂表面分離出來，雜質(zhì)經(jīng)洗砂水出口排出，凈砂利用自重返回砂床。每座處理水量15 m3/h，濾速2.5 m/h，空氣提砂泵壓強為160 kPa，空氣流量1~2 m3/h，清洗水流量為總進水流量的1%~3%，濾料為粒徑1.2~2.0 mm的石英砂。
(7)回用水池。1座，工藝尺寸2.9 m×3.2 m×6.0 m，水力停留時間為3.6 h，設(shè)潛水泵2臺(1用1備)，二氧化氯發(fā)生器2臺，超聲波液位計1套，并安裝COD在線分析儀、pH在線分析儀、氨氮在線分析儀、SS在線分析儀實時監(jiān)測水質(zhì)。
(8)污泥濃縮池。1座，工藝尺寸2.8 m×2.4 m×6.0 m，內(nèi)設(shè)溢流堰、導流筒各1套，配污泥進料泵2臺(1用1備)和疊片壓濾機1臺。所有構(gòu)筑物均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
4 監(jiān)控系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)的監(jiān)測控制由監(jiān)測儀器儀表部分和自動控制部分組成。監(jiān)測儀器儀表包括COD在線分析儀、pH在線分析儀、DO在線分析儀、氨氮在線分析儀、SS在線分析儀、電磁流量計、超聲波液位計等在線測量裝置，其功能為對整個工藝流程進行在線監(jiān)測，記錄關(guān)鍵工藝點的運行數(shù)據(jù)并在其超出設(shè)定值時報警。自動控制部分由下位機、上位機及軟件組成，可實現(xiàn)操作人員對生活污水再生處理系統(tǒng)運行情況的有效監(jiān)控，并在上位機對某些自控設(shè)備(泵、閥等)進行切換、開停等操作。另外，軟件還提供用戶管理、系統(tǒng)趨勢、報表打印等輔助功能。
整個污水處理系統(tǒng)既能實現(xiàn)全自動化運行，又能實施人工操作�，F(xiàn)場操作箱可于現(xiàn)場直接對設(shè)備進行起停。在中控室上位機可以實現(xiàn)監(jiān)視和控制任何一臺設(shè)備的狀態(tài)，并且通過模擬量模塊采集的數(shù)據(jù)，直觀地監(jiān)視到現(xiàn)場的各種信息，如水位、流量、pH等。正常情況下，運維及管理者通常只需要在中控室即可完全掌握現(xiàn)場的運行狀況，并且可控制現(xiàn)場設(shè)備的運行，調(diào)整參數(shù)設(shè)置，或做出相應(yīng)的對策。此模式下，大大精簡了人員配置，提高了運行效率。
5 運行效果和技術(shù)經(jīng)濟分析
該系統(tǒng)穩(wěn)定運行3個月后，對進水、出水各隨機取樣10次，其污染物濃度平均值如表 2所示，檢測依據(jù)國家標準方法進行〔4〕。
由表 2可知，該生活污水的pH穩(wěn)定，主要污染物COD、BOD、NH3-N、SS的去除率分別達到85%、96%、83%、94%，且它們出水的平均濃度大大低于設(shè)計出水指標，可達到雜用水水質(zhì)標準要求�？梢娫撓到y(tǒng)處理效果較好，回用水水質(zhì)安全可靠。
該廠平均每月處理生活污水約9 500 t，每月工程折舊按1.07萬元計，每月消耗水電約0.95萬元，藥劑約0.2萬元，人工工資約1.91萬元，運行成本為4.34元/t
該廠的生活給水成本為4.66元/t，生活污水再生處理后用于景觀水池、綠化、沖廁等每月可節(jié)省水費約4.43萬元。
除了緩解水資源緊缺的矛盾，本系統(tǒng)的運行可以大量削減污染物，其中削減COD、BOD5、NH3-N、SS分別為24.7、18.1、2.1、15.7 t/a，環(huán)境效益明顯。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6 結(jié)論
該生活污水再生處理系統(tǒng)工藝先進、設(shè)備高效、自控監(jiān)測系統(tǒng)安全可靠、操作維護管理方便，回用水質(zhì)檢測指標符合相關(guān)國家標準。該系統(tǒng)可廣泛用于低濃度生活污水的再生處理。
