常用處理工藝介紹及比較選擇
城鎮污水的主要污染物是有機物。污水中主要污染物為有機物,其BOD5:CODCr=0.48,該比值大于0.3,比較適合選用生化方法進(jìn)行處理,因此污水處理工藝選擇二級處理方案。目前,國內外經(jīng)濟適用的處理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占絕大多數?;钚晕勰喾ㄓ卸喾N形式,應用最廣泛的主要有以下三種:
傳統活性污泥法及其傳統形式改進(jìn)型,有A/O與A2/O法。A/O法有兩種,一是用于降磷的厭氧-好氧工藝,一是用于降氮的缺氧-好氧工藝。A2/O法則是即除氮又除磷的工藝?;钚晕勰喾ǖ淖罨玖鞒淌窍蛭鬯凶⑷肟諝膺M(jìn)行曝氣,并持續一段時(shí)間后,污水中即生成一種絮凝體,這種絮凝體主要由大量繁殖的微生物群體所構成,它易于沉淀分離,并使污水得到澄清,這就是“活性污泥”?;钚晕勰喾▌t是以活性污泥為主體的生物處理方法,它的主要構筑物是曝氣池和二次沉淀池,如下圖所示:
需處理的污水與回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池,成為混合液,隨著(zhù)曝氣池注入空氣進(jìn)行曝氣,使污水與活性污泥充分混合接觸,并供給混合液以足夠的溶解氧,在好氧狀態(tài)下,污水中的有機物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩定,然后混合液進(jìn)入二次沉淀池,在池中,活性污泥與澄清液分離后,一部分回流到曝氣池進(jìn)行接種,澄清液則溢流排放,在整個(gè)處理過(guò)程中,活性污泥不斷增長(cháng),有一部分剩余污泥需要從系統中排除。
氧化溝又稱(chēng)循環(huán)曝氣池,類(lèi)似活性污泥的延時(shí)曝氣法,氧化溝具有傳統活性污泥法的特點(diǎn),有機物去除率高,也具有脫氮功能。氧化溝這種高效、簡(jiǎn)單的特點(diǎn),但氧化溝不宜采用地下式,占地也較大。其曝氣池呈封閉溝渠型,污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng),因而氧化溝又名“連續循環(huán)曝氣池”。氧化溝構造簡(jiǎn)單,運行管理方便且處理效果穩定。隨著(zhù)對氧化溝污水處理技術(shù)的不斷改進(jìn),氧化溝的脫氮功能得到增強,在一定條件下,也可獲得較好的生物除磷效果。氧化溝的型式很多,有卡魯塞爾式氧化溝,三溝式氧化溝和目前國際國內比較先進(jìn)的奧貝爾氧化溝等等。
奧貝爾氧化溝工藝流程見(jiàn)下圖:
SBR工藝為間歇式延時(shí)曝氣活性污泥法,它的基本特點(diǎn)是在一個(gè)池子中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥。SBR工藝具有一些優(yōu)于傳統活性污泥法的特征:
(1)SBR工藝運行簡(jiǎn)單,基本實(shí)現無(wú)需搬運操作,進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置五道程序可由一臺小型的PLC實(shí)現程序控制,運行的程序也可根據水質(zhì)變化情況重新編排,使本來(lái)十分繁瑣的操作變成全自動(dòng)運行;
(2)造價(jià)低,占地少,不設置一沉池、二沉池,沒(méi)有污泥回流系統,多數情況下也可不設調節池,因此可減少占地,降低造價(jià);
(3)耐沖擊負荷。污水逐漸進(jìn)入池內,被池內的水緩慢稀釋?zhuān)鬯c原池內的水的比例是逐漸提高的,所以耐水質(zhì)變化的沖擊;
(4)出水水質(zhì)好。池內水沉淀時(shí)是在水平流速為零的理想靜止狀態(tài)下沉淀,沉淀效果好。池內溶解氧值交替變化。沉淀排水時(shí),溶解氧接近零,抑制了絲狀菌的生長(cháng),污泥沉淀性能好;
(5)能耗低。由于池內溶解氧的交替變化,使溶解氧濃度梯度大,提高了氧的利用率。沒(méi)有污泥回流系統,節省能耗,降低了運行費用;
(6)除磷脫氮。一個(gè)運行周期內,厭氧、兼氧、好氧交替變化,在一個(gè)池內實(shí)現了除磷脫氮。其工藝流程如下(包括污泥處理)。
隨著(zhù)SBR工藝的改進(jìn),目前SBR工藝變種有多種形式,比較典型的有連續進(jìn)水周期循環(huán)活性污泥法(簡(jiǎn)稱(chēng)CASS法),間歇進(jìn)水周期循環(huán)式活性污泥法(簡(jiǎn)稱(chēng)CAST法),間歇式循環(huán)曝氣活性污泥法(簡(jiǎn)稱(chēng)ICEAS法),連續曝氣和間歇曝氣相結合的活性污泥法(簡(jiǎn)稱(chēng)DAT-IAT法),三池連體型前部連續曝氣和后部交替曝氣相結合的活性污泥法(簡(jiǎn)稱(chēng)UNITANK法)等,以上幾種改進(jìn)型的SBR工藝都各有其特點(diǎn)。
上述工藝方案各有其特點(diǎn),比選情況見(jiàn)下表:
各工藝方案比選情況一覽 | |||
比較內容 | 方案一 傳統活性污泥法 | 方案二 氧化溝及其改進(jìn)法 | 方案三 SBR及其改進(jìn)法 |
工藝特點(diǎn) | 好氧條件下運行,然后混合液進(jìn)入二次沉淀池,在池中,活性污泥與澄清液分離后,一部分回流到曝氣池進(jìn)行接種, | 污水和活性污泥的混合液在其中不斷循環(huán)流動(dòng),好氧、兼氧條件下運行 | 在一個(gè)池子中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥,好氧、兼氧條件下運行。 |
運行管理 | 設備及構筑物較多,運行管理相對復雜及要求高。 | 管理簡(jiǎn)單,方便。但由于設備數量較多,因此維修工作量較大。 | 對設備自動(dòng)控制要求較高,方便操作。 |
設 備 | 設備種類(lèi)及數量相對多,維護要求高 | 設備數量多,但品種單一,維護工作量雖較大。 | 設備種類(lèi)和數量較多,元件要求高,自控水平高。 |
投 資 | 設備、構筑物投資最高 | 設備、構筑物投資居中 | 如用國內元件、時(shí)間控制、則設備構筑物投資較少。 |
運行費 | 相對最高 | 相對較少 | 相對較少 |
占 地 | 相對居中 | 相對最多 | 相對最少 |
在進(jìn)行工藝方案的選擇時(shí),根據項目具體的實(shí)際情況,我們主要考慮以下幾方面的因素:
首先是污水水量、水質(zhì)變化幅度較大,排水量時(shí)變化系數很大,甚至間斷排放,形成水質(zhì)、水量的沖擊。因此所選擇的工藝必須具有較好的經(jīng)受沖擊負荷的能力,適應水質(zhì)、水量變化較大的沖擊。
其次,污水處理廠(chǎng)工程運行、管理中一般大多沒(méi)有污水處理專(zhuān)業(yè)人員,對處理工藝原理了解甚少,操作人員普遍技術(shù)水平較低,因此要求所選處理工藝成熟、可靠,工藝流程簡(jiǎn)單,維護工作量要小,選用設備的操作與控制要簡(jiǎn)單,易被操作人員掌握,維修技術(shù)水平要求較低,以便適應管理和操作人員專(zhuān)業(yè)知識水平較低的特點(diǎn)。
第三,土地征用費較高,因此要求工程占地小。
第四,污水處理建筑必須與周?chē)h(huán)境相協(xié)調。因此工程盡量采用與周?chē)h(huán)境相近的風(fēng)格,并進(jìn)行綠化,不影響園區景觀(guān)。
第五,為了保護經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區內的整體環(huán)境,必須盡力減輕污水處理機械噪音及散發(fā)的異味對環(huán)境的影響。因此應選擇運行噪聲低、污泥量產(chǎn)生少的工藝方案。
第六,一般資金總額有限,特別關(guān)心工程總投資及其運行成本費用。
根據以上分析,選擇推薦SBR法的改進(jìn)工藝——改良型CASS工藝(連續進(jìn)水周期循環(huán)式活性污泥法)作為某污水處理廠(chǎng)污水處理的主體工藝方式。
CASS工藝介紹
CASS工藝是SBR工藝的改進(jìn)型,在國內外得到廣泛應用,其特點(diǎn)是占地小,運用費用低,技術(shù)成孰、工藝穩定。
CASS工藝是通過(guò)充氧、缺氧和厭氧條件的連續變化達到降低BOD5、COD,硝化,脫氮及除磷的目的。反應池內分為選擇區和反應區,反應池內污泥從反應區不斷循環(huán)至選擇區以吸收易溶性基質(zhì)中的降解部分并促使絮凝性微生物生長(cháng),氧的供給會(huì )在一個(gè)預定的時(shí)段停止,此時(shí)整個(gè)體系處于均衡狀態(tài),活性污泥中的微粒便不斷沉淀到達池底而形成上清液,上清液再經(jīng)過(guò)特殊設計的潷水器在不擾動(dòng)污泥層的情況下排除,與眾不同的是反應過(guò)程中需氧量任何微小的降低都能被探測到并反饋到中心控制臺而引起充氧強度的自動(dòng)降低,系統因此能始終保持在低耗能,高效率的狀態(tài),從而極大地降低處理污水的運行費用。
CASS工藝與其它活性污泥處理技術(shù)比較有以下優(yōu)點(diǎn):
以一組反應池取代了傳統方法及其它變型方法中的調節池、初次沉淀池、曝氣池及二沉池,整體結構緊湊簡(jiǎn)單,無(wú)需復雜的管線(xiàn)傳輸,系統操作簡(jiǎn)單且更具有靈活性;
在污水處理廠(chǎng)剛建成運行時(shí),流量一般來(lái)說(shuō)較設計值低,CASS可以調節液位計的設定值使用反應池部分容積,避免了不必要的電耗。其它生物處理方法則無(wú)這樣的功能;
因為對于每個(gè)反應單體而言出水是間斷的,在高負荷時(shí)活性污泥才不會(huì )流失,因而可以保持系統在高負荷時(shí)的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負荷時(shí)經(jīng)常會(huì )出現活性污泥流失的問(wèn)題;
CASS在固液分離時(shí)整體水體接近完全靜止狀態(tài),不會(huì )發(fā)生短流現象,同時(shí),在沉淀階段整個(gè)反應池容積都用于固液分離,較小的活性污泥顆粒都可得到有效的固液分離,因此,出水質(zhì)量高于其它的生物處理方法;
易產(chǎn)生污泥膨脹的絲狀細菌在反應池中因反應條件的不斷的循環(huán)變化而得到有效的抑制;
在正常的進(jìn)水條件下,可以不用添加化學(xué)藥劑而達到硝化,反硝化及除磷的效果;
采用自動(dòng)化控制和在線(xiàn)儀器,以保證出水水質(zhì)達到標準;
模塊化設計有利于今后擴容;
處理流程簡(jiǎn)潔,控制靈活,可根據進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)控制指標處理水量,改變運行周期及工藝處理方法,適應性很強;
CASS反應池技術(shù)特點(diǎn)
本項目污水處理廠(chǎng)建設的總體工藝流程包括一級處理工段、生物處理工段及污泥處理工段??傮w工藝流程的確定對污水處理廠(chǎng)的技術(shù)經(jīng)濟性能有決定性的影響,同時(shí)各單元處理工藝及構筑物的選擇也是非常重要的,直接影響污水處理廠(chǎng)運行的穩定、可靠性和靈活性。因此必須根據工程的內外部條件、確定的進(jìn)出水水質(zhì)及總體處理工藝方案等因素綜合考慮工藝流程單元及構筑物的選擇。
CASS反應池內分為選擇區和反應區。反應池的運行操作由進(jìn)水、反應、沉淀、潷水和待機五個(gè)階段組成。
進(jìn)水期: 與其它SBR工藝不同,CASS系統的污水原水是連續流入反應池內前部的選擇區與從反應池后部的反應區不斷循環(huán)至此的污泥混合,使污泥吸收易溶性基質(zhì)中的降解部分,并促使絮凝性微生物生產(chǎn),污水在選擇區厭氧狀態(tài)下停留2小時(shí)后沿選擇區與反應區隔墻下部的入口及相聯(lián)的多孔管勻速流入反應區。連續進(jìn)水可簡(jiǎn)化對進(jìn)水的控制,這樣的分池系統也避免了水力短路;
反應期:污水進(jìn)入反應區池中發(fā)生生化反應,在這階段可以只混合不曝氣,或即混合又曝氣,使污水處在反復的好氧—缺氧中,反應期的長(cháng)短一般由進(jìn)水水質(zhì)及所要求的處理程度而定;
沉降期:在此階段反應器內混合液進(jìn)行固液分離,因該階段在完全靜止情況下進(jìn)行,表面水力和固體負荷低,沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率;
潷水期:當池水位升到最高水位時(shí),沉淀階段結束,設置在反應池末端的潷水器開(kāi)動(dòng),將上清液緩緩潷出池外,當池水位降到低水位時(shí)停止潷水;
待機期:在每池潷水后完成了一個(gè)運行周期,在實(shí)際操作中,潷水所需時(shí)間往往小于理論最大時(shí)間,故潷水完成后兩周期間閑置時(shí)間就是待機期,該階段可視污水的水質(zhì)、水量和處理要求決定其長(cháng)短或取消。在此階段可以從反應池排除剩余活性污泥。反應池排出的剩余污泥由于泥齡長(cháng),已基本穩定。
根據工程的污泥處理要求,擬采用的污泥處理工藝流程為:
剩余污泥→污泥濃縮池→污泥脫水→外運衛生填埋。
剩余污泥→污泥濃縮、脫水一體化→外運衛生填埋。
根據以上污泥處理工藝,因污泥脫水設備的不同采用以下三個(gè)方案進(jìn)行污泥脫水處理方案比選。
帶式壓濾機方案
帶式壓濾機是連續運轉的固液分離設備,污泥投加聚凝劑絮凝,經(jīng)重力脫水,濾布輥輪擠壓脫水后,泥餅隨濾布運行到卸料輥時(shí)落下。
離心脫水機方案
污泥從空心轉軸的分配孔進(jìn)入離心機,依靠轉筒高速旋轉產(chǎn)生的離心力利用固液比重不同達到分離固液的目的。
帶式濃縮脫水一體機方案
將濃縮與脫水兩種功能組合在一個(gè)系統中進(jìn)行污泥處理,污泥首先進(jìn)入濃縮機,在濃縮機入口處形成泥卷,污泥中的水通過(guò)重力進(jìn)入濾出液池,轉鼓內的螺旋輸送機將濃縮后的污泥送至壓濾機進(jìn)行脫水。
推薦方案
由于本工程污泥量較少,經(jīng)比選污泥處理方案推薦
剩余污泥→污泥濃縮、脫水一體化→外運衛生填埋。
污泥脫水設備選擇帶式濃縮脫水一體機。
消毒方案的確定
常用的消毒方式有液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、紫外線(xiàn)等。消毒方法的詳細比較見(jiàn)下表:
消毒方法比較表
方法 | 分子式 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) | 適用條件 |
液氯 | Cl2 | 1、具有余氯的持續性; 2、價(jià)值成本較高; 3、操作簡(jiǎn)單、投量準確 | 1、原水有機物高時(shí)會(huì )產(chǎn)生有機氯化物,尤其在水源受有機污染而采用折點(diǎn)投加時(shí); 2、結合氯消毒時(shí)產(chǎn)生氯酚味; 3、氯氣有毒,使用時(shí)需注意安全,防止泄漏 | 液氯供應方便的地點(diǎn) |
漂白粉 | CaCCl2 | 1、具有液氯的持續消毒的作用; 2、投加設備簡(jiǎn)單; | 1、同液氯,將產(chǎn)生有機氯化物和氯酚味; 2、易受光、熱、潮氣作用而分解失效,須注意貯存; 3、漂白粉的溶解及調制不便; 4、漂白粉含量只有20~30%,因而用量大,設備容積大 | 漂白粉僅適用于生產(chǎn)能力較小的水廠(chǎng),漂白精使用方便,一般在水質(zhì)突然變壞時(shí)臨時(shí)投加 |
漂白精 | Ca(OCl)2 | |||
二氧化氯 | ClO2 | 1、不會(huì )生成有機氯化物; 2、較自由氯的殺菌效果好; 3、具有強烈的氧化作用,可去除臭、去色、氧化猛、鐵等物質(zhì); 4、成本較低 | 1、易引起爆炸; 2、操作管理要求高 | 適用于各種類(lèi)型的水廠(chǎng) |
通過(guò)對各種消毒方式的分析比較,確定采用二氧化氯消毒,接觸池投加。它具有消毒效果較好、投資較少、運行成本低、操作管理方便、投加靈活等特點(diǎn)。
臭氣來(lái)源
根據污水處理的過(guò)程,臭氣來(lái)源主要分為污水處理系統合污泥處理系統。污水處理系統中臭氣源主要分布在進(jìn)水泵房、預處理段。污泥處理系統中的臭氣來(lái)源主要分布在污泥濃縮、污泥脫水和污泥堆放、外運過(guò)程,由于對不穩定污泥進(jìn)行壓縮、剪切作用,產(chǎn)生蛋白類(lèi)生物高聚物,其分解產(chǎn)生大量臭氣。
污水收集、處理設施中的主要臭氣來(lái)源為污水提升泵房、格柵、沉砂池和污泥處理部分的濃縮池、儲泥池、脫水間是除臭的重點(diǎn);CASS曝氣池負荷低,一般不考慮除臭措施。
臭氣對環(huán)境的影響
污水處理廠(chǎng)中污水、污泥產(chǎn)生的臭氣主要成分,見(jiàn)表3-1、表3-2,某些惡臭物質(zhì)的臭氣強度與濃度的關(guān)系,詳見(jiàn)表3-3。從表中看出一般污水廠(chǎng)的臭氣經(jīng)過(guò)大氣擴散進(jìn)入空氣中的污染物濃度是較低的,對人們的影響程度是輕微的。因本廠(chǎng)選址靠近生活區、學(xué)校,該廠(chǎng)址為對臭氣散發(fā)敏感地區。為消除臭氣污染影響,僅設置綠化隔離帶,是無(wú)法減少臭氣的污染影響,故必須采用空氣過(guò)濾除臭設施。
生物除臭
生物除臭是由多種生物群體通過(guò)各式各樣的生物反應過(guò)程來(lái)完成的。生物過(guò)濾法是使收集到的氣體在適宜的條件下通過(guò)長(cháng)滿(mǎn)微生物的固體載體,氣味物質(zhì)被填料吸收,然后被填料上的微生物氧化分解,完成廢氣的除臭過(guò)程。
以上各種脫臭方法中,臭氧氧化成本偏高、管理復雜,水洗法效率不高且不切底,活性炭吸附法設備投資高,管理復雜,運行成本高。根據現有的資料數據分析比較,國內目前采用的除臭方法中,化學(xué)洗滌方法比較貴,而且日常運行費用也比較大,采用生物濾池除臭的方法居多。
設計上推薦采取下列強化技術(shù)保障措施:
1.總圖設置根據風(fēng)向采取衛生分區布置;
2.全部進(jìn)出水管線(xiàn)地下埋設、水處理構筑物全部室內化;
3.考慮在空地上種植刺槐、假儉草、竹節草等一些能吸收有害物質(zhì)的灌木及地被植物;
4.采用地埋式設計;
空氣過(guò)濾除臭。
在水處理過(guò)程中,為防止毛發(fā)等雜物進(jìn)入循環(huán)水泵和過(guò)濾器,以免損壞設備,應在水泵進(jìn)水管上安裝毛發(fā)聚集器等。