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        江苏铭盛环境

        城市雨污混合溢流污水(CSOs)的特征及其处理技术

        文章出处:未知发表时间:2021-11-09 16:43:39

         

        工业污水,工业废水处理免费方案咨询电话:400-699-1558 ,江苏铭盛环境24H手机热线:158-9646-8025

         

         

         

        城市雨污混合溢流污水(CSOs污水是以城市污水为基础,混有因降水而产生的径流污染,并因冲刷作用而携带管道底泥,具有非连续性、迸发性、随机性的污染特性;对水环境危害较大,将其实行截流并削减污染后再行排放已成为行业共识。CSOs 污水水质及中心处置工艺的选择是确保CSOs污染削减效果的关键。一级强化处置工艺因具备抗冲击负荷性能强、可间歇运转、启动速、外表水力负荷高、去除效率高、出水效果稳定、维护简单等特性,成为CSOs污水的主流处置工艺,比照剖析了以投加微砂、磁粉和回流污泥作为絮凝中心对絮凝过程实行强化的一级强化处置工艺,在出水水质相同的状况下,加砂高速沉淀池水力负荷最高;普通高密度沉淀池的产水率及排泥浓度最高。

         

        1 城市雨污混合溢流污水CSOs)及其危害

         

        在降雨(或融雪)期,由于大量雨水流入排水系统,合流制排水系统内的污水流量大于截污流量时,超过排水系统负荷的雨污混合污水便会直接排入受纳水体,这被称为混合溢流污水Combined Sewer Overflows,简称 CSOs)。

         

        CSOs污水中含有大量的污染性物质:如有机物、NP 等营养物质;重金属、氯代有机物、EDCs(环境内分泌干扰物质)、PPCPs(药物及个人护理品)等有毒有害物质;大量致病微生物。CSOs污水作为这些污染物质迁移的载体,若未经处置而直排水体,存在较大危害。CSOs中的污染物会引发水体缺氧、富营养化进而招致水生态环境失衡;微生物中各种致病菌的繁衍、随水体而传播将严重危害城市居民的身体安康;污水中携带的颗粒污染物进入水体后会使水体混浊,影响水体的城市功用和感观,毁坏人与自然的调和;因接纳CSOs污染还会造成受纳水体缓解城市热岛效应的作用被削弱,限制城市的可持续开展。

         

        2  CSOs污水的污染特性

         

        CSOs 污水主要由城市污水和降水组成;此外,CSOs 污水因冲刷作用还携有相当数量的污水管道底泥,底泥中含有大量污染物及致病微生物。其中:城市污水主要包含生活污水、工业废水,其流量及水质相对稳定;降水包含降雨、融雪,水量受天气影响,状况多变,存在很大的不肯定性,水质由两组成,本身自然水质及径流携带的污染水质,本身自然水质相对稳定(与空气质量负相关),径流污染水质随降雨状况变化而变化;管道底泥对CSOs污水的影响主要是增加污染物浓度,底泥的污染物浓度以及淤积量与降水频次及强度有很大关系。综上,CSOs 污水是以城市污水为本底,混有因降水而产生的径流污染,并因冲刷作用而携带管道底泥。因而,CSOs 污水的特性很大水平上取决于降水状况,故其污染具有非连续性、爆发性、随机性的特性,详细如下。

         

        2.1 随降雨特性不同而变化

         

        依据赵庆豪的研讨可知,雨天合流制管道流量峰值与雨强峰值并非同时呈现,管道流量峰值普通滞后于雨强峰值的主要缘由是降雨经汇流进入管网以及管道内的保送都需求时间;雨天合流制污水污染物浓度峰值与管道流量峰值呈现时间相差较小,简直是同时呈现;当降雨为小到中雨或大雨时,污染物浓度均匀值随降雨总量的增加而增加,而当降雨为暴雨或大暴雨时,后期降水对污染物起稀释作用明显,造成后期污染物浓度较低,污染物均匀浓度随降雨总量的增大而减小。

         

        因而,短时集中降雨特别是前峰雨,CSOs污染最为严重,而连续的中、低强度降雨特别是后峰雨,可充沛发挥截流设备的截流效能,CSOs污染则较轻,见图1

         

        图片5 

        2.2 径流污染与底泥污染

         

        降雨期间,CSOs污水构成初期,污水流量不时变大,初期雨水冲刷携带地表大量污染物,同时管道中沉淀的底泥被带走,易产生污染物浓度顶峰。随后由于径流量持续增大,溢流污水稀释作用大于污染效果,溢流污水的污染物浓度恢复至初始程度,这种现象被称作初期冲刷(first flush);降雨初期污染物浓度很高,通常是旱流污水的几倍之多,有时以至能够到达旱流污水的几十倍。降雨径流污染中,56%±26%的悬浮物来自城市地表与雨水口的堆积物,44%±26%的悬浮物源于生活污水的堆积物。表1是北京城区雨水径流污染状况,其中辨别了降雨初期径流污染水质与均匀径流污染水质。

         

        图片6 

         

        依据美国EPA的研讨,不同城市和地域间雨水径流水质的统计结果无明显区别。因而北京城区雨水径流污染水质具有一定的代表性,能够作为我国其他城市剖析雨水径流污染时的参考。

         

        2.3 时间特性

         

        由于CSOs污染由降雨而触发,因此具有非连续性、间歇性的特性。

         

        3 CSOs污水的水质参考

         

        CSOs水质随城市降雨特性、居民生活习气、城市气候、空气污染水平以及道路清洗频率等属地性要素不同而不同。目前,国内对其研讨较少,未获得结论性成果。本文参考已有研讨成果,列出了武汉、巢湖、上海三个城市的CSOs水质状况,作为选择CSOs污水处置工艺的参考。

         

        3为武汉市喻家湖片区旱季污水及雨季时CSOs污水水质状况。

         

        图片7 

        4为巢湖市中心城区某检测点处CSOs污水水质随降雨特征不同的水质变化状况。表5为其旱季污水及雨季时CSOs污水水质状况比照。

         

        图片8 

        6为上海中心城区雨季时CSOs污水(旱流污水需污水泵站转输)的水质状况。一次降雨径流污染过程中水质、水质变化范围较大,采用污染物的流量加权均匀浓度(Event Mean Concentration,EMC)可以更好地表征降雨事情的污染特性。

         

        图片9 

         

        4  CSOs污水处置工艺的选择

         

        CSOs污水对水环境危害较大,对其实行处置,削减污染物以降低对环境的负面影响是全世界的共识。在兴旺国度,针对CSOs的管理,曾经开发出很多成熟的技术及工艺。在德国,4 万个 CSO 处置系统中,42%均设置了沉淀池,SS 经过沉淀处置,去除率可到达55%~75%

         

        4.1 工艺请求

         

        CSOs的污水水量、水质变化范围较大,存在非连续性的特性,故需处置工艺具备抗冲击负荷性能强、间歇运转、启动疾速、外表水力负荷高、占用空间小、去除效率高、出水效果稳定、易于操作、维护简单等特性。针对上述请求,化学一级强化处置无疑是CSOs污水高效处置工艺的首选计划,其顺应性强、投入产出比高,能够用相对较少的投入取得较大的处置效果。近年来,以投加微砂、磁粉和回流污泥作为絮凝中心对絮凝过程实行强化的一级强化处置工艺获得了良好的运用效果,它们都是经过改善絮凝阶段的絮凝体构成与离特性,构成大而密实的絮凝体,进而取得较好的沉降效果。随着这些工艺的不时推行、应用,一级强化处置工艺已成为CSOs污水处的中心工艺。本文仅对已成熟、稳定运转、应用普遍、商业化胜利的处置工艺实行论证剖析。

         

        4.2 高密度沉淀池(泥渣循环)

         

        高密度沉淀池以得利满(Degremont,苏伊士水务工程前身)开发的Densadeg工艺为典型代表。是一种带有污泥外部循环的改良型絮凝廓清池,是斜管廓清和污泥浓缩两种原理的分离,具有构造紧凑、易于封锁、对环境影响小、灵敏、高效的优点。

         

        4.2.1 工艺系统简介及运转原理

         

        Densadeg高密度沉淀池由以下构造组成:

         

        快速混合区;

         

        机械絮凝区;

         

        水力絮凝区;

         

        沉淀池(90%的絮体被沉淀和浓缩而不会上浮至斜管区);

         

        斜管和上方的集水槽;

         

        污泥回流管(将浓缩污泥循环至絮凝区入口),见图2

         

        图片10 

         

        优化的絮凝机制,高密度沉淀池有两个连续的絮凝反响池(一个机械循环搅拌,一个水力低速推流),从而使絮凝时间及速度梯度分配愈加合理。在这个系统中,高分子聚合物助凝剂分别在絮凝池和污泥循环停止两次投加,能够使絮体愈加严密而构成了一种愈加合适高水力负荷的自载体絮凝,并且能够取得更高的浓缩污泥浓度,其污泥浓度超越了静态浓缩池的2倍。

         

        带有斜管的廓清浓缩池,此结构具有三个功用:

         

        使得大多数污泥产生受阻沉降:经过优化的絮凝机制而取得较大的絮体直径及较高的絮体密度,故可产生高的沉降速度使受阻沉降成为可能;

         

        斜管组件的深度处置功用:采用下游配水系统使斜管区的上升水流平衡稳定,防止了水流扰动带出残留絮体,可持污泥层的整体性,平均的过流速度还能够防止污泥部分上升,进而保证整个廓清集水区具有相同的廓清水质;

         

        采用底部刮泥机和栅耙刮板实行污泥浓缩。

         

        污泥循环廓清,矾花在廓清池下部聚集成污泥并浓缩。浓缩辨别为两层:上层位于排泥斗上部,为再循环污泥;下层位于排泥斗下部,为外排的剩余污泥。

         

        浓缩后的再循环污泥经过螺杆泵以较低的流速实行循环,以防止絮体破碎。回流污泥会增加外表接触面积加速絮体的构成和凝聚。当絮体体积约为机械絮凝区体积的10%时,Densadeg高密度沉淀池的絮凝效果最好。剩余污泥的排放由池底的泥位控制,所以其排放通常是间歇性的。

         

        4.2.2 工艺特性

         

        1)产水量高,因池体内设有带浓缩功用的刮泥机,外排污泥的浓度较高,因此减少水量损失。

         

        2)污泥浓缩同步完成,外排污泥浓度高(2040g/L),可直接实施脱水,无需再实行浓缩,俭省了污泥后续处置的投资及运转费用。

         

        3)节约用地,Densadeg高性能沉淀池集絮凝、沉淀、浓缩于一体,构造紧凑,水力负荷高。

         

        4)抗冲击负荷才能强,由于絮凝区污泥浓度主要依托浓缩污泥的回流,而不是依赖于进水絮凝后的悬浮絮体,因而对原水的水质和水量的浮动并不敏感。

         

        5)削减污染效果显著,对TPSSCODBOD5都有较好的去除效果。

         

        6)污泥的回流促进了反响池中的混凝和絮凝反响,且回流污泥中会含有一些药剂成分,回流至絮凝区后,延长了泥渣和水的絮凝接触时间,使其能够再次得到应用,进一步减少药剂的投加,可比常规混凝沉淀工艺俭省药剂10%20%

         

        4.2.3 工艺设计参数

         

        取值高密度沉淀池依据其不同的处置目的有不同的设计参数,本文总结了各种工程案例,给出用于CSO污水处置的主要设计参数(参数的选择相对激进),见表7

         

        图片11 

         

        由于原水水质的不同,高密度沉淀池设计采用的水力负荷(上升流速)差别很大。关于污水深度处置、污水初级处置及雨水处置上升流速与SS去除率的关系如图3所示。由于初期雨水各类污染物的可沉比例较高、有机物含量相对较低,同样处置污水的高密度沉淀池如用于处置雨水或合流污水,其设计上升流速可高些。

         

        图片12 

        4.3 加砂高速沉淀池(微砂循环)

         

        在普通高密度沉淀池的根底上,将泥渣循环改为微砂循环,构成了一种新型工艺加砂高速沉淀池,以威立雅公司开发的Actiflor工艺为典型代表。该工艺经过投加微砂(粒径为100150μm),使污染物在高分子絮凝剂的作用下与微砂聚合成大颗粒的易于沉淀的絮体,从而加快了污染物在沉淀池中的沉淀速度,又分离斜板沉淀的原理,大大减少了沉淀池的面积及沉淀时间,并能得到良好的出水效果。

         

        4.3.1 工艺系统简介及运转原理

         

        Actiflo高效沉淀工艺由混凝池、投加池、熟化池、斜管()沉淀池以及微砂循环和污泥排放系统组成。详细构造见图4

         

         

        图片13 

         

        混凝池:混凝剂投加在原水中,在快速搅拌器的作用下同污水快速混合,构成小的絮体然后进入絮凝池。

         

        投加池:微砂和混凝构成的小絮体在快速搅拌器的作用快速混合,并以微砂为中心构成密度更大、更重的絮体,以利于在沉淀池中的快速沉淀。

         

        熟化池(絮凝池):絮凝剂促使进入的小絮体经过吸附、电性中和和互相间的架桥作用构成更大的絮体,慢速搅拌器的作用既使药剂和絮体可以充沛混合又不会毁坏已构成的大絮体。

         

        斜板沉淀池:含砂絮体在斜管()沉淀池完成了高速沉淀,沉淀池上部水被集水槽搜集,含有微砂的污泥沉淀于池底,由刮泥机搜集至沉淀池底部中央的区域。

         

        微砂循环及污泥排放:沉淀池底部的污泥被微砂循环泵抽出,至水力旋流器停止泥砂别离。由于微砂与污泥的密度存在差别,因而在水力旋流器向心力的作用下,污泥与微砂别离。别离的微砂直接回用于投加池,完成微砂的反复应用。

         

        4.3.2 工艺特性

         

        1)加砂高速沉淀池是将混合、絮凝、沉淀高度集成一体,节省占地面积。由于其能够采用更高的水力负荷高,所需空间相较于其它高效沉淀池更有优势。

         

        2)水力负荷高,由于以微砂为中心构成的絮体沉降速度快,在相同出水水质前提下,能够允许较高的水力负荷。

         

        3)抗冲击负荷性能强,微砂循环可以保证池内具有较高的悬浮物浓度,承受进水悬浮物浓度的冲击性能强。

         

        4)絮体沉降离效果好,出水水质好,对TPSSCODBOD5都有不错的去除效果。絮体沉降速度快,在进入斜板区时,大量絮体已沉降,斜板不需求经常冲洗。

         

        5)重新启动时间短,短时间可满足稳定的出水水质。

         

        4.3.3 工艺设计参数取值

         

        加砂高速度沉淀池依据其不同的处置目的有不同的设计参数,本文总结了各种工程案例,给出用于CSO污水处置的主要设计参数(参数的选择相对激进),见表8

         

        图片14 

         

        详细的一些设计参数选择如下:

         

        (1)微砂回流比:回流比= 3%+(TSS/1 000)×7%TSS为进水水质)。

         

        (2)搅拌功率:混凝池的搅拌器功率最大应到达150 W/m3,注射池70 W/m3,熟化池40 W/m3,且需变频控制。

         

        (3)微砂是Actiflo高效沉淀工艺的中心,通常请求微砂为圆形石英砂,其硅含量>95%,平均系数(d60/d10<1.7

         

        4.4 磁混凝高效沉淀池

         

        在普通高密度沉淀池的根底上,同步参加磁介质(磁粉相对密度为5.2,粒径较小),经过絮凝、吸附、架桥的作用将水中的微小悬浮物或不溶性污染物与粒径极小的磁性颗粒实现极有效率的分离,来增加絮体的体积和密度。从而加快絮体的沉降速度,有效降低了清池的水力停留时间并增大了其外表负荷。

         

        4.4.1 工艺系统简介及运转原理

         

        磁混凝高效沉淀池是在传统絮凝沉淀工艺的根底上增加了磁粉加载反响池、高剪切器以及磁别f离器等设备。详细工艺流程如下(见图5和图6):

         

        图片15 

        污水进入快速混合区并投加混凝剂,快混区内设有快速混合搅拌机,污水与混凝剂快速混合后进入磁介质混合区。在磁介质混合区内设置搅拌器,污水与补充磁介质及回收应用的磁介质充沛混合后经底部进入絮凝反响区。絮凝反响区内投加絮凝剂,由絮凝搅拌机实行充沛的絮凝反响后溢流到沉淀区。沉淀区上部设有斜管。

         

        充沛絮凝的磁团混合体进入沉淀区,快速沉降在沉淀池底部,由刮泥机刮集至中心的污泥斗并分为二路,一路由回流泵提升至磁介质混合区,另一路由剩余污泥泵抽出并送至磁介质回收系统停止磁团剥离和磁介质回收,回收的磁介质再次进入磁介质混合区继续参与反响。剩余污泥则进入后续污泥处置系统。

         

        4.4.2 工艺特性

         

        1)采用磁种作为载体结构磁絮团,技术稳定成熟。

         

        2)对SSTP去除效果好,同时还能去除大肠杆菌、非溶解性COD和藻类等。

         

        3)污泥回流,使药剂能循环应用,有效降低运转本钱。

         

        4)耐冲击负荷才能强,对水质的冲击有共同的耐冲击性能

         

        5)磁絮凝设备的磁场强度难以提升,选择性差,常常存在不同的漏磁现象,造价及运转能耗相对较高,混凝剂普通要具有顺磁性,水温不能过低。

         

        4.4.3 工艺设计参数取值

         

        磁混凝高效沉淀池依据其不同的处置目的有不同的设计参数,本文总结了各种工程案例,给出用于CSO污水处置的主要设计参数(参数的选择相对激进),见表9

         

        图片16 

        5

         

        CSOs作为城市污水、管道底泥、地表污染物迁移的载体,具有非连续性、迸发性、随机性的污染特性,若未经处置而直排水体,存在较大危害;对其停止处置,减少污染物后再行排放已成为行业共识,中心处置工艺的选择便是重中之重。综上剖析,在出水水质相同的状况下,加砂高速沉淀池水力负荷最高;普通高密度沉淀池的产水率及排泥浓度最高。每种处置工艺都有本人的优缺陷及适用性,设计时需求依据进、出水请求、用空中积、投资、运转本钱、后期维护以及场地四周的环境需求等多种限制性条件实行综合比选,肯定最为适合的工艺计划。

         

         


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