美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設(shè)備

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污水中磷的去除主要依靠懸浮生長(zhǎng)活性污泥工藝生物除磷或化學(xué)除磷, 而單純利用生物膜 法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化生物除磷(EBPR) 的成功范例至今還不多見。相對(duì)于傳統(tǒng)懸浮生長(zhǎng)活性污泥工藝, 生物膜 工藝自誕生以來憑借其集約緊湊的占地、高效的除 碳硝化性能及較低的污泥產(chǎn)率等特點(diǎn)而彰顯優(yōu)勢(shì), 構(gòu)型各異的生物膜工藝一直是競(jìng)相追逐的熱點(diǎn)研究 領(lǐng)域, 如曝氣生物濾池( BAF) 、流化床生物膜反應(yīng)器 ( FBBR) 、移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR) 等, 但是, 利用生物膜工藝實(shí)現(xiàn)生物除磷的研究還很有限 , 生物膜技術(shù)在實(shí)現(xiàn)EBPR 方面一直面臨挑戰(zhàn)并因此遭受質(zhì)疑 , 如連續(xù)流淹沒式生物膜系統(tǒng), 很多研究者認(rèn)為, 該工藝只能有效去除有機(jī)物及氨氮, 但卻不能有效除磷 ; 此外, 固定床生物膜工藝在常規(guī)運(yùn)行模式下難以實(shí)現(xiàn)高效生物除磷, 須輔以化學(xué)除磷方能達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn), 但化學(xué)除磷將產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥并導(dǎo)致運(yùn)行成本的提高, 因此, 如何提高生物膜工藝的除磷效能是擺在研究者面前的一個(gè)緊迫課題。

近些年, 強(qiáng)化生物膜法除磷技術(shù), 如固定床生物膜工藝嘗試通過運(yùn)行模式的變換實(shí)現(xiàn)EBPR、生物膜與活性污泥的復(fù)合集成工藝等逐步得到了開發(fā)與應(yīng)用, 但是, 這些改良式的生物膜工藝在實(shí)現(xiàn)EBPR方面仍然暴露出許多矛盾和弊端。如BAF為強(qiáng)化生物除磷而采用間歇運(yùn)行模式, 但這無疑為本已較為復(fù)雜的BAF 控制回路又增加了控制系統(tǒng)上的復(fù)雜性; 此外, 如果反應(yīng)器內(nèi)部微生物主要以附著形式存在, 那么要增強(qiáng)除磷效果必須加大排泥, 這樣勢(shì)必導(dǎo)致生物膜上富磷污泥排放量與生物持有量之間的矛盾, 同時(shí), 生物膜污泥排放量在實(shí)踐中不像 常規(guī)活性污泥工藝那樣易于控制。EBPR 對(duì)厭氧/ 好氧的交替環(huán)境有著極為苛刻的要求, 與傳統(tǒng)懸浮生長(zhǎng)工藝不同, 生物膜反應(yīng)器中微生物主要以附著形式生長(zhǎng), 要使其處于交替A/ O 狀態(tài)則受時(shí)間和空間的制約, 因此, 要實(shí)現(xiàn)生物膜高效除磷將會(huì)面臨很復(fù)雜的工藝難題, 如反應(yīng)器構(gòu)型調(diào)整、運(yùn)行模式優(yōu)化及過程控制集成等一系列問題需要解決和優(yōu)化。
美麗鄉(xiāng)村一體化生活污水處理設(shè)備
EBPR 生物膜反應(yīng)器構(gòu)型的選擇
要實(shí)現(xiàn)生物膜除磷, 必須為生物膜上聚磷菌 ( PAOs) 的富集提供厭氧/ 好氧或厭氧/ 缺氧的交替環(huán)境, 同時(shí)在厭氧段要提供足夠的快速降解有機(jī)物, 為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的, 有兩種不同反應(yīng)器構(gòu)型可供選擇:
一是若采用單一生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)除磷, 則需要單一反應(yīng)器內(nèi)部順序提供厭氧/ 好氧環(huán)境, 如間歇曝氣生物膜反應(yīng)器( SBBR) 或FBBR, 常見的反應(yīng)器構(gòu)型, 固定床SBBR在厭氧段需要循環(huán)回流強(qiáng) 化攪拌功能(見圖1a) ; FBBR在中心筒升流區(qū)域曝氣進(jìn)行好氧吸磷過程, 而在外環(huán)筒區(qū)域不曝氣處于厭氧狀態(tài)進(jìn)行釋磷過程 。
二是采用兩個(gè)( 組) 單獨(dú)的生物反應(yīng)器, 即厭氧/ 好氧系統(tǒng), 生物載體在反應(yīng)器內(nèi)以懸浮流化狀態(tài)存在, 并使生物膜載體在A/ O 系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)回流循環(huán), 但問題關(guān)鍵在于能否順利將富磷生物膜污泥適度剝落并排出系統(tǒng), 這在工程實(shí)踐中目前還難以實(shí)現(xiàn), 同時(shí)要求同步脫氮除磷時(shí)還面臨硝化液回流與污泥回流之間難以分離的矛盾。
單純生物膜工藝很難真正意義上實(shí)現(xiàn)EBPR, 但復(fù)合工藝就*有可能實(shí)現(xiàn), 近些年涌現(xiàn)的/ 活性污泥- 生物膜0組合工藝( 見圖1c) 為實(shí)現(xiàn)高效生 物除磷展現(xiàn)了前景, 該工藝特點(diǎn)在于系統(tǒng)中微生物以懸浮( 活性污泥) 和附著( 生物膜) 兩種形式存在, 研究證明該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷 。

目前國(guó)內(nèi)城市污水的主流處理方法
(一)活性泥技術(shù)
簡(jiǎn)單來說活性泥技術(shù)就是利用活性污泥去除水中的有機(jī)物。首先是回流的活性污泥和污水同時(shí)進(jìn)入曝氣池，并將空氣打入曝氣池，使污水和活性污泥充分混合，曝氣池中微生物吸附、混合液進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行分離操作。后就可以向外排放凈化后的水，分離出一部分活性污泥通過回流系統(tǒng)，回流至曝氣池，另一部分將從系統(tǒng)出中排出。
(1)AB法
該工藝將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段,各有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段(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*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)活性污泥法相似,負(fù)荷較低,泥齡較長(zhǎng)。
AB法A段效率很高,并有較強(qiáng)的緩沖能力。但是,AB法污泥產(chǎn)量較高,A段污泥有機(jī)物含量*,污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理是必須的,將增加一定的投資和費(fèi)用。另外，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，產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。對(duì)于污水濃度較低的場(chǎng)合，B段運(yùn)行較為困難,也難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。目前有僅采用A段的做法,效果要好于一級(jí)處理。當(dāng)對(duì)脫氮除磷要求很高時(shí),A段不宜按AB法的原來去除有機(jī)物的分配比去除BOD,因?yàn)锽段曝氣池的進(jìn)水含碳有機(jī)物含量的碳/氮比偏低,不能有效地脫氮。

序批式反應(yīng)池(SBR)屬于"注水——反應(yīng)——排水"類型的反應(yīng)器，在流態(tài)上屬于*混合式，氮有機(jī)污染物確實(shí)隨著反應(yīng)時(shí)間的推移而被降解的。其操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑置結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，所有處理過程都是在同一個(gè)設(shè)有抱起或攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行，混合液始終留在池中，從而不需另外設(shè)置沉淀池。
該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時(shí)間上的分布,形成一體化的集約構(gòu)筑物,并利于實(shí)現(xiàn)緊湊的模塊布置,大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地,可以減少污泥回流量,有節(jié)能效果。但是,SBR工藝對(duì)自動(dòng)化控制要求很高,并需要大量的電控閥門和機(jī)械撇水器,稍有故障將不能運(yùn)行,一般必須引進(jìn)全套進(jìn)口設(shè)備。
(3)CAST法
CAST工藝是SBR工藝的一種變形，池體內(nèi)用隔油墻隔出生物選擇區(qū)、兼性區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三個(gè)反應(yīng)區(qū)，三個(gè)反應(yīng)區(qū)的體積比大致為1:2:20，混合液由第三區(qū)回流到*區(qū)，回流比一般為20%，在*區(qū)內(nèi)活性污泥與進(jìn)入的新鮮污水混合、接觸。創(chuàng)造微生物種群在高濃度、高負(fù)荷環(huán)境下競(jìng)爭(zhēng)生存的條件，從而選出適合該系統(tǒng)的*的微生物種群，并有效抑制絲狀菌的過分增值，避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(4)氧化溝
氧化溝是活性污泥法的一種變形,是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式。一般采用圓形或橢圓形廊道，池體狹長(zhǎng),池深較淺，在溝內(nèi)設(shè)有機(jī)械曝氣和推進(jìn)裝置，近年來也有采用局部區(qū)域鼓風(fēng)曝氣外加水下推進(jìn)器的運(yùn)行方式。通過曝氣或攪拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s的流速，使活性污泥成懸浮狀態(tài)，在這樣的廊道流速下，混合液在5—15min內(nèi)完成一次循環(huán)，而廊道中大量的混合液可以稀釋進(jìn)水20—30倍，廊道中水流雖然呈推流式。當(dāng)污水離開曝氣區(qū)后，溶解氧濃度降低，有可能發(fā)生反消化反應(yīng)。

CoMag工藝是經(jīng)過認(rèn)證的去除懸浮物、總磷和其他水中污染物質(zhì)的技術(shù)，其出水可媲美超濾，但其投資和操作費(fèi)用只是超濾的一小部分。CoMag系統(tǒng)可靠、高效、簡(jiǎn)易（操作簡(jiǎn)單）并且占地面積小，它已逐漸成為高成效、低成本處理市政污水和工業(yè)廢水的典型代表工藝之一。
CoMag工藝優(yōu)化傳統(tǒng)沉淀方式，采用增強(qiáng)型化學(xué)助凝劑、絮凝劑和加載高效可回收的磁粉的方式，提高沉降速度、增加表面負(fù)荷、縮短水力停留時(shí)間，所以只需很小的占地面積，也因此降低了設(shè)置安裝費(fèi)用。
CoMag工藝的顆粒去除效果及整體價(jià)值是顯而易見的：以CoMag為局部工藝的系統(tǒng)成本低廉，而且其出水水質(zhì)效果。
CoMag工藝的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)：
1、投資&安裝成本低： CoMag工藝的快速加載沉淀意味著可以使用小型沉淀池，這使得建設(shè)成本相對(duì)較低。由于CoMag系統(tǒng)沉淀池中不需設(shè)置經(jīng)常清洗的斜板和斜管，因此其維護(hù)費(fèi)用也很低。
2、行成本低： 零部件均為常規(guī)件，耗電低，系統(tǒng)操作可靠，并且針對(duì)常規(guī)的混凝沉淀，CoMag能夠節(jié)省10%~50%的藥劑用量，節(jié)省了大量的藥劑費(fèi)用。

4、可靠性高：CoMag系統(tǒng)的設(shè)備部件和基礎(chǔ)工藝已經(jīng)在40多年的工業(yè)實(shí)踐中得到了驗(yàn)證。自1999年開始不斷地發(fā)展和試驗(yàn)，CoMag工藝在水和污水處理方面的可靠性也不斷得到證明。
5、操作靈活：CoMag工藝抗水力負(fù)荷沖擊能力較強(qiáng)，污染物去除率始終維持在較高水平，而且運(yùn)行穩(wěn)定。操作簡(jiǎn)單，靈活，可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和選擇。
6、低水頭要求：CoMag系統(tǒng)與常規(guī)混凝沉淀一樣，具有較低的水頭要求，其從進(jìn)水到出水均靠重力作用進(jìn)行依次通過，且其水頭損失極小。
7、抗沖擊負(fù)荷能力高：由于其高比重的絮體、較高的沉降速度以及更為穩(wěn)定的污泥層，所以其耐沖擊負(fù)荷很高，在高水量或高污染負(fù)荷的情況下依然可以穩(wěn)定的運(yùn)行。
8、絮凝劑類型選擇靈活：CoMag工藝所用藥劑為常規(guī)絮凝劑，如硫酸鋁、氯化鐵、硫酸鐵或PAC等，選擇范圍廣泛，并可依據(jù)具體水質(zhì)情況選擇的絮凝劑進(jìn)行添加。在確保處理效果良好的同時(shí)，還能進(jìn)一步優(yōu)化其加藥量，保障運(yùn)行成本的經(jīng)濟(jì)性。
9、節(jié)省紫外線消毒費(fèi)用：由于CoMag系統(tǒng)出水清澈，透射率高，因此可以使用清潔無毒的紫外線消毒技術(shù)進(jìn)行污水的終凈化。