MSBR工藝設(shè)計(jì)處理廢水

年4月19日MSBR工藝設(shè)計(jì)處理廢水文檔僅供參考MSBR工藝MSBR技術(shù)起源于80年代，原先為類似于三氧化溝的三池系統(tǒng)，當(dāng)前逐步發(fā)展成為多單元組合系統(tǒng)，其系統(tǒng)由7個(gè)單元格組成。MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)是改良式序列間歇反應(yīng)器，MSBR既不需要初沉池和二沉池，又能在反應(yīng)器全充滿并在恒定液位下連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行。采用單池多格方式，結(jié)合了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。不但無需間斷流量，還省去了多池工藝所需要的更多的連接HYPERLINK"氮和磷的污水。總之，系統(tǒng)在低HRT、低MLSS和低溫情況下，具有優(yōu)異的處理能力。MSBR技術(shù)的研究與發(fā)展方向如下：(1)MSBR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是生物除磷或同時(shí)脫HYPERLINK"氮的硝化。然后混合液分別進(jìn)入兩個(gè)序批池SBR1和SBR2。SBR1和SBR2交替地充當(dāng)反應(yīng)池和沉淀池而處于反應(yīng)階段和沉淀出水階段。反應(yīng)階段能夠設(shè)置為缺(厭)氧攪拌、好氧曝氣和靜止沉淀3個(gè)過程，在此階段完成脫HYPERLINK"泵，形成“主曝氣池-SBR1-泥水分離池缺氧池-厭氧池(泥水分離池的上清液回流到主曝氣池)”的污泥回流，回流混合液流經(jīng)SBR1時(shí)，經(jīng)歷了缺氧攪拌和好氧曝氣階段，進(jìn)行反硝化及進(jìn)一步硝化，然后混合液進(jìn)入缺氧區(qū)進(jìn)一步反硝化，隨后進(jìn)入泥水分離池進(jìn)行沉淀，經(jīng)過泥水分離后，濃縮污泥進(jìn)入?yún)捬醭嘏c原污水混合。而含硝酸鹽HYPERLINK"泵送入主曝氣區(qū)。當(dāng)SBR1進(jìn)行上述反應(yīng)時(shí)，SBR2處于沉淀出水狀態(tài)，主曝氣池的混合液以進(jìn)水流量進(jìn)入SBR2，在SBR2中沉淀下來的污泥在池底形成一個(gè)污泥懸浮層，對(duì)污水混合液起到過濾的作用，污水經(jīng)污泥層過濾后流出系統(tǒng)。兩個(gè)序批池SBR1和SBR2的形狀和結(jié)構(gòu)都完全相同，兩者交替地完成反應(yīng)階段和沉淀出水階段為一個(gè)運(yùn)行周期，一個(gè)運(yùn)行周期的時(shí)間長度可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和處理要求靈活確定，一般為4h，6h，8h等，在反應(yīng)階段的運(yùn)行方式也可根據(jù)需要設(shè)定。在中試運(yùn)行中采用4h為一個(gè)運(yùn)行周期，序批池的運(yùn)行時(shí)間分配見下表。時(shí)段時(shí)間時(shí)段時(shí)間時(shí)段130min時(shí)段460min時(shí)段260min時(shí)段530min時(shí)段430min時(shí)段660min時(shí)段單元1單元2單元3單元4單元5單元6單元7時(shí)段1攪拌濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣沉淀時(shí)段2曝氣濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣沉淀時(shí)段3預(yù)沉濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣沉淀時(shí)段4沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣攪拌時(shí)段5沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣曝氣時(shí)段6沉淀濃縮攪拌攪拌攪拌曝氣預(yù)沉設(shè)置泥水分離池的原因主要是為了：①避免上清液中的硝酸鹽HYPERLINK"氮對(duì)聚磷微生物在厭氧條件下的釋磷造成影響。原污水經(jīng)提升計(jì)量后進(jìn)入?yún)捬醭谹，在厭氧池A中無論是分子態(tài)氧還是化合態(tài)氧很快被消耗殆盡，回流污泥中的硝酸鹽HYPERLINK"氮對(duì)活性污泥中聚磷微生物釋磷的影響就能夠減少到最低程度。在序批池的底部安裝有蝶板，當(dāng)序批池處于沉淀出水狀態(tài)時(shí)，混合液進(jìn)入序批池遇到蝶板后均勻向上經(jīng)過整個(gè)污泥層，泥水分離過程不但有沉淀作用，還可經(jīng)過污泥層實(shí)現(xiàn)過濾截留作用，這可大大降低出水中的懸浮物濃度。經(jīng)過前面的介紹能夠看出，在MSBR系統(tǒng)的運(yùn)行中各功能池的切換較為頻繁，如果單純靠人工操作，不但會(huì)使運(yùn)行HYPERLINK"氮濃度更高的原水，以達(dá)到更低出水總HYPERLINK"氮和氨HYPERLINK"氮運(yùn)送到在半個(gè)循環(huán)的大部分時(shí)期處在缺氧攪拌狀態(tài)下的序批處理格，實(shí)現(xiàn)脫HYPERLINK"過濾器，對(duì)改進(jìn)出水質(zhì)量和缺氧內(nèi)源呼吸進(jìn)行的反硝化有重要作用。五．MSBR系統(tǒng)生物除磷脫氮機(jī)理根據(jù)當(dāng)前普遍接受的Comeau等人提出的生物除磷理論：在厭氧條件下，活性污泥中的聚磷微生物將細(xì)胞內(nèi)的聚磷水解為正磷酸鹽釋放到胞外，以此為能量吸收污水中的易降解有機(jī)物(如：揮發(fā)性脂肪酸，VFA)，并將其合成為聚β羥基丁酸(PHB)儲(chǔ)存在體內(nèi)。在好氧條件下，聚磷微生物以游離氧作為電子受體氧化胞內(nèi)儲(chǔ)存的PHB，利用反應(yīng)產(chǎn)生的能量從污水中過量攝取磷并合成為聚磷酸鹽儲(chǔ)存于胞內(nèi)，微生物好氧攝取的磷遠(yuǎn)大于厭氧釋放的磷，經(jīng)過排放剩余污泥實(shí)現(xiàn)除磷。MSBR系統(tǒng)對(duì)除磷脫HYPERLINK"氮系統(tǒng)相比)，這是由其工藝特點(diǎn)決定的。根據(jù)MSBR系統(tǒng)的工藝流程，在空間和時(shí)間上能夠認(rèn)為系統(tǒng)是按照以下方式進(jìn)行的：原污水→厭氧→好氧→缺氧→好氧→混合液回流(或沉淀出水)。這種運(yùn)行方式相當(dāng)于兩級(jí)A/O系統(tǒng)的串聯(lián)，對(duì)除磷十分有利：①聚磷微生物經(jīng)過厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧環(huán)境，聚磷微生物在厭氧池形成的吸磷動(dòng)力能夠充分地得以利用;而在A2/O系統(tǒng)中，厭氧釋磷后要先經(jīng)過生化效率較低的缺氧階段再到好氧階段，會(huì)使在厭氧環(huán)境中形成的吸磷動(dòng)力有所損失。②系統(tǒng)中的污泥(排放的剩余污泥除外)能夠全部完整地經(jīng)過厭氧Ο好氧環(huán)境，完成磷的厭氧釋放和好氧吸收過程使系統(tǒng)的除磷效率得以提高;而A2/O系統(tǒng)存在混合液回流，這部分污泥未經(jīng)過厭氧狀態(tài)，會(huì)降低除磷效率。③全部污泥完整地經(jīng)過厭氧Ο好氧環(huán)境，有助于污泥中聚磷微生物的增長富集。④系統(tǒng)的回流污泥經(jīng)過了脫HYPERLINK"氮作用是經(jīng)過后置反硝化完成的。但污水經(jīng)過了厭氧、好氧階段的反應(yīng)，有機(jī)物濃度已大為降低，反硝化作用所需的有機(jī)碳源是如何滿足的呢?傳統(tǒng)的反硝化理論顯然難以圓滿解釋這一問題，我們有理由得出這樣的結(jié)論：微生物是利用細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)物進(jìn)行了反硝化，即內(nèi)碳源反硝化。利用內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化具有很多優(yōu)點(diǎn)：能夠取消前置反硝化常見的內(nèi)回流系統(tǒng)，降低能耗，使系統(tǒng)的運(yùn)行更為合理;另外還無需添加碳源。利用內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化在國外已有報(bào)道，但對(duì)其機(jī)理的研究尚處于起步階段，許多問題還有待于進(jìn)一步的研究。六．MSBR工藝除磷影響因素MSBR工藝中影響除磷的因素很多，有進(jìn)水COD/P、COD/N、內(nèi)回流比R、曝氣池MLSS等。各因素對(duì)TP去除效果的影響程度不同，在選定的影響因素中，進(jìn)水COD/P對(duì)MSBR除磷的影響最大，其次是曝氣池MLSS，再次是污泥回流比R，最后是進(jìn)水COD/N，即影響程度的順序?yàn)镃OD/P>MLSS>R>COD/N。進(jìn)水COD/P對(duì)除磷的影響決定系統(tǒng)除磷效果好壞的關(guān)鍵是進(jìn)水水質(zhì)，特別是進(jìn)水碳磷比。見圖2為進(jìn)水COD400mg/l、NH+3-N40mg/l時(shí)進(jìn)水COD/P對(duì)除磷的影響。由圖可知，當(dāng)進(jìn)水COD/P為40～150，隨著進(jìn)水COD/P的增大，厭氧池基質(zhì)相對(duì)增加，VFAs較充分，PAOs釋磷增加，出水TP濃度逐漸降低。COD/P小于100時(shí)，出水TP隨COD/P增大減小明顯，但當(dāng)COD/P大于100時(shí)，出水TP基本上不再變化。TP去除率在COD/P40～100時(shí)逐漸增大，當(dāng)COD/P>100時(shí)去除率逐漸減小。說明當(dāng)COD/P比值增大到一定程度時(shí)，有機(jī)底物相對(duì)充分，而磷卻處于相對(duì)缺乏的狀態(tài)，故磷的去除率不再因COD/P的增大而增大，出水TP濃度下降趨緩。對(duì)于COD/P>100時(shí)去除率下降趨勢(shì)，分析其原因是PAOs(聚磷菌)與GAOs(聚糖菌)競爭的結(jié)果。當(dāng)COD/P高時(shí)，污泥中的磷濃度就會(huì)很低，這種環(huán)境會(huì)減少PAOs體內(nèi)多聚磷酸鹽顆粒的含量，可是PAOs在厭氧條件下主要是依靠降解多聚磷酸鹽顆粒來獲得能量以吸收乙酸等基質(zhì)并在體內(nèi)合成PHA，因此PAOs體內(nèi)多聚磷酸鹽顆粒含量的減少就會(huì)相應(yīng)地使得體內(nèi)PHA含量降低。在另一方面，由于GAOs不會(huì)涉及到多聚磷酸鹽顆粒代謝這一問題，因此它們就不會(huì)受到這種環(huán)境條件的制約，因此它們?cè)趨捬鯒l件下就會(huì)利用自身體內(nèi)糖原的代謝來獲取能量，吸收PAOs吸收不了的基質(zhì)，并在體內(nèi)合成PHA。在好氧條件下，PAOs就會(huì)由于體內(nèi)聚集的PHA的量不斷降低而逐漸降低在污泥中的比例，但GAOs卻能夠利用體內(nèi)足夠的PHA來增殖。PAOs比例下降從而導(dǎo)致去除率降低。污泥回流比R對(duì)除磷的影響在本實(shí)驗(yàn)中，R對(duì)6池除磷的影響見圖3。在進(jìn)水TP濃度基本維持在3～4mg/l，COD/P約為100，進(jìn)水COD/N為10，曝氣池MLSS為～3000的情況下，改變MSBR系統(tǒng)的污泥回流比R，出水TP隨R的增大出現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)。當(dāng)R從0.3增加到0.5，厭氧池中污泥濃度逐漸增加，TP去除率也逐漸增加;繼續(xù)提高污泥回流比，發(fā)現(xiàn)TP去除率急劇下降，說明污泥回流攜帶的硝酸鹽已經(jīng)嚴(yán)重影響了系統(tǒng)對(duì)磷的去除。由圖3可知在R為0.5時(shí)工藝系統(tǒng)表現(xiàn)出相對(duì)最佳的TP出水效果。進(jìn)水COD/N對(duì)除磷的影響在本實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)水COD/N對(duì)6池MSBR除磷效果的影響如圖4所示。進(jìn)水COD/N對(duì)磷的去除影響不是很明顯，隨進(jìn)水COD/N增加，出水TP濃度有緩慢下降的趨勢(shì)，當(dāng)COD/N>7時(shí)，下降趨勢(shì)趨于平緩，出水TP穩(wěn)定在1.5mg/l左右。TP去除率在COD/N從3增加到7時(shí)增加，COD/N>7時(shí)趨于穩(wěn)定。與一般脫HYPERLINK"管理問題8.1.1對(duì)污染物的去除MSBR生物反應(yīng)池的停留時(shí)間較長(如HRT=14h)，污染物有充分的時(shí)間被降解去除。污水進(jìn)入?yún)捬醭亟?jīng)歷釋磷反應(yīng)后在缺氧池進(jìn)行反硝化，大量的有機(jī)碳源被利用;進(jìn)入好氧池和后續(xù)的SBR反應(yīng)池后，混合液中的基質(zhì)濃度已經(jīng)很低，這為硝化菌創(chuàng)造了優(yōu)勢(shì)生長的條件;在好氧反應(yīng)期間氨HYPERLINK"氮，同時(shí)有機(jī)污染物被降解，磷被充分吸收到污泥絮體內(nèi);澄清出水時(shí)，污染物得到了很好的去除;回流的污泥先經(jīng)過預(yù)缺氧脫HYPERLINK"氮對(duì)厭氧反應(yīng)的干擾。因此，MSBR系統(tǒng)對(duì)碳源的分配利用比較合理，前段利用推流式的空間控制、能級(jí)分布的特點(diǎn)，后續(xù)SBR在低能級(jí)點(diǎn)運(yùn)行，以穩(wěn)定出水水質(zhì)及進(jìn)行泥水分離，從而優(yōu)化了反應(yīng)速率組合，改進(jìn)了系統(tǒng)的整體效應(yīng)。值得一提的是，SBR池中部設(shè)置了底部擋板，它不但避免了水力射流對(duì)出水區(qū)域的影響，而且改進(jìn)了水力狀態(tài)，使SBR池進(jìn)水端的流態(tài)是由下而上，懸浮的污泥床起著截流過濾的作用，大大加強(qiáng)了澄清效果;另外MSBR工藝采用空氣出水堰潛流出水，使得水中SS得到很好的去除，也對(duì)水中總磷的去除起了很大的作用。南方某廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：MSBR工藝對(duì)COD的去除率為86%，出水BOD5和SS均在10mg/L以下，去除率>90%，對(duì)磷的去除效果更好，出水磷<0.5mg/L。8.1.2濃縮池、預(yù)缺氧池的運(yùn)行HYPERLINK"管該反應(yīng)機(jī)理的研究尚不充分，但實(shí)踐表明其效果顯著(實(shí)測(cè)3單元硝酸鹽濃度可達(dá)0.1mg/L以下)。實(shí)際運(yùn)行中需控制3單元的停留時(shí)間，若時(shí)間過長，硝酸鹽濃度雖能夠降得很低，但同時(shí)會(huì)造成磷的無效釋放，因此在HYPERLINK"管理MSBR工藝設(shè)置缺氧池(5單元)用于好氧池回流液反硝化脫HYPERLINK"氮的需要，運(yùn)行時(shí)就需根據(jù)磷的去除情況來調(diào)節(jié)6單元到5單元的回流比，或者停用該回流，將2單元的上清液回流到5單元，這樣既可節(jié)省能耗又能夠在滿足磷釋放反應(yīng)需求的基礎(chǔ)上充分利用5單元來脫除硝酸鹽和回收堿度。8.1.4脫HYPERLINK"管理脫HYPERLINK"氮應(yīng)小于8mg/L，則至少要削減27mg/L以上的氨HYPERLINK"氮的硝化會(huì)造成一定的影響。MSBR工藝設(shè)置了預(yù)缺氧(3單元)、缺氧(5單元)和SBR的缺氧反應(yīng)三個(gè)反硝化段，運(yùn)行中可靈活設(shè)置運(yùn)行參數(shù)，充分利用反硝化作用來回收堿度。若氨HYPERLINK"氮可達(dá)到2mg/L以下。8.1.5泥齡的確定除磷要求泥齡短，脫HYPERLINK"氮功能的工藝而言，泥齡的確定很重要。MSBR工藝的設(shè)計(jì)泥齡為8～12d，實(shí)際泥齡則需根據(jù)溫度、水質(zhì)、污泥生長速度等因素來具體確定。實(shí)際生產(chǎn)中可基本保持其它運(yùn)行參數(shù)不變，調(diào)節(jié)剩余污泥排放量，考察不同MLSS與除磷脫HYPERLINK"氮要求的最佳泥齡范圍。以南方某廠的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)來看，6單元的MLSS維持在2000～2500mg/L的范圍內(nèi)，脫HYPERLINK"管理的難點(diǎn)8.2.1空氣堰的HYPERLINK"管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？諝庋咝璨粩噙M(jìn)行進(jìn)氣/放氣的操作，即使在不出水時(shí)段也需不斷補(bǔ)氣以滿足液位控制要求，因此觸點(diǎn)開關(guān)動(dòng)作頻繁，需要經(jīng)常檢查和維護(hù)。在空氣堰內(nèi)以氣壓控制液位是經(jīng)過三根電極實(shí)現(xiàn)的，電極易因表面的絕緣層腐蝕、破損、被纖維狀雜物纏繞等產(chǎn)生誤信號(hào)，因此需要定期維護(hù)?？諝庋咦畲蟮膯栴}是容易產(chǎn)生虹吸(特別是在水量大時(shí))，造成出水水量不均，池面液位變化以致影響回流量，虹吸結(jié)束時(shí)造成空氣堰罩的震動(dòng)等，甚至?xí)斐膳苣啵绊懗鏊|(zhì)。實(shí)際運(yùn)行中需特別注意這種現(xiàn)象，一旦頻繁發(fā)生，可改變進(jìn)氣方式予以解決。8.2.2曝氣HYPERLINK"管理可提升式HYPERLINK"管膜的維護(hù)帶來了便利，可將曝氣架提升到池面上進(jìn)行維護(hù)而無需將反應(yīng)池放空。由于曝氣HYPERLINK"曝氣器的風(fēng)壓分布，造成出氣不均而影響其曝氣效率，運(yùn)行中需定期根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓值、觀察池面曝氣狀態(tài)等定期檢查維護(hù)曝氣HYPERLINK"曝氣器進(jìn)氣口之間的軟連接長度不夠，無法將HYPERLINK"管膜的具體運(yùn)行狀況，難以確切找出破損或漏氣的部位。8.2.3浮渣的HYPERLIN