曝氣生物濾池處理污水.doc

污水處理新技術曝氣生物濾池BIOSTYR(r) 幾十年來，在污水處理領域，活性污泥法無疑是一種被廣泛使用并有良好效果的污水生物處理技術。但是隨著社會的不斷進步，城市規(guī)模擴大以及人類對居住環(huán)境的日益重視，活性污泥法的不足越來越突出地顯現(xiàn)在人們的眼前。占地巨大 人口的不斷膨脹使城市變得擁擠，許多城市土地稀缺，而采用活性污泥法的污水處理廠動輒幾公頃，甚至幾十公頃的占地無疑成為一種制約。環(huán)境惡劣 巨大的污水處理構筑物大面積暴露在大氣之中，極易產生臭氣污染，周圍居民無法忍受。因此，越來越多的居民拒絕與污水處理廠為鄰。性能不穩(wěn)定 由于是一種懸浮狀態(tài)的微生物膠團，活性污泥的濃度通常在6000毫克/升以下，外界環(huán)境（溫度，污染物濃度等）極易對處理效果產生影響，甚至造成污泥膨脹，使處理水質惡化。上世紀八十年代，一種針對以上問題研發(fā)出來的新的污水處理技術首先在法國得以運用，這就是“淹沒式固定生物膜曝氣濾池”。法國OTV公司在淹沒式固定生物膜曝氣濾池領域擁有近20年的工程設計、建設和運行經驗，并且在世界各地建設了100多座類似工藝的污水處理廠，其中一種工藝便是BIOSTYR(r)生物濾池。BIOSTYR(r) 則是一種經過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質標準。 基本結構BIOSTYR(r)工藝是一種淹沒式上向流生物濾池，其濾料為比重小1的球形顆粒并漂浮在水中，我們稱之為BIOSTYRENETM。每個生物濾池單元包括：*進水管和位于濾池底部的配水渠(同時可用于反沖洗水的排除)；*兩條空氣第(管孔管)，一條用于工藝曝氣，一條用于氣反沖洗；在硝化/反硝化反應時用兩條管道，在單一硝化反應時曝氣和反沖洗為同一條管道；*33.5米的濾料層，濾料表面附著大量的微生物；*濾池頂部有混凝土濾板，防止濾料的流失；*濾板上安裝有濾頭，用于濾池出水。 工藝原理根據(jù)曝氣管道位置的不同設置可以控制硝化反應和反硝化反應的程度，也可以單獨進行硝化反應或反硝化反應。具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物濾池，其曝氣管位于濾床中的經過計算的位置，將濾床分隔為下部厭氧區(qū)和上部好氧區(qū)，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)，氨氮和硝酸鹽(即總氮)，反沖洗氣管位于濾池底部。對于通常的僅需要進行硝化反應(對氨氮有要求)，在曝氣和氣反沖洗時共用一根位于濾池底部的穿孔管，從而使整個濾床處于好氧狀態(tài)，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)和氨氮。配水和進水：從一級處理或二級處理出來的水通過配水堰均勻地分配到各個濾池的進水渠中，然后通過進水管重力流入濾池底部的配水渠，在進水管或渠上安裝有自動閥門，用于某些情況下的停止進水(比如在反沖洗的過程中)，污水通過濾池底部的配水渠進入到整個濾池，這些設計保證了濾池在整個截面上的均勻配水。同下向流濾池(如濾料的比重大于1)不同，該濾池的水頭保證了進水配水的均勻，因此濾池底部不再需要濾頭(那樣很容易堵塞)或者配水管網(wǎng)，并且在處理前不需要篩網(wǎng)。濾料：BIOSTYRENETM濾料是一種粒徑小、形狀一致的球形濾料，其比重小于1，具有很大的比表面積，這使它具有如下特性： *濾料比表面積大，具有較高的凈化能力，處理負荷高； *機械性能和物理化學性能好，不易磨損； *濾料的原材料來自于國內的工業(yè)原料，可就地生產加工，成本低廉； *濾料損失極小，幾乎不用更換。 由濾料作為微生物的載體，其巨大的表面積上附著了大量的微生物，在底部曝氣管所提供的氧的作用下，污水中的含碳污染物(COD和BOD)被降解，氨氮則被氧化成硝基氮。 在硝化/反硝化的情況下，處理后的出水需要進行回流，回流水和原水在進水渠中混合后進入濾池，污水首先進入濾床下部的厭氧區(qū)，在此進行反硝化反應，將回流水中的硝基氮去除；然后進入上部的好氧區(qū)，在此將含碳污染物分解，將氨氮轉化為硝基氮。由于硝化、反硝化反應機理受進水水溫的影響很大，因此低進水水溫將明顯影響生化反應的池容。但是，BIOSTYR(r)濾池具有足夠的停留時間(12小時)，同時還有80100C的工藝空氣的連續(xù)鼓入，因此生化反應受外界氣候條件影響極??；同時，由于在濾池中的微生物是固定在載體上，而不象活性污泥法懸浮在水中，因此其單位體積內的生物量極大，提高了處理效率。由于以上兩個原因，較低的進水水溫對其生化反應影響較小，BIOSTYR(r)濾池可以在830C的范圍內正常運行。最后，污水流經濾床的方向是壓縮濾料的方向，而不是擴展濾料的方向，由此也加強了對懸浮物質的截留作用，從而不再需要沉淀池。濾池的處理出水：漂浮的濾料通過混凝土蓋板阻擋在濾池中，蓋板上安裝有許多濾頭，可使處理后的出水流出，由于這些濾頭只同處理后的水接觸，因此避免了堵塞；同時，由于這些濾頭上面沒有濾料，故而很容易進行維護。濾池反沖洗：隨著懸浮物質的截留和生物膜的不斷生長，濾床需要定期進行反沖洗，即重力反沖洗和氣反沖，反沖洗后的水由濾池底部的集水溝(即進水暗渠)收集并排到一個集水池中。反沖冼水即濾池頂部濾板的上面儲存的一定高度的清水層，此清水層在一組濾池中是相通的，清水層的高度是經過計算的，可使所儲存的水量足夠用于濾池的反沖冼。由于反沖洗是通過重力進行并與正常過濾的方向相反，因此不再需要反沖冼水泵。定期的逆向流反沖洗可以去除過剩的生物膜和所截留的懸浮物，而不需要使它通過整個濾床。向下的水的沖洗可以在最短路線內把截留物沖出濾床，并且是截留物重力落下的方向，節(jié)約能耗且效率高。反沖洗過程如下：*關閉濾池的進水閥，打開濾池底部的反沖洗排水閥；*濾池頂部的清水重力流下，進行預沖洗；*然后輔以氣反沖進行氣水聯(lián)合反沖；*僅用空氣沖洗和僅用水沖洗交替進行；*最后再僅用水沖洗。反沖洗的控制程序分兩種：即時間控制(正常情況下是24小時反沖洗一次)和壓差控制(即通過濾料層上下的壓力差進行自動起動運行)。濾池的曝氣：每個濾池的工藝空氣和反沖洗空氣由同一臺鼓風機堤供，鼓風機是不停止工作的。只不過在進行硝化/反硝化型的濾池中，它們的布氣管網(wǎng)是分開的，并且由閥門進行切換；而在單一硝化的濾池中，工藝空氣和反沖洗空氣是同一布氣管網(wǎng)，兩種方式的供氣由濾池入口的調節(jié)閥調節(jié)。濾池的工藝性能：根據(jù)去除污染物的不同，BIOSTYR(r)濾池可以分為除碳型，硝化型，硝化/反硝化型以及后反硝化型。由于濾料上附著的巨大而豐富的生物膜，BIOSTYR(r)濾池的處理能力大大高于活性污泥法。主要優(yōu)點 *由于BIOSTYR(r)工藝將濾池和生化反應器結合起來，因此不再需要沉淀池； *占地面積小，是常規(guī)工藝的1/41/5，節(jié)省大量征地和地基處理費用；*池容小，土建工程量比其它工藝少2040；*全部模塊化結構，改擴建容易，工期短；*上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料；*可對廠區(qū)進行全封閉，無臭味污染，視覺和景觀效果好；*不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設備投資和運行費用；*穿孔管曝氣，節(jié)省設備投資和維護費，效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率；*自動化程度高，操作人員少；*低溫運行穩(wěn)定，受溫度影響很?。?由于其具有連續(xù)的物理過濾能力，一旦生物反應發(fā)生問題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復生物處理能力，而活性污泥法需要幾個星期才能恢復；*工藝操作靈活，同一濾池內可同時完成硝化的反硝化的功能。 污水處理用去油氣浮裝置 從氣浮系統(tǒng)的分離設備、溶氣、釋放方式等方面，分析比較傳統(tǒng)氣浮設備的落后和HRA(W)F氣浮設備的先進。 溶氣氣浮是氣浮法中應用最廣泛的一種。溶氣氣浮就是設法在待處理水中通入大量密集的微細氣泡，使其與雜質、絮?；ハ囵じ?，形成整體比重小于水的浮體，從而依靠浮力上至水面，以完成固液，液液分離的凈水方法。它在造紙、煉油、印染等行業(yè)的應用是非常廣泛的。 尤其近幾年來，HRA(W)F的氣浮設備已有十幾臺應用在中國造紙行業(yè)的白水處理中，它的的運轉效果令用戶非常滿意，但被用戶和環(huán)保設計部門高度重視卻是近兩年的事情。因為過去HRA(W)F氣浮池只作為造紙設備的附屬設備而隨主機一齊引進，或只作為造紙行業(yè)的專用設備被引進。人們在當初認識它時，看到的可能只是它對紙漿的回收和利用，而忽略了它同時是一種防治污染的水處理的設備。另外一個原因是它高昂的價格，令中小型用戶不敢問津。近來隨著我國經濟的高速發(fā)展、環(huán)保治理、法規(guī)的健全、環(huán)保經費的加大投入和人們對環(huán)保認識的提高；匯絢公司與國內公司的合資、合作，也使產品的價格大幅度的降低。在幾乎沒有競爭對手的情況下，使HRA(W)F 的氣浮設備漸漸走俏。但許多用戶對它與傳統(tǒng)氣浮設備的區(qū)別，或換句話說，它到底好在那里還不太了解。為加快引進技術的國產化進程和推廣應用，先將該設備的結構原理、工藝流程及具體應用等介紹如下： 1.典型工藝流程: 原水泵3 從 原水池1中將原水提升到反應室4，絮凝劑在吸水管上投入，并經葉輪混合在反應室中進行絮凝，反應后的絮凝水通過孔墻進入接觸室，與來自溶氣釋放器的釋氣水相混合。此時水中的絮粒和微氣泡相碰撞粘附形成帶氣絮粒而上浮，并在分離區(qū)7進行固液分離。浮至水面的浮渣，由刮渣機刮至排渣槽9排出。清水則由穿孔集水管匯集到集水槽10后出流，部分清水經由溶氣水泵11加壓后進入溶氣罐12，在罐內與空壓機13的壓縮空氣相互接觸溶解，飽和溶氣水從罐底通過管道輸向溶氣釋放器5。2. 基本設計參數(shù)： 表面負荷2-5m3/m2h ; 回流比25-50 分離時間20-45min; 溶氣壓力2-4bur(表壓)； 氣浮池深； 反應時間10-15min; 3設備在應用中的不足 氣泡不能均衡地充斥到整個氣浮池分離區(qū)，對于長方形氣浮池，其后段的氣的氣浮效果是不太理想的，亦可稱氣浮死區(qū)。 因氣浮池較深，為2.0-2.5m，而且要懸浮顆粒的VEVE(VE在靜止狀態(tài)下，顆粒上浮速度：VE：水流在分離區(qū)下降速度)，才能有氣浮分離效果，所以決定了出水不能太快，停留時間較長，表面負荷低，致使氣浮池體積龐大。 浮渣的清除是用刮沫機進行一刀切式清除，不論早浮上來的，還是晚浮上來的；不論浮渣層厚薄，均定期刮除，是一種以不變應萬變的粗放式工作方式，不但對水體有很大的擾動，對出渣的含固率也沒有保證。當刮渣方向與水流方向一致時，可能會跌落在氣浮池下游的浮渣很難再被浮起，直接影響出水水質；當刮渣方向與水流方向相反時，可能跌落的浮渣大部分跌落在接觸區(qū)，這時仍可由接觸區(qū)上升的帶氣絮粒將其再次托起，但進水水流對逆向刮渣的沖擊要比順向刮渣大，這也破壞了已浮起的懸浮物，徙然增加氣浮池的負荷。 動態(tài)進水，動態(tài)出水，對水體的擾動很大。 通過對過去應用氣浮池的調查，選用的參數(shù)-氣固比都偏低，致使出水懸浮物濃度偏高，出渣含固率偏低。而氣固比的提高要通過增大固流水量、提高溶氣效率、增大容器壓力來實現(xiàn)，而這些都會增加溶氣罐的制造難度-體積要增大，耐壓要增高。 對于溶氣罐，為了提高罐的容積利用率，在罐內加設各種填料，以增加氣、液兩相的接觸面積，但靠加填料使面積的增加是有限的，溶氣水在罐內的停留時間仍長達2-4分鐘，致使罐內的體積增大，制作、運輸、安裝都不方便。 因為進入溶氣罐那的加壓水一般都是回流水，回流水中還含有一定量的懸浮物，所以罐內的填料要定期更換或清洗，否則會發(fā)生堵塞。 只意識到：溶氣罐的水位必須妥加控制，水位不能淹沒填料層，但也不宜過低，以防在出水中帶出大量的氣泡，帶出的大量氣泡之所以有害，是因為它們在氣浮池內的上升過程中，將產生劇烈的水力攪動，產生的慣性沖擊力不僅不能使氣泡很好地附著在顆粒表面，反而將撞碎礬花粒，甚至把附著的小氣泡撞開，但如果設法讓其帶出的是20-100pm的小氣泡呢？豈不變害為利！ 對微細氣泡的形成不是進行疏的方法，而是用堵的方法；不注重溶，而只在釋上做文章，片面依賴溶氣釋放器的作用，對溶氣釋放器的研制是精益求精。 在氣浮池的接觸區(qū)，因每個溶氣釋放器的服務面積有限。需并聯(lián)多個溶氣釋放器，它們之間的最佳開啟難度難以調節(jié)一致，致使每個釋放器的出流量各異，且釋放出的氣泡大小不一致。 (11)廢水中存在的一些不易氣浮的固體顆粒會慢慢地沉積在分離區(qū)地池底，而池底部又沒有泥斗和污泥去除機械，所以沉積物無法及時排除，在沉積物底沉積越來越多，沉積高度超過穿孔集水管底開孔時，沉積物會被澄清水帶出，造成出水中懸浮物增多，出水再次被污染。 (12)因為白水中含有表面活性物質和其它藥劑，因此在生產中和輸送過程中會產生泡沫。當白水進入反應室時，由于反應時間偏長，流速偏慢，白水中的泡沫上浮時把部分纖維一起上浮至池 ，浮漿在反應室表面越集越多，越來越厚，造成反應室浮漿腐敗，產生硫化氫臭味，影響環(huán)境。二、HRA(W)F氣浮設備 1、結構原理 結構: N1-進水口; N2-排渣口; N3-出水口; N4-排混口; N5-迴流口; 1.浮選槽 不銹鋼制圓筒槽,具有足夠強度以承受滿水重量. 2.中央旋轉軸承 經特殊設計并精密制造之中央旋轉軸承,支撐整個浮選槽旋轉部分機件一半之重量,能完全承擔及導引選機于任何情況下正常運轉,其中間部分同時作為進流水管道. 3.分水器 調整分配進流水進入浮選槽,以促進進流水均勻穩(wěn)定并進行浮選作用.上設幾個可調式滑門及一個排氣閥,以便于調節(jié)進流水均勻擴散整個槽面及釋放過?？諝?底部及槽內緣處設有刮板,以刮除沉淀污泥粘附于槽壁的污泥至污泥坑排除. 4.整流柵 角鋼制成,固定于旋轉操縱臺,可進一步消除流水之擾動現(xiàn)象. 5.出水管 由三支以上方管制成,設于出槽近底部處,連同出水槽一起旋轉,使澄清水穩(wěn)定地流入出水槽. 6.出水槽 由鋼板制成,下設橡膠墊,使緊密地與浮選密合,有效地隔離處理水與澄清水,避免澄清水二次污染 7.液位調整堰 由鋼板制成,藉底部之升降器支撐并可調整浮選槽內液位高低,以控制浮除半刮渣量及含水率,使整個操作更具彈性. 8.升降裝置 由三具螺旋升降器組成,裝設于浮選槽底部,藉由傳動機構配合手輪,可輕易地作液位的調整. 9.旋轉操作臺 以槽型鋼主梁組成的鋼橋,跨越于浮選槽中心至槽旁,懸載所有運轉機件,并敷設花紋板及扶手,提供操作及取樣之便利. 10.浮除斗及其驅動設備 1) 經特殊設計之高效率浮除斗,可由一片以上的盛斗組成,借助驅支裝置驅動旋轉,將上浮的浮渣刮起并流入中心管,靠重力排放至污泥槽. 2) 變速驅動裝置,其調整范圍為1:6. 3) 驅動裝置由馬達,變速機及減速機組成, 減速機為全密封油潤式,藉鏈條驅動浮除斗. 11.周邊回轉驅動裝置 由馬達,變速機及減速機組成, 減速機為全密封油潤式, 藉鏈條驅動滾輪,以浮除槽中心為軸街,產于浮選槽之邊緣軌道上. 變速器的變速調整范圍為1:6,可調整繞行速度,以確保槽內處理水于無流速狀態(tài)下清除. 12.玻璃視窗 裝設于浮除槽壁,便于視察槽內膠羽上浮狀況,以提供操作調整之參考. 13.回轉繼電器 由滑動銅塊,碳刷,軸承等組成,用來供應所有驅動裝置所需之電源.回流水(澄清水)經回流加壓泵壓送入溶氣管入口，沿管內以切線方向推進至末端出水口排入浮選槽中，壓縮空氣自管底散氣板送入與回流水完全地混合溶入。 中央旋轉部分包括進水口、出水口和污泥去除機械，這部分和旋轉泥斗以和進水流速一致的速度沿池旋轉。 源水從池中心的旋轉接頭進入，通過配水器布水。配水器的移動速度和進水流速相同，這樣就產生了零速度，我們定義為零速原理。這一原理的應用是本設備的關鍵，這樣進水不會對源水產生憂動，使得顆粒的懸浮和沉降在一種靜態(tài)下進行。 收集浮渣的螺旋泥斗也是一項專利，它收集的浮渣靠重力作用排放到靜止的中央部分。根據(jù)氣浮池直徑的大小和浮渣的厚薄，旋轉泥斗亦可分別選用一斗、二斗或三斗的結構形式。 清水由集水管排出，集水管連在中央部分和它一起旋轉，這樣源水的氣浮分離時間就是中央旋轉部分的回轉周期。連在移動的配水器上的刮板將池低和池壁上沉泥刮集到泥斗中，定期排放。行走部分和泥斗的轉動由調速電機驅動，中心滑環(huán)供電。 2基本設計參數(shù) 表面負荷9.6-12m3/m2h; 回流比20-40； 分離時間3-5min; 溶氣壓力6-7.5bar(表壓)； 氣浮池深650mm； 氣浮池有效水深550mm 3.設備在應用中的優(yōu)點 微細氣泡與絮粒的粘附發(fā)生在整個氣浮分離過程，也就是說沒有氣浮死區(qū) 應用淺池理論進行設計，池深只有650mm，有效水深550mm，進出水的巧妙隔離VE、VF的限制，氣浮分離的時間3-5分鐘，使設備的占用空間大幅度減小，以同樣處理量7000m3/d的造紙白水為例，傳統(tǒng)氣浮池的占用面積為115（9520）m2，HRA(W)F氣浮池的占用面積約為51m2。 浮渣的清除，用螺旋泥斗，清除的浮渣在某一時刻總是池內浮起時間最長的浮渣。換句話說，也就是此處固、液分離最徹底，而且浮渣是隨時清除，隔離排除，對水體幾乎沒有擾動，另外，通過調速電機調節(jié)，螺旋泥斗的自轉周期The 浮渣的厚薄有