关于新疆地区污水处理的建议

72环境保护与环经济关于新疆地区污水处理的建议杨金赵钢张兆昌李春枚(北京维奥思环境工程有限公司,北京100010)摘要:新疆地区气候条件和水资源环境较差,由于土地大面积开垦洗盐灌溉,使得地下水矿化度较高。当地能源也较紧张,经济发展和污水处理运行管理人员的技术水平相对落后。针对以上问题,建议在污水生物处理系统中,采用生物强化手段和地埋式构筑物,引λ耐盐菌、耐温菌与其他有杋物降解菌混合鉏成生态系统,实现污水生物处理系统的快速启动;采用曝气精确控制模式,基于进水污染物负荷和溶解氧、温度的相互关系,精确控制曝气,实现污水处理的稳定运行和节能降耗;采用远程感知服务平台,对污水站进行远程监控和服务,保证系统稳定运行,实现智慧水务管理目标。关键词:污水处理;适宜性;新疆Abstract: The climatic conditions in Xinjiang and water environment is very bad and due to a large area of landre claimed irrigation desalting, making higher mineralization degree of groundwater. In addition, the local energy isalso more intense, economic development and technical level of sewage treatment operation management personnel isrelatively backward. Aiming at above problems, this paper has the following suggestions: in biological wastewatertreatment system by biological means of strengthening and underground structures, introduction of salt tolerant bacteria,resistance temperature bacteria and other organic matter degradation bacteria mixed composition of ecosystems, toachieve the rapid start-up of sewage biological treatment system; using the model of aeration control, by the relationshipbetween water pollution load and dissolved oxygen, temperature to achieve the stable operation of wastewater treatmentand energy saving; remote sensing service platform is used to carry out remote monitoring and service to the sewagestation to ensure the stable operation of the system and achieve the goal of intelligent water managementKey words: wastewater treatment; suitability; Xinjiang中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1674-1021(2015)12-0072-041引言2新疆地区典型的气候特点及对生物处理中国的经济发展存在地域差异,同时造成了中系统的影响国的中、东部及南部的污水处理工程发展也优于西、21新疆典型的气候特点北部地区。特别是位于北纬36以北,即东北大部、新疆地处亚欧大陆腹地,受海洋性气候影响极华北西北等地区,尤其是年降水量小于40mn,最小,又受多个沙漠强烈蒸腾作用的影响,大部分地区冷月平均气温在-15-20℃的干旱、寒冷地区,水资属暖温带大陆性荒漠干早气候,夏季干旱少雨蒸发源相对较为匮乏,水环境更加脆弱。量大,年蒸发量是年降水量的几十倍,甚至上百倍,冬季干燥寒冷,昼夜温差大。尤其是荒漠周边地区,以“灌溉农业荒漠绿洲”著称的新疆地区,一方雨水更为稀少,且分布不均只有同纬度华北地区的面,大量生活污水没有充分处理和再利用,污水处理1/8-1/16。新疆年均气温为10.8-10.7℃,忽冷忽热,运行管理水平较低,特别是污水来源分散、管网缺有时出现强降温、春寒或倒春寒乏居民分散的兵团地区。另一方面新疆地区气候22对生物处理系统的影响条件较差,属于暖温带大陆性荒漠干旱气候,地下水目前生活污水处理工艺大多采用生物法,而生矿化度也较高。物处理的效果必将受到环境温度的严格制约。通常适于微生物生长的水温范围在15~25℃。在一定温因此,基于新疆地区的气候条件特点和污水处度范围内,温度每升高10℃,微生物活性将增加理现状,兵团城镇化进程将对污水处理、节能降耗及倍。但随着温度的降低,细菌的增殖速度减慢。当温污水运行管理水平提出更高的要求度降至微生物的暴低什亩叶中国煤作和菊的新陈代谢收稿日期:2015-05-19;修订日期:2015-1209。CNMHG作者简介:杨金,女,1980年生,工程师硕士,主要从事水污染处理工程设计及研究_n。基金项目:科技型中小企业技术创新资金(Z13010101395)73活动将减弱到极低的程度,呈休眠状态。已有研究结生物根据其对盐度适应程度的不同又分为两类果表明,常温条件下活性污泥由8种优势菌属组成,类被称为极端嗜盐菌,是指可以在高盐度的环境中而在6℃时,优势菌属仅有3种(21生存,这类菌一般存在于海水的晒盐场、高盐湖泊和尽管活性污泥中细菌的种属和数量随温度降低盐碱地中,其最佳盐度范围在20%-25%;另一类是而发生变化,大部分菌种由于受到低温的影响而失耐盐菌,是指可以在无盐和含盐环境中生存的兼性去活性。但是在低温系统中仍存在部分活性较强的微生物,最高耐受盐度可达20%,适合用于高含盐废菌种,因为在低温情况下污水处理系统仍具备一定水的生物处理8。的处理能力。这些存活下来的冷适应微生物根据其对温度适应程度的不同又分为两类:一类是其最高4新疆地区污水处理现状生长温度低于20℃的微生物称嗜冷菌;另一类是41污水处理率及运行管理水平相对较低指在0~40℃可以生长的微生物称耐冷菌③。耐冷据2009年中国城乡建设统计年鉴数据,全国污菌在0-5℃时仍可生长繁殖代谢外源物质适合用水处理率及污水厂集中处理率分别为7525%和于低温污水的生物处理。65.79%,全国县城平均水平分别为4.64%和3新疆地区典型的水质特点及对生物处理3511%,而新疆城市平均水平为7538%,6973%,新系统的影响疆县城平均水平为56.21%和3758%,而身处新疆的建设兵团平均水平为2976%和0。这表明尽管新疆31新疆典型的水质特点城市和县城的污水处理略高于全国平均水平,但新新疆由于土地大面积开垦洗盐灌溉,大量的灌疆地区的污水处理存在着巨大的差距,特别是污水溉水和渠道渗漏水成为地下水主要补给来源,矿化来源分散、管网缺乏、居民分散的兵团地区,不但污度增高到3-10g,属Cl-SO-Na-Mg型水部分地水处理率低,而且污水处理运行管理技术人员水平区矿化度高达30-50g,属SO-Cl-MgNa型水,相较低。根据《新疆生产建设兵团国民经济和社会发展应地造成污水的矿化度也很高。第十二个五年规划纲要》的要求,城镇化率从201032对污水处理系统的影响年的50%提高到2015年的60%,其中重点任务之污水生物处理系统中微生物活性的强弱将直接就是重点建设团场小城镇,这对新疆污水处理及运影响污水处理效果,而盐度是影响微生物生长的重行管理技术水平提出更高的要求。要生态因子。微生物生长对环境的渗透压有一定的要求,环42能源相对紧张境中的渗透压必须维持在微生物细胞质膜所能承受新疆地区虽有丰富的自然资源,但能源还是相的压力范围内。微生物在高渗透压环境中体内水分对紧张特别是污水处理运行中均需消耗电能,尤其会大量渗出到体外环境,导致微生物细胞发生质壁是好氧生物处理工艺中赖以提供氧气的鼓风机占了分离从而抑制微生物的生长繁殖和新陈代谢甚至50%~60%的能耗,而由于新疆海拔高度较高、空气最终导致微生物的死亡中氧气分压较低,为了获得足够的氧气支持好氧系当盐度过高时,水溶液中的渗透压随之升高这统的正常运行,新疆污水处理系统则需提供更多的会对污水生物处理法产生显著的影响,主要原因是:空气,因此用于曝气的能耗更高。(1)盐浓度过高时渗透压高,使微生物细胞脱水,引5关于新疆地区污水处理的建议起细胞原生质分离;(2)在含盐浓度高的情况下,盐析作用会使脱氢酶活性降低;(3)高氯离子浓度对细5.1采用生物强化技术实现快速启动菌有毒害作用;(4)由于水的密度增加,活性污泥容废水生物强化技术是指通过添如一种或数种具易上浮流失,从而严重影响生物法污水处理系统的有特定功能的高效微生物菌种或微生物群而优化污净化效果,也会影响生物法污水处理系统的启动速水中原有的降解微生物群落提高降解菌群的活性度5增加降解菌H中国煤化工生物群落降解但是在含盐量较高的废水处理系统中仍存在部目标污染物CNMHG分活性较强的耐盐菌种,这些存活下来的盐适应微目前污水处理系统的启动均是在设备、构筑物74环保护与術环经济具备启动条件下,逐级、水量递增地进行进水。生化留的输出能量以热形式释放出来,提高了环境温度系统投加的污泥大多来自于附近的污水处理厂脱水增加了吸入空气的温度,改变了空气密度,根据气体污泥,而污泥的活性则取决于该污水处理厂生化系分压定律,在同样做功的情况下,释放入水中的氧气统的运行状况,如运行是否正常、生化池污泥活性是量减少,造成系统溶解氧变化;如采用停止鼓风机运否正常、脱水污泥是否为新鲜污泥、污泥脱水时是否行的操作方式进行控制,则会出现鼓风机开启时,溶投加了不利于微生物生长的物质(消毒剂、金属盐解氧增加迅速,而当停止工作时,溶解氧又会快速下等),因此即便是采用现成的污泥进行调试,也还需降直至到零,同时,这种操作方式更会较快地损坏设要投加更多的营养物质(如淀粉、猪粪等),使微生物备,因此此种方式一般不可取。更快地被激活而增殖。当水温较低时或水中盐浓度较采用曝气精确控制技术,可以改变上述传统概高时,即使投加了污泥(菌种),还是要进行长期的驯念上的运行与控制理念,通过监测生化系统中的溶化,才能逐渐达到适应的水质与水量,启动速度较慢解氧、温度及化学需氧量,将监测的信号经过计算在生化处理系统中,微生物是净化污水的主体,逻辑推理,最终给出控制信号,控制鼓风机的曝气如采用更能适应当地气候和水质(温度、盐度)的微量,不仅节能降耗,而且使污水生物处理系统更加稳生物,将耐盐、耐低温优势菌种投加在生化系统中,定、高效,保障系统出水更加稳定。形成一个全新的生态系统,则可缩短恶劣环境条件项目中可采用溶解氧、化学需氧量、温度传感器下污泥培养时间,逐渐培养适应当地污水水质特点实时采集生化池中的溶解氧、温度及化学需氧量数的微生物种群提高污水处理效率,实现系统快速值通过PLC将数据传输给PCS精确控制系统进行启动。一系列逻辑计算,最终将结果转化为电信号操作鼓这样可以使污水系统的净化功能更有针对性,风机变频器进行鼓风机转速的控制。在此过程中可同时更适应新疆地区的气候特点和水质特点,采用实现精确控制,既保证了微生物的良好生存环境也生物强化投加技术,还可以保障出现事故应急情况下满足了出水水质稳定达标排放的要求,同时还避免的污水生化系统的快速恢复,保证污水处理效果。了因人为的误操作而造成的系统运行故障或出水水新疆兵团团场污水处理规模一般都不大,为适质不稳定,系统运行可节能20%。应当地气候低温的特点,建议污水处理设施可设为53采用远程感知服务平台,提高运行管理水平地埋式结构,污水水位线在当地的冻土层以下。这样新疆地区地广人稀,且污水站运行管理人员技既可避免夏季的高温蒸发,也可使污水设施在冬季术水平相对比较落后,尤其是兵团地区,污水站规模时正常运转。小,分布较分散,随着污水处理标准的不断提高,对52采用曝气精确控制技术,节能降耗污水站运行管理水平提出了更高的要求,急需一种智慧水务管理模式。新疆地区能源紧缺,污水处理如何控制好曝气远程感知服务平台是实现智慧水务管理的重要过程,对污水处理厂的稳定运行和节能降耗非常重要。手段,主要以GPRS网络为基础,可将多个污水站中在以往的污水处理系统中,特别是小型、分散式能直接或间接反映当前运行状态的参数(溶解氧、化污水处理系统,控制方式大多由水量来控制,而能耗学需氧量、温度及水量等)作为对象集中上传,终端较高的鼓风机则采用连续运行方式进行操作,无法能够通过数据随时了解系统的日常运行情况。当系通过设备操作来控制系统的功能化运行。例如,在统运行出现问题时技术人员可通过远程感知服务平A-AO系统中,如果在水量较小时,水泵可以根据水台的当前以及历史数据即时判断故障原因,协助现量的多少进行开启调整,而污水处理设计规模较小场操作人员解决问题确保系统的正常高效运行。时,鼓风机很难根据水量变化进行分期设计。因此,各个污水处理站通过PLC采集传感器模拟或当水量较小时,鼓风机只能按最小配置进行开启曝数字信号并传输至数采仪中,数采仪通过GPRS网气,当调节空气管阀门时,增加的是空气管程阻力,络将数据远程无线传输至沅程感知服务平台,该平改变了鼓风机的输出风量,但并未实现节能的目的,台通过软件中国煤化工状态,并提示相反,因为鼓风机长时间不能在最佳工作点工作,鼓技术人员做ACNMHG有数据接收、风机的电路系统容易老化,设备轴承容易发热,被截分析、储存、显示功能。75远程感知服务平台具有以下特点:计。新疆某兵团污水站已有实践,采用上述技术可以(1)前期设备投资成本较低,并采用与手机相同更好地实现污水处理系统的快速启动,达到出水水的GPRS网络收费标准,每月支付成本低,性价比质稳定、节能降耗及运行管理方便的目标解决当地高污水处理及污水站运行管理水平较低等问题,实现(2)系统采用完全透明传输保证数据的准确性智慧水务管理的目标(3)GPRS网络覆盖面广,方便技术人员随时随地提供服务。参考文献(4)定时网络检测,掉线自动重拨保证系统永[1]万鹏寒冷地区污水处理工程需注意的问题[J]技术与市久在线。场,2012(4)5)支持APN,VPDN专网、支持TCP/UDPP/[2]张业静,李梅冷栋栋高盐废水中低温对cOD去除率的PPP/PAD/DNS等多种协议,具有较高的灵活性与适影响[J.河南科技大学学报:自然科学版,2009(2)应性。[3]吴虹,郑穗平,杨汝德低温微生物适应低温的分子机制远程感知服务平台的建立符合兵团的集中化管[J生命的化学,2001,21(2)理模式,通过该平台的远程管理服务可实现兵团内(4平青云,蒋玲波,何琼,等微生物脱盐燃料电o多个分散污水处理站的监控和运行技术服务,提高的原理和研究进展[J.南京工业职业技术学院学报,2010(6)污水处理系统出水水质的运行稳定性。[5]刘正.高含盐废水生物处理技术探讨[J].给水排水6结语2001,27(11):54-57[6]王颖浅谈含盐废水处理研究[]科技创新导报,2011(8)针对新疆地区典型的气候、水质特点及污水处[7]韩墨菲杨景亮高含盐有机废水生物处理技术现状及进理现状,建议采用上述生物强化生物技术、精确曝气展[J河北工业,2007,30(11)控制技术和远程感知服务平台技术,根据项目具体8]孙文博肖景霓,刘远耐盐菌及其在污水处理中的研究进情况进行单项或多项技术有机结合的具体深化设展辽宁化工,2013(7(上接45页)随着周期时间的增大,系统对氨氮和总氮去除参考文献率都会有所提高,系统出水的亚硝氮积累率逐渐降[1]陆瑞良.城市垃圾渗滤液处理工艺综述[J.江苏建筑,低,可能是过曝气导致当周期时间降低到10h时,2011,5(3):99-103.系统出水总氮出现不达标排放情况,小于8h时易[2)李英华,余仁焕,李海波混凝气浮预处理垃圾渗滤液的出现氨氮也不达标排放的情况。综合考虑,12h为系模拟试验研究[J].安全与环境学报,2008,8(1):48-51统最佳反应周期时间。[3 Pl6sz Benedek Gy, Vogelsang Christian, Macrae Kennethl4结论et al. The BIOzo process-A biofilm system combinedwith ozonation: Occurrence of xenobiotic organic micro-pollu(1)组合工艺在500%回流比下联合运行,稳定tants in and removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and后系统出水COD、氨氮分别为80mg/L和10mg/L,nitrogen from landfill leachate[J]. 2010, 12(5): 3188-3197能够达到《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB[4] Ahmet U., Fikret K. Biological nutrient removal from pre-16889-2008)》级排放水质要求。但因系统无后续 ated landfill leachate in a sequencing batch reactor反硝化反应器,出水总氮不达标。Journal of Environmental Management, 2004,71(1): 9-14(2)反应周期时间对系统出水水质影响较大,反[5]刘艳坡UBF-AB接触氧化法处理垃圾渗滤液的研究与应周期短,系统出水水质较差,易达不到排放标准要工程设计[n吉林大学012.3-5求反应周期长能耗较大。通过实验验证,2h为系[6]沈阳市统计中国煤化工中国统计出版社,统最佳反应周期时间。2011.CNMHG