黑臭水體治理工藝方案

黑臭水體一直是水環(huán)境的一個嚴重問題，水體灰黑惡臭影響了廣大城鄉(xiāng)居民的生活質(zhì)量。大量工業(yè)廢水匯入河流，導致水體發(fā)生黑臭現(xiàn)象，水生態(tài)系統(tǒng)也在面臨巨大的挑戰(zhàn)。當前，黑臭水體的治理主要有3種方式，物理法、化學法和生物法。物理法是指利用材料物理特性的方法，例如利用碳吸附的物理特性，以及用網(wǎng)來吸附某些固體物質(zhì)，最終達到凈化的效果?；瘜W法是指經(jīng)過一系列的化學變化，例如酸堿中和，酸性物質(zhì)過高，能夠通過添加堿性制劑來平衡水體酸堿度。當污水中含有有害物質(zhì)時，能夠通過添加另一反應物與之發(fā)生化學反應，生成不溶于水的物質(zhì)或無害物。例如硫酸銅CuSO就能夠用氫氧化鋇Ba(OH)2來反應，生成物都為不溶物，即達到了處理的效果。生物法，很多植物、藻類本身帶有凈化水體的能力，通過自身微生物的降解，能夠和黑臭水體中的有害物質(zhì)進行分解，最終達到治理黑臭水體的效果。物理法和化學法對黑臭水體短時間內(nèi)能夠達到良好效果，但都不能從根本上有效治理。生物法治理黑臭水體周期較長，對一些特定的工業(yè)廢水中的重金屬離子不能有效降解。所以單一的方法治理黑臭水體，都不能達到長時間有效的治理，其效果也存在缺陷。所以，理應根據(jù)河流水質(zhì)的自身特點，制定不同的治理方案，多種治理工藝相結(jié)合，達到水質(zhì)凈化的目的。大沽排水河為天津市西青區(qū)代管二級排水河道，起于三孔閘，止于西青津南交界，全長24.02km,堤頂高程3.5～6.0m,河底高程-0.2～-0.53m,上口寬20～25m,下口寬8m,邊坡比1：在復合MBR系統(tǒng)中首先加入填料形成生物膜，和懸浮生長的微生物共同達到對黑臭水體污染物的降解效果，兩者之間的交互作用同時增強了膜生物反應器系統(tǒng)的整體的調(diào)節(jié)機制，使復合MBR系統(tǒng)增強了一定的抗沖擊負荷能力。在復合MBR系統(tǒng)中加入對黑臭水體的治理效果；其次是通過添加填料，降低反應器中懸浮狀態(tài)下活性的污泥含量，膜不易受到污染，進而保證了較高的柵、沉砂池和沉淀池進行初步柵渣、沉砂和污泥處理，二級使用生物膜-膜生物反應器處理。具體包括生物膜、曝氣管、曝氣槽、填料以及鼓風機。見圖1。該裝置以一體式MBR為基礎(chǔ)。膜組件浸沒在生物反應器中，出水需要通過負壓抽吸經(jīng)過膜單元后排出。體積小，整體性強，工作壓力小，節(jié)能且不易堵塞。1)膜材質(zhì)與組件。采用管式陶瓷膜，密封材質(zhì)為硅橡膠，能夠有效避免有機膜的不足，并且化學性質(zhì)穩(wěn)定，抗污染能力強，耐高溫和酸堿，能夠在惡劣的環(huán)境下使用，機械強度高，壽命長。組件結(jié)構(gòu)簡單，12芯，用于中小規(guī)模的水處理，更換方便，進水預處理要求低，易清洗。2)膜種類。采用微濾膜(MF),孔徑為0.1μm,可分離0.2～1μm的大顆粒和大分子物質(zhì)，操作壓力為0.1MPa。3)鼓風機。曝氣風機采用回轉(zhuǎn)式鼓風機，選用3臺(1備2用),凈質(zhì)量120kg,風量1.09m3/min,頻率50Hz,轉(zhuǎn)速430r/min,功率為1.5kW,排風口徑為40mm。4)格柵。格柵選取孔板式細格柵，主體材質(zhì)為SUS30柵隙為6mm,電機功率為1.8kW,柵前水深1.0m,設(shè)備長1230mm,設(shè)備寬1000mm,分離效率可達80%以上。5)沉砂池。曝氣沉砂池，水平流速6cm/s,寬深比1.停留時間5min,穿孔曝氣管材質(zhì)為SS30直徑5mm。6)沉淀池。斜管沉淀池，斜管孔徑90mm,與水平夾角60°,污水流速0.6mm/s,表面水力負荷2.3m3/(m2·h)。裝置于2018年7月15日開始實施，自7月15日-9月15日對進、出口斷面水質(zhì)進行監(jiān)測，歷時2個月，監(jiān)測頻率為2次/周，共監(jiān)測16組數(shù)據(jù)。COD、TP、NH3-N的最終去除率見表4.1、COD的去除裝置對COD的去除效果見圖2由圖2可知，該裝置治理的COD有明顯下降趨勢，進口斷面為57.13mg/L,經(jīng)過16次監(jiān)測后，出口斷面COD降為36.61mg/L,去除率35.92%。COD降解速率在第1個月末達到最大，之后去除效果緩慢，最終COD穩(wěn)定在36mg/L左右，達到4.2、NH3-N的去除裝置對NH3-N的去除效果見圖3由圖3可知，該裝置對NH3-N去除效果與COD去除效果明顯不同。進口斷面NH3-N的質(zhì)量濃度8.82mg/L,最終出口斷面NH3-N的質(zhì)量濃度3.55mg/L,滿足近期對NH3-N治理的設(shè)計要求。去除率達到59.75%。裝置前期對NH3-N去除效果更為明4.3、TP去除的效果裝置對TP的去除效果見圖4。由圖4可知，對TP的去除效果近乎線性關(guān)系。進口斷面TP的質(zhì)量濃度2.18mg/L,治理2個月后，TP的質(zhì)量濃度下降到0.48mg/L,滿足近期對TP治理的設(shè)計要求，去除率達到77.98%。對TP含量數(shù)據(jù)和監(jiān)測周期進行分析，可得出的經(jīng)驗公式p(TP)/(mg·L-1)=2.248-0.1248x(x為檢測次數(shù)),相關(guān)系數(shù)R2=0.9755。針對河流黑臭水體，采取分級處理措施。一級處理工藝采用孔板式細格柵，沉砂池和沉淀池進行初步柵渣、沉砂和污泥處理。二級處理工藝使用生物膜-膜反應器(復合MBR)處理黑臭水體。最終大沽河排水主要污染物COD和NH3-N、TP的質(zhì)量濃度由最初的57.13mg/L和8.82、2.18mg/L分別下降到36.61mg/L和3.55、0.48mg/L,最終去除率分別達到35.92%和59.75%、77.98%。滿足初期設(shè)計出口水質(zhì)指標，COD最終達到GB3838—2