污水处理技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,污水处理技术,1,一、SBR工艺原理及特点,一、SBR工艺原理,1、SBR的基本原理,SBR的工作过程通常包括五个阶段，依次为：,a）进水阶段加入基质；,b) 反应阶段基质降解；,c）沉淀阶段泥水阶段；,d）排放阶段排上清液；,e）闲置阶段活性阶段。,这5个阶段都在曝气池内完成，从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。典型的运行模式见图1。,2,一、SBR工艺原理,一、SBR工艺原理及特点,3,一、SBR工艺原理及特点,一、SBR工艺原理,进水阶段所用时间需根据实际排水情况和设备条件确定，在进水阶段，曝气池在一定程度上起到均衡污水水质、水量的作用，因而，SBR对水质、水量的波动有一定的适应性，污水中的有机首先被菌胶团吸附。,反应阶段是SBR最主要的阶段，污染物在此阶段,4,一、SBR工艺原理及特点,一、SBR工艺原理,通过微生物的降解作用得以去除。根据污水处理的要求的不同，如仅去除有机碳或同时脱氮除磷等，可调整相应的技术参数，并可根据原水水质及排放标准具体情况确定反应 阶段的时间及是否采用连续曝气的方式。,沉淀阶段阶段相当于传统活性污泥法的二次沉淀池的功能。停止曝气和撑拌，使混合液处于静止状态，完成泥水分离，静态沉淀的效果良好。经过沉淀后分离出的上清液即可排放，排放阶段结束时水位下降至设计最低水位。然后曝气池处于闲置阶段，可通过曝气使有机物进一步分解，并等待下一个周期的开始。,SBR每一个工作周期中，各个阶段的运行时间、运行状态可根据污水水质、排放规律与出水要求等进行调整。还可根据实际情况省去某个阶段（例如闲置阶段），或者把反应阶段与进水阶段合并，即进水一开始即进行曝气，可一直持续到反应阶段,5,一、SBR工艺原理及特点,一、SBR工艺原理,结束。在反应阶段，可以始终曝气，也可曝气与搅拌交（此时不曝气）交替运行，控制十分灵活、方便。,2、SBR的污泥特性,污泥膨胀是常规活性污泥法的主要 端。在SBR的每一个工作周期中，微生处于有氧好缺氧的周期性中，一般在反应阶段溶解氧较，而在沉淀阶段和排水阶段溶解氧较低。所以，在进水阶段和反应阶段，对专性好氧菌及专性厌氧菌都不利，而适于兼性菌的生长、繁殖。,在SBR反应器中，微生物的种类从低等细菌到高等的原生动物及微型后生动物，食物链较长。由于食物链每增加一级，生成,6,一、SBR工艺原理及特点,2、SBR的污泥特性,的生物量均为前一级的1/10，因此，SBR的污泥产率较低。反应阶段污泥产率为0.33.而普通活性污泥法处理污水的污泥率为0.5-0.65。,7,一、SBR工艺原理及特点,SBR反应器图,8,一、SBR工艺原理及特点,二、SBR反应器的优点,通过对以上SBR工艺特点和不同研究者的研究结果进行汇总，不考虑一些由于SBR反应器本身优点导致的直接结果，如：投资低和运行费用低等，SBR反应器的众多优点可以归纳成如下几类：,1) 沉淀效果好；,2) 可以防止污泥膨胀；,3) 反应效率高，特别对难降解有机物降解性能好；,4) 可以除磷脱氮等等。,5) 工艺简单，如可省去二沉池，不需污泥回流等；,9,城市污水处理技术现状和发展趋势,1、SBR反应器的理论分析,1) 流态理论；,2) 理想沉淀理论；,3) 推流反应器理论；,4) 选择性准则；,5) 微生物环境的多样性；,6) 提供了时空上的可操作性。,以上的特点，从另一方面分类可以分为：,a) SBR反应器的流态特点，如上面的1)、2)、3)和4)；,b) 生态特点(5)；,c) 结构特点(6)。,10,一、SBR工艺原理及特点,表1-1 SBR的优点汇总,2、SBR反应器的优缺点分析,11,一、SBR工艺原理及特点,表1-2 不同学者对SBR的不同看法,12,一、SBR工艺原理及特点,同时，经典的SBR反应器也操作一定的问题，比如,1)对于单一SBR反应器的应用需要较大的调节池；,2)对于多个SBR反应器进水和排水的阀门自动切换频繁；,3)无法解决大型污水处理项目连续进水、连续出水的处理要求。,4)设备的闲置率较高,5)污水提升水头损失较大。,正是以上这一系列问题的存在导致了对于SBR反应器的不断改进和开发。,13,一、SBR工艺原理及特点,3、SBR工艺应用和认识上的误区,1) 初沉池的设置和污泥稳定性问题,2) 正确认识SBR反应器的优缺点,SBR工艺把沉淀与反应集中在同一个反应池进行，虽然是SBR反应器的优点，但是在一定条件下这也可能成为SBR工艺的缺点，比如ICEAS系统。,14,图5-1 周期数对于SBR反应器池容的影响,(假设HRT=24h，沉淀和滗水时间为2.0h),15,（二）SBR工艺类型和发展,1) 经典SBR反应器,2) ICEAS工艺,16,3) ICEAS工艺与经典SBR工艺的对比,a) 沉淀特性不同；,b) 由于连续进水损失理想推流性能和污泥膨胀的控制功能；,c) 连续进水便于较大型污水处理厂；,d) 由于池长过长水平流速会过大，这也使得ICEAS工艺的单池无法进一步扩大；,e) ICEAS工艺的运行周期比较短。,17,4) CASS工艺,CASS工艺是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的,(1) 生物选择器 (2) 缺氧区 (3) 好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器,图5-4循环式活性污泥法工艺(CASS)的组成,18,3) CASS工艺与ICEAS工艺的对比,1) 增加了污泥回流；,2) 加大了预反应区的体积；,3) 增加了兼氧区。,通过以上三个措施，CASS反应器强化了以下的功能：,1) 加速对溶解性底物的去除和对难降解有机物的水解作用,；,2) 加大兼氧区强化污泥中磷在厌氧条件下得到有效的释放；,3) 此外,选择器和兼氧区中还可发生比较显著的反硝化作用；,4) 采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果；,5) 改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。,19,（三）各种不同类型SBR的设计方法,1、进水浓度和设计负荷的影响,2、周期的影响,3、进水方式的影响,4、不同类型SBR反应器的设计公式,不同类型SBR常用的运行方式和动力学公式,20,二) 氧化沟工艺,1、氧化沟的定义,3) 氧化沟结型式采用环形沟渠型式，混合液在氧化沟曝气器的推动下作水平流动(平均流速0.3m/s)；,4) 氧化沟采用延时曝气，不需初沉池，且不采用污泥消化处理；,1) 氧化沟属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺;,2) 氧化沟一般采用转刷等表面曝气设备；,5) 氧化沟的污泥负荷在0.050.10kgBOD,5,/kgMLSS.d之间。,6)污泥负荷和污泥龄的选取，要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因素，一般污泥龄为1030d。,21,二) 氧化沟工艺,2、氧化沟的特点,虽然氧化沟属于活性污泥工艺的变形,但在其发展过程中也形成很多独有的优点和特点。,1) 氧化沟构造形式多样；,2) 氧化沟曝气设备的多样性；,3) 曝气强度可调节；,4) 对预处理、二沉池和污泥处理进行工艺简化,22,二) 氧化沟工艺,3、氧化沟的类型,1) 传统转刷曝气氧化沟；,2) 三沟式氧化沟；,3) 卡鲁塞尔氧化沟；,4) 奥贝尔氧化沟；,5) 一体化氧化沟；,6) 微曝氧化沟等等；,23,4、氧化沟的命名,二) 氧化沟工艺,1、根据采用的特殊曝气设备命名，例如将采用立式表曝机曝气的氧化沟，命名为表曝氧化沟，将采用射流曝气的氧化沟命名为射流曝气氧化沟等。,2、根据氧化沟的运行方式和氧化沟的主要特点方式命名，例如将目前的双沟氧化沟和三沟式氧化沟命名为交替(工作)式氧化沟，将沉淀设备在氧化沟内的氧化沟命名为一体化氧化沟等。而不宜将采用立式表曝机的氧化沟统称为卡鲁塞尔氧化沟。,24,3) 在引进项目上可以直接采用原名，如奥贝尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟等等。在我们应用时虽然采用同样的工作原理，但是在其已有注册商标的情况下也不要采用同样的名称。,4) 对应用曝气转刷和曝气转盘的氧化沟没作命名，这是因为这类设备应用非常广泛，几乎可以应用于各种类型的氧化沟。,25,5、不同类型的氧化沟,1) 卡鲁塞尔氧化沟,图6-1 采用立式表曝机的卡鲁塞尔氧化沟,(英国ASH Vale 污水处理厂),26,5、不同类型的氧化沟,2) 交替工作式氧化沟,图6-2 OTV-Gruger的三沟式氧化沟(Faabborg污水处理厂),27,3) Orbal,氧化沟型,6-3 Orbal型氧化沟,28,4) 一体化氧化沟,图6-4 Simon-Hartley船型氧化沟,29,5) 其他类型的氧化沟,射流曝气(JAC)系统，,U-型化沟,采用微孔曝气的逆流氧化沟等等,30,6、氧化沟的装置,1) 采用的处理流程,31,2) 曝气装置,转刷或转盘曝气器,立式表面曝气器,射流曝气器,导管式曝气机,混合曝气系统,32,3) 氧化沟曝气设备,a) 水平轴曝气转刷或转盘,图6-7 曝气转刷设备(OTV-Gruger产品),33,3) 氧化沟曝气设备,b) 水平轴曝气转盘,曝气转盘设备(美国US Filter产品),34,c) 立式低速表曝机,图6-8 荷兰DHV公司表曝机,35,4) 进、出水装置,图6-9 三沟式氧化沟可调式出水堰,36,5) 导流和混合装置,图6-10 潜水搅拌机,图6-11 水下推进器,37,6) 附属构筑物,如:二沉池,刮泥机,污泥回流泵房等,这一部分与传统活性污泥工艺相同。,38,7、全面认识氧化沟处理技术,1、,要考虑污染物的去除目的：对于不同的污染物的去除，设计参数和方法是不同的；,2、氧化沟最重要的特点之一是专用的曝气设备，对于曝气设备不仅仅要求掌握其充氧能力，更重要的是全面了解和掌握氧化沟的水力学特性尤为重要；,3、有关曝气设备的水力学特性，大部分设计单位恰恰掌握不够。致使在设计中由于设备型号和参数不准，常常导致设计没有达到预期效果。,39,8、设计、研究和生产厂家应加强基础研究,1) 氧化沟技术发展与高效曝气设备的发展是密切相关的。国内外的实践证明，往往新的曝气设备开发和应用，意味着一种新的氧化沟工艺的诞生；,2) 大多数氧化沟工艺与其拥有的专利和设备是密切相关。并且与各厂商的注册商标相联系。如卡鲁塞尔(Carrousel,R,)、奥贝尔(Orbal)和三沟式氧化沟等等，都有各自的一些特色。,40,3、曝气生物滤池工艺,1) 曝气生物滤池工艺的优点,a) 负荷高，出水水质好：容积负荷可在6.0kgBOD/m,3,.d的负荷下，保持出水在20mg/L，出水可以达到硝化，出水达到或接近生活杂用水水标准；,b)占地面积少：曝气生物滤池的占地只是常规二级生化处理的1/5-1/10；,c)耐冲击负荷；,d)投资省：BAF系统总水力停留时间短，所需基建投资少，同时该工艺出水水质高。,41,2) 曝气生物滤池工艺的原理,1) 生物活性高(污泥龄短)；,2) 传质条件好；,3) 充氧效率高；,4) 有丝状菌存在；,5) 有较高的生物膜浓度。,42,3) 曝气生物滤池的工艺组成,图7-1 生物曝气滤池(BAF)的构造,曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料层、反冲洗等五个部分。,43,d) 曝气生物滤床,44,4) 曝气生物滤池的运行方式,a) 曝气生物滤池的流向,(a) 采用滤头的下向流滤池 (b) 不采用滤头的下向流滤池 (c) 上向流的曝气生物滤池,图7-3 升流式和下向流方式的曝气生物滤池工艺,45,图7-4 带回流的升流式曝气生物滤池工艺,b) 曝气生物滤床的串联,46,c) 曝气生物滤床的串联运行,47,d) 曝气生物滤床的脱氮,升流式曝气生物滤池工艺,下向流方式的曝气生物滤池工艺,48,e) 曝气和回流的布置形式,49,5) Biostyr工艺的结构,法国OTV公司开发Biostyr的生物曝气滤池的新型好氧生物处理设备,1、配水廊道; 2、滤池进水和排泥; 3、反冲洗循环闸门; 4、填料; 5、反冲洗气管;,6、工艺空气管; 7、好氧区; 8、缺氧区; 9、挡板; 10、出水滤头;,11、处理后水的储存和排出; 12、回流泵; 13、进水管,50,5、水解好氧生物处理工艺,1),水解池工作机理：,水解池为改进的UASB,反应器，在与初沉池相当的停留时间内，集生物降解、物理沉降和吸附为一体。污水中的颗粒和胶体污染物在水解池得到截留和吸附，并在产酸细菌等微生物作用下得到分解和降解。使得大分子的物质变成小分子物质，固体物质变成了溶解性物质。,51,2),水解池作用,a) 水解池的去除率高于初沉池：BOD,5,为30， COD为40-50，SS,大于80；,b) 水解池能提高污水的可生化性，降低后续的好氧工艺的能耗与反应时间；,c) 水解池能实现污水污泥一元化处理。,3),水解好氧工艺特点：,a) 系统抗冲击负荷能力大大加强；,b) 系统污泥比传统好氧系统减少30%；,c) 工艺投资少,运行费用低,能耗省的污水处理新工艺,d) 水解工艺可以与其它各种好氧工艺有机地结合,52,4),水解好氧工艺的生产性应用,：,9-4 密云污水厂,53,密云污水厂好氧池,54,阿克苏污水厂水解池,55,阿克苏污水厂改进SBR,56,吉林省梨树县污水处理公司,57,58,6、化学强化一级处理,1) 化学强化一级处理的特点分析,a) 去除率高,b) 投资效益好,c) 除磷效果好,d) 运行费用问题,e) 化学污泥的处理和处置,59,2),一级强化处理工艺的种类,一级强化处理的主要技术有吸附生物降解法(AB法)的A,段技术，厌氧(水解)技术和高负荷活性污泥法技术等,也可,采用物化法强化一级处理。一级强化生物处理技术的BOD,5,负荷高，池容小、投资省，能去除50%左右的BOD,5,。,a、AB法A段工艺,b、厌氧(水解)工艺,c、化学强化一级处理技术,d、污水过滤技术,60,3) 一级强化与二级处理工艺的经济技术对比,水量为 Q=10万m,3,/d,对各种一级强化处理工艺进行分析。,表8-1 不同一级强化处理工艺的去除率,61,表8-2 采用一级强化处理工艺参数和主要构筑物计算,概算根据示范工程设计的范围和内容进行编制，设备价格参考,有关厂家现行报价，并采用给排水预算与经济评价手册(1993年版),62,注: *:按远期二级处理考虑，包括污泥消化处理，运行费不包括沼气收入;,*: 按2万元/亩计算; *:碱铝按60mg/L的投加量，干粉产品价格为2000元/t.,表8-3 建设费用、运行费用概算,63,七、降低污水处理厂投资和运行费用的途径,1) 工艺创新,a、选择适合我国国情的高负荷工艺，重点解决污泥处理问题；,b、低负荷氧化沟工艺负荷为0.07-0.1kgBOD/m,3.,d；,c、活性污泥工艺负荷为0.1-0.3kgBOD/m,3.,d；,2) 技术创新,a、新技术包括新工艺，同时包括新材料和新施工方法；,b、如lipp技术和拼装式反应器技术；如Biolack施工技术；,3) 体制创新,a、招投标制度等；,b、污水处理厂人员问题；,c、自动控制问题；,64,