生化处理工艺比选

1、生化处理工艺比选本工程的原水水质高,要到达回用和达标排放要求,对有机物、总氮、总磷的去除率要求均非常高,本工程应选择同时具有较高脱氮除磷工艺的二级生物生化处理工艺.污水二级处理工艺通常可选用悬浮生长型活性污泥法、固着生长型生物膜法、化学法及物理化学法等.悬浮生长型活性污泥法和固着生长型生物膜法在处理有机废水方面和化学法及物理化学法相比具有处理效率高、处理效果好、效果较为稳定、运转经验丰富、运行费用低、无二次污染等优点,在国内外被普遍采用.本次设计在这两类中进行筛选.1.1.1. 悬浮生长型活性污泥法工艺简介悬浮型活性污泥法污水处理工艺主要有以下一些工艺系列：AAO系列、氧化沟系列、序批式反响器

2、SBR系列、一体化系列、多段式系列等.各种系列均在不断地开展、改进,形成的目前比拟典型的工艺有：1.1.1.1. AAO工艺系列主要包括常规AAO工艺、改进AAO工艺、倒置AAO工艺、UCT工艺、MUCT工艺、多段多级缺氧好氧工艺等.(1) 常规AAO工艺常规A/A/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺,其生物反响池由ANAEROBIC厌氧、ANOXIC缺氧和OXIC好氧三段组成,其典型工艺流程见图3.2-1.这是一种推流式的前置反硝化型工艺,其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确,界线清楚,可根据进水条件和出水要求,人为地创造和限制三段的时空比例和运转条件,只要碳源充足TKN/CODW0.08或BO

3、D/TKN24便可根据需要到达比拟高的脱氮率.混合液回流图3.2-1常规AAO工艺流程图常规A/A/O工艺呈厌氧A1/缺氧A2/好氧O的布置形式,具有如下特点：TN的去除率可到达60%70%,TP的去除率为70%80%.反响池内要分成多格,以有效地维持厌氧、缺氧和好氧状态.要设置硝化液回流泵.由于厌氧区居前,回流污泥中的硝化液进入厌氧段,造成脱氮菌和聚磷菌对碳源的竞争,回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响.污泥龄的取值要兼顾脱氮长泥龄和除磷短泥龄的矛盾,即要平衡脱氮效果和除磷效果,污泥龄一般取1073天.(2) 改进AAO工艺为了常规解决A/A/O工艺的缺点,即由于厌氧区居前,回流污泥中的硝

4、酸盐对厌氧区产生不利影响,改进A/A/O工艺在厌氧池之前增设厌氧/缺氧调节池,改进A/A/O工艺流程见图3.2-2所示,来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入调节池,停留时间为2030min,微生物利用约10%进水中的有机物去除回流硝态氮,消除硝态氮对厌氧池的不利影响,从而保证厌氧池的稳定性.进水90%混合液回流图3.2-2改进AAO工艺流程图3倒置AAO工艺为防止传统A/A/O工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响,将缺氧池置于厌氧池前面,来自二沉池的回流污泥和3050%的进水,50750%的混合液回流均进入缺氧段.回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化,反硝化菌位于碳源争图3.2-3分点进水倒

5、置AAO工艺流程图倒置A/A/O工艺的缺点主要是,假设回流比拟大,当硝酸盐浓度高时,缺氧段易被击穿,未反硝化的硝酸盐进入厌氧段,影响除磷效果,需辅以化学除磷举措.另外,大量的回流稀释了厌氧池反响物浓度,降低了反响速率.(4) UCT工艺UCT工艺的流程见图3.2-4所示,与常规A/A/O工艺的区别在于,回流污泥首先进入缺氧段,而缺氧段局部出流混合液再回至厌氧段.通过这样的修正,可以防止因回流污泥中的NQrN回流至厌氧段,干扰磷的厌氧释放,而降低磷的去除率.回流污泥带回的NO3-N将在缺氧段中被反硝化.当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时,较适用UCT工艺.内回流I(r=100-2

6、00%)图3.2-4UCT工艺流程图UCT工艺的缺点主要是不易限制缺氧段的停留时间,假设限制不当,DO仍会影响厌氧区.(5) MUCT工艺MUCT工艺的流程如图3.2-5所示,是对UCT工艺的基改进,即将缺氧段一分为二,形成二套独立的内回流,克服了UCT工艺不易限制缺氧段的停留时间.但是比传统A/A/O工艺多了一级污泥回流,因此系统的复杂程度和自控要求有所提升,耗能有所增加.另外,设两个单独的缺氧池,增加了缺氧池体积.图3.2-5MUCT工艺流程图5多段多级缺氧好氧活性污泥法多级缺氧好氧活性污泥法工艺的流程如图3.2-6所示,即将污水在生化池经过厌氧、缺氧、好氧屡次交替,使聚磷菌、硝化菌和反硝

7、化菌共存于同一污泥系统中,实现同步除磷脱氮,增加脱氮效果.图3.2-6多段缺氧好氧活性污泥法1.1.1.2. 氧化沟工艺系列主要包括奥贝尔氧化沟工艺、卡鲁塞尔氧化沟工艺、双沟式DE氧化沟工艺、三沟式T型氧化沟工艺等.氧化沟是活性污泥法的一种改进型,具有除磷脱氮功能,其曝气池为封闭的沟渠,废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动,因此氧化沟乂名“连续循环曝气池.过去由于其曝气装置动力小,使池深及充氧水平受到限制,导致占地面积大,土建费用高,使其推广及运用受到影响.近十年来由于曝气装置的不断改进、完善及池形的合理设计,弥补了氧化沟过去的缺点.1卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是荷兰DHV公司开发的.该

8、工艺在曝气渠道端部装有低速外表曝气机.在曝气渠内用隔板分格,构成连续渠道.表曝机把水流推向曝气区,水流连续经过几个曝气区后经堰口排出.为了保证沟中流速,曝气渠的几何尺寸和表曝机的设计是至关重要的,DHV公司往往要通过水力模型才能确定工程设计.最近DHV公司乂开发了卡鲁塞尔2000型,把厌氧/缺氧/好氧与氧化沟循环式曝气渠巧妙的结合起来,改变了原调节性差,除磷脱氮效果低的缺点,但水力设计更为复杂.卡鲁塞尔氧化沟的缺点是池深较浅,一般为4.0m,占地面积大,土建费用高.也有将卡鲁塞尔氧化沟池深设计为6m或更深的情况,但需采用潜水推流器提供额外动力.2双沟式DE型氧化沟和三沟式T型氧化沟双沟式DE型

9、氧化沟和三沟式T型氧化沟是丹麦克鲁格公司开发的.DE型氧化沟为双沟组成,氧化沟与二沉池分建,有独立的污泥回流系统,DE型氧化沟可按除磷脱氮或脱氮等多种工艺运行.双沟式氧化沟是由两个容积相同,交替进行的曝气沟组成.沟内设有转刷和水下搅拌器,实现硝化过程.由于周期性的变换进、出水方向需启闭进出水堰门和变换转刷和水下搅拌器的运行状态,因此必须通过计算机限制操作,对自控要求较高.三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体,工艺更为简单.三沟交替进水,两外沟交替出水,两外沟分别作为曝气或沉淀交替运行,不需设二沉池及污泥回流设备.同DE型氧化沟相同,需要的自动化程度高.由于这两种氧化沟采用转刷曝气,池深较浅,占地面积大

10、.双沟式和三沟式由于各沟交替进行,明显的缺点是设备利用率低,三沟式的设备利用率只有58%,设备配置多,使一次性设备投资较大.3奥伯尔orbal氧化沟奥伯尔orbal氧化沟是氧化沟类型中的重要形式,此法起初是由南非的休斯曼设想,南非国家水研究所研究和开展的,该技术转让给美国的Envirex公司后得到的不断的改进及推广应用.奥伯尔氧化沟是椭圆型的,通常有三条同心曝气渠道也有两条或更多条渠道.污水通过淹没式进水口从外沟进入,顺序流入下一条渠道,由内沟道排出.奥伯尔氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性,在氧化沟前面增加一座厌氧选择池,便构成了生物除磷脱氮系统.污水和回流污泥首先进入厌氧选择池,停留时间约1

11、小时,在厌氧池中完成磷的释放,并改善污泥的沉降性,然后混合液进入氧化沟进行硝化、反硝化,实现除磷脱氮.奥伯尔氧化沟的缺点是池深较浅,一般为4.3m左右,占地面积较大,由于池型为椭圆型,对地块的有效利用较差.1.1.13.序批式反响器SBR处理工艺系列主要包括ICEAS工艺、CAST工艺、SBR工艺、CASS工艺等.CASS反响器工艺是以生物反响动力学原理及合理的水力条件为根底而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新工艺,尤其适用于含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理.CASS的整个工艺为一间歇式反响器,在此反响器中进行交替的曝气一不曝气过程的不断重复,将

12、生物反响过程及泥水的别离过程结合在一个池子中完成.因此,它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种最新变型.CASS反响器由三个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反响区.生物选择区是设置在CASS前端的小容积区,通常在厌氧或兼氧条件下运行.兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用,同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用.主反响区那么是最终去除有机物的场所.CASS反响器构造见图3.2-7.预反g区主反响区图3.2-7CASS反响器构造图CASS_匚艺脱氮除磷的原理为：除磷是靠厌氧捕捉选择区预反响区和曝气反响区主反响区完成.硝化和反硝化在主反响区完成.从充水/

13、曝气开始,溶解氧DO浓度从Omg/L逐渐增加到2.0mg/L的过程中,大约有50%的时间其DO接近于零,约30%时间DO在lmg/L左右,约20%时间DO在2mg/L左右.DO能否进入微生物絮体内,取决于絮体大小和活性污泥的好氧速率.一般情况下,好氧速度较快,当DO含量不高时,溶解氧很难进入絮体内部,这样在絮体内形成了微缺氧环境,而硝化产生的较多浓度梯度的NO3-N-可进入絮体内部,使絮体内部发生反硝化作用,使硝化/反硝化过程同时发生.无需专设缺氧区和内回流系统.1.1.1.4. 一体化处理工艺系列主要包括MSBR工艺、Unitank工艺等.MSBR是80年代后期开展起来的技术,是连续进水、连

14、续出水的反响器,其实质是A/A/O系统后接SBR,因此具有A/A/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、限制灵活等优点.主要缺点是整个流程较复杂,核心属于专利技术,国内应用较少.1.1.1.5. 多段式处理工艺系列主要包括二段法工艺、AB法工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、其它多段式工艺等,但工艺较为繁琐,实际工程中应用较少.1.1.1.6. 几种典型活性污泥法工艺比拟从处理效果来看,以上工艺系列均可满足本工程处理要求.但污水处理工艺的选择还应充分考虑技术的可行性、可靠性、成熟度,经济的合理性,对污水水质、水量的适应性,运行的稳定性等各种因素.应用较广泛的典型活性污

15、泥法处理工艺系列的综合特点比拟详见表3.2-1.表3.2典型活性污泥法处理工艺综合特点比拟表内容方案一氧化沟系列工艺方案二AAO系列工艺方案三SBR系列工艺C处理效果好好好N处理效果较好好较好P处理效果好前置厌氧段好好前置厌氧段运行可靠性好好较好忍受冲击负荷水平好较好好操作治理方便方便复杂构筑物数量一般较多较少生反池体积利用率高高一般设备台套数一般较多较少对机械设备的要求高一般高机械设备利用率高高较低对系统自控的要求较低一般高出水水质控好好较好污泥量一般一般一般剩余污泥浓度较高较高较低污泥稳定性较稳定较稳定较稳定构筑物布置集约化程度较差较高高构筑物占地较大较小较小基建投资稍大稍小一般运行费用较

16、高一般较高工艺流程较简单较复杂一般曝气形式机械曝气微孔鼓风曝气微孔鼓风曝气供氧利用率一般高较高内回流比100%200%无外回流比50%150%50%工程实例较多多较少工程适用性较广广一般规模适应性大、中、小型特大、大、中、小型中、小型1.1.2.固着生长型生物膜法工艺简介固着生长型生物膜法污水处理工艺主要有以下一些工艺系列：生物滤池系列、生物接触氧化池系列、生物转盘系列和生物流化床系列等.在生物膜法工艺中,生物滤池工艺的应用较多,其他工艺的应用较少,因此如考虑固着生长型生物膜法处理工艺,那么首推生物滤池工艺.现代曝气生物滤池是在生物接触氧化工艺的根底上,引入上水处理过滤原理开展成一种新工艺,在

17、80年代初出现在欧洲,主要是在一级强化处理根底上将生物氧化与过滤结合在一起,滤池后可不设二次沉淀池,通过反冲洗再生,实现滤池周期运行.由于其良好性能,应用范围逐渐扩大.至九十年代已日趋成熟,在废水二级、三级处理中曝气生物滤池开展很快,法国、英国澳地利和澳大利亚等环保公司,已有成熟产品推向市场.图3.2-8为常见的几种曝气生物滤池工艺流程,其中C表示滤池功能去除有机物,N表示氨氮硝化,DN表示反硝化.曝气生物滤池工艺需要借助铁盐、铝盐等凝聚剂,对污水进行化学除磷.凝聚剂回流液图3.2-8曝气生物滤池流程1.13其他新型处理工艺简介近年来,在常规的生物脱氮除磷工艺根底上,乂开展出了其他一些新型的处

18、理高效、占地节省的工艺类型,其中较有代表性的如膜生物反响器(MBR)工艺、MBBR工艺等.1.13.1. 膜生物反响器(MBR)工艺膜别离技术的工程应用开始于20世纪60年代的海水淡化.以后,随着各种新型膜的不断问世,膜技术也逐步扩展到城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领域.在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天,膜技术作为一种新型的再生水回用技术,得到越来越广泛的应用.膜技术在城市污水处理中的最初应用是利用超滤膜取代传统的二沉池,取得了极好的效果.但当时膜技术处于开展初期,膜价格昂贵,寿命短,能耗高,未能得到推广应用.20世纪80年代,随着膜技术的开展和完善,膜生物反

19、响器Membrane-Bioreactor,简称MBR开始引入城市污水及垃圾填埋渗滤液的处理.这种集成式组合新工艺把生物反响器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一体,具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、操作治理简单等特点,近年来在国际水处理技术领域日益得到广泛关注.在国内再生水处理工程中也得到了较大的推广和应用.MBR工艺分为外置式和内置式两种,两种工艺均在城市污水深度处理和再生水回用工程中得到了越来越广泛的应用.内置式MBR工艺的典型工艺流程如下列图所示.出水滤液排“水泵房图3.2-9MBR工艺典型流程图膜生物反响器根据生物处理的工艺要求,建有三个生物反响区池,分为

20、厌氧区除磷、好氧区硝化池和缺氧区反硝化池.膜组件浸没于好氧区内,各区之间通过潜水推进器来循环混合液.污水先进入厌氧区与缺氧区回流的污泥混合,在厌氧条件下聚磷菌对磷的释放,使污水中磷的浓度升高；厌氧区出水与好氧区回流污水相混合进入缺氧区,在此将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物,然后污水进入好氧区进行有机物生物降解,同时进行生物硝化反响,并通过回流到缺氧区进行反硝化,完成脱氮功能,缺氧区中置有潜水搅拌器,到达混合的作用.通过和传统的活性污泥法及生物膜法比拟,MBR工艺有以下优点：1膜生物反响器采用PVDF膜,其孔径只有0.10.4微米,能够高效地进行固液别离,出水水质标准高,品质稳定,

21、悬浮物和浊度接近于零,可直接回用；2解决了传统活性污泥法造成的沉淀局部对最大生物浓度的限制,反响器内的微生物浓度高,是传统方法的23倍,达800070000毫克/升,容积负荷高,对水质水量的变化适应力强,耐冲击负荷强.3工艺流程简洁,占地小.MBR工艺与AAO工艺根本相同,只是用膜池代替了二沉池及过滤,占地面积小.MBR工艺的主要缺点是：1出水需要采用水泵抽吸,动力费高.2膜系统需要设置反洗及化学反洗系统,定期对MBR膜组件进行反洗,增加了投资及占地、操作复杂、运行费高.MBR系统设置一套反洗及化学反洗系统,此系统是由反洗水泵、次氯酸钠及柠檬酸加药装置构成.3膜组件造价高,且34年需要更换,运

22、行本钱高.1.1.3.2.载体流动床生物膜工艺MBBR工艺载体流动床生物膜工艺是一种生物膜法与活性污泥相结合的高效污水处理工艺,微生物附着生长于悬浮填料外表,形成一定厚度的微生物膜层.填料在鼓风曝气的扰动下在反响池中随水流浮动,带动附着生长的生物菌群与水体中的污染物和氧气充分接触,污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内,被微生物降解.附着生长的微生物可以到达很高的生物量,因此反响池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的24倍.载体流动床生物膜工艺具有容积负荷率高、脱氮水平强、运行稳定、出水水质优良等特点.载体上的高浓度的生物菌群可获得很强的COD降解水平,载体上丰富的生物菌群类型,增加了对难降解有机物的降解性能,因此系统的出水水质更好.生物膜的污泥龄长,非常适宜于硝化菌的生长,硝化菌浓度高,因此硝化脱氮水平显著.1.1.4.本工程建设条件对生化处理工艺的限制因素1场地限制.本工程选址四面环河,场地面积受自然条件的制约,为避免填河造地对河道排洪的不利影响,并减少工程投资,设计应尽量选择占地面积小的工艺.2工程运营方式的制约.本工程采用BOT运营方式,并采用公开招标方式,污水处理单价是主要评分点,因此所选生化工艺的投资及运行费用都要尽可能低才有较高的竞争力.1.15生化处理工艺比选污水处理的工艺多种多样,通过合理地选择设计参数及不同工艺环节的合理搭配,各种工艺均能满足污水处理的要求