50噸/日地埋式一體化污水處理設(shè)備
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MBR主體工藝
工藝原理。
膜生物反應(yīng)器技術(shù)是活性污泥生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新工藝。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進(jìn)行固液分離，而是使用中空纖維膜替代沉淀池，因此具有固液分離性能。同時(shí)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*，因此，出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定，出水細(xì)菌、懸浮物和濁度接近于零。
工藝特點(diǎn)。
MBR處理工藝對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性好，耐沖擊負(fù)荷性能好，出水水質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)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(jī)物負(fù)荷條件下，對(duì)有機(jī)物去除率高，能提高空氣中的氧在水中溶解度;工藝簡(jiǎn)單，不必單獨(dú)設(shè)立沉淀、過濾等固液分離池，占地面積少，水力停留時(shí)間大大縮短;污泥排放量少，只有傳統(tǒng)工藝的30%，污泥處理費(fèi)用低，但一次性投資較高。
工藝流程說明。
污水經(jīng)格柵進(jìn)人調(diào)節(jié)池后，經(jīng)提升泵進(jìn)入生物反應(yīng)器，通過PLC控制器開啟鼓風(fēng)機(jī)充氧，生物反應(yīng)器出水經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)入膜分離處理單元，濃水返回調(diào)節(jié)池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對(duì)膜處理設(shè)備進(jìn)行反沖洗，反沖污水返回調(diào)節(jié)池。通過生物反應(yīng)池內(nèi)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(dòng)或手動(dòng)控制。當(dāng)膜單元需要化學(xué)清洗操作時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥和污水循環(huán)閥，打開藥洗閥和藥劑循環(huán)閥，啟動(dòng)藥液循環(huán)泵，進(jìn)行化學(xué)清洗操作。MBR工藝是膜分離技術(shù)與活性污泥法有機(jī)結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，它利用膜的截留作用，將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉了初沉池和二沉池，進(jìn)行固液分離，有效地達(dá)到了泥水分離的目的。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間可以分別控制，而難降解的大分子有機(jī)物，延長(zhǎng)其在反應(yīng)器的停留時(shí)間，使之得到zui大限度的分解，大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。
S-BR主體工藝原理
序批式活性污泥法是一種間歇式活性污泥法。S-BR工藝在運(yùn)行操作上的zui大you點(diǎn)是將曝氣、反應(yīng)、沉淀、排水等單元操作工序按時(shí)間順序在同一個(gè)反應(yīng)池中反復(fù)進(jìn)行。其運(yùn)行次序一般分為進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水期和閑置期5個(gè)階段，5個(gè)階段所需的時(shí)間稱為一個(gè)周期。一個(gè)周期內(nèi)，各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)池混合液的濃度以及運(yùn)行狀況等都可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)與運(yùn)行功能靈活操作。只要有效地控制與變換各階段的操作，S-BR法就能在一定的范圍內(nèi)適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化;而且，在進(jìn)水與反應(yīng)階段，缺氧(或厭氧)與好氧狀態(tài)交替出現(xiàn)，有效地抑制了專性好氧菌的過量增長(zhǎng)繁殖，同時(shí)，較短的污泥齡又使絲狀菌無法大量繁殖，由此克服了常規(guī)活性污泥易使污泥膨脹的弊端。
工藝特點(diǎn)
采用S-BR法作為主體工藝的一體化污水處理設(shè)備具有工藝流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少的特點(diǎn)。該工藝不需設(shè)置污泥回流設(shè)施，不設(shè)二沉池，曝氣池容積也小于傳統(tǒng)連續(xù)式活性污泥法，易產(chǎn)生污泥膨脹的現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)運(yùn)行，不僅去除COD，而且可以有效地脫氮除磷。該工藝對(duì)水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，適合間歇排放的污水，可由PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)靈活控制運(yùn)行工序。但SBR法屬于間歇式活性污泥法，排水時(shí)間短，且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器)，且對(duì)潷水器的要求較高。上述原因?qū)е虏捎迷摴に囎鳛橹黧w工藝的一體化設(shè)備處理效率不高。運(yùn)行費(fèi)用低。
工藝流程說明
污水經(jīng)過格柵去除掉較大的漂浮物，然后流入到調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)、均量。出水經(jīng)提升泵提升后，進(jìn)入主反應(yīng)SBR設(shè)備池，由經(jīng)曝氣、反應(yīng)、沉淀、排水一系列操作工序后，下部污泥進(jìn)入污泥儲(chǔ)存池，上清液經(jīng)潷水器潷水后進(jìn)入中間水池，經(jīng)過消毒工藝處理后，作為回用中水或達(dá)標(biāo)水體排放。進(jìn)入污泥儲(chǔ)存池的污泥經(jīng)壓濾后抽排外運(yùn)，上清液回流至調(diào)節(jié)池。
常用主體工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比
現(xiàn)以一體化生活污水處理設(shè)備處理量為120m3/d，對(duì)3種常用主體工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由表1可知，A/O主體工藝總投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，在出水水質(zhì)不作較高要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用該主體工藝一體化處理設(shè)備;MBR主體工藝出水水質(zhì)可穩(wěn)定符合GB18918-2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，但工藝設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，總體投資與運(yùn)行費(fèi)用較高，建議土地利用成本較高的東部地區(qū)，發(fā)展較好的農(nóng)村地區(qū)使用;S-BR主體工藝對(duì)進(jìn)水水質(zhì)有很高的抗沖擊能力，該工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，由于該工藝屬于間歇式活性污泥法，對(duì)于進(jìn)水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定的地區(qū)，可以考慮使用此工藝。
(1)一體化生活污水處理設(shè)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(yōu)勢(shì)，可以有效地緩解管網(wǎng)建設(shè)壓力，適合農(nóng)村地區(qū)分散式污水處理，在我國(guó)農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的發(fā)展前景。
(2)在一體化生活污水處理設(shè)備的常用主體工藝中，A/O主體工藝技術(shù)成熟，發(fā)展穩(wěn)定，在工程投資和運(yùn)行成本上體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢(shì);MBR主體工藝在出水水質(zhì)及出水穩(wěn)定性上更優(yōu)，但投資和運(yùn)營(yíng)成本較高，管理方面相對(duì)復(fù)雜，隨著膜組件生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展革新，MBR主體工藝顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?SBR主體工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，但由于屬于間歇性活性污泥法，處理效率不高，且對(duì)潷水器的要求較高，常僅在水質(zhì)水量變化較大的地區(qū)使用。對(duì)于具體的農(nóng)村一體化生活污水處理設(shè)備主體工藝選擇，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厮|(zhì)、水量的特點(diǎn)，綜合上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素予以考慮。
厭氧- 好氧工藝是中、高濃度有機(jī)廢水處理的適宜工藝。這是因?yàn)?
1. 厭氧法多適用于高濃度有機(jī)廢水的處理, 能有效地降解好氧法不能去除的有機(jī)物, 具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的you點(diǎn),但其出水綜合的指標(biāo)往往不能達(dá)到處理要求;
2. 厭氧法能耗低和運(yùn)行費(fèi)便宜,尤其在高濃度有機(jī)廢水時(shí),厭氧法要比好氧法經(jīng)濟(jì)得多;
3. 好氧法則多適用于中低濃度有機(jī)廢水的處理, 對(duì)于高濃度且水質(zhì)、水量不穩(wěn)定的廢水的耐沖擊負(fù)荷能力不如厭氧法,尤其當(dāng)進(jìn)水中含有高分子復(fù)雜有機(jī)物時(shí),其處理效果往往受到嚴(yán)重的影響。厭氧- 好氧聯(lián)合處理工藝可大大改善水質(zhì)及運(yùn)行的穩(wěn)定性,但由于厭氧段實(shí)現(xiàn)了甲烷過程,因而對(duì)運(yùn)行條件和操作要求較為嚴(yán)格,同時(shí)因原水中大量易于降解的有機(jī)物質(zhì)在厭氧處理中被甲烷化后,剩余的有機(jī)物主要為難生物降解和厭氧消化的剩余產(chǎn)物, 因而盡管其后續(xù)的好氧處理進(jìn)水負(fù)荷得到大大降低,但處理效率仍較低。此外,該工藝須考慮復(fù)雜的氣體回收利用設(shè)施,從而增加基建費(fèi)用。而水解酸化工藝則將厭氧處理控制在產(chǎn)酸階段, 不僅降低了對(duì)環(huán)境條件(如溫度、p H、DO 等) 的要求, 使厭氧段所需容積縮小,同時(shí)也可不考慮氣體的利用系統(tǒng),從而節(jié)省基建費(fèi)用。由于厭氧段控制在水解酸
化階段,經(jīng)水解后原水中易降解物質(zhì)的減少較少,而原來難以降解的大分子物質(zhì)則被轉(zhuǎn)化為易生物降解的物質(zhì),從而使廢水的可生化性及降解速率得到較大幅度的提高。因此,其后續(xù)好氧處理可在較短的HRT下達(dá)到較高的處理率。兩相厭氧消化工藝即是將厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開,以便獲得各自*的運(yùn)行工況。與水解酸化過程相比, 其產(chǎn)酸段對(duì)產(chǎn)物的要求是不同的(以乙酸為其產(chǎn)物) 。
50噸/日地埋式一體化污水處理設(shè)備水解酸化、混合厭氧和兩相厭氧由于各自的作用不同、對(duì)產(chǎn)物要求及處理程度的不同, 對(duì)各自的運(yùn)行和操作要求也不同:
1. Eh不同。在混合厭氧消化系統(tǒng)中,由于承擔(dān)水解和酸化功能的微生物與產(chǎn)甲烷菌共處于一個(gè)反應(yīng)器中,整個(gè)反應(yīng)器的氧化還原電位Eh 須嚴(yán)格控制在- 300mV 以下以滿足甲烷菌的要求,因而其水解酸化菌也是在此Eh 值下工作的。兩相厭氧消化系統(tǒng)則將產(chǎn)酸相的Eh 控制在-100～-300mV 之間。對(duì)水解酸化- 好氧工藝而言,只要將Eh 控制在+ 50mV 下即可發(fā)生有效的水解酸化作用;
2. pH要求不同。混合厭氧處理系統(tǒng)中,由于控制處理效能的步驟是產(chǎn)甲烷,因而其p H 通?？刂圃诩淄榫L(zhǎng)的*范圍(6. 8～7. 2) 以內(nèi)。兩相工藝中則為控制其產(chǎn)物的形態(tài)而將pH 嚴(yán)格控制在6. 0～6. 5 之間,p H 的變化將引起產(chǎn)物的變化而造成對(duì)產(chǎn)甲烷相的抑制。對(duì)水解酸化工藝而言,由于其后續(xù)處理為好氧工藝, 因而對(duì)p H 的要求并不十分嚴(yán)格, 且由于水解酸化菌對(duì)p H 的適應(yīng)性較強(qiáng),因而其適宜p H 范圍較寬(適宜值為3. 5～10 ,*值為5. 5～6. 5) 。
3. 溫度(T) 的不同。對(duì)于混合厭氧系統(tǒng)和兩個(gè)系統(tǒng)而言,對(duì)溫度的要求均嚴(yán)格,要么控制在中溫(30～35 ℃) ,要么控制在高溫(50～55 ℃) 。而水解酸化工藝則對(duì)溫度無特殊要求,在常溫下仍可獲得滿意的效果。研究表明,當(dāng)溫度在10～20 ℃之間變化時(shí),水解酸化反應(yīng)速率變化不大,說明水解酸化微生物對(duì)低溫變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；
4. 參與微生物種群及產(chǎn)物的不同。混合厭氧工藝中,由于嚴(yán)格控制在厭氧條件下運(yùn)行,其優(yōu)勢(shì)微生物種群為專性厭氧菌,因而完成水解作用的微生物以厭氧菌為主。兩相工藝中則因所控制的Eh 值的不同而以不同菌群存在。如Eh 較低時(shí),以專性厭氧菌為主,而Eh 值較高時(shí)則以兼性菌為主。水解酸化工藝通?？稍诩嫘詶l件下運(yùn)行,因而其微生物菌群多以厭氧和兼氧菌的混合菌群,有時(shí)也以兼性菌為主。
AB法工藝對(duì)污染物的去除主要是通過A段的吸附絮凝作用。A段直接與污水排水管網(wǎng)相接，污水中懸浮物與細(xì)菌混雜在一起成為結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的共存體，也為A段提供了大量的接種微生物。A段中的短世代周期的微生物在高負(fù)荷條件下處于對(duì)數(shù)增殖期，同時(shí)也產(chǎn)生大量的粘性物質(zhì)，使其與污水中的懸浮物、顆粒以及游離的細(xì)菌等產(chǎn)生吸附絮凝，形成較密實(shí)的絮凝體，然后通過沉淀去除；通過生物氧化去除的比例較小。實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐表明：A段以絮凝吸附去除的有機(jī)物大約占去除總量的65%。B 段對(duì)有機(jī)物的去除機(jī)制與普通活性污泥法相似。
AB法工藝的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：(1)不設(shè)初沉池，污水經(jīng)排水系統(tǒng)直接進(jìn)入A段曝氣池，使整個(gè)排水系統(tǒng)起到一個(gè)生物選擇器的作用；為A段生物反應(yīng)池提供了與原污水相適應(yīng)的微生物種群。(2)A段吸附曝氣池在高負(fù)荷、短泥齡條件下運(yùn)行，微生物處于對(duì)數(shù)增殖期，繁殖較快，活性高。B段曝氣池以中低負(fù)荷運(yùn)行，整體有利于避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。(3)A段和B段串聯(lián)運(yùn)行，各自設(shè)沉淀池，單獨(dú)回流，將A段和B段污泥嚴(yán)格分開，形成各自的特征生物菌群。(4)A段主要是利用以物理化學(xué)作用為主導(dǎo)的吸附作用去除污水中的污染物質(zhì)。因此，對(duì)負(fù)荷、pH值、溫度及毒物有一定的適應(yīng)能力。
一體化污水處理設(shè)備常用主體工藝
一體化污水處理設(shè)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(yīng)器)工藝、SBR(序批式活性污泥法)工藝也作為主體工藝運(yùn)用到一體化污水處理設(shè)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(shè)備效率較低或應(yīng)用不廣等原因，故筆者不予以分析比較。
A/O主體工藝
工藝原理
厭氧-好氧活性污泥法是由厭氧和好氧兩部分反應(yīng)組成的污水生物處理工藝。污水進(jìn)入?yún)捬醭睾?，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(jìn)入好氧池后，有機(jī)物被氧化分解，同時(shí)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(jīng)過“厭氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分離作用，終達(dá)到除磷的目的。
