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城市汙水源分類及資源化

來源:www.fsqzj.cn 發布時間:2011-5-10 0:19:38

類生活汙水中約1/3是衝廁所耗水。糞尿量僅占生活汙水的1%,卻含有機物COD總量的59%,N總量的94%,P總量的8O%,K總量的76%,以及絕大部分的大腸杆菌。糞尿與其他生活汙水混合後處理,不僅費用昂貴,而且處理後的水質遠低於地表水要求。
 生活汙水源頭分類技術是通過負壓設備將高濃度的糞尿集中收集,單獨處理,而其他汙染較輕的生活雜排水,經簡單處理後,用作灌溉用水等。由於引人汙染物源頭治理的理念,將汙染物在源頭分類收集以供後續處理,是一種高效、低消耗的汙水處理方法。
 國外如德國等國家,汙水處理率已接近100%。如何提高汙水處理的效率已成為國際環保界研究的熱點,生活汙水源頭分類與資源化被認為是汙水處理技術的發展趨勢,已有小規模應用實驗,如德國城市呂貝克新建小區弗裏敦布雷特,建立了一套由高效節水廁所、收集係統、糞便生物處理設施組成的綜合示範工程—— 德國環境基金支持的一個示範項目。但是國外開發的這類係統,在技術上不適應中國國情。
 由於目前中國經濟正處於高速發展階段,城市化步伐不斷加快,城市人口急劇膨脹,水消耗過度,水汙染嚴重,而水處理基礎設施卻沒有太多改善,汙水處理率僅為14%。已有一些學者開始研究汙水處理的新技術,如周敬宣等提出了從源頭上對黑水和灰水分開收集、處理,並對灰水進行回用處理,人糞尿通過真空廁所收集,經發酵加工成菌肥。
 綜合國內外的研究成果,目前生活汙水源頭分類技術還存在以下問題。
 ① 造價昂貴。
 ② 負壓疏通廁所係統未與水處理係統完整結合從而未能體現該技術的巨大潛在優勢。
 ③ 係統複雜帶來的穩定性和可維護性問題。基於以上分析,本文試圖從汙水的源頭分類技術到汙水資源化利用,建立起一整套新型汙水處理係統,通過試驗,最後進行實際應用。
 1 糞尿的收集與處理
 負壓中心站使負壓收集罐和管道係統內產生負壓並自動維持在一個設定的負壓範圍內。當收集罐內的液位達到一定值時,自動將汙水從收集罐輸送到指定地點。從綜合能耗考慮,負壓的上、下限設定為一O.O5~-0.07 MPa,負壓站能在設定的壓力值內自動運行。從係統的安全考慮,負壓站內設置大、小真空泵(抽氣速率分別1.33 m3/min和0.86 m3/min)各1台。為了減少開啟時電流的波動,在正常工作時,大真空泵能自動關閉,由小真空泵維持係統內的負壓。在耗氣量突然增加時,即小真空泵運行5 min後,若係統壓力仍達不到設定的下限值一O.05 MPa時,大真空泵能同時啟動運行,使係統壓力維持設定值。為了保證係統的安全,若係統壓力在大、小真空泵同時運行3 min後,係統壓力仍然達不到設定的下限值一O.O5MPa時,大、小真空泵同時關閉,報警信號燈亮。負壓收集罐內的液位達到設定上限時(即負壓收集罐容量的75%),將發送排汙信號,同時打開放空閥,啟動汙水泵排汙。
  負壓管道的作用是將負壓有效地傳遞到每個用戶,並使途中壓力損失減到最小。此外,以管道內的負壓為動力,輸送汙水到負壓收集罐。負壓管道在一0.07 MPa壓力下,保壓24 h,壓力損失不能大於1O%。采用鋸齒狀管路,每段設置成0.3~ O.5 的坡度。使管道內的流體形成柱塞流,利於負壓狀態下流體的輸送。
 中間儲槽中間儲槽的作用是將少量汙水先收集起來,當儲槽滿時,將這些汙水一次性輸入主管道。此時汙水量大,並形成了一定流速,汙水不但不會淤結管道,而且還能起到衝刷管壁的作用,即負壓管路具有自清能力。
  負壓
疏通馬桶

是依靠負壓管道上的負壓作為動力來吸走汙物的,同時直接利用自來水的水壓來衝刷池腔的內壁,從而達到節水的目的。負壓馬桶的噴嘴直接利用自來水水壓來提高衝洗水的衝刷能力,輻射狀噴出的水可以清潔馬桶內壁。
 糞尿資源化技術高濃度的人糞尿經節水負壓廁所和負壓管道輸送至高效厭氧反應器,反應器溫度控製在37℃ 左右,在厭氧發酵池大約停留2天,產生沼氣,回收能量。出水加入Ca2+將其中的磷沉澱並起到調節pH 值的作用。出水中的N經吹脫後以(NH4)2SO4的形式回收,從而生產出含氮、磷的有機肥。經上述處理的汙水再經膜生物反應器或生物轉盤加絮凝沉澱二級處理,水質可達到回用雜用水標準,還可通過池塘、濕地下滲,再生地下水資源,廣泛采取本方法可實現可持續水生態平衡。本方法與糞便單獨處理與利用的方法相結合,可實現人居區汙水零排放及汙水資源化。
 雜排水資源化技術分類後的生活雜排水因汙染較輕,經適當處理可作為地表景觀水,從而解決了自然界水圈和食物圈人為混淆所帶來的農業營養劑(氮、磷)的永久流失和地表水受汙染的問題。處理後的出水和雨水作為地表景觀水或綠化用水,不僅減小排水係統造價,改變城市生態小氣候,為綠化等作蓄水,而且通過反滲地下再造飲用水水源。實現了生態良性循。
 2 生活汙水源頭分類技術的特點
  汙水資源化處理
 傳統的排水方式是汙水集中收集,混合排放,不僅浪費水資源,而且高汙染度的糞尿一旦混入整個排水係統中,就很難再回收,同時加大了處理的難度與處理成本。而源頭分類技術從源頭出發,將汙染源分類收集以供後續處理。糞尿與廚房垃圾聯合進行厭氧處理,厭氧反應殘餘物還田,沼氣可作為能源利用。生活雜排水經過處理,作為地表水或反滲補充地下水。另外,潔淨雨水通過下滲塘反滲補充地下水,最終實現區域自然水圈循環和生態良性循  
 處理效率高,投資成本及運行費用低
 源頭分類後,水處理的針對性很強,不同的水質、水量采用相應的高效水處理手段,使整體的水處理效率大大提高,因此,相應的投資成本與運行費用也比傳統的水處理要低得多。
 處理後的水質好
 源頭分類後生活雜排水進水水質已經與一般城市汙水處理廠的出水水質相接近。由於采用了源頭分類,高濃度的糞尿單獨處理,不進入生活雜排水係統,使生活雜用水水質較好,經過高效、簡單的水處理單元後,出水水質基本可達到V~IV類水體標準,高於現在規定的中水回用標準。
 ①建立了生活汙水源頭分類及資源化利用係統,並為這種係統的研究開發和實際應用提供了思路。
 ② 經過分析,生活汙水源頭分類及資源化技術與傳統汙水集中處理的方式相比,消耗更低,處理效率更高,而且易於實現汙水的資源化。

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