城市污水處理工藝匯總

H:\精品資料\建筑精品網(wǎng)原稿ok（刪除公文）\建筑精品網(wǎng)5未上傳百度城市污水處理工藝匯總1、污水處理工藝選擇準(zhǔn)則中國(guó)城市污水處理及污染防治技術(shù)政策中對(duì)污水處理的工藝選擇提出了四條準(zhǔn)則:①城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求,經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。②工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括:處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運(yùn)行性能可靠性、管理維護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。③應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì),優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。必須對(duì)污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定,作出合理的分析預(yù)測(cè)。在水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜或特殊時(shí),應(yīng)進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。④積極審慎地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝。對(duì)在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝,必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗(yàn),提供可靠設(shè)計(jì)參數(shù)后再進(jìn)行應(yīng)用。2、處理工藝選擇(1)按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策推薦,日處理能力在20萬立方米以上(不包括20萬立方米／日)的污水處理設(shè)施,一般采用常規(guī)活性污泥法。也可采用其它成熟技術(shù);日處理能力在10－20萬立方米的污水處理設(shè)施,可選用常規(guī)活性污泥法、氧化溝法、SBR法和AB法等成熟工藝;日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施,可選用氧化溝法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物濾池法等技術(shù),也可選用常規(guī)活性污泥法。(2)按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策要求,在對(duì)氮、磷污染物有控制要求的地區(qū),應(yīng)采用具備較強(qiáng)的除磷脫氮功能的二級(jí)強(qiáng)化處理工藝。日處理能力在10萬立方米以上的污水處理設(shè)施,一般選用A/O法、A/A/O法等技術(shù)。也可審慎選用其它的同效技術(shù);日處理能力在10萬立方米以下的污水處理設(shè)施,除采用A/O法、A/A/O法外,也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、SBR法、水解好氧法和生物濾池法等。(3)按城市污水處理及污染防治技術(shù)政策許可,在嚴(yán)格進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)、滿足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求和水體自凈能力要求的條件下,可審慎采用城市污水排入大江或深海的處理方法。城市污水二級(jí)處理出水不能滿足水環(huán)境要求時(shí),在有條件的地區(qū),可利用荒地、閑地等可利用的條件,采用土地處理系統(tǒng)和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù)進(jìn)一步處理。3、處理工藝介紹3.1常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法是當(dāng)前應(yīng)用較普遍的處理技術(shù),又稱普遍活性污泥法或傳統(tǒng)活性污泥法,適合于食品、釀造、石油化工、城市生活污水等含有機(jī)物高的污水處理。工藝上采用沉淀、過濾、曝氣和二次沉淀,曝氣池和二次沉淀池是主要裝置。運(yùn)行條件是:供給充分的氧,適當(dāng)?shù)臏囟?0～50℃,養(yǎng)料,pH值6～9,BOD5、氮、磷成一定比例,污水中毒物在細(xì)菌能承受的范圍內(nèi)。活性污泥法是以懸浮生長(zhǎng)的微生物在好氧條件下對(duì)污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物進(jìn)行降解的廢水生物處理工藝。該法是在人工充氧條件下,對(duì)污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng),形成活性污泥,經(jīng)過對(duì)污染物的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離,大部分污泥再回流到曝氣池,多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。曝氣池為反應(yīng)主體;沉淀池的作用是進(jìn)行泥水分離,保證回流污泥,維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度;回流系統(tǒng)用來維持曝氣池的污泥濃度,并經(jīng)過改變回流比,改變曝氣池的運(yùn)行工況;剩余污泥排放系統(tǒng)是去除有機(jī)物的途徑之一;供氧系統(tǒng)主要由供氧曝氣風(fēng)機(jī)和專用曝氣器構(gòu)成向曝氣池內(nèi)提供足夠的溶解氧?；钚晕勰喾ǖ幕玖鞒虨?污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來的壓縮空氣,經(jīng)過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置,以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中,目的是增加污水中的溶解氧含量,還使混合液處于劇烈攪動(dòng)的狀態(tài),形懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸,使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。第一階段,污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上,這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)。同時(shí)一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。第二階段,微生物在氧氣充分的條件下,吸收這些有機(jī)物,并氧化分解,形成二氧化碳和水,一部分供給自身的增殖繁衍?；钚晕勰喾磻?yīng)進(jìn)行的結(jié)果,污水中有機(jī)污染物得到降解而去除,活性污泥本身得以繁衍增長(zhǎng),污水則得以凈化處理。經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池,混合液中懸浮的活性污泥和其它固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離,澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出,其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池,以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度;增殖的微生物從系統(tǒng)中排出,稱為”剩余污泥”。事實(shí)上,污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。活性污泥工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)不同性質(zhì)的污水適應(yīng)性強(qiáng),建設(shè)費(fèi)用較低。活性污泥工藝的缺點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定性差,容易發(fā)生污泥膨脹和污泥流失,分離效果不夠理想。活性污泥法有很多種型式,使用最廣泛的主要有三類:①傳統(tǒng)活性污泥法和它的改進(jìn)型A/O、A2/O工藝;②氧化溝;③SBR工藝。傳統(tǒng)活性污泥法是應(yīng)用最早的工藝,它去除有機(jī)物的效率很高,在處理過程中產(chǎn)生的污泥采用厭氧消化方式進(jìn)行穩(wěn)定處理,對(duì)消除污水和污泥的污染很有效,而且能耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低,因而得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)活性污泥法與氧化溝和SBR工藝相比最大優(yōu)勢(shì)是能耗較低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低,規(guī)模越大這種優(yōu)勢(shì)越明顯。對(duì)于大型污水廠來說,年運(yùn)營(yíng)費(fèi)很可觀,比如規(guī)模為40×104m3/d的污水廠,1m3污水節(jié)省處理費(fèi)1分錢,一年就節(jié)省146萬元。傳統(tǒng)的活性污泥法與AB法相比,處理效率、運(yùn)行穩(wěn)定性低于AB法,工程投資和運(yùn)行費(fèi)用高于AB法。傳統(tǒng)活性污泥法的主要缺點(diǎn)是處理單元多,操作管理復(fù)雜,特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理,消化過程產(chǎn)生的沼氣是可燃易爆氣體,更要求安全操作,這些都增加了管理的難度。但由于大型污水廠背靠大城市,技術(shù)力量強(qiáng),管理水平較高,能滿足這種要求,因而常規(guī)活性污泥法的缺點(diǎn)不會(huì)成為限制使用的因素。3.2氧化溝法3.2.1一般原理氧化溝污水處理工藝是由荷蘭衛(wèi)生工程研究所(TNO)在20世紀(jì)50年代研制成功的。第一家氧化溝污水處理廠于1954年在荷蘭Voorshoper市建成投入使用。從本質(zhì)上看,氧化溝工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝的一種變形,因此工作原理本質(zhì)上與活性污泥法相同,但運(yùn)行方式不同。氧化溝工藝對(duì)傳統(tǒng)活性污泥工藝的變形主要在以下三個(gè)方面:(1)池改為溝。傳統(tǒng)工藝的曝氣池有推流式和完全混合式兩種,推流式一般為矩形,完全混合式一般為圓形池。氧化溝則改成了封閉的環(huán)狀溝,因此氧化溝也稱為連續(xù)循環(huán)曝氣池。污水和混合液(包括回流污泥)在溝內(nèi)進(jìn)行連續(xù)循環(huán)幾十圈才能流出溝外。這種溝型結(jié)構(gòu),具備了推流式和完全混合式的雙重特點(diǎn)。首先,污水一經(jīng)進(jìn)入池中,立即與池內(nèi)混合液完全混合,經(jīng)幾十圈的循環(huán),各點(diǎn)的污染物濃度基本一致。若某時(shí)刻進(jìn)入高濃度或有毒工業(yè)廢水進(jìn)入溝內(nèi)后,其濃度會(huì)很快被稀釋,使其影響降低至最小。這是氧化溝工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的主要因素。其次,從循環(huán)一圈來看,氧化溝又有推流的特征,因?yàn)槲鬯跍现幸h(huán)幾十圈,不產(chǎn)生像完全混合式那樣,易發(fā)生短路。由此可見,氧化溝工藝綜合了推流式和完全混合式的優(yōu)點(diǎn)。(2)低負(fù)荷高污泥齡。由于氧化溝運(yùn)行方式,污水在溝內(nèi)循環(huán)幾十圈,決定了水力停留時(shí)間和曝氣時(shí)間充分延長(zhǎng),從而使有機(jī)物負(fù)荷低污泥齡長(zhǎng)的特點(diǎn),在這樣條件下運(yùn)行使出水水質(zhì)好,污泥在氧化溝中得以充分地穩(wěn)定,不需再進(jìn)行厭氧消化處理。(3)曝氣設(shè)備簡(jiǎn)化。氧化溝的曝氣形式主要以表曝為主,常見的曝氣設(shè)備有水平軸曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)碟、垂直軸曝氣機(jī)、射流曝氣器等,與傳統(tǒng)工藝的鼓風(fēng)曝氣形式相比,氧化溝的曝氣系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化,運(yùn)行管理方便。3.1.2氧化溝工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng),有機(jī)負(fù)荷低,其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。以下為一般氧化溝法的主要設(shè)計(jì)參數(shù):水力停留時(shí)間:10－40小時(shí)污泥齡:一般大于20天有機(jī)負(fù)荷:0.05－0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)容積負(fù)荷:0.2－0.4kgBOD5/(m3.d)活性污泥濃度:－6000mg/l溝內(nèi)平均流速:0.3－0.5m/s3.1.3氧化溝的技術(shù)特點(diǎn)氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池(CintinuousLoopReator,簡(jiǎn)稱CLR)作生物反應(yīng)池,混合液在該反應(yīng)池中一條閉合曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán),氧化溝一般在延時(shí)曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置,向反應(yīng)池中的物質(zhì)傳遞水平速度,從而使被攪動(dòng)的液體在閉合式渠道中循環(huán)。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成,溝體的平面形狀一般呈環(huán)形,也能夠是長(zhǎng)方形、L形、圓形或其它形狀,溝端面形狀多為矩形和梯形。氧化溝法由于具有較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間,較低的有機(jī)負(fù)荷和較長(zhǎng)的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法,能夠省略調(diào)節(jié)池、初沉池、污泥消化池,有的還能夠省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果,這主要是因?yàn)榍擅罱Y(jié)合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置,是式氧化溝具有獨(dú)特水力學(xué)特征和工作特性:(1)氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn),有力于克服短流和提高緩沖能力,一般在氧化溝曝氣區(qū)上游安排入流,在入流點(diǎn)的再上游點(diǎn)安排出流。入流經(jīng)過曝氣區(qū)在循環(huán)中很好的被混合和分散,混合液再次圍繞CLR繼續(xù)循環(huán)。這樣,氧化溝在短期內(nèi)(如一個(gè)循環(huán))呈推流狀態(tài),而在長(zhǎng)期內(nèi)(如多次循環(huán))又呈混合狀態(tài)。這兩者的結(jié)合,即使入流至少經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)而基本杜絕短流,又能夠提供很大的稀釋倍數(shù)而提高了緩沖能力。同時(shí)為了防止污泥沉積,必須保證溝內(nèi)足夠的流速(一般平均流速大于0.3m/s),而污水在溝內(nèi)的停留時(shí)間又較長(zhǎng),這就要求溝內(nèi)由較大的循環(huán)流量(一般是污水進(jìn)水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍),進(jìn)入溝內(nèi)污水立即被大量的循環(huán)液所混合稀釋,因此氧化溝系統(tǒng)具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力,對(duì)不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。(2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度,特別適用于硝化－反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說又是完全混合的,而液體流動(dòng)卻保持著推流前進(jìn),其曝氣裝置是定位的,因此,混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度是上游高,然后沿溝長(zhǎng)逐步下降,出現(xiàn)明顯的濃度梯度,到下游區(qū)溶解氧濃度就很低,基本上處于缺氧狀態(tài)。氧化溝設(shè)計(jì)可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)硝化－反硝化工藝,不但能夠利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量,而且能夠經(jīng)過反硝化補(bǔ)充硝化過程中消耗的堿度。這些有利于節(jié)省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學(xué)藥品數(shù)量。(3)氧化溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備,有利于氧的傳質(zhì),液體混合和污泥絮凝。傳統(tǒng)曝氣的功率密度一般僅為20－30瓦/米3,平均速度梯度G大于100秒－1。這不但有利于氧的傳遞和液體混合,而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當(dāng)混合液經(jīng)平穩(wěn)的輸送區(qū)到達(dá)好氧區(qū)后期,平均速度梯度G小于30秒－1,污泥仍有再絮凝的機(jī)會(huì),因而也能改進(jìn)污泥的絮凝性能。(4)氧化溝的整體功率密度較低,可節(jié)約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速,對(duì)于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的水頭損失,因而氧化溝可比其它系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來維持混合液流動(dòng)和活性污泥懸浮狀態(tài)。據(jù)國(guó)外的一些報(bào)道,氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗降低20％－30％。另外,據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料顯示,與其它污水生物處理方法相比,氧化溝具有處理流程簡(jiǎn)單,超作管理方便;出水水質(zhì)好,工藝可靠性強(qiáng);基建投資省,運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。3.1.4氧化溝脫氮除磷工藝傳統(tǒng)氧化溝的脫氮,主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性,經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū),從而達(dá)到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除,因此是非常經(jīng)濟(jì)的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制,因此對(duì)除氮的效果是有限的,而對(duì)除磷幾乎不起作用。另外,在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中,微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長(zhǎng)代謝環(huán)境中,由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。3.1.4.1脫氮除磷工藝氧化溝類型嚴(yán)格地說,氧化溝不屬于專門的生物除磷脫氮工藝。可是隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展,它早已超出原先的實(shí)踐范圍,出現(xiàn)了一系列除磷脫氮技術(shù)與氧化溝技術(shù)相結(jié)合的污水處理工藝。按照運(yùn)行方式,脫氮除磷工藝氧化溝能夠分為連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝,如帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝及其改進(jìn)型、奧貝爾(Orbal)氧化溝及其改進(jìn)型。奧貝爾氧化溝在中國(guó)應(yīng)用比較多,這些氧化溝經(jīng)過設(shè)置適當(dāng)?shù)娜毖醵?、厭氧段、好氧段都能取得較好的除磷脫氮效果。連續(xù)工作式氧化溝又可分為合建式和分建式。交替工作式氧化溝一般采用合建式,多采用轉(zhuǎn)刷曝氣,不設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)施。交替工作式氧化溝又可分為單溝式、雙溝式和三溝式,交替式氧化溝兼有連續(xù)式氧化溝和SBR工藝的一些特點(diǎn),能夠根據(jù)水量水質(zhì)的變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)刷的開停,既能夠節(jié)約能源,又能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的除磷脫氮效果。(1)PI型氧化溝PI(PhaseIsolation)型氧化溝,即交替式和半交替式氧化溝,是七十年代在丹麥發(fā)展起來的,其中包括DE型、T型和VR型氧化溝,隨著各國(guó)對(duì)污水處理廠出水氮,磷含量要求越來越嚴(yán),因而開發(fā)出現(xiàn)了功能加強(qiáng)的PI型氧化溝,主要由Kruger公司與Demmark技術(shù)學(xué)院合作開發(fā)的,稱為Bio-Denitro和Bio-Denipho工藝,這兩種工藝都是根據(jù)A/O和A2/O生物脫氮除磷原理,創(chuàng)造缺氧/好氧,厭氧/缺氧/好氧的工藝環(huán)境,達(dá)到生物脫氮除磷的目的。交替工作的氧化溝(DE型)交替工作的氧化溝(DE型)1——沉砂池;2——曝氣轉(zhuǎn)刷;3——出水堰;4——排泥管;5——污泥井;6——氧化溝DE型氧化溝由容積相同的A、B兩段組成。串聯(lián)運(yùn)行,交替地作為曝氣池和沉淀池。一般以8h作為一個(gè)運(yùn)行周期,該糸統(tǒng)可得到十分優(yōu)秀的水質(zhì)和穩(wěn)定的污泥。同樣不設(shè)污泥回流裝置。總的曝氣轉(zhuǎn)刷率僅為37.5%。交替工作的氧化溝系統(tǒng)(T型)1——沉砂池;2——曝氣轉(zhuǎn)刷;3——出水溢流堰;4——排泥管;5——污泥井T型氧化溝由同容積交替工作的氧化溝系統(tǒng)(T型)1——沉砂池;2——曝氣轉(zhuǎn)刷;3——出水溢流堰;4——排泥管;5——污泥井②VR型氧化溝脫氮工藝VR氧化溝溝型宛如一般的環(huán)形跑道,中央有一小島的直壁結(jié)構(gòu),氧化溝分為兩個(gè)容積相當(dāng)?shù)牟糠?其水平形式如反向的英文字母C,交替工作的氧化溝(交替工作的氧化溝(VR型)1——沉砂池;2——曝氣轉(zhuǎn)刷;3——出水堰;4——排泥管;5——污泥井;6——氧化溝③PI型氧化溝同時(shí)脫氮除磷工藝交替式氧化溝在脫氮效果上良好,為了達(dá)到除磷效果,一般在氧化溝前設(shè)置相應(yīng)的厭氧區(qū)或構(gòu)筑物或改變其運(yùn)行方式。據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示,這種同時(shí)脫氮除磷工藝只要運(yùn)行時(shí)控制的好,能夠取得很好的脫氮除磷效果。西安北石橋污水凈化中心采用具有脫氮除磷的D型氧化溝系統(tǒng)(前加厭氧池),一期工程處理能力為15萬立方米/天,對(duì)各階段處理效果實(shí)測(cè)結(jié)果表明,D型氧化溝處理城市污水效果顯著。COD、TN、TP的總?cè)コ史謩e達(dá)到87.5％－91.6％,63.6％－66.9％,85.0％－93.4％,出水TN為9.0－10.1mg/l,TP為0.42－0.45mg/l,出水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家二級(jí)出水排放標(biāo)準(zhǔn)。上述三種PI型氧化溝脫氮除磷工藝都有轉(zhuǎn)刷的調(diào)速,活門、出水堰的啟閉切換頻繁的特點(diǎn),對(duì)自動(dòng)化要求高,轉(zhuǎn)刷利用率低,故在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)受到很大的限制。(2)奧貝爾氧化溝奧貝爾氧化溝奧貝爾氧化溝一般由三個(gè)同心的溝道組成,平面上為圓形或橢圓形。溝道之間采用隔墻分開,隔墻下部設(shè)有必要面積的通水窗口。溝道斷面形狀多為矩形或梯形。隔墻一般使用100-150毫米厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造。各溝道寬度由工藝設(shè)計(jì)確定,一般不大于9米。有效水深以4-4.5米奧貝爾氧化溝污水由外溝道進(jìn)入,與回流污泥混合后,由外溝道進(jìn)入中間溝道再進(jìn)入內(nèi)溝道,在各溝道循環(huán)達(dá)數(shù)百到數(shù)十次。最后經(jīng)中心島的可調(diào)堰門流出,至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量水平轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī),進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪伴作用。三個(gè)廊道的溶解氧分別控制為0-0.3mg/L、0.5-1.5mg/L、2-3mg/L。一般控制曝氣強(qiáng)度是,外圈的供氧速率與好氧速率相近,保證混合液的硝化反應(yīng),氮素在外圈的反應(yīng)過程是一個(gè)同步硝化反硝化過程。它的脫氮效果很好,但除磷效率不夠高,要求除磷時(shí)還需前加厭氧池。(3)改良型奧貝爾氧化溝典型的奧貝爾氧化溝由三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的同心橢圓形溝道組成,污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi),然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道,最后經(jīng)中心島流出,至二次沉淀池。三個(gè)環(huán)形溝道相對(duì)獨(dú)立,溶解氧分別控制在0、1、2mg/l,其中外溝道容積達(dá)50%～60%,處于低溶解氧狀態(tài),污水在外溝道循環(huán)約150～250圈(由水力停留時(shí)間決定)才進(jìn)入中溝道,主要的有機(jī)物氧化及80%的脫氮均在外溝道完成。內(nèi)溝道體積約為10%～20%,維持較高的溶解氧(2mg/l),為出水把關(guān)。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī),進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。由于氧化溝為圓形或橢圓形溝型,加上池中心設(shè)有中心島,造成氧化溝占地較大,平面布置相對(duì)困難;另外設(shè)置的輻流式沉淀池亦為圓形,使得廠區(qū)無效占地比例偏高。改良型奧貝爾氧化溝采取氧化溝與二沉池合建方案,即二沉池外層設(shè)三圈氧化溝,呈同心布置,二沉池取代了ORBAL氧化溝中心島,具體形式見下圖。改良型ORBAI氧化溝與分體建設(shè)氧化溝相比,具有如下優(yōu)勢(shì):a．減少了無效占地。b．氧化溝與二沉池采用共用池壁,可減少土建工程量。c．流程順暢,可節(jié)省氧化溝至終沉池之間的連接管道,減少氧化溝與終沉池之間的水頭損失,節(jié)約能耗。其工藝流程如下:重慶市南川污水處理廠工藝流程圖(4)卡魯塞爾氧化溝傳統(tǒng)的卡魯塞爾氧化溝1——出水堰;2——曝氣器由上圖可知,這是一個(gè)多溝串聯(lián)系統(tǒng),進(jìn)水與活性污泥混合后沿箭頭方向在溝內(nèi)作不停的循環(huán)流動(dòng)。Carrousel氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣器,每組溝渠安裝一個(gè),均安裝在同一端,因此形成了靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和曝氣器上游以及外環(huán)的缺氧區(qū),這不但有利于生物凝聚,還使活性污泥易于沉淀。BOD5去除率可達(dá)95～99%,脫氮效率約90%,除磷效率約為50%。Carrousel氧化溝的表面曝氣機(jī)單機(jī)功率大,其水深可達(dá)5m以上,使氧化溝面積減少土建費(fèi)用降低。由于曝氣機(jī)功率大,使得氧的轉(zhuǎn)移效率大大提高,平均傳氧效率至少達(dá)到達(dá)2.1Kg/Kw.h。因此這種氧化溝具有極強(qiáng)的混合攪拌耐沖擊能力。當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較低時(shí),能夠停止某些氣器運(yùn)行,以節(jié)約能耗。①傳統(tǒng)的卡魯塞爾氧化溝工藝卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。它的研制目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合,并能維持較高的傳質(zhì)效率,以克服小型氧化溝溝深較淺,混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化溝系統(tǒng)正在運(yùn)行,實(shí)踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。Carrousel氧化溝使用立式表曝機(jī),曝氣機(jī)安裝在溝的一端,因此形成了靠近曝氣機(jī)下游的富氧區(qū)和上游的缺氧區(qū),有利于生物絮凝,使活性污泥易于沉降,設(shè)計(jì)有效水深4.0－4.5米,溝中的流速0.3米/秒。BOD5的去除率可達(dá)95％－99％,脫氮效率約為90％,除磷效率約為50％,如投加鐵鹽,除磷效率可達(dá)95％。②單級(jí)卡魯塞爾氧化溝脫氮除磷工藝單級(jí)卡魯塞爾氧化溝有兩種形式:一是有缺氧段的卡魯塞爾氧化溝,可在單一池內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分反硝化作用,使用于有部分反硝化要求,但要求不高的場(chǎng)合。另一種是卡魯塞爾A/C工藝,即在氧化溝上游加設(shè)厭氧池,可提高活性污泥的沉降性能,有效控制活性污泥膨脹,出水磷的含量一般在2.0mg/l以下。以上兩種工藝一般用于現(xiàn)有氧化溝的改造,與標(biāo)準(zhǔn)的卡魯塞爾氧化溝工藝相比變動(dòng)不大,相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥工藝的A/O和A2/O工藝。③合建式卡魯塞爾氧化溝缺氧區(qū)與好氧區(qū)合建式氧化溝式美國(guó)EIMCO公司專為卡魯塞爾系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種先進(jìn)的生物脫氮除磷工藝(卡魯塞爾型)。它的構(gòu)造上的主要改進(jìn)是在氧化溝內(nèi)設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立的缺氧區(qū)。缺氧區(qū)回流渠的端口處裝有一個(gè)可調(diào)節(jié)的活門。根據(jù)出水含氮量的要求,調(diào)節(jié)活門張開程度,可控制進(jìn)入缺氧區(qū)的流量。缺氧和好氧區(qū)合建式氧化溝的關(guān)鍵在與于對(duì)曝氣設(shè)備充氧量的控制,必須保證進(jìn)入回流渠處的混合液處于缺氧狀態(tài),為反硝化創(chuàng)造良好環(huán)境。缺氧區(qū)內(nèi)有潛水?dāng)嚢杵?具有混合和維持污泥懸浮的作用。三階段在卡魯塞爾型基礎(chǔ)上增加前置厭氧區(qū),能夠達(dá)到脫氮除磷的目的,被稱為A2/C卡魯塞爾氧化溝。A2/C卡魯塞爾氧化溝工藝流程圖四階段卡魯塞爾Bardenpho系統(tǒng)在卡魯塞爾型系統(tǒng)下游增加了第二缺氧池及再曝氣池,實(shí)現(xiàn)更高程度的脫氮。五階段卡魯塞爾Bardenpho系統(tǒng)在A2/C卡魯塞爾系統(tǒng)的下游增加了第二缺氧池和再曝氣池,實(shí)現(xiàn)更高程度的脫氮和除磷。五階段Carrousel-Bardenpho工藝流程圖綜上所述,厭氧,缺氧與好氧合建的氧化溝系統(tǒng)能夠分為三階段A2/O系統(tǒng)以及四、五階段Bardenpho系統(tǒng),這幾個(gè)系統(tǒng)均是A/O系統(tǒng)的強(qiáng)化和重復(fù),因此這種工藝的脫氮除磷效果很好,脫氮率達(dá)90％－95％。另外,卡魯塞爾3000型氧化溝也有較好的脫氮除磷效果。(5)合建式一體化氧化溝80年代初,美國(guó)開發(fā)了將二次沉淀池設(shè)置在氧化溝中的合建式氧化溝——BMTS型,并發(fā)展成現(xiàn)在所說的一體化氧化溝。一體化氧化溝工藝,是將曝氣凈化與固液分離合并在一個(gè)溝內(nèi),形成集曝氣、沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體的新型反應(yīng)器,它設(shè)有專門的固液分離裝置和措施,因充分利用設(shè)備和空間,省去了初沉池、調(diào)節(jié)池、二沉池和消化池,具有諸多優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)行條件與常規(guī)活性污泥法基本相同,只是一體化氧化溝在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮:污泥齡,污泥停留時(shí)間,缺氧段到厭氧段、好氧段到缺氧段的回流比,曝氣設(shè)備、水下推進(jìn)器、固液分離器的功率和數(shù)量等。圖3-1一體化氧化溝工藝固液分離及回流機(jī)理見圖3-2。圖3-2固液分離及回流機(jī)理圖主溝內(nèi)混合液在流經(jīng)組件進(jìn)入分離器內(nèi)部時(shí),由于特殊的分離器組件結(jié)構(gòu)和水力條件,流動(dòng)方向發(fā)生了多次變化,客觀上消耗了液流的能量,為固液分離打下了基礎(chǔ)。分離后的污泥經(jīng)過絮凝,體積變得越來越大,在其沉降過程中,不斷受到從主溝進(jìn)入到分離器內(nèi)的液流向上的沖擊,形成污泥反沖。當(dāng)這一沖擊作用與污泥的重力持平時(shí),污泥便懸浮在分離器中,保持動(dòng)態(tài)靜止,形成一懸浮污泥層。當(dāng)混合液由下而上經(jīng)過懸浮層時(shí),混合液中的污泥便被懸浮污泥”網(wǎng)捕”下來,這就比傳統(tǒng)二沉池單靠靜沉作用多了一重作用。在分離器底部,混合液受到組件下側(cè)板的反力作用,該力可分解組件下側(cè)板流動(dòng)的兩束流——上向流和下向流,因流速差的存在形成壓力差,該壓力差就直接導(dǎo)致了污泥自動(dòng)回流。成都城北污水廠一年多的運(yùn)行情況表明,只要保證固液分離器底部的推動(dòng)力并及時(shí)排泥,就能保證穩(wěn)定的分離及回流效果。一體化氧化溝不但在于曝氣/沉淀一體化,實(shí)現(xiàn)了污泥無泵自動(dòng)回流(見圖3中的a),還在于直接將缺氧區(qū)和好氧區(qū)共壁合建實(shí)現(xiàn)了水力內(nèi)回流。該設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處在于硝化液是經(jīng)過好氧區(qū)的循環(huán)流動(dòng)直接流至缺氧區(qū),與厭氧池中的出水混合后進(jìn)行反硝化反應(yīng),這樣就再次省卻了一道機(jī)械內(nèi)回流,并充分利用了一體化氧化溝的能量分區(qū)及水力分布特點(diǎn)。一體化氧化溝除一般氧化溝所具有的優(yōu)點(diǎn)外,還有以下獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):①工藝流程短,構(gòu)筑物和設(shè)備少,不設(shè)初沉池、調(diào)節(jié)池和單獨(dú)的二沉池;②污泥自動(dòng)回流,投資少、能耗低、占地少、管理簡(jiǎn)便;③造價(jià)低,建造快,設(shè)備事故率低,運(yùn)行管理工作量少;④固液分離效果比一般二次沉淀池高,使系統(tǒng)在較大的流量濃度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。一體化氧化溝工藝與常規(guī)活性污泥法的比較:◆常規(guī)活性污泥法和一體化氧化溝法對(duì)耗氧有機(jī)物的去除都有較好效果,一體化氧化溝法比常規(guī)活性污泥法在除氮、除磷方面有更好的效果。一體化氧化溝在設(shè)計(jì)時(shí),把除氮、除磷作為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一?！粢惑w化氧化溝工藝能節(jié)約占地面積,形成立體循環(huán),降低投資成本,處理量大,運(yùn)行費(fèi)用較低,適合于城市生活污水的處理?！粢惑w化氧化溝工藝存在的弊端是系統(tǒng)控制、運(yùn)行管理難度大,設(shè)備能耗大,設(shè)備日常維護(hù)困難。3.1.4.2成功案例卡魯塞爾氧化溝成功案例:昆明蘭花溝污水處理廠、桂林市東區(qū)污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠。奧貝爾氧化溝成功案例:安徽省合肥市王小郢污水處理廠、北京大興黃村污水處理廠、山東濰坊污水處理廠。一體化氧化溝成功案例:四川省新都污水處理廠。多溝交替式氧化溝成功案例:西安北石橋污水廠、常熟市城北污水處理廠。3.3SBR法SBR法是序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor)的簡(jiǎn)稱,又名間歇曝氣,其主體構(gòu)筑物是SBR反應(yīng)池,是美國(guó)Irvine教授在20世紀(jì)70年代開發(fā)的,是一種集調(diào)節(jié)池、初沉池、曝氣池、二沉池為一池,連續(xù)進(jìn)水、間歇排水,工藝流程簡(jiǎn)單,布局緊湊合理的好氧微生物污水處理技術(shù)。SBR能有效地去處廢水中的有機(jī)物及其氮磷元素,適用于市政污水和中低濃度的工業(yè)廢水處理。當(dāng)前,SBR已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用,主要應(yīng)用城市污水及其味精、啤酒、制藥、焦化、餐飲、造紙、印染、洗滌、屠宰等工業(yè)廢水的處理。3.3.1SBR工藝原理SBR工藝是活性污泥法的一種變型。SBR是在單一的反應(yīng)器內(nèi),按周期循環(huán)運(yùn)行,每個(gè)周期循環(huán)過程包括進(jìn)水、反應(yīng)(曝氣)、沉淀、排放和待機(jī)(閑置)五個(gè)工序,如下圖。SBR單個(gè)周期的進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排放和待機(jī)都是能夠進(jìn)行控制的。每個(gè)過程與特定的反應(yīng)條件相聯(lián)系(混合/靜止,好氧/厭氧),這些反應(yīng)條件促進(jìn)污水物理和化學(xué)特性有選擇的改變。第1階段——進(jìn)水期:污水在該時(shí)段內(nèi)連續(xù)進(jìn)入處理池,直到達(dá)到最高運(yùn)行液位,而且借助于池底泵的攪動(dòng),使廢水和池中活性污泥充分混合。此時(shí)活性污泥中菌膠團(tuán)(由細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等組成)將對(duì)廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生吸附作用,CODcr和BOD5為最大值。第2階段——反應(yīng)(曝氣)期:進(jìn)水達(dá)到設(shè)定的液位后,開始曝氣,采用推流曝氣或完全混合曝氣方式,使廢水中的有機(jī)物與池中的微生物充分吸收氧氣,水中的溶解氧(DO)達(dá)到最大值,CODcr不斷降低。如果要求去處BOD5、硝化和磷的吸收則需要曝氣,如果要求反硝化則應(yīng)停止曝氣而進(jìn)行緩速攪拌。第3階段——靜置期:既不曝氣也不攪拌,反應(yīng)池處于靜沉狀態(tài),進(jìn)行高效的泥水分離COD降為最小值,隨著水中的溶解氧不斷降低,厭氧反應(yīng)也在進(jìn)行。第4階段——排水期:排除曝氣池沉淀后的上清液,留下活性污泥,作為下一個(gè)周期的菌種。第5階段——閑置期:活性污泥中微生物充分休息恢復(fù)活性,為了保證污泥的活性,防止出現(xiàn)污泥老化現(xiàn)象,還須定期排出剩余污泥,為新鮮污泥提供足夠的空間生長(zhǎng)繁殖。3.3.2SBR工藝特點(diǎn)(1)SBR工藝只有一個(gè)反應(yīng)器,進(jìn)水工序均化了污水逐時(shí)變化的水質(zhì)水量,一般不需設(shè)調(diào)節(jié)池,也可省去初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng),處理構(gòu)筑物少,構(gòu)筑物間的連接管道簡(jiǎn)潔,要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資30%以上,而且節(jié)省用地。(2)SBR工藝具有流程簡(jiǎn)單、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用較低、處理效果好及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。很適合小城市采用。(2)SBR從時(shí)間上來說是一個(gè)理想的推流式過程,可使生化反應(yīng)推動(dòng)力和去除污染物的效率同時(shí)達(dá)到最大,可是就反應(yīng)器本身的混合狀態(tài)仍屬于完全混合式,因此具有耐沖擊負(fù)荷和反應(yīng)推動(dòng)力大的優(yōu)點(diǎn)。(3)由于SBR具有底物濃度梯度大(即F/M大)、缺氧好氧狀態(tài)并存、污泥的SVI值較低、污泥齡大且比增長(zhǎng)速率大等特點(diǎn),SBR能夠有效地抑制污泥膨脹。(4)SBR能夠?qū)崿F(xiàn)厭氧、好氧和缺氧狀態(tài)的交替運(yùn)行,能夠經(jīng)過增大曝氣量、水力停留時(shí)間以及污泥齡來強(qiáng)化硝化和聚磷菌攝磷過程,也能夠在缺氧條件下投加原污水提供有機(jī)碳源或者提高污泥濃度來促進(jìn)反硝化過程,還能夠在進(jìn)水階段進(jìn)行攪拌維持厭氧狀態(tài),促進(jìn)聚磷菌充分釋磷。沉砂池貯泥池沉砂池貯泥池細(xì)格柵粗格柵進(jìn)水泵房污泥脫水生化池鼓風(fēng)機(jī)SBR法工藝流程圖進(jìn)水出水柵渣沉砂污泥泵泥餅外運(yùn)(6)SBR的運(yùn)行操作、參數(shù)控制能夠?qū)嵤┳詣?dòng)化管理控制。3.3.3SBR工藝缺點(diǎn)盡管SBR有眾多的優(yōu)點(diǎn),但自身也存在一些缺點(diǎn):(1)連續(xù)進(jìn)水時(shí),對(duì)單一SBR反應(yīng)器來說需要較大的調(diào)節(jié)池。(2)對(duì)于多個(gè)SBR反應(yīng)器,進(jìn)水和排水閥門切換頻繁,容易造成閥門磨損,對(duì)自動(dòng)化要求較高。(3)難以達(dá)到大型污水處理項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)排水的要求。(4)設(shè)備的閑置率較高。(5)污水提升水頭損失較大。(6)操作復(fù)雜,對(duì)自控要求高,一旦自動(dòng)化系統(tǒng)出現(xiàn)故障,對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行影響較大。3.3.4各種改進(jìn)型SBR技術(shù)近年來,SBR技術(shù)發(fā)展較快,衍生了眾多改進(jìn)型技術(shù)。當(dāng)前,SBR改進(jìn)型技術(shù)主要有:ICEAS、CAST/CASS/CASP、DAT－IAT、UNITANK、MSBR等。(1)ICEAS——間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥ICEAS于20世紀(jì)80年代在澳大利亞興起,其最大的特點(diǎn)是在反應(yīng)器進(jìn)水端設(shè)置了一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū),運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水、間歇排水,無明顯的反應(yīng)和閑置階段。ICEAS預(yù)反應(yīng)區(qū)一般出于缺氧狀態(tài),主反應(yīng)區(qū)是好氧反應(yīng)場(chǎng)所,體積約占總體積的85～90%。運(yùn)行時(shí),污水連續(xù)進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū),并經(jīng)過隔墻下端的小孔以層流速度進(jìn)入主反應(yīng)區(qū),沿主反應(yīng)區(qū)池底擴(kuò)散,主反應(yīng)區(qū)同時(shí)曝氣、沉淀、排水,其工藝原理如圖所示。ICEAS在沉淀階段依然進(jìn)水,會(huì)在主反應(yīng)區(qū)底部造成一定的水力紊動(dòng),從而影響泥水分離時(shí)間及出水水質(zhì),因此其進(jìn)水量受到一定限制。但I(xiàn)CEAS設(shè)施簡(jiǎn)單,管理方便,比經(jīng)典SBR費(fèi)用更省,在國(guó)內(nèi)外已得到廣泛應(yīng)用。(2)CAST/CASS/CASP——循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)CASS是1969年美國(guó)M.C.Goronszy教授成功開發(fā)的,是將可變?nèi)莘e活性污泥法和生物選擇器原理有機(jī)地結(jié)合起來,具有同步脫氮除磷效果,以序批曝氣－非曝氣方式運(yùn)行的充－放式間歇活性污泥處理工藝。CASS是將SBR反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向分為生物選擇器、預(yù)反應(yīng)區(qū)(缺氧區(qū))和主反應(yīng)區(qū)(好氧區(qū)),各區(qū)容積比一般為1:5:30。生物選擇器設(shè)置在CASS前端,容積約占總?cè)莘e的10％,一般在厭氧或兼氧條件下運(yùn)行。生物選擇器對(duì)進(jìn)水水質(zhì)水量具有較好的緩沖作用,經(jīng)過與回流污泥及進(jìn)水混合,能夠加速對(duì)溶解性有機(jī)物的去除及難降解有機(jī)物的水解,同時(shí)可促進(jìn)磷的釋放和反硝化作用,進(jìn)而改進(jìn)污泥沉降性能,可有效抑制污泥膨脹。預(yù)反應(yīng)區(qū)(缺氧區(qū))能夠進(jìn)一步促進(jìn)釋磷以及反硝化作用,還能夠輔助生物選擇器對(duì)水質(zhì)水量起調(diào)節(jié)作用。主反應(yīng)區(qū)(好氧區(qū))是去除有機(jī)物的主要場(chǎng)所,運(yùn)行時(shí),一般將主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度加以控制,使反應(yīng)區(qū)內(nèi)主體溶液處于好氧狀態(tài),完成有機(jī)物的降解,而活性污泥內(nèi)部則基本處于缺氧狀態(tài),溶解氧向污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制,而硝態(tài)氮由污泥內(nèi)向主體溶液的傳遞不受限制,從而使主反應(yīng)區(qū)中同時(shí)發(fā)生有機(jī)物的降解以及同步硝化和反硝化作用。運(yùn)行時(shí),按進(jìn)水－曝氣、曝氣、沉淀、潷水、進(jìn)水－閑置完成一個(gè)周期,其工藝原理如圖所示。CASS工藝簡(jiǎn)單、投資省、維護(hù)方便,對(duì)水質(zhì)水量適應(yīng)性強(qiáng),具有良好的脫氮除磷效果,其脫氮除磷效果是當(dāng)前已知的SBR變型工藝中最好的,是實(shí)踐證明的較為先進(jìn)的污水生物處理工藝。(3)DAT-IAT——需氧池和間歇曝氣池系統(tǒng)DAT-IAT一般是由一個(gè)需氧池DAT和一個(gè)間歇曝氣池IAT組成。一般情況下,DAT池連續(xù)進(jìn)水(需氧池)、曝氣(也可間歇曝氣),IAT池也是連續(xù)進(jìn)水但間歇曝氣,在IAT池完成曝氣、沉淀、排水和排除剩余污泥。DAT池相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)活性污泥曝氣池,池中水呈完全混合狀態(tài);IAT池相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)的SBR池,但進(jìn)水為連續(xù)。因此,DAT－IAT介于傳統(tǒng)活性污泥和SBR之間,其運(yùn)行過程與SBR相同,由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五個(gè)階段組成,其工藝原理如圖4所示,但其容積利用率是已知SBR變型工藝中最高的,可達(dá)66.7%。(4)UNITANK——一體化活性污泥系統(tǒng)UNITANK是由比利時(shí)史格斯清水公司(SEGHERS)開發(fā)的,具有SBR和三溝式氧化溝技術(shù)的特點(diǎn),由3個(gè)矩形池組成,3個(gè)池經(jīng)過彼此間隔墻上的開口實(shí)現(xiàn)水力相通,每個(gè)單元都配有曝氣系統(tǒng),能夠表面曝氣或鼓風(fēng)曝氣,中間池始終作曝氣池,兩個(gè)邊池既可作曝氣池也可作沉淀池,設(shè)有溢流堰,用于排水和排放剩余污泥。污水能夠交替進(jìn)入任一池,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)進(jìn)水連續(xù)排水。UNITANK運(yùn)行周期包括兩個(gè)主體運(yùn)行階段和兩個(gè)較短的過渡階段,兩個(gè)主體運(yùn)行階段運(yùn)行過程完全相同,運(yùn)行方向相反,如圖5所示。第一個(gè)主體運(yùn)行階段包括以下過程:①污水進(jìn)入左側(cè)池內(nèi),因該池在上個(gè)主體運(yùn)行階段作為沉淀池時(shí)積累了大量經(jīng)過再生、具有較高吸附及活性的污泥,且污泥濃度較高,能夠高效降解污水中的有機(jī)物;②混合液同時(shí)自左向右經(jīng)過始終作曝氣池的中間池,繼續(xù)曝氣,有機(jī)物得到進(jìn)一步降解,同時(shí)在推流過程中,左側(cè)池內(nèi)活性污泥進(jìn)入中間池,再進(jìn)入右側(cè)池,使污泥在各池內(nèi)重新分配;③混合液進(jìn)入作為沉淀池的右側(cè)池,處理后出水經(jīng)過溢流堰排放,也可在此排放剩余污泥。第一個(gè)主體運(yùn)行階段結(jié)束后,經(jīng)過一個(gè)短暫的過渡段,即進(jìn)入第二個(gè)主體運(yùn)行階段。第二個(gè)主體運(yùn)行階段過程污水流向相反,操作過程相同。另外,經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)時(shí)間和空間的控制,適當(dāng)增加水力停留時(shí)間,能夠形成厭氧、缺氧和好氧條件,實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。UNITANK最大優(yōu)勢(shì)在于省去了污泥回流,3個(gè)池共用池壁,布置緊湊,且占地面積較小,基建投資省,故自問世以來已在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。(5)MSBR——改良式間歇活性污泥法MSBR是20世紀(jì)80年代初,美國(guó)Yang等結(jié)合傳統(tǒng)連續(xù)活性污泥處理和SBR技術(shù),研究開發(fā)出一種污水生物處理工藝。該工藝經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展,現(xiàn)已成為第3代MSBR技術(shù),其工藝與配套設(shè)備的專利技術(shù)屬于美國(guó)AquaAerobicIn公司所有。MSBR實(shí)質(zhì)上由前端A2/O與后端SBR串聯(lián)而成的單池多格一體化工藝,巧妙地將連續(xù)流的空間控制(A2／O)與間歇式的時(shí)間控制(SBR)有效地結(jié)合于一體,混合流與推流相結(jié)合,系統(tǒng)前端采用空間控制來保證系統(tǒng)的高反應(yīng)速率,后端采用時(shí)間控制以有效地保證出水質(zhì)量,是一種集約化程度較高的一體化SBR變型工藝。MSBR系統(tǒng)一般由7個(gè)單元組成,分別為厭氧池、缺氧池、好氧池、2個(gè)序批池、泥水分離池和污泥缺氧池,污水先進(jìn)人厭氧池后,經(jīng)缺氧進(jìn)人主曝氣池,好氧處理后的污水由內(nèi)循環(huán)回流泵分別泵人左右二兩側(cè)的序批分池中,兩池的功能相同,周期處于好氧一缺氧一厭氧的循環(huán),剩余污泥分別經(jīng)泥水分離池和前端缺氧池,由污泥泵排出反應(yīng)器,回流污泥則進(jìn)人厭氧池,經(jīng)泥水分離池澄清后的尾水則排出反應(yīng)池,其工藝流程如圖6所示。MSBR從連續(xù)運(yùn)行單元進(jìn)水,而不是從SBR單元進(jìn)水,提高了反應(yīng)器利用率,同時(shí)有效地抵抗沖擊負(fù)荷;活性污泥微生物置于交替厭氧、缺氧、好氧的環(huán)境中,同時(shí)完成脫氮除磷和有機(jī)物降解的目的;采用空氣堰控制出水,有效地控制出水懸浮物,從而達(dá)到高效穩(wěn)定地運(yùn)行。MSBR具有流程簡(jiǎn)單、控制靈活、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),是較理想的生物處理工藝,當(dāng)前主要在北美應(yīng)用。3.3.5氧化溝和SBR工藝的比較(1)SBR工藝占地少、土建費(fèi)用低,設(shè)備費(fèi)用高;氧化溝工藝占地多、土建費(fèi)用高,設(shè)備費(fèi)用低。(2)SBR工藝適合處理中低濃度BOD的污水;氧化溝工藝對(duì)處理高濃度BOD的污水有利。(3)SBR工藝適合處理中低濃度BOD的污水;氧化溝工藝對(duì)處理高濃度BOD的污水有利。(4)一般氧化溝工藝的電耗要比SBR工藝大些,運(yùn)營(yíng)費(fèi)要高些。(5)SBR工藝是周期間歇運(yùn)行,各個(gè)工序轉(zhuǎn)換頻繁,需要自動(dòng)控制;氧化溝工藝是連續(xù)運(yùn)行,不要求自動(dòng)控制,只是在要求節(jié)能時(shí)用自動(dòng)控制。(6)SBR工藝是靜態(tài)沉淀,氧化溝工藝是動(dòng)態(tài)沉淀,因而SBR的沉淀效率更高,出水水質(zhì)更好。3.4AB法AB工藝是吸附——生物降解(Adsorption--Biodegradation)工藝的簡(jiǎn)稱。這項(xiàng)污水生物處理技術(shù)是由德國(guó)BothoBohnke教授為解決早期污水處理工藝所存在的去除難降解有機(jī)物和除氮脫磷效率低下,及投資和運(yùn)行費(fèi)用過高等問題,在對(duì)兩段活性污泥法和高負(fù)荷活性污泥法進(jìn)行大量研究的基礎(chǔ)上,于70年代中期所開發(fā),80年代初開始應(yīng)用于工程實(shí)踐的一項(xiàng)新型污水生物處理工藝。3.4.1AAB法在工藝流程上分A、B兩段處理系統(tǒng),其中A斷為高荷段,由A段曝氣池與沉淀池構(gòu)成,B段為低負(fù)荷段,由B段曝氣池與二沉池構(gòu)成。污水先進(jìn)入高負(fù)荷的A段,然后再進(jìn)入低負(fù)荷的B段。A段停留時(shí)間約20－40分鐘,以生物絮凝吸附作用為主,同時(shí)發(fā)生不完會(huì)氧化反應(yīng),生物主要為短世代的細(xì)菌群落,去除BOD達(dá)50%以上。B段與常規(guī)活性污泥相似,負(fù)荷較低,泥齡較長(zhǎng)。兩段串流程如下圖:從工藝流程圖中可見,AB法工藝中的A、B兩段需嚴(yán)格分開,污泥系統(tǒng)各段獨(dú)立循環(huán),兩段串聯(lián)運(yùn)行。因此,能夠?qū)B法看成是一種改進(jìn)的兩段生物處理技術(shù)。AB法工藝中的A段利用活性污泥的吸附、絮凝能力將污水中有機(jī)物吸附于活性污泥上,進(jìn)而將其部分降解,產(chǎn)生的大量生物污泥在隨后設(shè)置的A段沉淀池中進(jìn)行泥、水分離,大部分有機(jī)物質(zhì)以剩余污泥方式被排出。在A段系統(tǒng)中,經(jīng)過生物吸附、絮凝、分解和污泥沉淀等作用,以較低能耗同時(shí)可除去污水中50%～60%的有機(jī)物。B段為低負(fù)荷段,經(jīng)A段處理后殘留于污水中的有機(jī)物在該段將被氧化甚至硝化,以保證較高的運(yùn)行穩(wěn)定性和污水處理效率。A段和B段中的活性污泥,各自由A段沉淀池和B段沉淀池中分別回流。這種流程布置方式有利于利用原污水中的活性微生物,有利于在A段和B段生物處理池中保持各自的優(yōu)勢(shì)微生物種群,并及時(shí)以剩余污泥方式排出已截留的有機(jī)質(zhì),從而減少系統(tǒng)中氧的消耗。AB法工藝中的A段,可根據(jù)原污水水質(zhì)等情況的變化而采用好氧或缺氧的運(yùn)行方式。3.4.2A(1)A段在很高的負(fù)荷下運(yùn)行,其負(fù)荷率一般為普通活性污泥法的50～100倍,污水停留時(shí)間只有20～40min,污泥齡僅為0.3～0.5d。污泥齡較高,真核生物無法生存,只有某些世代短的原核細(xì)菌才能適應(yīng)生存并得以生長(zhǎng)繁殖,A段對(duì)水質(zhì)、水量、PH值和有毒物質(zhì)的沖擊負(fù)荷有極好的緩沖作用。A段產(chǎn)生的污泥量較大,約占整個(gè)處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的80%左右,且剩余污泥中的有機(jī)物含量高。(2)B段可在很低的負(fù)荷下運(yùn)行,負(fù)荷范圍一般為＜0.15kgBOD/(kgMLSS.d)水力停留時(shí)間為2～5h,污泥齡較長(zhǎng),且一般為15～20d。在B段曝氣池中生長(zhǎng)的微生物除菌膠團(tuán)微生物外,有相當(dāng)數(shù)量的高級(jí)真核微生物,這些微生物世代期比較長(zhǎng),并適宜在有機(jī)物含量比較低的情況下生存和繁殖。(3)A段與B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng),相互隔離,保證了各自獨(dú)立的生物反應(yīng)過程和不同的微生物生態(tài)反應(yīng)系統(tǒng),人為地設(shè)定了A和B的明確分工。3.4.3A(1)開放式系統(tǒng)原理AB工藝中不設(shè)初沉池,從而使污水中的微生物在A段得到充分利用,并連續(xù)不斷的更新,使A段形成一個(gè)開放性的、不斷由原污水中生物補(bǔ)充的生物動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。(2)微生物的生物相及其特性A段內(nèi)微生物活性強(qiáng)、世代期短、具有很強(qiáng)的吸附能力。當(dāng)A段以兼氧的方式運(yùn)行時(shí),由于供氧較低,高活性微生物為了滿足自身代謝能量的要求,被迫對(duì)在好氧條件下不易分解的有機(jī)物進(jìn)行初步分解,起到大分子斷鏈的作用,使其轉(zhuǎn)化為較小分子的易降解有機(jī)物,從而在后續(xù)的B段好氧曝氣中易于被去除。B段主要是世代期長(zhǎng)的真核微生物,能夠保證出水水質(zhì)。3.4.4A具有優(yōu)良的污染物去除效果,較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力,較好的脫氮除磷效果和投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低等?！魧?duì)有機(jī)底物去除效率高。◆系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在:出水水質(zhì)波動(dòng)小,有極強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力,有良好的污泥沉降性能?！艄?jié)能。運(yùn)行費(fèi)用低,耗電量低,可回收沼氣能源。經(jīng)試驗(yàn)證明,AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用20%～25%。3.4.5◆A段在運(yùn)行中如果控制不好,很容易產(chǎn)生臭氣,影響附近的環(huán)境衛(wèi)生,這主要是由于A段在超高有機(jī)負(fù)荷下工作,使A段曝氣池運(yùn)行于厭氧工況下,導(dǎo)致產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體?！舢?dāng)對(duì)除磷脫氮要求很高時(shí),A段不宜按AB法的原來去除有機(jī)物的分配比去除BOD55%～60%,因?yàn)檫@樣B段曝氣池的進(jìn)水含碳有機(jī)物含量的碳/氮比偏低,不能有效的脫氮?！粑勰喈a(chǎn)率高,A段產(chǎn)生的污泥量較大,約占整個(gè)處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的80%左右,且剩余污泥中的有機(jī)物含量高,這給污泥的最終穩(wěn)定化處理帶來了較大壓力?？傮w而言,AB法工藝適合于污水濃度高、具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市污水處理廠,有明顯的節(jié)能效果。對(duì)于有脫氮要求很高的城市污水處理廠,一般不宜采用。3.4.6AB法”AB法工藝在中國(guó)的研究和應(yīng)用大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段:第一階段:上世紀(jì)70年代末至80年代初期,中國(guó)許多專家學(xué)者對(duì)AB工藝的特性、運(yùn)行機(jī)理及處理過程和穩(wěn)定性等方面,進(jìn)行了深入全面和系統(tǒng)的研究,對(duì)”AB法”工藝在中國(guó)的應(yīng)用和推廣起到了積極作用。第二階段:上世紀(jì)70年代末至80年代,中國(guó)許多大專院校紛紛開設(shè)專題研究課程,特別是設(shè)計(jì)研究部門也對(duì)AB法處理城市污水、工業(yè)廢水進(jìn)行規(guī)模化的實(shí)驗(yàn)研究,為AB法的工程設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用取得了大量的數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為其在中國(guó)的工程應(yīng)用起到了十分關(guān)鍵的作用。第三階段:自上世紀(jì)80年代起,國(guó)內(nèi)逐步開始將”AB法”應(yīng)用到城市污水處理和工業(yè)廢水處理工程中,已建成相當(dāng)數(shù)量的AB法工藝的城市污水處理廠,成效顯著,取得了十分可觀的社會(huì)效益和環(huán)境效益。隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展,和環(huán)境污染的日益加劇,以及我們對(duì)于污水處理的水質(zhì)凈化要求的日益提高,”AB法”工藝已經(jīng)從污水處理舞臺(tái)的主角逐漸引退,讓位于新一代的污水處理技術(shù)。可是它對(duì)于污水處理技術(shù)發(fā)展所帶來的啟迪和歷史作用都具有深遠(yuǎn)意義,即使在今天,依然有它的應(yīng)用價(jià)值。3.5水解好氧法北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院(原北京市環(huán)境保護(hù)研究所)在20世紀(jì)80年代初開發(fā)了水解(酸化)-好氧生物處理工藝。經(jīng)過十多年的開發(fā),圍繞水解好氧技術(shù)已經(jīng)形成一套完整的工藝技術(shù)。相繼開發(fā)了水解-好氧生物處理工藝、水解-氧化塘處理工藝和水解-土地處理工藝等處理城市污水經(jīng)濟(jì)可行的工藝技術(shù),這些工藝被先后應(yīng)用建成城市污水處理廠10余座,取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。特別是北京市密云縣城污水處理廠(4.5萬m3/d規(guī)模)、河南安陽(yáng)市豆腐營(yíng)污水處理廠(規(guī)模1.0萬m3/d)、新疆昌吉市污水處理廠(1.5萬m3/d)和深圳寶胺安縣石巖污水處理廠(2.0萬m3/d)都相繼采用了該處理工藝。另外,國(guó)內(nèi)同行開發(fā)了處理印染廢水的水解-好氧-生物碳工藝,處理焦化廢水的水解和AO工藝相結(jié)合的工藝,在啤酒廢水和屠宰廢水方面水解-好氧工藝相結(jié)合的工藝已是具有競(jìng)爭(zhēng)力的一種標(biāo)準(zhǔn)工藝。水解(酸化)工藝還應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中,如印染、紡織、輕工、釀酒、化工、焦化、造紙等行業(yè)的工業(yè)廢水。水解-好氧工藝在推廣過程中,全國(guó)各地有關(guān)部門及行業(yè)累計(jì)建設(shè)了上百座水解-好氧工藝的污水處理廠。因此,能夠講水解-好氧生物處理工藝是中國(guó)獨(dú)立自主開發(fā)的污水處理工藝,為中國(guó)的水污染控制作出了積極的貢獻(xiàn)。3.5.1基本原理水解池利用水解和產(chǎn)酸微生物,將污水中的固體、大分子和不易生物降解的有機(jī)物降解為易于生物降解的小分子有機(jī)物,使得污水在后續(xù)的好氧單元以較少的能耗和較短的停留時(shí)間下得到處理。3.5.2水解(酸化)與厭氧發(fā)酵的區(qū)別水解(酸化)-好氧處理工藝中的水解(酸化)段與厭氧消化是兩種不同的處理方法。水解(酸化)-好氧處理系統(tǒng)中的水解(酸化)段的目的,對(duì)于城市污水是將原水中的非溶解態(tài)有機(jī)物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機(jī)物;對(duì)于工業(yè)廢水處理,主要是將其中難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì),提高廢水的可生化性,以利于后續(xù)的好氧生物處理。而連續(xù)厭氧過程中水解、酸化的目的是為混合厭氧消化過程中的甲烷化階段提供基質(zhì)。在兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸段(產(chǎn)酸相)是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸段和產(chǎn)甲烷段分開,以便形成各自的最佳環(huán)境。表5-1水解(酸化)-好氧處理工藝中水解(酸化)與厭氧消化的比較工藝項(xiàng)目水解(酸化)-好氧中的水解(酸化)段厭氧消化兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相Eh/Mv0<-300-100～-300pH值6.5～7.56.8～7.26.0～6.5溫度不控制控制控制優(yōu)勢(shì)微生物兼性菌厭氧菌兼性菌+厭氧菌產(chǎn)氣中甲烷含量極少大量少量最終產(chǎn)物低濃度的有機(jī)酸CH4/CO2高濃度的有機(jī)酸如乙酸、少量CH4/CO2厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個(gè)階段。水解池是把反應(yīng)控制在第二階段完成之前,不進(jìn)入第三階段。采用水解池較之全過程的厭氧池(消化池)具有以下的優(yōu)點(diǎn)。(1)水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機(jī)物,可生物降解性一般較好。故水解池能夠改變?cè)鬯目缮?從而減少反應(yīng)的時(shí)間和處理的能耗。(2)對(duì)固體有機(jī)物的降解可減少污泥量,其功能與消化池一樣。工藝僅產(chǎn)生很少的難厭氧降解的生物活性污泥,故實(shí)現(xiàn)污水、污泥一次性處理,不需要經(jīng)常加熱的中溫消化池。(3)不需要密閉的池,不需要攪拌器,不需要水、氣、固三相分離器,降低了造價(jià)和便于維護(hù)。由于這些特點(diǎn),能夠設(shè)計(jì)出適應(yīng)大、中、小型污水處理廠所需的構(gòu)筑物。(4)反應(yīng)控制在第二階段完成之前,出水無厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?改進(jìn)處理廠的環(huán)境。(5)第一、第二階段反應(yīng)迅速,故水解池體積小,與初次沉淀池相當(dāng),節(jié)省基建投資。因此,水解-好氧生物處理工藝是有自己特點(diǎn)的一種新型的水處理工藝。3.5.3水解-好氧生物處理工藝特點(diǎn)(1)水解池與厭氧UASB工藝啟動(dòng)方式不同。水解池的啟動(dòng)采用了動(dòng)力學(xué)控制措施,經(jīng)過調(diào)整水力停留時(shí)間,利用水解細(xì)菌、產(chǎn)酸菌與甲烷菌生長(zhǎng)速度不同,利用水的流動(dòng)造成甲烷菌在反應(yīng)器中難于繁殖的條件。(2)水解池可取代初沉池。在停留時(shí)間相當(dāng)?shù)那闆r下,水解池對(duì)懸浮物的去除率顯著高于初沉池,平均出水SS只有50mg/L,其COD、BOD5、蛔蟲卵的去除率也顯著地高于初沉池。因初沉池的去除率受水質(zhì)影響較大,出水水質(zhì)波動(dòng)范圍較大,而水解池出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。在拿不出大量投資修建二級(jí)污水處理廠的地方,先采用水解池進(jìn)行一級(jí)處理,出水水質(zhì)將比初沉池有很大程度的改進(jìn)。(3)較好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力。進(jìn)水濃度越高,COD去除率越高。進(jìn)水平均濃度為500mg/L時(shí),COD去除率在45%左右。(4)水解過程可改變污水中有機(jī)物形態(tài)及性質(zhì),有利于后續(xù)好氧處理。一般城市污水可沉COD占總COD的50%左右,經(jīng)水解處理后可基本上去除可沉性COD,因此水解工藝適用于污水中含懸浮狀COD比例較高的廢水。如屠宰廢水、啤酒廢水雖然可生物降解的可溶性COD成分高,可是廢水中懸浮性顆粒狀COD含量也很高,因此適合采用水解處理。對(duì)于城市污水,經(jīng)水解反應(yīng)后,溶解性COD、BOD比例分別從進(jìn)水的50%、65%提高到出水的78%、77%,不溶性COD、BOD的去除率分別為74.5%、55.3%。(5)在低溫條件下仍有較好的去除效果。水解池即使在最低水溫(10℃)時(shí)仍可穩(wěn)定運(yùn)行。水解池屬于升流式污泥床反應(yīng)器,這種反應(yīng)器保持大量的水解活性污泥,污泥平均濃度達(dá)到15g/L,由于生物量大,大量水解活性污泥形成的污泥層,在有機(jī)物經(jīng)過時(shí)將其吸附截留,這延長(zhǎng)了污染物在池內(nèi)的停留時(shí)間,從而保證了去除率。(6)有利于好氧后處理。水解池對(duì)有機(jī)物的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的初沉池,更為重要的是經(jīng)過水解處理,污水中的有機(jī)物不但在數(shù)量上發(fā)生了很大變化,而且在理化性質(zhì)上發(fā)生了更大變化,使污水更適宜后繼的好氧處理,能夠用較少的氣量在較短的停留時(shí)間內(nèi)完成凈化。3.5.4水解工藝的不同類型(1)水解酸化-活性污泥工藝采用水解-好氧工藝流程,后續(xù)的活性污泥工藝設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)的活性污泥工藝有所不同,主要是水力停留時(shí)間縮短、曝氣量減少、不采用傳統(tǒng)污泥消化系統(tǒng)。應(yīng)用該工藝已建的污水處理工程有北京密云縣污水處理廠、新疆昌吉市水質(zhì)凈化廠等。(2)水解酸化-接觸氧化工藝水解酸化+接觸氧化,屬于生物膜法,此工藝在工業(yè)污水處理中應(yīng)用較多,如印染污水、染料污水、焦化污水處理等。山東濰坊印染廠污水處理工程原工藝為”接觸氧化+活性炭”工藝,處理規(guī)模為50000m3/d,由于存在一些難生化降解的有機(jī)物,因此出水水質(zhì)一直無法達(dá)標(biāo),后在接觸氧化前增加了水解酸化工藝,使原污水的可生化性得到了改進(jìn),因而使接觸氧化充分地發(fā)揮了作用,在不使用活性炭的基礎(chǔ)上,出水以達(dá)標(biāo)排放。(3)水解酸化-氧化塘處理工藝采用水解作為預(yù)處理工藝,其氧化塘的設(shè)計(jì)參數(shù)將有較大的變化,主要是水力停留時(shí)間縮短、池塘水深較淺,同時(shí)基本解決了淤塞問題。(4)水解酸化-土地處理工藝采用水解-土地處理工藝,其效果相當(dāng)于水解-氧化塘工藝。污水土地處理系統(tǒng)是利用”土壤-植物-微生物”系統(tǒng)的天然自凈能力,也就是利用土壤的物理、化學(xué)和生物化學(xué)過程,使污水得到凈化,土地處理的場(chǎng)地相對(duì)較大。當(dāng)前山東安丘市30000m3/d污水處理工程已采用此工藝流程。另外,由北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院和國(guó)內(nèi)其它設(shè)計(jì)研究部門設(shè)計(jì)的工業(yè)和城市污水處理廠也采用了其它類型的工藝組合,如水解池內(nèi)加填料的厭氧濾池型水解-酸化池,和好氧軟性填料相結(jié)合的接觸氧化工藝。從工藝研究上講,還進(jìn)行了水解池與其它工藝相結(jié)合的工藝研究與實(shí)踐,如A/O和A2/O工藝。3.5.5水解工藝的適用范圍由于水解池具有改進(jìn)污水可生化性的特點(diǎn),使得該工藝不但適用于易于生物降解的城市污水等,同時(shí)更加適用于處理不易生物降解的某些工業(yè)廢水,如紡織廢水、印染廢水、焦化廢水、釀酒廢水、化工廢水、造紙廢水等,并視具體情況采用不同的后處理工藝。表5-2為工藝的部分應(yīng)用情況。表5-2水解-好氧生物處理工藝應(yīng)用實(shí)例地點(diǎn)水量/(m3/d)反應(yīng)器體積(m3)后處理工藝年份北京密云450002×1600活性污泥(二期用SBR后處理河南安陽(yáng)100002×1100氧化溝1989年新疆昌吉300004×1100活性污泥1992年福建長(zhǎng)樂機(jī)場(chǎng)50004×1800活性污泥1990年山東濰坊100002×1500活性污泥新疆阿克蘇1200002×4500活性污泥廣東石巖200004×1100穩(wěn)定塘1990年山東安丘200004×1100土地處理1996年北京順義酒廠15001×200活性污泥1989年山東濰坊印染廠30004×860接觸氧化1989年昆明福保造紙廠200004×1100接觸氧化1992年河南開封啤酒廠6000接觸氧化1990年山東青島知制麥廠接觸氧化1994年福建莆田啤酒廠2500接觸氧化1993年山東滕州啤酒廠接觸氧化1990年哈爾濱正大屠宰廠接觸氧化1996年秦皇島正大屠宰廠接觸氧化1996年3.5.6水解-好氧生物處理工藝設(shè)計(jì)水解-好氧生物處理工藝基本流程如下圖所示。污水經(jīng)水泵提升經(jīng)過預(yù)處理(粗格柵、細(xì)格柵)裝置,去除懸浮大顆粒物質(zhì)后,污水進(jìn)入沉砂池,在其中將砂粒去除。沉砂池出水進(jìn)入水解反應(yīng)器,水解池停留時(shí)間2.0-4.0h。經(jīng)水解反應(yīng)器處理后的出水進(jìn)入后續(xù)(好氧)處理構(gòu)筑物。后續(xù)處理能夠采用多種形式的處理方式,如傳統(tǒng)活性污泥工藝、氧化溝和SBR等方式。如采用傳統(tǒng)曝氣池,污水在曝氣池的停留時(shí)間較之傳統(tǒng)的工藝可大為縮短,氣水比也可大幅度降低。經(jīng)曝氣池處理后的水進(jìn)入二沉池,二沉池的出水即可排放。曝氣池產(chǎn)生的剩余污泥;連續(xù)送入水解反應(yīng)器,整個(gè)工藝流程的剩余污泥從水解池排出進(jìn)入集泥池,污泥從集泥池用泵提升進(jìn)入濃縮池,經(jīng)12-24h濃縮后可脫水處理。集泥池和濃縮池的上清液流回進(jìn)水集水井。采用水解-好氧生物處理技術(shù),在污水處理過程中污泥同時(shí)好氧穩(wěn)定。從圖2-24可見水解-好氧系統(tǒng)包括預(yù)處理部分、水解處理部分,好氧后處理部分和污泥處理部分。(1)預(yù)處理設(shè)施預(yù)處理的目的之一是去除粗大固體物以及無機(jī)可沉固體,這對(duì)配水有特殊要求的水解池尤為重要。另外,不可生物降解的固體在水解反應(yīng)器內(nèi)的積累會(huì)占據(jù)大量的池容,反應(yīng)器池容的減少最終將導(dǎo)致系統(tǒng)完全失效。一般預(yù)處理系統(tǒng)包括去除大的固體、較小顆粒的格柵和水力篩及去除砂和礫石的沉砂池?！舾駯?格柵是污水預(yù)處理的通用設(shè)施。為保證水解池布水系統(tǒng)不被堵塞,建議采用固定式格柵或回轉(zhuǎn)篩、水力篩作補(bǔ)充處理?！舫辽俺?對(duì)小型污水處理廠,由于污水流量變化較大,沉砂池設(shè)計(jì)的難點(diǎn)需要在變化的水量條件下保持系統(tǒng)中液體流速有相對(duì)不變的數(shù)值。因?yàn)檩^高的流速會(huì)降低無機(jī)固體在渠道中的去除效果,而較低的流速導(dǎo)致有機(jī)物與砂一起沉積。對(duì)于有一定規(guī)模的污水處理廠,能夠考慮采用平流式沉砂池。在存在較多的砂和有機(jī)物共同沉淀的情況下,可采用體外洗砂裝置,如螺旋洗砂器或水力固體螺旋洗砂器。考慮到后續(xù)水解處理工藝,一般不用曝氣沉砂池作為預(yù)處理裝置。(2)不同類型廢水的水解(酸化)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)在一系列實(shí)踐過程中,經(jīng)過對(duì)各種不同廢水的應(yīng)用,以及對(duì)研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用三方面進(jìn)行總結(jié),提出了設(shè)計(jì)參數(shù),見表5-3見表5-3不同廢水的設(shè)計(jì)參數(shù)廢水種類COD去除率(%)SS去除率(%)BOD/COD水力停留時(shí)間污泥水解率(%)生活廢水30-50>80提高2-430-50造紙綜合廢水30-50>80大為提高4-650印染廢水<10很低大為提高6-1050焦化廢水<1080大為提高450啤酒廢水40-5080-90不變2-430-50屠宰廢水30-5080-90不變2-430-50(3)采用氧化溝(或SBR)后處理工藝的參數(shù)和主要構(gòu)筑物計(jì)算以10萬t/d的處理規(guī)模為例(見表5-4)。表5-4采用氧化溝(SBR)后處理工藝參數(shù)和主要構(gòu)筑物計(jì)算項(xiàng)目水解-氧化溝(或SBR)工藝水解-氧化溝(或SBR)設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)水濃度(mg/L)COD=400BOD=200SS=200水解污泥齡>20d,污泥水解率=25%-50%;X=20g/L;好氧負(fù)荷Ns=0.2-0.4kgBOD5/(kgMLSS·d),污泥濃度=3-5g/L;氣水比5:1;污泥產(chǎn)率=0.3kgMLSS/kgBOD5去除率出水濃度(mg/L)COD=100BOD=20SS=20集水井HRT=5minV有效=450mV總=600m沉砂池HRT=45sV有效=68V總=80m水解池HRT=2.5hV有效=13564mV總=16120m氧化溝HRT=4.0h(或負(fù)荷)V有效=30952mV總=40320m需氧量不考慮污泥穩(wěn)定15000kgO2/d集泥池HRT=24h(污泥產(chǎn)量15.9t/d)V有效=820mV總=990m濃縮池HRT=18hV有效=700mV總=742m污泥脫水脫水能力200kg/(m.h)2臺(tái)2m帶式機(jī)(工作12h)300m3.6生物濾池法生物濾池法是一種生物膜處理工藝,是利用需氧微生物對(duì)污水或有有機(jī)性廢水進(jìn)行生物氧化處理的方法。以淬石、焦炭、礦渣或人工濾襯等作為先填層,然后將污水連續(xù)地、均勻地噴在上面,并充分供給氧氣和營(yíng)養(yǎng),在重力作用下,污水以水滴的形式向下滲瀝,或以波狀薄膜的形式向下滲流。最后,污水到達(dá)排水系統(tǒng),流出濾池。污水流過濾床時(shí),有一部分污水、污染物和細(xì)菌附著在濾料表面上,微生物便在濾料表面大量繁殖,不久,形成一層充滿微生物的粘膜,稱為生物膜。這個(gè)起始階段一般叫”掛膜”,是生物濾池的成熟期。生物膜是由細(xì)菌(好氧、厭氧、兼性)、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲的幼蟲等組成。污水流過成熟濾床時(shí),污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附、降解,從而得到凈化。生物膜表層生長(zhǎng)的是好氧和兼性微生物,其厚度約2mm。在這里,有機(jī)污染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解,終點(diǎn)產(chǎn)物是H2O、CO2、NH3等。由于氧在生物膜表層已耗盡,生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)。在這里,進(jìn)行的是有機(jī)物的厭氧代謝,終點(diǎn)產(chǎn)物為有機(jī)酸、乙醇、醛和H2S等。由于微生物的不斷繁殖,生物膜逐漸增厚,超過一定厚度后,吸附的有機(jī)物在傳遞到生物膜內(nèi)層的微生物以前,已被代謝掉。此時(shí),內(nèi)層微生物因得不到充分的營(yíng)養(yǎng)而進(jìn)人內(nèi)源代謝,失去其粘附在濾料上的性能,脫落下來隨水流出濾池,濾料表面再重新長(zhǎng)出新的生物膜。為使生物濾池有效地處理污水:①微生物的繁殖,必須有足夠的表面積。②必須充分供給微生物氧氣。③污水需具有適于生物處理的水質(zhì)。3.6.1生物濾池的分類生物濾池可分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池。生物膜法處理污水最初使用的裝置為普通生物濾池,亦稱滴濾池,為第一代生物濾池。這種裝置是將污水噴灑在由粒狀介質(zhì)(石子等)堆積起來的濾料上,污水從上部噴淋下來,經(jīng)過堆積的濾料層,濾料表面的生物膜將污水凈化,供氧由自然通風(fēng)完成的,氧氣經(jīng)過濾料的空隙,傳遞到流動(dòng)水層、附著水層、好氧層。此種方法處理污水的負(fù)荷較低,但出水水質(zhì)很好,故亦成為低負(fù)荷生物濾池。20世紀(jì)初,英國(guó)最先得到實(shí)際應(yīng)用,之后歐洲和北美得到了應(yīng)用。為了提高生物濾池的處理效率,20世紀(jì)中期,出現(xiàn)了人工制造的濾料,由于其比表面積大,濾料之間的空隙大,質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn),提高了生物濾池的負(fù)荷,減小了占地面積,高負(fù)荷生物濾池和塔式生物濾池工藝得到了發(fā)展。3.6.2生物濾池的構(gòu)造(1)普通生物濾池的構(gòu)造普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統(tǒng)四部分組成。①池體:普通生物濾池在平面上多呈方形或矩形。四周圍以池壁,池壁起圍擋濾料的作用,一般用磚石或混凝土筑造。池壁要能承受濾料的壓力,池壁高度一般應(yīng)高出濾池表面0.4～0.5m。普通生物濾池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于兩個(gè),并按同時(shí)工作設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)流量按平均日廢水流量計(jì)算。②濾料:濾料是生物濾池的主體,對(duì)生物濾池的凈化功能有直接的影響,對(duì)濾料的要求是:具有較大的比表面積,以利于形成較高的生物量;較大的空隙率,以利于氧的供應(yīng)和氧的傳遞;具有較高的機(jī)械強(qiáng)度,耐腐蝕性強(qiáng);價(jià)格低廉,能夠就地取材。常見實(shí)心拳狀濾料,主要有碎石、卵石、爐渣和焦炭等。濾料分為工作層和承托層,總厚度為1.5～2.0m。工作層為1.3～1.8m,粒徑一般在30～50mm;承托層厚0.2m,粒徑為60～100mm。各層濾料粒徑應(yīng)均勻一致,對(duì)于有機(jī)物濃度較高的廢水,應(yīng)采用粒徑較大的濾料,以防止濾料堵塞。③布水系統(tǒng):生物濾池布水系統(tǒng)的作用是向?yàn)V料表面均勻地布水。若布水不均勻,會(huì)造成某一部分濾料負(fù)荷過大,而另一部分負(fù)荷不足。普通生物濾池常見的布水系統(tǒng)是固定噴嘴式布水系統(tǒng)。固定噴嘴式布水系統(tǒng)是由投配池、虹吸裝置、布水管道和噴嘴四部分所組成。污水進(jìn)入配水池,當(dāng)水位達(dá)到一定高度后,虹吸裝置開始工作,污水進(jìn)入布水管路。配水管設(shè)有一定坡度以便放空,布水管道敷設(shè)在濾池表面下0.5～0.8m,噴嘴安裝在布水管上,伸出濾料表面0.15～0.2m,噴嘴的口徑為15～20mm。當(dāng)水從噴嘴噴出,受到噴嘴上部設(shè)有的倒錐體的阻擋,使水流向四周分散,形成水花,均勻噴灑在濾料上。當(dāng)配水池水位降到一定程度時(shí),虹吸被破壞,噴水停止。這種布水裝置的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方便,易于管理和受氣候影響較小,缺點(diǎn)是需要的水頭較大(20m)。④排水系統(tǒng):生物濾池的排水系統(tǒng)設(shè)在濾池的底部,其作用為排除處理后的污水、保證濾池有良好的通風(fēng)和支撐濾料。排水系統(tǒng)包括滲水裝置、集水溝和排水渠。滲水裝置有多種,常見的是混凝土板式滲水裝置。滲水裝置的作用是支撐濾料,排除濾過的污水,進(jìn)入空氣。滲水裝置上的空隙總面積不得小于濾池總面積的20％,滲水裝置與池底之間的距離不得小于0.4m。池底以l％～2％的坡度坡向集水溝,集水溝寬0.15m,間距2.5～4.0m,并以0.5％～1.0％的坡度坡向總排水溝,總排水溝的坡度不應(yīng)小于0.5％,為了通風(fēng)良好,總排水溝的過水?dāng)嗝娣e應(yīng)小于其總斷面積的50％,溝內(nèi)流速應(yīng)大于0.7m/s,以免發(fā)生沉積和堵塞。小型的普通生物濾池,池底可不設(shè)集水溝,全部做成1％的坡度,坡向總排水溝。普通生物濾池的優(yōu)點(diǎn)是處理效果好,BOD5去除率可達(dá)90%以上,出水BOD5可下降到25mg/L以下,硝酸鹽含量在10mg/L左右,出水水質(zhì)穩(wěn)定。缺點(diǎn)是占地面積大,易于堵塞,池蠅很多,影響環(huán)境衛(wèi)生。(2)高負(fù)荷生物濾池的構(gòu)造高負(fù)荷生物濾池的構(gòu)造與普通生物濾池基本相同,常見的高負(fù)荷生物濾池一般由鋼筋或磚石砌筑而成,池平面有矩形、圓形或多邊形,其中以圓形為多,主要組成部分是濾料、池壁、排水系統(tǒng)和布水系統(tǒng)。與普通生物濾池的不同之處有:①高負(fù)荷生物濾池多采用連續(xù)工作的旋轉(zhuǎn)式布水器,由進(jìn)水豎管和可旋轉(zhuǎn)的布水橫管組成,故其平面尺寸多為圓形。布水橫管有2根或4根,橫管中心軸距濾池地面0.15～0.25m,橫管繞豎管旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力能夠用電機(jī),也可用水力反沖產(chǎn)生。②高負(fù)荷生物濾池的濾料與普通生物濾池不同。其濾料粒徑一般為40～100mm,大于普通生物濾池,濾料的空隙率較高,濾料層高一般為2.0m。(3)塔式生物濾池的構(gòu)造塔式生物濾池的構(gòu)造與一般生物濾池基本相似,主要不同在于采用輕質(zhì)高孔隙率的塑料濾料和塔體結(jié)構(gòu)。主要由塔身、濾料、布水設(shè)備、通風(fēng)裝置和排水系統(tǒng)所組成。①塔身:塔身起圍擋濾料的作用,可用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和鋼框架與塑料板面的混合結(jié)構(gòu)。塔身分若干層,每層設(shè)有支座以支撐濾料和生物膜的重量,另外,塔身上還開設(shè)觀察窗,供觀察、采樣、填