珠海某海島是珠海市度假旅游生態(tài)島，主要的污水屬于典型的酒店生活污水，主要來源于海島居民及游客的日常生活用水，污染物主要為CODCr、BOD5、TN、TP、SS、油脂、表面活性劑等。污水水量與水質(zhì)隨旅游淡旺季而較有規(guī)律的變化，在特定的假日期間，污水量可能迅速上升。酒店污水與市區(qū)或大城鎮(zhèn)生活污水的水質(zhì)比較的主要特點是油脂類和表面活性劑類污染物含量較高，總氮、總磷、COD等污染物濃度也更高。由于本項目位于海島，污水中氯離子濃度也較高，對生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生負面作用，對設(shè)備腐蝕性強。
1 設(shè)計進水、出水水質(zhì)
見表1。
表1 進出水水質(zhì)
Tab.1 Water quality of inlet and outlet mg·L-1
2 設(shè)計水量
設(shè)計規(guī)模：500 m3/d。
設(shè)計處理污水量：Qd=500 m3/d=20.8 m3/h。
3 處理工藝
針對海島污水獨有的特性，選用的處理工藝為：進水—格柵渠—調(diào)節(jié)池—厭氧池—缺氧池—好氧池1—好氧池2—好氧池3—沉淀池—消毒—集水池—排放。
(1)適合水質(zhì)變化及季節(jié)特點，保障出水水質(zhì)質(zhì)量及淡旺兩季運行穩(wěn)定：
當水量變化時，可通過調(diào)整進水流態(tài)，以保證出水優(yōu)質(zhì)排放，同時能大大降低運行成本。
方案一工藝:(500 m3/d>污水水量>350 m3/d)進水—格柵渠—調(diào)節(jié)池—厭氧池—缺氧池—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案二工藝:(350 m3/d>污水水量>200 m3/d)：進水—格柵渠—調(diào)節(jié)池—-缺氧池(充當厭氧池)—好氧池1(充當缺氧池)—好氧池—沉淀池—消毒—集水池—排放。
方案三工藝:(200 m3/d>污水水量>50m3/d)：進水—格柵渠—調(diào)節(jié)池—-好氧池1(充當厭氧池)——好氧池2(充當缺氧池)——好氧池3—沉淀池—消毒—集水池—排放。
(2)脫氮效果有很好的保障；
(3)后除磷系統(tǒng)對出水總磷有很好的去除。
(4)出水各指標相對較好、穩(wěn)定達標。
(5)于各單元安裝填料，有利于為各單元高效微生物提供生長載體，同時可以大大減少污泥產(chǎn)生量。
4 處理工藝說明
4.1 預(yù)處理(包括除渣、水質(zhì)水量調(diào)節(jié))
市政及廠區(qū)內(nèi)的生活污水經(jīng)管網(wǎng)匯入污水 處理廠集水井。自該井引出Dn300重力流管道，以4 ‰坡度通向格柵渠。進水管段上設(shè)置閥門，以防強降雨初期大量雨水夾雜泥沙涌入污水站。該閥門設(shè)在地下室內(nèi)明顯并易于操作處。
格柵渠與調(diào)節(jié)池相結(jié)合。根據(jù)埋地式要求，擬將調(diào)節(jié)池組合構(gòu)筑物建成半地下結(jié)構(gòu)，同時需加蓋，便于收集廢氣。
常用的除渣設(shè)備有人工格柵、機械格柵、轉(zhuǎn)鼓式微濾機、水力篩等。人工格柵經(jīng)濟有效，但清渣勞動強度大，不宜做為主要除渣手段。轉(zhuǎn)鼓式微濾機水頭損失大，不宜用于重力進水的地下調(diào)節(jié)池前。水力篩水頭損失也較大，通常用于壓力式進水。機械化設(shè)備比較好，可以實現(xiàn)自動化運行。
本方案擬采用“機械格柵”的雙柵串聯(lián)除渣方式，自動化運行的中機械格柵(30 mm間隙)除掉大部分雜物，如污水中的塑料袋、果皮等，將雜物翻入專門設(shè)置的柵渣箱內(nèi)，之后設(shè)一個約(30 mm間隙)的細機械格柵，截留中機械格柵漏過的少量雜物，如污水中的纖維、毛發(fā)等。
調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水質(zhì)、均衡水量，容積可按照HRT=5 h設(shè)計。在調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)兩臺攪拌器，用于攪拌池內(nèi)廢水，同時在池內(nèi)安裝在線水質(zhì)監(jiān)測儀器(COD、NH3-N、SS)，于水泵出口安裝一電磁流量計(0~60 m3/h)，用于計量進水流量。
4.2 生化處理過程(改良型A2/O處理工藝)
廢水的生化處理是利用微生物的生命活動過程，以水中溶解性的或膠體性的有機物為基質(zhì)，在酶的作用下，經(jīng)過吸附、水解、滲透、氧化、還原等一系列生物化學(xué)反應(yīng)過程，將大分子分解成小分子，將有機物向無機物轉(zhuǎn)化，最終形成穩(wěn)定的無害物質(zhì)，或者以氣態(tài)物質(zhì)從水中逸出，水得以凈化，同時合成新的微生物細胞，并釋放能量。同時伴隨水的酸堿性變化、各種無機鹽濃度變化等。代謝產(chǎn)物有水、二氧化碳、N2、NOx鹽、CH3、NH3、H2S及破碎的細胞絮體。在有機物氧化分解過程中，呈溶解性的有機物首先透過細菌的細胞壁被細菌吸收利用，而固體和膠體有機物先被細菌粘膜吸附，在胞外酶作用下逐步溶解成溶解性物質(zhì)，然后再滲入細菌細胞內(nèi)。無論是在好氧還是厭氧狀態(tài)，廢水處理裝置內(nèi)的微生物都是一個具有相當多種類的集群，構(gòu)成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。在不同條件下，生態(tài)系統(tǒng)是適應(yīng)這種條件的平衡體，呈現(xiàn)不同的特點和水處理功能，代謝產(chǎn)物也不同。一般而言，生活污水處理先厭氧、然后缺氧、最后好氧，既節(jié)省能量、又得到好的水質(zhì)。
一般認為，當廢水的BOD5/CODCr≧0.3，則該廢水屬于可生化的。生活污水BOD5/CODCr=0.45~0.6，屬于可生化性非常好的。
在當今常規(guī)的污水處理方法中，生物化學(xué)方法降解有機物是能耗最低的。對于生活污水，通過預(yù)處理后，一般需要采用厭氧+缺氧+交替+好氧組合工藝。A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，A2O生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合，本工藝A2O改良型工藝，也是目前技術(shù)比較成熟、應(yīng)用較多的工藝。
工作原理：
生物池通過曝氣裝置、推進器(厭氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、交替段、好氧段。在該工藝流程內(nèi)，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A2O生物脫氮除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細菌將入流中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮氣逸入到大氣中，從而達到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。工藝特點：
(1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。
(2)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。
(3)在厭氧—缺氧—好氧運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。
(4)污泥中磷含量高，一般為2.5 %以上。在好氧曝氣技術(shù)上，始終追求高效、低能耗的先進方法。目前，鼓風(fēng)曝氣+橡膠膜片微孔曝氣器構(gòu)成的曝氣系統(tǒng)是效率最高的。因具有PLC控制手段，使曝氣設(shè)備按照工藝要求可靈活變換運行模式，極大地發(fā)揮生化系統(tǒng)的生物除C、N、P功能。此外，利用電機變頻變速技術(shù)，可以實現(xiàn)鼓風(fēng)機智能化運行，使系統(tǒng)節(jié)能。
眾所周知，污水處理鼓風(fēng)機運行噪音是嚴重的二次污染源。對于本項目，廠方領(lǐng)導(dǎo)將廠界噪聲標準定在II級，是為周圍的人居環(huán)境負責(zé)的精神體現(xiàn)。雖然設(shè)施以埋地式建造，可以減少地面上的噪聲，但卻不利于操作工、管理者的工作環(huán)境。當然，也有諸如水下或水上式渦輪曝氣機、射流曝氣方式，它們所產(chǎn)生的噪音小，但是效率較低。
本項目采用無噪聲鼓風(fēng)+微孔擴散曝氣系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)了技術(shù)目的，而且更加節(jié)能，完全可以滿足本項目噪聲控制要求。由于利用了潛水技術(shù)，則無需鼓風(fēng)機房，非常適合于本工程。該系統(tǒng)采用PLC、變頻器，按照不同條件下所需要的特定運行模式，程序化自動控制曝氣系統(tǒng)運行時間、運行強度，使工程應(yīng)用與科學(xué)原理真正吻合在一起，發(fā)揮出最大的科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力。
為了防止生化除磷效果的不穩(wěn)定，本項目也考慮了后置除磷方法---微絮凝沉淀法，除磷劑加藥點設(shè)在好氧池末端，使藥劑與原水邊流動邊混合，在進入沉淀之前加入少量PAC混凝劑，使Al3+結(jié)合PO43-，生成難溶的鹽，在沉淀過程除去，確保出水磷達標。
沉淀池常按水流方向來區(qū)分為平流式、豎流式及輻流式等三種。由于本項目規(guī)模較小，因此在污泥沉淀方式上，我們選用了豎流式沉淀池。
4.3 深度處理
本設(shè)計考慮全部廢水采用紫外線消毒，采用管式紫外線消毒器。經(jīng)消毒后，出水進入集水井進行臨時儲存，多余出水則溢流至排水計量槽，經(jīng)過明渠流量計計量后排放。
由于回用水的用水水質(zhì)對余氯等有要求，因此出水經(jīng)紫外消毒后仍需過濾后投加次氯酸鈉進行消毒。消毒后的水體儲存至回用水池。
過濾系統(tǒng)選用帶多通閥的壓力式砂濾器，裝填0.4~0.6 mm均質(zhì)濾料，濾速高、操作靈活、體積小，適合本項目地下室層高。該過濾器反沖洗十分方便：在過濾狀態(tài)下，扳動多通閥至相應(yīng)的檔位，利用過濾泵壓力和出水實施反沖洗，不用另設(shè)置反沖泵和水源；3~5 min反沖后，先將閥柄扳到漂洗檔位，漂洗半分鐘，閥柄扳回到過濾位即可。反沖后的水排到調(diào)節(jié)池。
回用水池水體具有自動補充功能，用回用水池液位計自動控制，當回用水池內(nèi)液位低于設(shè)定的液位時，則集水井送往回用水池的提升泵自動開啟，則濾后水流向消毒池先進行消毒，隨后進回用水池，當至回用水池高液位時，集水井送往回用水池的提升泵自動關(guān)閉。回用部分在余氯儀、PLC、變頻泵自動控制下加入消毒劑，經(jīng)混合、接觸反應(yīng)后，進入回用水池儲存?zhèn)溆茫具^程除滅活水中活性細菌等微生物外，還需保證余氯濃度，以使回用水具有一定的持續(xù)消毒能力。本設(shè)計消毒劑使用常見的次氯酸鈉溶液，經(jīng)濟實用、安全，投加設(shè)備簡捷。
4.4 回用水供水
以常規(guī)的變頻供水方式恒壓供水，出口處設(shè)置流量計計量瞬間和總的供水量。供水管網(wǎng)由廠方另行規(guī)劃建設(shè)。
回用水管道的敷設(shè)要求、涂刷顏色等，國家規(guī)范有明確的要求，須嚴格執(zhí)行。
上述全部水過濾，可以擴大回用水率至100 %。我們看到不僅廠內(nèi)綠樹成蔭，更看到周圍社區(qū)郁郁蔥蔥。我們處理的的這個淡水，是海島擁有的寶貴資源，達標排放是好事，但將其既用于廠內(nèi)的綠化、清潔，又將富余的水供給“生態(tài)島”周邊社區(qū)、用于人居環(huán)境的美化，為海島節(jié)約自來水，那該是一幅多么和諧美妙的畫卷！
4.5 污泥處理
污泥的處理方法：污泥經(jīng)過沉淀和消化，含水量減少，由于出水對總TP有較高的要求，因此磷的去除最終的手段還是通過排泥，因此建議增加污泥處理系統(tǒng)。
[污泥來源]該系統(tǒng)的污泥有主要來源是少量好氧生化系統(tǒng)剩余污泥及除磷劑與磷結(jié)合成的磷酸鹽。
[污泥性質(zhì)] 因此，需脫水污泥主要來自于沉淀區(qū)的無機物。其中有活性碳粒、硅藻土、黃泥土、除磷劑與磷結(jié)合成的磷酸鹽及其它沉渣等。這種泥具有較好的脫水性，如使用廂式壓濾機，干污泥含水率在75%以下而且脫水后的泥不易變質(zhì)。
[脫水方法與設(shè)備] 污泥脫水方法有機械法、自然干化、人工快滲、烘干等，由于機械法效率高、容易操作而采用的比較多。其設(shè)備有多種選擇，如廂式壓濾機、帶式壓濾機、螺旋離心機等。考慮到本項目污泥量較少，故我們建議采用廂式壓濾機。
[系統(tǒng)設(shè)置] 污泥處理系統(tǒng)由污泥濃縮池集中，靜止?jié)饪s，濃縮時間為8-12小時，脫水后的干泥直接落入污泥周轉(zhuǎn)箱。周轉(zhuǎn)箱總?cè)萘磕軆Υ嫖逄旄赡嗔?每天約1.3t)，以易于管理。污泥箱5天轉(zhuǎn)運一次，使用廠內(nèi)電瓶叉車操作。污泥脫水產(chǎn)生的濾后液就近回流至調(diào)節(jié)池。
5 工藝過程污染物去除效果預(yù)測
見圖1。
圖1 污染物去除效果預(yù)測
Fig.1 Forecast of pollutes removal effect
6 運行成本分析
6.1 噸水電費
(1)日運行總電量：351 kW，電費按0.85元計算。(詳見噸水電費分析表)。
(2)日處理水量：500 m3。
(3)噸水電費：351×0.85/500=0.5967元/t。
6.2 噸水人工費
(1)運營人員數(shù)量：由于本系統(tǒng)自動化水平較高，因此設(shè)為兩班倒，共三名熟練的技術(shù)員運行即可；
(2)運營人員待遇：3000元/月；
(3)噸水人工費：3×3000/(500×30)=0.6元/t。
6.3 噸水自來水費
(1)自來水量：由于本項目用水量較少，除磷劑配制使用回水，因此自來水用量主要來自技術(shù)員生活用水及少量的沖洗用水，暫按1.5 t/d；
(2)自來水單價：2.5元/t；
(3)噸水自來水費：1.5×2.5/500=0.0075元/t。
6.4 化驗檢測費
(1)化驗藥劑費用：1000元/月(不含設(shè)備折舊)；
(2)噸水化驗檢測費：1000/(500×30)=0.0667元/t。
6.5 檢修維護費
(1)檢修維護范圍：主要為定期校正在線監(jiān)測儀器，定期更換設(shè)備的易損易耗件等；
(2)維護保養(yǎng)費：按總投資的0.7 %提取為日常年維護費用，總投資按350萬估算，則年檢修維護費用：E=350×0.7%=2.5萬元。
(3)噸水檢修維護費：25000/(500×365)=0.1370元/t。
6.6 除磷藥劑費
(1)藥劑投加濃度：經(jīng)我司多年的運行經(jīng)驗可得，使用聚合氯化鋁作為除磷劑處理效果較好，好氧出水TP濃度以2 mg/L，總出水TP濃度以0.4 mg/L，投加濃度為50 mg/L；
(2)藥劑單價：聚合氯化鋁按2.3元/kg算；
(3)噸水藥劑費用：0.050×2.3=0.115元/m3。
6.7 噸水直接運行成本
E總=0.5967+0.6+0.0075+0.0667+0.1370+0.115=2.123元/噸
7 效益分析
7.1 循環(huán)經(jīng)濟效益
按該島近期回用量每天100 t測算，則年節(jié)約自來水為36000m3，其中處理費用與自來水費差價約10.0-1.097-0.05(消毒劑費用)=8.853元/m3，則年節(jié)約費用為：31.87萬元。
7.2 減排效益
(1)COD消減量為：
W=Q×(C0–Cj)×365/1000=500×(0.25-0.04)×365/103=38.3 t/a。
(2)NH3-N消減量為：
W=Q×(N0–Nj)×365/1000=500×(0.03-0.008)×365/103=4.015 t/a。
(3)TP消減量為：
W=Q×(P0–Pj)×365/1000=500×(0.0035-0.0004)×365/103=0.566 t/a。
7.3 社會效益
(1)循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)約用水，響應(yīng)國家號召，符合國策，降低單位GPD能耗。
(2)減少排污，減少區(qū)域污水排放總量和污染物排放總量，符合國家節(jié)能減排的目標要求。為地方政府減排目標做出貢獻。具體參見http://www.bnynw.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(3)樹立企業(yè)的良好的環(huán)保形象，構(gòu)建資源環(huán)保型企業(yè)。
(4)加強回用、減少排污，即減少了超標事故率，有利于企業(yè)免受行政處罰，也避免了行政處罰帶來的其它負面影響。
8 結(jié)論
(1)采用改良型A2O工藝能適應(yīng)海島廢水處理，保證出水各項指標達到《廣東省水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時段一級排放標準限值要求。
(2)根據(jù)海島旅游業(yè)淡旺季的廢水特性，通過調(diào)整進水流態(tài)，以保證出水優(yōu)質(zhì)排放，同時能大大降低運行成本。
(3)采用無噪聲鼓風(fēng)+微孔擴散曝氣系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)了技術(shù)目的，而且更加節(jié)能，完全可以滿足本項目噪聲控制要求。
