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    一體化污水處理設備常用主體工藝流程特點


          一體化污水處理設備采用的主體工藝以A/O(厭氧-好氧活性污泥法)工藝為主。隨著污水處理要求的不斷提高與多元化需求,MBR(膜生物反應器)工藝、SBR(序批式活性污泥法)工藝也作為主體工藝運用到一體化污水處理設備中。由于采用其他工藝作為主體工藝的一體化污水處理設備效率較低或應用不廣等原因,故筆者不予以分析比較。

          1、A/O主體工藝

          1.1、工藝原理

          厭氧-好氧活性污泥法(Anoxic/Oxic,簡稱A/O)是由厭氧和好氧兩部分反應組成的污水生物處理工藝。污水進入厭氧池后,與回流污泥混合?;钚晕勰嘀械木哿拙谶@一過程中大量吸收污水中的BOD,并將污泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中?;旌弦哼M入好氧池后,有機物被氧化分解,同時聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸鹽到污泥中。由于聚磷菌在好氧條件下吸收的磷多于厭氧條件下釋放的磷,因此,污水經過“厭氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分離作用,最終達到除磷的目的。

          1.2、工藝特點

          采用A/O工藝作為主體工藝的一體化污水處理設備具備降低有機污染物和除磷脫氮的功能,也不存在污泥膨脹問題,運行管理較簡便。由于填料的比表面積大,池內的充氧條件良好,生物接觸氧化池內單位容積的生物固體量高,再加上污泥回流,反應池內活性污泥濃度較高,因此兼有活性污泥法的特點,具有較高的容積負荷。由于生物固體量多,當有機容積負荷較高時,其F/M比可以保持在一定水平,因此,污泥產量可相當于或低于活性污泥法。該工藝操作簡單,運轉費用低,處理效果好,運行穩定,是目前較為成熟的生活污水處理工藝,能有效地確保污水達標排放。



          1.3、工藝流程說明

          由上圖可知,生活污水經格柵進入調節池后,由污水泵抽送至A級生物處理池(兼氧池),兼氧池內掛有彈性填料,通過吸附在填料上的兼氧細菌的吸附水解作用,使污水中對生物細菌有抑制作用和難以生物降解的有機物水解,大分子的有機物水解為小分子的有機物,并對固體有機物進行降解,減少了污泥量,降低污水中懸浮固體的含量,并利用污水中的有機物作為碳源,使從后級好氧段回流的硝化液中的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮在兼氧脫氮菌的作用下形成氣態氮從污水中逸出,達到脫氮的目的,從而降解污水中有機污染物,提高污水的生化可降解性,并去除污水中的氨氮和懸浮物。兼氧池出水進入O級好氧接觸氧化池,好氧池內好氧微生物在水體中有充足溶解氧的情況下,利用污水中的可溶性污染物進行新陳代謝,從而達到去除污水中可溶解性污染物的目的。好氧池出水自流入二沉池,污水中大部分懸浮物能在此得以有效去除。二沉池出水自流入中間水池貯存,再由中間水泵提升到砂過濾器去除水中膠體、顆粒、懸浮雜質,確保出水達到排放標準后,消毒排放。經格柵處攔截的柵渣定期清理外運,二沉池中的污泥部分回流至A級生物處理池,另一部分污泥至污泥池使污泥進行好氧穩定消化,減少污泥體積和臭氣排放,消化池上清液溢流回到調節池進行循環處理。剩余污泥定期抽送出設備罐體外運處置。

          2、MBR主體工藝

          2.1、工藝原理。

          膜生物反應器(MembraneBioreactor,簡稱MBR)技術是活性污泥生物處理技術與膜分離技術相結合的一種新工藝。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池進行固液分離,而是使用中空纖維膜替代沉淀池,因此具有高效固液分離性能。同時利用膜的特性,使活性污泥不隨出水流失,在生化池中形成8000~12000mg/L超高濃度的活性污泥濃度,使污染物分解徹底,因此,出水水質良好、穩定,出水細菌、懸浮物和濁度接近于零。

          2.2、工藝特點。

          MBR處理工藝對水質的適應性好,耐沖擊負荷性能好,出水水質優良、穩定,不會產生污泥膨脹;池中采用新型彈性立體填料,比表面積大,微生物易掛膜,脫膜,在同樣有機物負荷條件下,對有機物去除率高,能提高空氣中的氧在水中溶解度;工藝簡單,不必單獨設立沉淀、過濾等固液分離池,占地面積少,水力停留時間大大縮短;污泥排放量少,只有傳統工藝的30%,污泥處理費用低,但一次性投資較高。

          2.3、工藝流程說明。

          由圖2可知,污水經格柵進人調節池后,經提升泵進入生物反應器,通過PLC控制器開啟鼓風機充氧,生物反應器出水經循環泵進入膜分離處理單元,濃水返回調節池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設備進行反沖洗,反沖污水返回調節池。通過生物反應池內的水位控制提升泵的啟閉。膜單元的過濾操作與反沖洗操作可自動或手動控制。當膜單元需要化學清洗操作時,關閉進水閥和污水循環閥,打開藥洗閥和藥劑循環閥,啟動藥液循環泵,進行化學清洗操作。MBR工藝是高效膜分離技術與活性污泥法有機結合的新型污水處理技術,它利用膜的高效截留作用,將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住,省掉了初沉池和二沉池,進行固液分離,有效地達到了泥水分離的目的?;钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?,水力停留時間和污泥停留時間可以分別控制,而難降解的大分子有機物,延長其在反應器的停留時間,使之得到最大限度的分解,大大強化了生物反應器的功能。


          3、SBR主體工藝

          3.1、工藝原理

          序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor,簡稱SBR法)是一種間歇式活性污泥法。SBR工藝在運行操作上的最大優點是將曝氣、反應、沉淀、排水等單元操作工序按時間順序在同一個反應池中反復進行。其運行次序一般分為進水期、反應期、沉淀期、排水期和閑置期5個階段,5個階段所需的時間稱為一個周期。一個周期內,各個階段的運行時間、反應池混合液的濃度以及運行狀況等都可以根據進水水質與運行功能靈活操作。只要有效地控制與變換各階段的操作,SBR法就能在一定的范圍內適應水質、水量的變化;而且,在進水與反應階段,缺氧(或厭氧)與好氧狀態交替出現,有效地抑制了專性好氧菌的過量增長繁殖,同時,較短的污泥齡又使絲狀菌無法大量繁殖,由此克服了常規活性污泥易使污泥膨脹的弊端。

          3.2、工藝特點

          采用SBR法作為主體工藝的一體化污水處理設備具有工藝流程簡單,構筑物少的特點。該工藝不需設置污泥回流設施,不設二沉池,曝氣池容積也小于傳統連續式活性污泥法,易產生污泥膨脹的現象。通過調節運行,不僅去除COD,而且可以有效地脫氮除磷。該工藝對水質水量變化適應性強,出水水質較穩定,適合間歇排放的污水,可由PLC自動控制系統靈活控制運行工序。但SBR法屬于間歇式活性污泥法,排水時間短,且排水時要求不攪動沉淀污泥層,因而需要專門的排水設備(潷水器),且對潷水器的要求較高。上述原因導致采用該工藝作為主體工藝的一體化設備處理效率不高。運行費用低。


          3.3、工藝流程說明

          由圖3可知,污水經過格柵去除掉較大的漂浮物,然后流入到調節池進行均質、均量。出水經提升泵提升后,進入主反應SBR設備池,由經曝氣、反應、沉淀、排水一系列操作工序后,下部污泥進入污泥儲存池,上清液經潷水器潷水后進入中間水池,經過消毒工藝處理后,作為回用中水或達標水體排放。進入污泥儲存池的污泥經壓濾后抽排外運,上清液回流至調節池。



          4、常用主體工藝技術經濟對比

          現以一體化污水處理設備處理量為120m3/d,對3種常用主體工藝進行技術經濟比較(表1)。由表1可知,A/O主體工藝總投資費用和運行費用較低,在出水水質不作較高要求時,應優先考慮采用該主體工藝一體化處理設備;MBR主體工藝出水水質可穩定符合GB18918-2002一級A排放標準,但工藝設備相對復雜,總體投資與運行費用較高,建議土地利用成本較高的東部地區,發展較好的農村地區使用;SBR主體工藝對進水水質有很高的抗沖擊能力,該工藝流程簡單,設備少,由于該工藝屬于間歇式活性污泥法,對于進水水質、水量不穩定的地區,可以考慮使用此工藝。

          綜合結論

          1、一體化生活污水處理設備具有投資低、能耗少、處理效率高、占地面積小、管理方便等一系列優勢,可以有效地緩解管網建設壓力,適合農村地區分散式污水處理,在我國農村地區具有廣闊的發展前景。

          2、在一體化污水處理設備的常用主體工藝中,A/O主體工藝技術成熟,發展穩定,在工程投資和運行成本上體現出較大的優勢;MBR主體工藝在出水水質及出水穩定性上更優,但投資和運營成本較高,管理方面相對復雜,隨著膜組件生產工藝的不斷發展革新,MBR主體工藝顯示出巨大的發展潛力;SBR主體工藝流程簡單,設備少,但由于屬于間歇性活性污泥法,處理效率不高,且對潷水器的要求較高,常僅在水質水量變化較大的地區使用。對于具體的農村一體化生活污水處理設備主體工藝選擇,應結合當地水質、水量的特點,綜合上述技術經濟因素予以考慮。


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