污水处理工艺技术手册(9)

2020-04-15 12:37

外沟道或内沟道的强

化作用;内沟道的容积约为总容积的15%~20%,需要较高的溶解氧值(2.0mg/L左右),以保证有机物和氨氮有较高的去除率。 ", 外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右,但80%以上的BOD可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低,绝大部分区域DO为0 mg/L,所以,氧传递作用是在亏氧条件下进行的,氧的传递效率有所提高,有一定的节能效果。加之下面将谈到的外沟道内所特有的同时硝化反硝功能,节能效果更为明显。内沟道作为最终出水的把关,一般应保持较高的溶解氧,但内沟道容积最小,能耗相对较低。中沟道起到互补调节作用,提高了运行的可靠性和可控性。奥贝尔氧化沟独特的构造和机理,使之以较节能的方式获得稳定的处理效果。 ", 奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。在外沟道形成交替的耗氧和大区域的缺氧环境,较高程度地发生“同时硝化反硝化”,即使在不设内回流的条件下,也能获得较好的脱氮效果。 ", 奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲,混合液的流态基本为完全混合式,具有较强的抗冲击负荷能力;对于三个沟道来讲,沟道与沟道之间的流态为推流式,有着不同的溶解浓度和污泥负荷,兼有多沟道串联的特性,有利于难降解有机物的去除,并可减少污泥膨胀现象的发生。 ", 奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟,其表面密布凸起的三解形齿结,使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花,具有较高的充氧能力和动力效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量,可以调整供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便的拆装,更为优化运行提供了简便手段。另一方面,由于转碟具有极强的整流和推流能力,氧化沟有效水深可达4米以上,即使因优化控制需要而减少曝气机运行台数时,一般不会发生沉淀现象这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独具的优点。

2) 奥贝尔氧化沟的适用范围

奥贝尔氧化沟一般适用于20万立方米/日以下规模的城市污水处理厂,尢其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂。

由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统,在一定程度上有利于难降解有机物的去除,且抗冲击负荷能力强,因此,当城市污水中工业废水比例较高时,奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。

奥贝尔氧化沟有三个相对独立的沟道,进水方式灵活。在暴雨期间,进水可以超越外沟道,直接进入中沟道或内沟道,由外沟道保留大部分活性污泥,利于系统的恢复。因此,对于合流制或部分合流制的污水系统,奥贝尔氧化沟均有很好的适用性。

3) 工艺流程和典型构造 与其它形式的氧化沟一样,奥贝尔氧化沟也具有工艺流程简单的优点。对于中小规模的城市污水厂,一般可不设初次沉淀池和污泥消化池。悬浮状有机物可在氧化沟内基本得到好氧稳定,这比设初沉池及单独处理初沉污泥要简便经济。当然,合理的工艺流程必须按照实际情况经充分的技术经济比较后确定。

奥贝尔氧化沟的预处理及污泥处理部分的流程与其他活性污泥法处理工艺相似。奥贝尔氧化沟通常由三个同心的沟道组成,平面上为圆形或椭圆形。沟道之间采用隔墙分开,隔墙下部设有必要面积的通水窗口。沟道断面形状多为矩形或梯形。隔墙一般使用100~150毫米厚的现浇钢筋混凝土构造。各沟道宽度由工艺设计确

定,一般不大于9米。有效水深以4~4.3米为宜。

原污水和回流污泥可进入外、中、内三个沟道,通常均进入外沟道。出水自内沟道经中心岛内的堰门排出,进入沉淀池。当脱氮要求较高时,可以增设内回流系统(由内沟道回流到外沟道),提高反硝化程度。 4) 关键设备的选型

奥贝尔氧化沟的预处理和污泥处理所需设备与其他工艺相似,不作详细描述。关键设备是曝气转碟和沉淀池的排泥桥,对其主要构造和性能要求阐述如下: ", 曝气转碟

曝气转碟属转盘类水平推流式表面曝气器,由盘片、水平轴及其两端的滚动轴承、减速机和电动机组组成。每片圆形的曝气转碟由两个半圆形部件组成。每对半圆形部件跨穿水平轴,组成整体的圆片,每个碟片可以独立拆装,便于调节安装密度,使整机达到所需的充氧能力,每米轴长一般装碟片3片至5片。碟片采用聚苯材料注塑或采用玻璃钢压铸而成,其中聚苯材料碟片自重较轻,动力效率较高,国内已有质量很好的合资产品。碟片表面布有梯形凸块,兼有供氧和推流搅拌的功能。水平轴采用厚壁无缝钢管制造,表面作特种防腐处理。驱支装置主要由减速机和电机组成。

曝气转碟的基本性能如下: 曝气转碟直径:1400mm;

适用转速:50~55rpm,经济转速:50rpm;

适用浸没深度:400~530mm,经济浸没深度:500mm; 单盘标准清水充氧能力:0.8~1.6kgO/kw.h(以轴功率计); 2 适用工作水深:4~5m; 水平轴跨度:≤10.0m; 安装密度:<5ds/m。 ", 沉淀池排泥桥

奥贝尔氧化沟的污泥浓度(MLSS)较高,运行中一般在4~6克/升,回流污泥必须有较高的含固率。因此,对沉淀池和排泥设备有严格的要求。尤其是排泥设备,必须确保足够的排泥浓度,通常需要特殊的工艺和结构设计。在设备选择时应充分注意这一性能要求,保证实现奥贝尔氧化沟的整体工艺的优势。 5) 工程应用

在消化吸收的基础上,中国市政工程华北设计研究院对奥贝尔系统在中国的应用情况、适应性、处理效果、工艺特性与机理等进行了全面、系统的研究,并进行了较大规模实际工程的工艺性能测试与研究工作。同时,已经设计了20余座奥贝尔工艺的城市污水处理厂,其中,三个项目已投入运转,包括北京大兴污水处理厂、山东莱西污水处理厂等,已显示出良好的技术特性。另外,天津国不水设备工程公司和美国合作生产的曝气转碟已经大批量生产,技术性能达到国际同类产品的质量水平,为确保奥贝尔氧化沟工艺和设备的整体优势创造条件。 3. 三沟式氧化沟

三沟式氧化沟污水处理工艺作为一种流程简单,能耗低,运行管理方便,是适合我国中小型城市使用的简便、高效的污水处理技术。同时也存在一些不足,通过改进将具有广泛的应用价值。 1) 概述

三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式,目前采用的三沟式氧化沟工艺,是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的,它实际上仍是一种连续流活性污泥

法,只是将曝气、沉淀工序集于一体,并具有按时间顺序交替轮换运行的特点,其运转周期可根据处理水质的不同进行调整,从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单,无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置,使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低,并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点,我国邯郸市东污水处理厂采用的就是这种工艺。 2) 三沟式氧化沟的工艺流程

三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。 ", 阶段A:污水经配水井进入沟Ⅰ,沟内转刷以低速运转,转速控制在仅能维持水和污泥混合,并推动水流循环流动,但不足以供给徽生物降解有机物所需的氧。此时,沟Ⅰ处于缺氧状态,沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源,活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物,释放出氮气,完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起,污水和污泥混合液进人沟Ⅱ.沟Ⅱ内的转刷以高速运行,保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物,并使氨氮转化为硝酸盐,完成硝化过程.处理后的污水流入沟Ⅲ,沟Ⅲ中的转刷停止运转,起沉淀池的作用,进行泥水分离,由沟Ⅲ处理后的水经自动降低的出水堰排出。 ", 阶段B:进水改从处于好氧状态的沟Ⅱ流入,并经沟互Ⅲ沉淀后排出。同时沟Ⅰ中的转刷开始高速运转,使其从缺氧状态变为好氧状态,并使阶段A进入沟Ⅰ的有机物和氨氮得到好氧处理,待沟内的溶解氧上升到一定值后,该阶段结束。 ", 阶段C:迸水仍然从沟Ⅱ注入,经沟Ⅲ排出.但沟Ⅰ中的转刷停止运转,开始进行泥水分离,待分离完成,该阶段结束。阶段A、B、C组成了上半个工作循环. ", 阶段D:进水改从沟Ⅲ流入,沟Ⅲ出水堰升高,沟Ⅰ出水堰降低,并开始出水。同时,沟Ⅲ中转刷开始低速运转,使其处于缺氧状态.沟Ⅱ则仍然处于好氧状态,沟Ⅰ起沉淀池作用。阶段D与阶段A的水淹方向恰好相反,沟Ⅲ起反硝化作用,出水由沟Ⅰ排出。 ", 阶段E:类似于阶段B,进水又从沟Ⅱ流入,沟Ⅰ仍然起沉淀他作用,沟Ⅲ中的转刷开始高速运转,并从缺氧状态变为好氧状态。 ", 阶段F:类似于阶段C,沟Ⅱ进水,沟Ⅰ沉淀出水。沟Ⅲ中的转刷停止运转,开始泥水分离。至此完成整个循环过程。 通常一个工作循环需4~8小时,在整个循环过程中,中间的沟始终处于好氧状态,而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态,当转刷低速运转时,进行反稍化过程,转刷高速运转时,进行硝化过程,而转刷停止运转时,氧化沟起沉淀池作用。不难看出,若调整各阶段的运行时间,就可达到不同的处理效果,以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺,大部分是预先将各阶段的运行时间,根据具体的水质、水量,编入运行管理的计算机程序中,从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。

3) 三沟式氧化沟的优点

美国EPA对不同类型生物处理法的运行情况的调查结果表明,不同工艺出水BOD5小于20mg/L的时间占总运行时间百分数分别是:氧化沟90%,鼓风曝气70%,生物滤池60%。由此可见,氧化沟的处理效果比其它生物处理方法稳定。氧化沟的特点是低负荷运行,因此有机物可以有效去除,COD去除率在90%以上。而且对氨氮完成硝化。氧化沟运行操作简便,基建和运行费均低于活性污泥法。当要求污水脱氮时,氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN去除效率高,因为它的循环运行方式非常适合生物脱氮的过程,不需要为反硝化而增设回流系统。

4) 三沟式氧化沟的应用前景

三沟式氧化沟是新一代氧化沟工艺的典型代表,这种氧化沟工艺结合了许多新的污水处理操作方式,如A/O法,SBR法等。通过对生产性三沟式氧化沟的调查研究表明,这种工艺处理效果十分稳定,满足BOD5和悬浮物浓度小于30mg/L的频率分别为92%和96%。而且,氧化沟排放的剩余污泥可满足EPA推荐的B级污泥病原菌排放标准。其反硝化运行和硝化运行的时间比TDN/TN对调节三沟式氧化沟脱氮效果起着重要的作用,是一个关键的运行参数,针对不同的污水水质,调节TDN/TN可达到比较好的氮去除效果。三沟式氧化沟工艺能耗低,运行管理方便,是适合我国中小型城市使用的简便、高效的污水处理技术。 4. 一体化氧化沟工艺

一体化氧化沟广义上是指,作为生化处理的氧化沟和沉淀池或其他类型的固液分离设施合建为同一构筑物的布置形式。目前国内推出的一体化氧化沟,主要包括侧沟式和中心岛式两种类型,其特点是:集曝气、沉淀(泥水分离)和污泥回流功能为一体,不设单独的沉淀池。主要优点是节省占地面积。

该技术一般被认为具有以下优点: 采用曝气与沉淀的合建方式,占地较省;特殊的固液分离器,能达到较大的污泥表面负荷,相对普通沉淀池更节省用地及基建投资。省去专门的污泥回流系统,投资和运行费用有所减少。

但是,就目前该技术的可靠成熟及稳定性来讲,有些问题应当审慎考虑:难以形成功能相对独立的厌氧、缺氧和好氧区域,对除磷脱氮要求较高的场合稳定性较差。

固液分离器内斜板(或类似组件)强化了分离效果,提高了表面负荷,从而进一步减少占地面积。然而,实践证明,由于污水污泥具有粘稠性,且易形成生物粘膜,斜管或斜板有堵塞和淤积的可能,会增加维护的工作量。

只有在理想的水力条件下,固液分离器内才会形成污泥层,通过截留作用,强化分离效果。但是,由于污水流量和水质的变化,氧化沟内的流速和出流量总是变化的,污泥层难以稳定,有可能出现浮泥,增加出水的SS。

该工艺技术由于“一体化”的组合,构筑物相对简单,能耗略有降低。如在表曝设备,可靠性和稳定性等方面给予适当技术改进,可在小规模污水厂推广应用。

(七) SBR法(Sequencing Batch Reactor)

SBR是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。 ", SBR工艺主要类型

1) 传统式SBR工艺。它的所有操作都是间歇的、周期性的。它的脱氮除磷效果不够稳定,如要求脱氮除磷,需做一些改进。 2) ICEAS工艺。即间歇式循环延时曝气活性污泥法,它用隔墙将反应池分为两部分,前面是预反应区,后面是主反应区,采用连续进水,间歇曝气、沉淀、排水、排泥。它可以脱氮除磷,但效果不够理想。

3) DAT—IAT工艺。即连续曝气和间歇曝气相结合的工艺,反应池中部用隔墙分

为两部分,前边DAT连续曝气,后边IAT间歇曝气、沉淀、排水、排泥。它的脱氮除磷功能一般,需增加设施才能提高脱氮除磷效率。 4) CAST工艺。即循环式活性污泥法,它的反应池用隔墙分为选择区和主反应区,进水、曝气、沉淀、排水、排泥都是间歇周期性运行。它的脱氮除磷效果好,防止污泥膨胀的性能好。

5) UNITANK工艺。是三个矩形池并联,按照类似三沟式氧化沟的周期运行模式工作,但把转刷曝气改为鼓风曝气,可加大池深,把出水可调堰改为固定堰,简化了排水,它的功能和三沟式氧化沟类似。 ", SBR工艺优点

1) 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。

2) 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。

3) 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。

4) 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。 5) 处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。

6) 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。

7) SBR系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。 8) 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。

9) 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。 但因每个池子都需要设曝气和输配水系统,采用滗水器及控制系统,间歇排水水头损失大,池容的利用率不理想,因此,一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。

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。 ", 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废水,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,间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 ", SBR设计要点

1) 运行周期(T)的确定

SBR的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。充水时间(tv)应有一个最优值。如上所述,充水时间应根据具体的水质


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