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總結/常見污水處理工藝原理、優缺點及處理效率

作者:admin?????發布時間:2020-03-31 11:46 ????瀏覽次數::

一、A/O工藝 
1、基本原理    
A/O是Anoxic/Oxic的縮寫,它的優越性是除了使有機污染物得到降解之外,還具有一定的脫氮除磷功能,是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理,所以A/O法是改進的活性污泥法。
 A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環,實現污水無害化處理。
2、A/O內循環生物脫氮工藝特點  
根據以上對生物脫氮基本流程的敘述,結合多年的焦化廢水脫氮的經驗,我們總結出(A/O)生物脫氮流程具有以下優點: 
 (1)效率高。該工藝對廢水中的有機物,氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于54h,經生物脫氮后的出水再經過混凝沉淀,可將COD值降至100mg/L以下,其他指標也達到排放標準,總氮去除率在70%以上。
(2)  流程簡單,投資省,操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源,故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其,在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后,碳氮比有所提高,在反硝化過程中產生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。
(3)  缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%,酚和有機物的去除率分別為62%和36%,故反硝化反應是最為經濟的節能型降解過程。
 (4)  容積負荷高。由于硝化階段采用了強化生化,反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術,有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度,與國外同類工藝相比,具有較高的容積負荷。
(5)  缺氧/好氧工藝的耐負荷沖擊能力強。當進水水質波動較大或污染物濃度較高時,本工藝均能維持正常運行,故操作管理也很簡單。通過以上流程的比較,不難看出,生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時,也降解酚、氰、COD等有機物。
結合水量、水質特點,我們推薦采用缺氧/好氧(A/O)的生物脫氮(內循環) 工藝流程,使污水處理裝置不但能達到脫氮的要求,而且其它指標也達到排放標準。
3、A/O工藝的缺點  
(1)由于沒有獨立的污泥回流系統,從而不能培養出具有獨特功能的
污泥,難降解物質的降解率較低;
(2)若要提高脫氮效率,必須加大內循環比,因而加大了運行費用。另外,內循環液來自曝氣池,含有一定的DO,使A段難以保持理想的缺氧狀態,影響反硝化效果,脫氮率很難達到90%。 
(3) 影響因素  
水力停留時間 (硝化>6h ,反硝化<2h )污泥濃度MLSS(>3000mg/L)污泥齡( >30d )N/MLSS負荷率(  <0.03 )進水總氮濃度( <30mg/L)   
二、A2/O工藝 
1、基本原理 
A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫,它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。該工藝處理效率一般能達到:BOD5和SS為90%~95%,總氮為70%以上,磷為90%左右,一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但A2/O工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法,運行管理要求高,所以對目前我國國情來說,當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養化,從而影響給水水源時,才采用該工藝。 
2、 A2/O工藝特點: 
(1)污染物去除效率高,運行穩定,有較好的耐沖擊負荷。
(2)污泥沉降性能好。
(3)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合,能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。 
(4)脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態氧的影響,因而脫氮除磷效率不可能很高。      
(5)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中,該工藝流程最為簡單,總的水力停留時間也少于同類其他工藝。
(6)在厭氧—缺氧—好氧交替運行下,絲狀菌不會大量繁殖,SVI一般小于100,不會發生污泥膨脹。
(7)污泥中磷含量高,一般為2.5%以上。       
3、A2/O工藝的缺點 
(1)反應池容積比A/O脫氮工藝還要大;          
(2)污泥內回流量大,能耗較高;           
(3)用于中小型污水廠費用偏高;           
(4)沼氣回收利用經濟效益差;            
(5)污泥滲出液需化學除磷。
三、氧化溝  
 1、基本原理 
氧化溝又名氧化渠,因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動,因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長,有機負荷低,其本質上屬于延時曝氣系統。氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成,溝體的平面形狀一般呈環形,也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀,溝端面形狀多為矩形和梯形。 
2.氧化溝工藝特點       
(1)構造形式多樣性 
基本形式氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形,而溝渠的形狀和構造則多種多樣,溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀??梢允菃螠舷到y或多溝系統;多溝系統可以是一組同心的互相連通的溝渠,也可以是相互平行,尺寸相同的一組溝渠。有與二次沉淀池分建的氧化溝也有合建的氧化溝,合建的氧化溝又有體內式和體外式之分,等等。多種多樣的構造形式,賦予了氧化溝靈活機動的運行性能,使他可以按照任意一種活性污泥的運行方式運行,并結合其他工藝單元,以滿足不同的出水水質要求。 
(2)曝氣設備的多樣性 
常用的曝氣設備有轉刷、轉盤、表面曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導致了不同的氧化溝型式,如采用表曝氣機的卡魯塞爾氧化溝,采用轉刷的帕斯維爾氧化溝等等,與其他活性污泥法不同的是,曝氣裝置只在溝渠的某一處或者幾處安設,數目應按處理場規模、原污水水質及氧化溝構造決定,曝氣裝置的作用除供應足夠的氧氣外,還要提供溝渠內不小于0.3m/s的水流速度,以維持循環及活性污泥的懸浮狀態。     
(3)曝氣強度可調節 
氧化溝的曝氣強度可以通過兩種方式調節。一是通過出水溢流堰調節:通過調節溢流堰的高度改變溝渠內水深,進而改變曝氣裝置的淹沒深度,使其充氧量適應運行的需要。淹沒深度的變化對曝氣設備的推動力也會產生影響,從而可以對進水流速起到一定的調節作用;其二是通過直接調節曝氣器的轉速:由于機電設備和自控技術的發展,目前氧化溝內的曝氣器的轉速時可以調節的,從而可以調節曝氣強度的推動力。
(4)簡化了預處理和污泥處理
氧化溝的水力停留時間和污泥齡都比一般生物處理法長,懸浮裝有機物與溶解性有機物同時得到較徹底的穩定,姑氧化溝可以不設初沉池。由于氧化溝工藝污泥齡長,負荷低,排出的剩余污泥已得到高度穩定,剩余污泥量也較少。因此不再需要厭氧消化,而只需進行濃縮和脫水。     
 
3、氧化溝工藝的缺點: 
(1)污泥膨脹問題  當廢水中的碳水化合物較多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化溝中污泥負荷過高,溶解氧濃度不足,排泥不暢等易引發絲狀菌性污泥膨脹;非絲狀菌性污泥膨脹主要發生在廢水水溫較低而污泥負荷較高時。微生物的負荷高,細菌吸取了大量營養物質,由于溫度低,代謝速度較慢,積貯起大量高粘性的多糖類物質,使活性污泥的表面附著水大大增加,SVI值很高,形成污泥膨脹。 
(2)泡沫問題  由于進水中帶有大量油脂,處理系統不能完全有效地將
其除去,部分油脂富集于污泥中,經轉刷充氧攪拌,產生大量泡沫;泥齡偏長,污泥老化,也易產生泡沫。 
(3)污泥上浮問題  當廢水中含油量過大,整個系統泥質變輕,在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間,易造成缺氧,產生腐化污泥上??;當曝氣時間過長,在池中發生高度硝化作用,使硝酸鹽濃度高,在二沉池易發生反硝化作用,產生氮氣,使污泥上??;另外,廢水中含油量過大,污泥可能挾油上浮。 
(4)流速不均及污泥沉積問題  在氧化溝中,為了獲得其獨特的混合和處理效果,混合液必須以一定的流速在溝內循環流動。一般認為,最低流速應為0.15m/s,不發生沉積的平均流速應達到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤,轉刷的浸沒深度為250~300mm,轉盤的浸沒深度為480~        530mm。與氧化溝水深(3.0~3.6m)相比,轉刷只占了水深的1/10~1/12,轉盤也只占了1/6~1/7,因此造成氧化溝上部流速較大(約為0.8~1.2m,甚至更大),而底部流速很?。ㄌ貏e是在水深的2/3或3/4以下,混合液幾乎沒有流速),致使溝底大量積泥(有時積泥厚度達1.0m),大大減少了氧化溝的有效容積,降低了處理效果,影響了出水水質。 
四、SBR工藝 
1、工藝原理  
在反應器內預先培養馴化一定量的活性污泥,當廢水進入反應器與活性污泥混合接觸并有氧存在時,微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝,將有機物降解并同時使微生物細胞增殖。將微生物細胞物質與水沉淀分離,廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉淀性能幾個凈化過程完成。 
2、SBR工藝特點  
(1)理想的推流過程使生化反應推動力增大,效率提高,池內厭氧、好氧處于交替狀態,凈化效果好。 
(2)運行效果穩定,污水在理想的靜止狀態下沉淀,需要時間短、效率高,出水水質好。 
(3)耐沖擊負荷,池內有滯留的處理水,對污水有稀釋、緩沖作用,有效抵抗水量和有機污物的沖擊。 
(4)工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整,運行靈活。  
(5)處理設備少,構造簡單,便于操作和維護管理。 
(6)反應池內存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性污泥膨脹。 
(7)SBR法系統本身也適合于組合式構造方法,利于廢水處理廠的擴建和改造。 
(8)脫氮除磷,適當控制運行方式,實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替,具有良好的脫氮除磷效果。 
(9)工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器,無二沉池、污泥回流系統,調節池、初沉池也可省略,布置緊湊、占地面積省。
3、SBR工藝的缺點 
(1)間歇周期運行,對自控要求高;    
(2)變水位運行,電耗增大;
(3)脫氮除磷效率不太高; 
(4)污泥穩定性不如厭氧硝化好。   
五、CAST工藝  
1、CAST工藝原理  
 CASS生物處理法是周期循環活性污泥法的簡稱,CASS池分預反應區和主反應區。在預反應區內,微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物,經歷一個高負荷的基質快速積累過程,這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用,同時對絲狀菌的生長起到抑制作用,可有效防止污泥膨脹;隨后在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解過程。CASS工藝集反應、沉淀、排水、功能于一體,污染物的降解在時間上是一個推流過程,而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中,從而達到對污染物去除作用,同時還具有較好的脫氮、除磷功能。 
2、CAST工藝特點      
(1)運行靈活可靠 
 ● 生物選擇器可以根據污水水質情況,以好氧、缺氧和厭氧三種方式運行。選擇器可以恒定容積也可以可變容積運行 
● 可任意調節狀態,發揮不同微生物的生理特性 
● 選擇器容積可變,避免產生污泥膨脹,提高了系統的可靠性      
● 抗沖擊負荷能力強,工業廢水、城市污水處理都適用      
(2)處理構筑物少,流程簡單 
● 池子總容積減少,土建工程費用低 
● 不需設二次沉淀池及其刮泥設備,也不用設回流污泥泵站      
(3)可實現除磷脫氮 
● 調節生物選擇器可變容積的曝氣和非曝氣順序,提高了生物除磷脫氮效果 
(4)節省投資 
 ● 構筑物少,占地面積省      
 ● 設備及控制系統簡單 
● 曝氣強度小,不須大氣量的供氣設備       
● 運行費用低      
3、工藝缺點 
(1)間歇周期運行,對自控要求較高;      
(2)變水位運行,電耗增大;      
(3)容積利用率較低; 
(4)污泥穩定性不如厭氧硝化好。
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