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常見污水處理工藝原理、優(yōu)缺點及處理效率對比!

更新時間:2020-04-07  瀏覽次數(shù):1825
今日整理了常見污水處理工藝的相關(guān)原理、處理效率、工藝對比特點等內(nèi)容;盡管每一種工藝有各自的特點,但不同處理工藝、不同的構(gòu)筑物由于停留時間、污泥濃度等不盡相同;所以處理效率要結(jié)合實際生產(chǎn)過程之中的污泥狀態(tài)來最終確定。不足之處,請大家批評指正。

一、A/O工藝 

1、基本原理    

A/O是Anoxic/Oxic的縮寫,它的優(yōu)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(shù)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(lián)在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)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(zhuǎn)化成可溶性有機物,當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)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(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、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(yǎng)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(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán),實現(xiàn)污水無害化處理。

2、A/O內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝特點  

根據(jù)以上對生物脫氮基本流程的敘述,結(jié)合多年的焦化廢水脫氮的經(jīng)驗,我們總結(jié)出(A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)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(dāng)總停留時間大于54h,經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)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(shè)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(chǎn)生的堿度相應(yīng)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(yīng)是最為經(jīng)濟的節(jié)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(shù),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(dāng)進水水質(zhì)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(jié)合水量、水質(zhì)特點,我們推薦采用缺氧/好氧(A/O)的生物脫氮(內(nèi)循環(huán)) 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(tǒng),從而不能培養(yǎng)出具有獨特功能的

污泥,難降解物質(zhì)的降解率較低;

(2)若要提高脫氮效率,必須加大內(nèi)循環(huán)比,因而加大了運行費用。另外,內(nèi)循環(huán)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(tài),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(dāng)處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養(yǎng)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(wěn)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(huán)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(tài)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(fā)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(yīng)池容積比A/O脫氮工藝還要大;          

(2)污泥內(nèi)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(jīng)濟效益差;            

(5)污泥滲出液需化學(xué)除磷。


三、氧化溝  

 1、基本原理 

氧化溝又名氧化渠,因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)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(huán)流動,因此有人稱其為“循環(huán)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(zhì)上屬于延時曝氣系統(tǒng)。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成,溝體的平面形狀一般呈環(huán)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(gòu)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(gòu)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(tǒng)或多溝系統(tǒng);多溝系統(tǒng)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(nèi)式和體外式之分,等等。多種多樣的構(gòu)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(jié)合其他工藝單元,以滿足不同的出水水質(zhì)要求。 

(2)曝氣設(shè)備的多樣性 

常用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、表面曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導(dǎo)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(zhuǎn)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(shè),數(shù)目應(yīng)按處理場規(guī)模、原污水水質(zhì)及氧化溝構(gòu)造決定,曝氣裝置的作用除供應(yīng)足夠的氧氣外,還要提供溝渠內(nèi)不小于0.3m/s的水流速度,以維持循環(huán)及活性污泥的懸浮狀態(tài)。     

(3)曝氣強度可調(diào)節(jié) 

氧化溝的曝氣強度可以通過兩種方式調(diào)節(jié)。一是通過出水溢流堰調(diào)節(jié):通過調(diào)節(jié)溢流堰的高度改變溝渠內(nèi)水深,進而改變曝氣裝置的淹沒深度,使其充氧量適應(yīng)運行的需要。淹沒深度的變化對曝氣設(shè)備的推動力也會產(chǎn)生影響,從而可以對進水流速起到一定的調(diào)節(jié)作用;其二是通過直接調(diào)節(jié)曝氣器的轉(zhuǎn)速:由于機電設(shè)備和自控技術(shù)的發(fā)展,目前氧化溝內(nèi)的曝氣器的轉(zhuǎn)速時可以調(diào)節(jié)的,從而可以調(diào)節(jié)曝氣強度的推動力。

(4)簡化了預(yù)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(wěn)定,姑氧化溝可以不設(shè)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(wěn)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(dāng)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(fā)絲狀菌性污泥膨脹;非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)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(yǎng)物質(zhì),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(zhì),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(tǒng)不能完全有效地將

其除去,部分油脂富集于污泥中,經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌,產(chǎn)生大量泡沫;泥齡偏長,污泥老化,也易產(chǎn)生泡沫。 

(3)污泥上浮問題  當(dāng)廢水中含油量過大,整個系統(tǒng)泥質(zhì)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(chǎn)生腐化污泥上??;當(dāng)曝氣時間過長,在池中發(fā)生高度硝化作用,使硝酸鹽濃度高,在二沉池易發(fā)生反硝化作用,產(chǎn)生氮氣,使污泥上?。涣硗?,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(nèi)循環(huán)流動。一般認為,最低流速應(yīng)為0.15m/s,不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)刷的浸沒深度為250~300mm,轉(zhuǎn)盤的浸沒深度為480~        530mm。與氧化溝水深(3.0~3.6m)相比,轉(zhuǎn)刷只占了水深的1/10~1/12,轉(zhuǎn)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(zhì)。 


四、SBR工藝 

1、工藝原理  

在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性污泥,當(dāng)廢水進入反應(yīng)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(zhì)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(yīng)推動力增大,效率提高,池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài),凈化效果好。 

(2)運行效果穩(wěn)定,污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀,需要時間短、效率高,出水水質(zhì)好。 

(3)耐沖擊負荷,池內(nèi)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(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整,運行靈活。  

(5)處理設(shè)備少,構(gòu)造簡單,便于操作和維護管理。 

(6)反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度,有效控制活性污泥膨脹。 

(7)SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法,利于廢水處理廠的擴建和改造。 

(8)脫氮除磷,適當(dāng)控制運行方式,實現(xiàn)好氧、