关于城市污水处理工艺设计探析 10页

'关于城市污水处理工艺设计探析　　摘要：随着我国社会经济的飞速发展，城市化进程的加快，人们的生活水平和生活质量显著提高。然而，城市污水处理问题，成为制约城市发展的严重障碍。本文从基本原理和工艺特点两个方面对A/O、A/A/O、AB、SBR、UNITANK等五个污水处理工艺进行概述，希望对城市污水处理工艺方案的设计具有参考作用。关键词：城市；污水处理；工艺；探讨中图分类号：F291.1文献标识码：A文章编号：1引言10 城市污水处理设施建设是城市经济发展和水资源保护不可缺少的组成部分，多年来，我国城市基础设施建设一直滞后于经济发展，尤其是污水处理设施“，欠账”太多，从而导致城市污水未能得到很好的处理。这不仅导致了环境的恶化，同时也影响了城市经济发展和人类健康。随着环保事业及社会可持续发展的需要，人们逐渐认识到了污水处理的重要性，已将其作为了市政工作的重要组成部分。污水处理的首要环节是污水处理工艺方案设计。一个科学合理的方案可在达到治理目标的同时降低成本、节约投资、简化管理。不同城市的污水所采取的工艺是不同的。要想制定出一个合理的污水处理方案，了解各种污水处理工艺流程原理及特点是关键前提。因此，熟练掌握各种城市污水处理工艺的内容是极为必要的。2城市污水处理工艺方案城市污水处理程序包括：预处理、一级处理、二级处理、深度处理以及污泥处理。预处理主要包括沉砂池和格栅；一级处理的构筑物主要是初次沉淀池；二次沉淀池和曝气池是二级处理的主要构筑物，二级处理是处理工艺的核心部分，通过该阶段微生物新陈代谢作用将污水中大部分的有机物转换成H2O和CO2；污水的深度处理包括有机物的进一步去除和脱氮除磷，常用过滤和混凝沉淀工艺，有时也采用生物炭和生物陶粒工艺；污泥处理是污水处理的重要组成部分，主要包括干化、脱水、硝化和浓缩等。不同特色的城市其所采取的污水处理工艺是不同的，在进行城市污水处理方案设计时，应因地而异。城市生活污水处理技术的沿革，经历了从单一工艺到组合工艺的过程。从是否需氧的角度考察，则沿着“厌氧→好氧→厌氧+好氧→厌氧+缺氧”的轨迹发展。从去除对象来看，早期技术仅能去除SS物质，而现在的工艺还具备脱氮除磷功能。下面介绍几种目前常用的处理技术和设备。2.1生物接触氧化法。10 生物接触氧化法，是一种介于活性污泥法和生物膜法的污水生物处理技术，兼备两者的优点。其主要构筑物为生物接触氧化池，池内充填填料。已经充氧的污水以一定的流速流经被其浸没的填料，在填料上形成生物膜。污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的作用下，有机污染物得到去除，污水得到净化。由于池内具备适于微生物栖息增殖的良好环境条件，因此，生物膜上生物相丰富、食物链长、微生物浓度高、活性强，不产生污泥膨胀，污泥生成量少，且易于沉淀。生物接触氧化法具有多种净化功能，除有效地去除有机物外，如运行得当，还能够脱氧和除磷。生物接触氧化法的关键部位是填料。传统的蜂窝状塑料管较易堵塞，现在常采用吊挂式软性填料和悬浮或半悬浮球形填料，能有效地防止堵塞，且面积较大，处理效果好。生物接触氧化法是住宅小区生活污水处理较早的采用的技术之一，其主体工艺流程为：原污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→消毒池→排放，初沉池、二沉池均为竖流式沉淀池，上升流速分别为0.6～0.8mm/s和0.3~0.4mm/s。采用梯形直管填料，池中心廊道式射流曝气，气水比为10：1~12：1，停留时间为2.5~3.3h。设计进水平均BOD5=200mg/L，出水BOD5=20mg/L。2.2两段活性污泥法。10 两段活性污泥法，简称AB法。该法把污水管道、污水处理厂视为一个污水处理系统。其工艺特点是：不设初淀池，A段高负荷，B段低负荷，A、B两段污泥分别回流，充分利用污水管道中的微生物，为不同时期生长的优势微生物种群创造良好的环境条件，让其充分发挥作用，耐冲击负荷能力强，处理效果稳定。其主体工艺流程为：原污水→格栅→顶曝气调节池→A段曝气池→A段沉淀池→B段曝气池→B段沉淀池→排放。该类设备，采用自吸式射流曝气机、无支架的污泥悬浮型生物填料、侧向流坡形斜板沉淀池等先进技术。BOD5去除率为90%，COD去除率为80%。2.3序批式活性污泥法。序批式活性污泥法，简称SBR法。原则上，SBR法的主体工艺设备只有一个间隙反应器，在一个运行周期中，按运行次序，分为进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段。SBR法的关键设备滗水器的研制，已取得长足的发展。目前常用的滗水器，有虹吸式、旋转式和套筒式三种。SBR法工艺简单、节省费用，理想的推流过程使生化反应推力大、效率高，运行方式灵活，脱氮除磷效果好，没有污泥膨胀，耐冲击负荷、处理能力强。其主体工艺流程为：原污水→调节池→SBR反应池→消毒池→出水。采用该工艺流程的上海某污水处理站设计平均流量750m3/d,进水水质BOD5=200mg/LSS=250mg/L,TN=40mg/L,NH4+=20mg/L,出水水质达到黄浦江上游污水排放标准，即BOD5＜30mg/L，SS＜30mg/L,NH4+＜10mg/L,TN＜20mg/L。2.4厌氧生物滤池。10 厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法处理装置。厌氧微生物附着载体的表面生长，当污水自下而上升式通过载体所构成的固定床层时，在厌氧微生物作用下，污水中的有机物得以厌氧分解，并产生沼气。厌氧生物滤池有多种变型，填料的发展迅速，其工艺流程为：进水→沉淀池→厌氧消化池→厌氧生物滤池→拔风管→氧化沟→进气出水井→排水。污水经沉淀池预处理后进入厌氧消化池进行水解和酸化，可提高污水的可生化性，为后续处理创造条件。在拔风系统作用下，生物滤池处于兼氧状态，阻止了污水中甲烷细菌的产生，使整个系统仍处于酸性阶段，而氧化沟内溶解氧一般可稳定在1.5～2.8mg/L，污水在此进一步好氧处理。该工艺的实质类似于A/O法，但兼性厌氧生物滤池使厌氧段得到强化。拔风系统是处理过程的关键。2.5氧化沟法氧化沟法于五十年代由荷兰人巴斯维尔所开发，主要有卡鲁塞尔（Carrousel）式、三沟式、一体化式、奥贝尔（Orbal）式等几种技术形式。氧化沟法是一条闭合的生化反应沟渠，以转碟或转刷为充氧和水流动力，流程简单，对运行管理要求较低，多用于延时曝气，产生污泥量少，污泥易于脱水。氧化沟法在我国南方地区及中西部地区得到广泛应用。2.6间歇式循环延时曝气活性污泥法10 间歇式循环延时曝气活性污泥法是在1968年由澳大利亚新威尔士大学与美国ABJ公司合作开发的。1976年世界上第一座ICEAS工艺污水厂投产运行。ICEAS与传统SBR相比，最大特点是:在反应器进水端设一个预反应区，整个处理过程连续进水，间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段，因此处理费用比传统SBR低。该工艺在我国典型的应用为昆明第三污水处理厂，在国内影响较大。2.7A/O工艺方案该方案的基本设计原理是：在常规活性污泥工艺的基本流程基础之上，使生化反应池周期性的反复实现好氧、厌氧的状态，从而实现脱氮除磷的目的。可分为以除磷为主的厌氧/好氧工艺和以脱氮为主的缺氧/好氧工艺两种类型。前者的工艺特点是：①通过将富磷剩余污泥排出系统外实现，因而需要在短污泥条件下进行；②排放的剩余污泥量较多，从而增加了污泥的处理量；③具有较宽范围的进水BOD10 负荷，抗冲击负荷能力强；④由于污泥停留时间短、负荷高，因此，节省了运行费用和能耗；⑤污泥负荷与常规的活性污泥法相当，厌氧池在好氧池之前，更有利于抑制丝状菌生长、防止活性污泥的膨胀。后者的工艺特点是：①在长污泥龄、低污泥负荷条件下运行，剩余污泥量少；②回流混合液能耗大，运行费用高；③缺氧池位于好氧池前面，一方面有利于控制污泥膨胀，另一方面可减轻好氧池的有机负荷，另外，反硝化过程中所产生的碱度还可以用来补偿硝化过程中消耗的碱度；④好氧池在前，缺氧池在后，有利于反硝化过程中残留有机物的进一步去除，进而提高出水水质；⑤利用原污水碳源进行反硝化，不需要外加碳源。　　2.8A/A/O工艺方案A/A/O工艺或A2工艺，又称厌氧、缺氧、好氧活性污泥工艺，是常规活性污泥工艺方案的改进型。该工艺方案设计的依据是：含磷回流污泥与污水首先进入厌氧池，之后回流污泥释放出储存于菌体内的磷，同时部分的有机物进行氧化；利用污水中的有机物作为碳源，厌氧池中的反硝化菌将回流混合液中带入的亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气释放到空气中，进而达到脱氮目的；在好氧池内，氨氮被硝化、有机物被微生物降解，随着聚磷菌的过量摄取，磷含量以较快的速度下降。因此，A/A/O工艺可同时完成磷因过量摄取而被去除、硝化脱氮、有机物的去除等功能。该工艺方案的特点主要有三个：①流程较长，回流污泥设施和构筑物较多；②通过厌氧段丝状菌的抑制，活性污泥膨胀得到了有效控制，运行可靠、稳定；③把厌氧、缺氧及好氧三者有机结合起来，具有同时达到去除N、P、BOD5及COD的功能。2.9AB工艺方案10 AB工艺方案是根据微生物基质代谢及其生长繁殖的关系而确立的，其工艺分为A段和B段(A段为吸附段，B段为生物氧化段)，并充分考虑了输送系统中高性微生物作用、污水收集等。为迅速增加微生物的数量，快速吸附污水中的有机物，通常情况下，A段在高负荷下运行。而B段一般维持在低负荷下，此外，A段有机物含量的大量降低也为B段微生物创造了良好的进水水质条件该工艺方案的特点主要包括以下方面：①去除污染物效果好；②运行稳定性好；③具有一定的脱氮除磷效果；④较传统活性污泥工艺经济；⑤污泥沉降性能良好；⑥适用于超负荷的老厂改造和分期建设；⑦需要两段回流和两个沉淀池，增加了设备与运行管理难度。2.91SBR工艺方案SBR工艺方案是进水———排水间歇式活性污泥工艺方案的改进型。其基本原理是：首先，在厌氧池A内，污水和缺氧池内回流的高浓度脱氮污泥混合，使得厌氧池内的溶解氧被快速消耗，混合液处于化合态氧和无溶解氧的状态；之后，混合液流入厌氧池10 B，此时，聚磷菌开始了磷的释放；紧接着混合液又流入了主曝气区，硝化菌对氨氮的硝化、碳化菌对有机碳的溶解、聚磷菌对正磷酸盐的大量吸收都需要在该阶段完成；然后，混合液流入到了序批池中，进行好氧、缺氧的循环。该工艺方案的特点是工艺流程简单，适应性强、运行方式灵活，脱氮除磷效果好，污泥不易膨胀，处理能力强、耐冲击负荷，对自动化程度要求较高。2.92UNITANK工艺方案UNITANK工艺方案又称交替式生物化处理工艺方案，是SBR工艺方案的一种发展和变型。系统的主体是一个被间隔成三个单元的矩形反应池，包括A池、B池和C池。每池都设有潜水曝气机、表曝气或微孔曝气头等曝气系统，三池之间水力相通；中间池子(B池)只作为曝气反应池，外侧的两池(A池与C池)设有剩余污泥排放口和出水堰。污水处理采用连续注水、周期交替进行的方式，污水可随意流入三个反应池中的任何一个。污水处理过程中空间及时间的控制通过系统的调整来实现，进而形成缺氧、厌氧或好氧的工作条件，达到处理目标。该工艺方案的特点是节省投资，运转灵活，节省土建占地面积和费用，容积和设备利用率高，适用性强，维护困难等。3结束语总之，污水的处理应面对实际，以适用为原则，同时，科研人员还得在处理工艺上继续下工夫，使污水处理相对运行规范、管理完善，污水处理运行较为经济，污水处理的效果更有保障。随着A/O、A/A/O、AB、SBR、UNITANK10 等新工艺方案的出现和推广应用，使得我国城市污水处理总体水平得到了极大地提高，运行和投资费用得到了大幅度的降低，为我国城市污水处理工程的顺利进行提供了技术保证。相信随着新技术、新工艺及新设备的不断开发，污水处理工艺将会得到进一步的提高，满足日益严格的环境要求。参考文献[1]张艾星.城市污水处理工艺选择[J].科技与生活，2010(10):122.[2]周佳恒，黄会斐.城市污水处理厂污泥处置规划案例研究[J].环境与可持续发展，2010(4):31-34.[3]王伟，彭永臻，孙亚男，等．分段进水Ａ／Ｏ工艺流量分配方法和与策略研究．环境工程学报，２００９，３（１）：８９～９２[4]王涛．多级Ａ／Ｏ废水处理工艺的理论的研究．环境科学与技术，2003.2.6（4）[5]毕金柱.城镇污水处理厂的设备选型探讨[J].黑龙江科技信息，2010(12):55.10'