25廢水好氧生物處理工藝(3)——其它工藝--水處理教案(清華大學(xué)精品

1、第五章 廢水好氧生物處理工藝（3）其它工藝第一節(jié) 氧化溝工藝氧化溝也稱氧化渠，又稱循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形；是20世紀(jì)50年代荷蘭的Pasveer首先設(shè)計(jì)的；最初一般用于日處理水量在5000m3以下的城市污水。一、氧化溝的工作原理與特征1、氧化溝的工藝流程圖1 氧化溝及氧化溝系統(tǒng)平面圖原廢水沉砂池格柵二沉池氧 化 溝出水回流污泥圖2 以氧化溝為主的廢水處理流程2、氧化溝的特征 池體狹長，（可達(dá)數(shù)十米甚至上百米）；池深度較淺，一般在2米左右； 曝氣裝置多采用表面機(jī)械曝氣器，豎軸、橫軸曝氣器都可以； 進(jìn)、出水裝置簡單； ¾¾構(gòu)造上的特征 氧化溝呈完全混合¾推

2、流式；溝內(nèi)的混合液呈推流式快速流動（0.40.5m/s），由于流速高，原廢水很快就與溝內(nèi)混合液相混合，因此氧化溝又是完全混合的； BOD負(fù)荷低，類似于活性污泥法的延時(shí)曝氣法，處理出水水質(zhì)良好； 對水溫、水質(zhì)和水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性； 污泥產(chǎn)率低，剩余污泥產(chǎn)量少； 污泥齡長，可達(dá)1530d，為傳統(tǒng)活性污泥法的36倍； 世代時(shí)間很長的細(xì)菌如硝化細(xì)菌能在反應(yīng)器內(nèi)得以生存，從而使氧化溝具有脫氮的功能。二、氧化溝的幾種典型的構(gòu)造型式目前主要的氧化溝形式有：Carrousel氧化溝、Orbal氧化溝、交替工作式氧化溝、曝氣沉淀一體化氧化溝等四種。1、Carrousel 式氧化溝 （圖3）Carrouse

3、l 式氧化溝又稱平行多渠形氧化溝；是60年代末荷蘭DHV公司開創(chuàng)的。采用豎軸低速表面曝氣器；水深可達(dá)44.5m，溝內(nèi)流速達(dá)0.30.4m/s；混合液在溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；溝內(nèi)混合液總量是入流廢水量的3050倍；BOD5去除率可達(dá)95%以上，脫氮率可達(dá)90%，除磷效率可達(dá)50%；應(yīng)用廣泛，最大規(guī)模為650000m3/d；在國內(nèi)主要有昆明蘭花溝污水處理廠、上海龍華肉聯(lián)廠、桂林市東區(qū)廢水廠等。2、Orbal氧化溝 （圖4）Orbal氧化溝又稱同心圓型氧化溝，其主要特點(diǎn)如下： 圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗； 多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象； 最外層第一溝的容積為總?cè)莘e的60

4、70%，其中的DO 接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件； 第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l； 這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效率；Orbal氧化溝在國內(nèi)的主要工程實(shí)例有： 撫順石油二廠廢水處理站(28,800m3/d)； 北京燕山石化公司新建廢水處理廠(60000m3/d)； 成都市天彭鎮(zhèn)污水處理廠。3、交替工作氧化溝交替工作氧化溝由丹麥Kruger公司所開發(fā)的，有二溝和三溝式兩種形式；其主要特點(diǎn)是其中的每一條溝均交替用做曝氣池和沉淀池，而無需二沉池和污泥回流裝置；但其中的曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率較低，D型二溝只有40%，三溝式則提高到了58%

5、；圖5：VR型氧化溝 圖6：D型氧化溝 圖7：三溝交替工作的氧化溝其中的三溝式氧化溝，特點(diǎn)如下： 兩側(cè)的A、C二溝交替地作為曝氣池和沉淀池，而B溝則一直充作曝氣池； 原廢水交替地從A溝和C溝進(jìn)入，而出水則相應(yīng)地從C溝及A溝流出； 曝氣器的利用率較高(58%)； 交替運(yùn)行的方式，為脫氮?jiǎng)?chuàng)造了條件，有良好的BOD去除效果和脫氮效果。交替工作氧化溝的主要工程實(shí)例： 邯鄲市東污水處理廠(100000m3/d)，三溝； 蘇州市河西污水處理廠(80000m3/d)，三溝； 南通市污水處理廠(25000m3/d)，五溝。4、曝氣沉淀一體化氧化溝一體化氧化溝是20世紀(jì)80年代由美國開發(fā)的，主要有：側(cè)溝型(圖8

6、)、BMTS型(圖9)、船型(圖10)三、氧化溝的設(shè)計(jì)參數(shù)當(dāng)處理對象為城市廢水時(shí)，各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)可參考如下：MLSS(X)¾¾5000mg/l；MLVSS(Xv)¾¾20004000mg/l；污泥齡(qc)¾¾ 當(dāng)僅要求BOD5去除，qc=58d； 當(dāng)要求硝化反應(yīng)時(shí)，qc=1030d；HRT(t)¾¾20、24、36、48h，應(yīng)根據(jù)對出水水質(zhì)的要求而定；LsBOD¾¾0.030.07kgBOD/kgMLSS.d；LvBOD¾¾0.10.2kgBOD/m3.d；回流比R¾

7、;¾50150%v(混合也在溝渠內(nèi)的流速)¾¾0.40.5m/s；v(溝底流速)¾¾0.3m/s。當(dāng)對氧化溝要求硝化與反硝化功能時(shí)，還應(yīng)考慮反硝化所需的容積。四、氧化溝工程實(shí)例 ¾¾昆明蘭花溝廢水處理廠 昆明蘭花溝污水處理廠工藝流程圖昆明蘭花溝污水處理廠平面布置圖1、昆明蘭花溝污水處理廠的基本情況：昆明蘭花溝污水處理廠所處理的原污水中生活污水約占50%，另外50%為以食品加工和化工生產(chǎn)廢水為主的工業(yè)廢水。原污水水量在旱季時(shí)為55000m3/d，在雨季時(shí)為165000m3/d。原水水質(zhì)及經(jīng)過污水廠處理后的出水水質(zhì)如下表所示：項(xiàng)

8、目pHBOD5CODTNTPSSNH3-NTKN單位(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)(mg/l)原廢水旱季6.5-9.0180350-400302-4200-雨季-120250-30020-150-處理出水7.0-8.0<15<50<10<1.0<15<1.0<6.02、昆明蘭花溝污水處理廠的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： BOD5污泥負(fù)荷 ¾¾ 0.05kgBOD/kgMLSS.d； BOD5容積負(fù)荷 ¾¾ 0.2kgBOD/m3.d； MLSS ¾¾ 4000m

9、g/l； 污泥齡 ¾¾ >30d； 污泥回流比 ¾¾ 100%。 DO值： 厭氧池 ¾¾ 0mg/l ¾¾ 釋放回流污泥中的P； 氧化溝I ¾¾ 0.51.0mg/l ¾¾ 降解BOD、硝化反應(yīng)； 氧化溝II ¾¾00.5mg/l ¾¾ 硝化、反硝化反應(yīng)； 富氧池 ¾¾ >2.0mg/l ¾¾ 吸收磷(過量)。第二節(jié) AB（吸附生物降解）法工藝AB法工藝即吸附生物降解（Adsorpti

10、on-Biodegradation）工藝，是由德國亞琛大學(xué)Bohnke教授于20世紀(jì)70年代中期開創(chuàng)的。一、AB法的工藝流程及特征1、AB法的工藝流程2、AB法的主要特點(diǎn)：從工藝流程來看，AB法的主要特點(diǎn)為： 在AB法中不設(shè)初沉池，由吸附池和中間沉淀池組成的A段為一級處理系統(tǒng)； B段則由普通的曝氣池和二沉池組成； 因此在AB法中的A、B兩段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從微生物的角度來看，AB兩段是完全分開的，各自擁有各自獨(dú)特的微生物群體，有利于分別高效發(fā)揮各自的功能，且有利于整個(gè)系統(tǒng)的功能穩(wěn)定。3、AB法中A段的特征由于在AB法中未設(shè)初沉池，這樣就可以使原廢水中的微生物全部進(jìn)入吸附池，使A段成

11、為一個(gè)開放性的生物反應(yīng)器；這在AB法開創(chuàng)之初，研究者認(rèn)為，城市廢水是通過長距離的廢水收集管道系統(tǒng)經(jīng)長時(shí)間后才匯集到污水處理廠的，在這樣的一個(gè)過程中，一定會有適應(yīng)很強(qiáng)的細(xì)菌在廢水收集系統(tǒng)中成長起來，這些細(xì)菌具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；因此，A段的負(fù)荷可以很高，有利于增殖速度快、適應(yīng)能力強(qiáng)的微生物生長；A段對廢水中的BOD對去除率約為4070%，并可使出水的可生化性有所提高，有利于廢水在B段中的繼續(xù)降解；由于負(fù)荷較高，所以在A段中的剩余污泥的產(chǎn)率較高，污泥具有很強(qiáng)的吸附能力；在A段中，微生物對廢水中有機(jī)物的去除，主要是依靠污泥絮體的吸附作用，其中生物降解作用只占1/3左右。4、AB法中B段的特征AB法中的B

12、段實(shí)際上就是一個(gè)普通的活性污泥系統(tǒng)，但其來水為經(jīng)過A段處理后出水，因此其水質(zhì)和水量均較穩(wěn)定，有利于活性污泥功能的充分發(fā)揮；一般來說，其所承擔(dān)的負(fù)荷約為全流程總負(fù)荷的3060%；根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的不同，在B段中的污泥齡一般較長，因此有利于硝化反應(yīng)。二、AB法的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 當(dāng)處理城市廢水時(shí)，AB法的主要工藝參數(shù)如下：A段： 污泥負(fù)荷率：2.06.0kgBOD/kgMLSS.d； 水力停留時(shí)間（HRT）：30min； 污泥齡（qc）：0.30.5d； 溶解氧（DO）：0.20.7mg/l。B段： 污泥負(fù)荷率：0.150.3kgBOD/kgMLSS.d； 水力停留時(shí)間（HRT）：2.03.0h； 污泥齡

13、（qc）：1520d； 溶解氧（DO）：1.02.0mg/l。三、AB法的處理工程實(shí)例 青島海泊河污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為812萬m3/d，其中工業(yè)廢水約占2/3，主要是紡織、機(jī)械、輕工等工業(yè)廢水，污水處理廠的匯水面積為24km2，服務(wù)人口53萬人，其所處理的污水量占全市總污水量的40%，工程總投資1.39億元。由于原廢水的有機(jī)物濃度高，約為一般城市廢水的34倍，且其BOD中約5055%為懸浮固體，因此很適合于采用AB法進(jìn)行處理。青島海泊河污水處理廠的工藝流程如下所示：原廢水與處理后的出水水質(zhì)如下表所示：（mg/l）BOD5CODNH3-NTPSS原廢水800150010081100處理水401

14、50340該廠的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： A段曝氣池：水力停留時(shí)間（t）為0.8h；污泥負(fù)荷為4.0kgBOD5/kgMLSS.d；池中DO濃度控制為0.5mg/l；其污泥的平均耗氧率為0.38kgO2/kgBOD5； 中間沉淀池：表面水力負(fù)荷為2.0m3/m2.d；水力停留時(shí)間為1.3h； B段曝氣池：水力停留時(shí)間（t）為4.2h；污泥負(fù)荷為0.37kgBOD5/kgMLSS.d；曝氣池中的DO濃度控制為1.5mg/l；其污泥的平均耗氧率為0.93kgO2/kgBOD5； 二次沉淀池：表面水力負(fù)荷為1.1m3/m2.d；水力停留時(shí)間為3.9h。第三節(jié) 序批式間歇反應(yīng)器（SBR）工藝序批式間歇反應(yīng)器（

15、Sequence Batch ReactorSBR）工藝又稱間歇式活性污泥法。一、SBR的工作原理在SBR工藝中，主要的反應(yīng)器只有一個(gè)曝氣池，在該曝氣池中循序完成進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等功能，因此在SBR工藝中反應(yīng)池內(nèi)的運(yùn)行一般可以分為如下的五個(gè)工序：進(jìn)水；曝氣反應(yīng)；沉淀：靜止沉淀，效果良好；排水；閑置二、SBR的工藝流程與特征1、SBR的工藝流程SBR的工藝流程如下所示：原廢水出水排放格柵沉砂池初沉池SBR反應(yīng)池剩余污泥 從上述的工藝流程可以看出，與傳統(tǒng)的活性污泥法工藝相比，SBR工藝的流程更簡單，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 在SBR工藝中無需設(shè)置二沉池，也無需污泥回流系統(tǒng)； 有時(shí)還可以不設(shè)初

16、沉池，因?yàn)樵赟BR工藝中，一般設(shè)計(jì)負(fù)荷較低，同時(shí)由于SBR反應(yīng)器從時(shí)間上來看是一種推流式反應(yīng)器，具有相對較高的基質(zhì)降解速率，所以可以降解進(jìn)水中較多的有機(jī)物； 這樣簡捷的處理流程有利于平面布置，節(jié)省占地。 2、SBR工藝的主要特征 與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，SBR工藝主要具有以下主要特征： 無需設(shè)置二沉池，其曝氣池兼具二沉池的功能； 無需設(shè)置污泥回流設(shè)備； 在處理某些工業(yè)廢水時(shí)，一般無需設(shè)置調(diào)節(jié)池，曝氣池可以兼作調(diào)節(jié)池； 由于SBR的運(yùn)行過程中，會使得其中的活性污泥交替處在好氧、缺氧狀態(tài)，且反應(yīng)器從時(shí)間上來看呈典型的推流式，因此其活性污泥的SVI值較低，易于沉淀，一般不會產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象； 易于維

17、護(hù)管理，如運(yùn)行管理得當(dāng)，處理出水水質(zhì)將優(yōu)于連續(xù)式； 通過對運(yùn)行方式的適當(dāng)調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)可完成脫氮和除磷的效果； 易于實(shí)現(xiàn)自動化控制。3、SBR工藝的設(shè)計(jì)關(guān)于SBR的工藝計(jì)算與設(shè)計(jì)，目前尚未建立完全適合于自身特點(diǎn)的計(jì)算與設(shè)計(jì)方法，但有眾多的研究者提出了各自的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法；SBR實(shí)際上是傳統(tǒng)活性污泥法的一個(gè)變形，可沿用傳統(tǒng)活性污泥法的計(jì)算公式、設(shè)計(jì)參數(shù)；一般仍用有機(jī)負(fù)荷法來確定SBR曝氣池容積，即：式中：V¾¾反應(yīng)器的有效容積，m3； n¾¾在1天內(nèi)運(yùn)行的周期數(shù)； Q¾¾在每一周期內(nèi)進(jìn)入反應(yīng)器的廢水量，m3； Si¾&

18、#190;原廢水的平均BOD5值，kgBOD5/m3； LvBOD¾¾BOD容積負(fù)荷，kgBOD5/m3.d，一般為0.10.3 kgBOD5/m3.d。三、工程實(shí)例1、美國Indiana州的Culver市城市廢水處理廠從1980年開始改為間歇式運(yùn)行，有兩座反應(yīng)器，容積均為440 m3，其運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表所示：流量/周期(m3)MLSS(mg/l)LsBOD(kgBOD/kgSS.d)污泥齡(d)污泥產(chǎn)率(kgSS/kgBOD)能耗(kwh/kgBOD)1#9534500.13.80.563.32#16019500.259.50.822.1在一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的時(shí)間安排：進(jìn)水反應(yīng)

19、沉淀排放待機(jī)一個(gè)周期1#2.90.70.70.71.06.02#3.10.40.70.71.16.0運(yùn)行效果如下表所示：原廢水處理水BOD5SSTPNH3-NBOD5SSTP1#1301701001206.28.52328340.62#691.1第四節(jié) 膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝¾¾Membrane Biological Reactor一、膜生物反應(yīng)器的工作原理膜生物反應(yīng)器是由膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的生化反應(yīng)系統(tǒng)，即利用分離效果非常好的膜分離系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)好氧生物處理工藝中的二沉池，提高泥水分離效果，可以獲得很高的出水水質(zhì)?；旌弦貉h(huán)原廢水膜分離組件出水生物反應(yīng)器 膜生

20、物反應(yīng)器的工藝流程圖實(shí)際上，膜生物反應(yīng)器最早于上世紀(jì)60年代就出現(xiàn)在酶制劑工業(yè)中，在水處理工程中的應(yīng)用開始于70年代初期，到80年代中后期，膜生物反應(yīng)器在水處理工程中的應(yīng)用有了很大的進(jìn)展。二、膜生物反應(yīng)器的主要類型膜生物反應(yīng)器可以有多種分類方法，簡述如下： 在膜生物反應(yīng)器中，所應(yīng)用的生物反應(yīng)器可以有不同的類型，如：好氧生物反應(yīng)器、厭氧生物反應(yīng)器等； 所應(yīng)用的膜可以有不同的類型，如：超濾膜（UF，0.010.04mm）、微濾膜（MF，0.10.2mm）、萃取膜（具有選擇性）； 膜的材料也可以各不相同，如：陶瓷、醋酸纖維（CA）、聚砜（PS）、聚丙烯晴等； 膜的結(jié)構(gòu)也各不相同，如：中空纖維、管式、

21、平板式等； 還可以按生物反應(yīng)器與膜單元的結(jié)合方式進(jìn)行劃分，可分為：一體式、分離式、隔離式等三種膜生物反應(yīng)器。1、一體式膜生物反應(yīng)器其主要特點(diǎn)如下： 膜組件浸沒在生物反應(yīng)器中； 出水需要通過負(fù)壓抽吸經(jīng)過膜單元后排出； 主要優(yōu)點(diǎn)有：體積小、整體性強(qiáng)、工作壓力小、節(jié)能、不易堵塞等； 主要缺點(diǎn)為：膜的表面流速小、易污染、出水不連續(xù)等。2、分離式膜生物反應(yīng)器在分離式膜生物反應(yīng)器中生物反應(yīng)器與膜單元相對獨(dú)立，通過混合液循環(huán)泵使得處理水通過膜組件后外排；其中的生物反應(yīng)器與膜分離裝置之間的相互干擾較小。3、隔離式膜生物反應(yīng)器在隔離式膜生物反應(yīng)器中所采用的膜是選擇性萃取膜，它能將將廢水與生物反應(yīng)器完全隔離開，具有選擇性的萃取模只容許原廢水中的目標(biāo)污染物透過，并進(jìn)入生物反應(yīng)器而被降解，廢水中其它對生物具有毒害的物質(zhì)則不能進(jìn)入生物反應(yīng)器，這樣可以提高生物反應(yīng)器的效能；而廢水中的有毒有害物質(zhì)則可以單獨(dú)通過其它物化的方法進(jìn)行處理。三、膜生物反應(yīng)器的主要特點(diǎn)與傳統(tǒng)生物法相比，膜生物反應(yīng)器