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B级负荷低,污泥龄较长。
A级与B级间设中间沉淀池。
二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同,形成不同的微生物群体。
AB法尽管有节能的优点,但不适合低浓度水质,A级和B级亦可分期建设。
(2)SBR法(SequencingBatchReactor)
SBR法早在20世纪初已开发,由于人工管理繁琐未予推广。
此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四个或三个池子构成一组,轮流运转,一池一池地间歇运行,故称序批式活性污泥法。
现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。
这种一体化工艺的特点是工艺简单,由于只有一个反应池,不需二沉池、回流污泥及设备,一般情况下不设调节池,多数情况下可省去初沉池,故节省占地和投资,耐冲击负荷且运行方式灵活,可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,实现除磷脱氮的目的。
SBR法中曝气池兼具沉淀的作用,厌氧、好氧也在同一池进行。
其运行操作由流入、反应、沉淀、排放、待机五个工序组成。
通过调节每个工序的时间,可达到除磷脱氮的效果。
前处理——SBR反应器——过滤——出水
|
污泥处置
该工艺具有很多优点:
理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。
运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。
耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲击。
工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。
处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。
反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。
SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于污水处理厂的扩建和改造。
脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果。
工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。
SBR系统的适用范围:
由于上述技术特点,SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。
就近期的技术条件,SBR系统更适合以下情况:
1)中小城镇生活污水和厂矿企业的工业污水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。
2)需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊和港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化。
3)水资源紧缺的地方。
SBR系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。
4)用地紧张的地方。
5)对已建连续流污水处理厂的改造等。
6)非常适合处理小水量,间歇排放的工业污水与分散点源污染的治理。
但是,SBR工艺也有一些缺点。
它对自动化控制要求很高,并需要大量的电控阀门和机械撇水器,稍有故障将不能运行,一般必须引进全套进口设备。
由于一池有多种功能,相关设备不得已而闲置,曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。
池子总体容积也不减小。
另外,由于撇水深度通常有1.2-2米,出水的水位必须按最低撇水水位设计,故总的水力高程较一般工艺要高1米左右,能耗将有所提高。
(3)A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求,故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。
利用生物处理法脱氮除磷,可获得优质出水,是一种深度二级处理工艺。
A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成:
一是除磷,污水中的磷在厌氧状态下(DO<
0.3mg/L),释放出聚磷菌,在好氧状况下又将其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系统。
二是脱氮,缺氧段要控制DO<
0.7mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用,利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源),将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的目的。
为有效脱氮除磷,对一般的城市污水,COD/TKN为3.5~7.0(完全脱氮COD/TKN>
12.5),BOD/TKN为1.5~3.5,COD/TP为30~60,BOD/TP为16~40(一般应>20)。
若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化,以去除磷、BOD5和COD为主,则可用A/O工艺。
有的城市污水处理的出水不排入湖泊,利用大水体深水排放或灌溉农田,可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑,以节省近期投资。
(4)普通曝气法及其变法
本工艺出现最早,至今仍有较强的生命力。
普曝法处理效果好,经验多,可适应大的污水量,对于大厂可集中建污泥消化池,所产生沼气可作能源利用。
传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理,不具备脱氮除磷功能。
近几年在工程实践中,通过降低普通曝气池容积负荷,可以达到脱氮的目的;
在普曝池前设置厌氧区,可以除磷,亦可用化学法除磷。
采用普通曝气法去除BOD5,在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟),工程上称为普通曝气法的变法,亦可统称为普通曝气法。
(5)氧化沟法
氧化沟是活性污泥法的一种变形,其池体狭长,故称为氧化沟。
氧化沟有多种构造型式,典型的有:
A:
卡罗塞式;
B:
奥巴尔型;
C:
交替工作式氧化沟;
D:
曝气—沉淀一体化氧化沟
氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂,其规模从每日几百立方米至几万立方米,工艺日趋完善,其构造型式也越来越多。
氧化沟曝气效果较好,处理效果也很好,不但可以达到95%以上的BOD去除率,还可同时达到部分脱氮除磷的目的。
2.生物处理法的新进展
生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法,无论是好氧生物处理技术,还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。
因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用,以污染物质为食料,将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子,它的二次污染小,对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。
生物处理法自从问世以来,其技术已获得了极大的发展,随着人们生活水平的日益提高,生活污水中的成也日益复杂,因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。
这也就必然要求人们改革工艺,过去由于厌氧生物处理的效率不尽人意,处理时间也较慢,所以未引起人们的重视,仅仅用来处理污泥或高浓度有机污水的预处理,但现在由于能源紧张,厌氧生物处理由于能产生能源物质—甲烷而越来越引起人们的青睐,由此也出现了许多新的工艺。
(1)活性污泥法的新发展
到目前为止,对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破,往往所作的是一些局部的改进,但在曝气方式上确取得了较大的成果,如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气,采用微气泡扩散器等,这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。
如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器,气泡直径50Lm,氧吸收率达90%,ReidEngineeringCompanyofFrederickshurg等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进,把冲刷曝气(BrushAeration)改进透平曝气(TurbineAeration)避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。
活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展,采用的方法有:
培养驯化专用细菌,使活性污泥处理对象不局限于生活污水,还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物,甚至驯化可以处理象氰一类有剧毒的无机物;
把活性污泥与其它处理方法结合起来,如活性炭—活性污泥法,它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法;
定活性污泥法是提供微生物附着的表面,如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等,使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物;
这些都提高了活性污泥的净化效率,提高了抗有毒物质等冲击负荷的能最典型的工艺是A-O(anaerobic-oxic)流程。
活性污泥法还可和化学法结合,提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。
(2)生物膜处理法的新进展
生物膜法最早出现的工艺是1893年在英国出现的将污水喷撒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池,它是最早出现而至今仍在不断改进和发展的人工生物处理设备。
在它的基础上,出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。
近二三十年来,又出现了一些新型的生物膜法处理技术,如生物流化床,它是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料作为载体,其载体表面附着生长着生物膜,充氧后的污水以一定流速自下而上流动使载处于流化状态,载体上的生物膜可以充分地和污水接触,使净化效率提高,它的工艺有空气流床、纯氧流动床、三相流化床和厌氧兼型流化床工艺等。
活性生物滤池是将生物滤池、曝气池及二沉池结合为一体的新型污水处理工艺,它的特点是将生物滤池的部分出水回流汇同二沉池的回流污泥一起进入生物滤池,用活性生物滤池处理生活污水和食品加工污水的试验结果表明:
该系统具有处理效果好、效率高、BOD容积负荷大、不发生污泥膨胀和耐冲击负荷等优点。
另外还有空气驱动的生物转盘、生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。
由于生物膜法的生态环境与活性污泥法的不同,生物膜法生态系统中可以生长藻类、后生动物等,甚至可以生长硝化菌及反硝化菌等,因此可以用来脱氮等。
(3)厌氧生物处理法的新发展
厌氧生物处理法也有一百多年的历史,它是利用厌氧微生物在无氧的条件下对有机物进行分解的技术。
由于处理效率低、速度慢、且甲烷菌对环境要求严格不易控制等缺点,厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理,它的主要工艺是化粪池、消化池等。
但是由于近年来能源危机及环境污染加重,厌氧生物处理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视,一大批新的厌氧生物处理法技术相继诞生,为了提高厌氧微生物的浓度,有使厌氧微生物附着在载体表面的厌氧生物膜处理方法如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法,以及象上流式厌氧污泥床反应器(UASB)依靠微生物之间凝聚造粒而形成的自己固定法方法。
还有人为地固定微生物包埋固定化法,它是人为地把增殖速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统中,提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理低浓度的有机污水。
如日本本田等人1988年采用包埋固定厌氧微生物处理TOC为150mgö
L的人工配水,TOC的去除率可达95%以上。
在厌氧处理中,甲烷的增殖速度慢成为产气的决定步骤,因此为了保持甲烷发酵中高浓度的微生物,出现了利用膜的固液分离法,如柏分等人1988年利用超滤膜(UF)进行甲烷发酵试验,结果表明:
提高了反应器内甲烷的浓度,TOC的容积负荷为2gö
L•日,其去除率可达98.4%以上。
厌氧生物处理法目前的发展趋势是和其它生物处理方法联用,如厌氧—好氧复合工艺等,具有节约投资、节省能源、污泥产量少、出水水质好等一系列优点。
厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水,能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。
3.活性污泥工艺的发展趋势
通过几十年的研究与实践,活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。
在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。
用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。
有学者认为该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
(1)膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离,可带来活性污泥工艺的以下变化:
①不再存在污泥膨胀问题。
在调控活性污泥系统时,不必再考虑污泥的沉降性能问题,从而使工艺控制大大简化;
②曝气池的污泥浓度将大大提高(MLSS可以大于20000mg/L)从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行,充分满足去除各种污染物质的需要;
③在同样的处理要求下,可使曝气池容积大大减小,节省处理厂的占地面积;
④污泥浓度的提高,将要求较高的曝气速率,因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题,但这些问题正逐步得到解决。
实际上,目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行,如日本Hiroshiwa市的Higashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。
(2) 分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。
为搞清聚磷菌除磷的生化机理,已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。
现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中,只有4种准确命名及生物分类学定位,因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养。
目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位,以进一步准确了解其特性。
分子诊断技术的大量应用,活性污泥微生物基因库的建立,在此基础上用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种,进一步提高处理效果,是未来发展的方向。
三、本课题研究内容
原始资料
(1)污水水质
CODcr
mg/L
BOD5
SS
总氮
总磷
处理前
400
160
200
35
4
处理后
≤60
≤20
≤20
≤15
≤1.0
(2)水量:
设计流量(平均日)20000m3/d
要求经过处理后水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中一级标准(BOD5≤20mg/L,SS≤20mg/L,CODcr≤60mg/L,TP≤1mg/L,NH3-N≤15mg/L)。
四、本课题研究方案
备用方案:
1.传统活性污泥法
传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池,污水和回流污泥从池首进入,混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动,从池末端出水堰流出,进入二沉池,在二沉池中完成以活塞流的流态逐渐向池尾流动,从池末端出水堰流出,进入二沉池,在二沉池中完成泥水分离
处理水排放,沉淀污泥回流到曝气池,进入下
个循环。
此方法的污水和回流污泥均由曝气池池首流入,处理效果好,对BOD5和SS的总处理效率均为90%-95%,但曝气池前段供氧不足,后段供氧过剩,同时冲击负荷能力弱,曝气时间较长,一般在6-8h,适于大中型城市污水厂,其曝气方法有推流式和完全混合式。
2.氧化沟活性污泥法(循环混合式活性污泥法)
按污水流态分,又叫循环混合式活性污泥法,氧化沟一般采用延时曝气,并增加了脱氮功能,所以同时具有去除BOD5和脱氮的功能,它采用机械曝气,一般不设初沉池和污泥消化池。
氧化沟处理效率为:
BOD5和SS均为95%以上,总氮为70%~80%,所以氧化沟工艺具有工艺流程短,处理效率高,出水水质稳定,运行处理简单等优点,对于小型污水厂,还具有基建费用和运行费比普通活性污泥法低的优点。
它的缺点是对于中、大型污水厂,基建费和运行费比普通活性污泥法高,同时无法得到生物能源。
3.间歇式活性污泥法(SBR活性污泥法)
也称为序批式活性污泥法。
污水流入到间歇式曝气池,按时间顺序一次实现进水—反应—沉淀—出水—闲置等五个基本过程组成的处理周期,并周而复始反复进行。
SBR工艺同时具有均匀水量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。
该工艺不设二沉池和污泥回流设备,且曝气池容积也小于连续式,所以它的工艺流程简单,氧利用率高,基建费用和运行费用均较低,不易产生污泥膨胀。
同时通过对运行方式的调节,具有脱氮除磷的功能,且处理水水质优于连续式。
但该工艺要求程序控制,自动化水平较高。
工业污水的特点:
(1)工业污水具有排放量大,污染范围广,排放方式复杂;
污染物种类繁多,浓度波动幅度大;
污染物质毒性强,危害大,污染物排放后迁移变化规律差异大;
恢复比较困难等特点。
(2)工业污水的水量取决于用水情况。
冶金、造纸、石油工业、电力等工业用水量大,污水量也大,如有的炼钢厂炼1吨钢出污水200~250吨。
但各工厂的实际外排污水量还同水的循环使用率有关。
例如循环率高的钢铁厂,炼1吨钢外排污水量只有2吨左右。
(3)工业污水水质复杂,不能用单一流程处理,一般采用多种方法的组合工艺。
工业污水处理途径一般有三种情况:
一是工业污水单独处理后排放,二是工业污水排入城市污水处理厂一同处理,三是工业污水预处理后进入城市污水处理厂。
近年来,不断有新的方法和技术用于处理工业污水,但各有利弊。
单纯的生物氧化法出水中含有一定量的难降解有机物,COD值偏高,不能完全达到排放标准。
吸附法虽能较好地除去COD,但存在吸附剂的再生和二次污染的问题。
催化氧化法虽能降解难以生物降解的有机物,但实际的工业应用中存在运行费用高等问题。
尤其现在的工业污水中的污染物是多种多样的,往往用一种工艺是不能将污水中所有的污染物去除殆尽的。
用物化工艺将工业污水处理到排放标准难度很大,而且运行成本较高;
工业污水含较多的难降解有机物,可生化性差,而且工业污水的污水水量水质变化大,故直接用生化方法处理工业污水效果不是很理想。
针对工业污水处理的特点,对其处理宜根据实际污水的水质采取适当的预处理方法,如絮凝、内电解、电解、吸附、光催化氧化等工艺,破坏污水中难降解有机物、改善污水的可生化性;
再联用生化方法,如SBR、接触氧工业艺,A/O工艺,对工业污水进行深度处理。
再根据此次污水的特点:
(1)污水以有机污染物为主,BOD/COD=0.4〉0.3,可生化性较好,重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标;
(2)污水中主要污染物指标BOD、、COD、SS都值都比较低,属普通城市污水;
(3)进水中NH3-H,P含量高于污水综合排放标准一级标准,需添加脱氮除磷工艺;
(4)本课题污水处理量不是很大,在达到污水处理要求的前提下,应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐,大于20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺,10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺,小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。
对脱磷脱氮有要求的城市,应采用二级强化处理,如A2/O工艺,A/O工艺,SBR及其改良工艺,氧化沟工艺,以及水解好氧工艺,生物滤池工艺等。
由上可见,对这样的城市污水,其各项控制指标的属于普通城市污水的范围之内,且需除氮,故该设计采用的主体处理方法为SBR活性污泥法。
预处理工艺(调节、均质、拦污、沉砂、除油)+主体处理工艺(SBR活性污泥法)+深度处理工艺(后物化)
五、研究目标、主要特色及工作进度:
研究目标:
(1)掌握序批式活性污泥法处理普通工业污水时的工艺和技术以及所需筑物,学会设计计算此类污水的处理方法。
(2)使出水水质达到排放标准
主要特色:
1.采用虹吸式滗水器,包括三大部分:
排水总管,排水短管以及U型管部分。
工作原理:
进水阶段开始后,系统内水位开始逐,渐上升,由于静水压的作用,排水短管和U型管直接形成气封,气封使在正常进水及反应过程中没有处理的污水溢出反应器;
当水位溢过堰臂上端时,为防止由于池内水位过高而使污水溢流,设置滗水器最低水位开关,并在此时将它关闭。
反应及沉淀阶段结束后,放出部分被封的空气,滗水阶段开始。
当水位降到最小滗水液位时,关闭阀门,最低滗水液位开关开启,此时出流的水进入虹吸状态。
2.预处理工艺(调节、均质、拦污、沉砂、除油)+主体处理工艺(SBR活性污泥法)+深度处理工艺(后物化、消毒)。
其中沉砂工艺采用除油效果较好的曝气沉砂池;
主体工艺采用具有脱氮除磷功能的SBR活性污泥法;
后物化工艺采用高密度沉淀池。
工作进度
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备注
1
查阅资料
1周
2
撰写文献综述、开题报告
3
撰写毕业设计说明书
2周
撰写毕业设计算书
5
绘制、设计工程图纸
4周
6
校核与文件整理
7
毕业设计答辩
六、参考文献:
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