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中圖分類號:U664 文獻標識碼: A
隨著人民群眾環保意識的提高和“十二五”期間的中國城市化進程的推進,越來越多的小城鎮和大城市的輻射衛星城面臨生活污水處理的難題,污水處理可采取集中處理和分散處理兩種方案,本文僅是針對已經確定選擇污水分散處置的工況下,如何選擇污水處理工藝流程和確定污水處理系統的規模進行論述。
1、常用小型污水處理工藝
小型一體化生活污水處理裝置可以采用傳統活性污泥法、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池、膜生物反應器等工藝,也可以采用由上述工藝中的兩種或兩種以上所組成的工藝。
1.1 活性污泥
目前小型一體化生活污水處理裝置中采用活性污泥法作為主生物處理工藝時,一般選用循環式活性污泥工藝(CASS或CAST工藝)。CASS工藝是在序批式活性污泥法(SBR)的基礎上發展起來的,反應池沿池長方向設計為兩個部分,前部分為生物選擇區,后部分為主反應區。整個工藝由進水/曝氣、沉淀、潷水、閑置/排泥四個基本過程組成,這些工藝流程均在一個生化反應池內、按照時間要求循序進行。該工藝的優點是:構筑物簡單、運行靈活、無污泥膨脹現象,對水質、水量的沖擊負荷有一定的適應能力,運行控制得當該工藝具有同步脫氮除磷的功能[1]。缺點是脫氮除磷效果難以提高,出水水質很難滿足一級A標準,需要投加除磷藥劑進行化學除磷和增設后處理工藝去除SS,化學除磷時污泥量較大。
1.2 生物接觸氧化
生物接觸氧化法(一體化生活污水凈化器)是以生物接觸氧化工藝為主處理工藝,集污水預處理、曝氣、沉淀、消毒燈處理單元于一體的生活污水處理裝置。主要工作原理為生活污水經管網收集后經格柵后進入污水調節池,由潛水泵提升到凈水器內,經初次沉淀池、生物氧化池、二次沉淀池、消毒池后排放。污水的凈化主要依賴附著在填料上生物膜的作用,生物填料采用PE柔性或半柔性填料。該工藝的優點是抗沖擊負荷強、容積負荷高、總停留時間短、有機物去除效果好、運行管理簡單和占地面積??;缺點是如運行或設計不當,容易引起填料堵塞,每隔三到五年就需要更換一次填料。
1.3 曝氣生物濾池
曝氣生物濾池是在生物池內填裝質地堅硬、耐腐蝕、比表面積大、空隙率高和方便就地取材的載體形成固定床,微生物群附著于載體表面形成生物膜,濾料層中下部進行曝氣供氧,污水與空氣通向流或者逆向流通過濾料層,依靠附著于載體表面的生物膜對污染物的吸附、氧化和分解,可以使污水得到凈化,粒狀濾料層同時起到物理截留過濾作用,因此曝氣生物濾池后可以不設置濾池。
根據處理程度的不同,曝氣生物濾池可分為碳氧化、硝化、反硝化等類型。碳氧化、硝化、反硝化可在單級生物池內進行,也可在多級生物濾池內完成。污水經過一級預處理后進入反硝化濾池,該池污水不曝氣或輕微曝氣,濾料表面的生物膜上的反硝化菌將回流液中的溶解性氨氮還原成氮氣排出系統,實現污水的脫氮,回流硝化液的目的是補充氮源和稀釋進水濃度。圖1-1是以陶粒為濾料的曝氣生物濾池的典型結構圖。
1.4一體式膜生物反應器
膜生物反應器(membrane bio reactor簡稱MBR)是將生物降解作用與膜的高效分離技術結合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。膜生物反應器是利用膜組件進行固液分離,將截留的污泥回流至生物反應池,膜透過水外排,反應器常用流程見圖1-2。
圖1-1 生物曝氣濾池結構圖 圖1-2 一體式膜生物反應器的常用流程圖
MBR工藝的特點[2]:(1)去除率高,出水水質穩定。由于MBR膜的截留作用避免了微生物的流失,生物反應器內可保持高度的污泥濃度,從而降低了污泥負荷,抗沖擊能力強。由于膜的截留作用,營造了適合世代時間長的硝化細菌生長環境,系統硝化能力得到了提高。(2)處理負荷高,剩余污泥量少。由于水力停留時間長,生物反應器又起到了污泥硝化池的作用,從而顯著減少了污泥的產量,剩余污泥產量低,污泥處理費用低。在運行過程中,活性污泥會因進入有機物濃度的變化而變化,并達到一種動態平衡,這是系統出水穩定,并耐沖擊負荷的原因。(3)操作方便,占地面積小。MBR使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器的水力停留時間(HRT)和生物停留時間(SRT)完全分離,使設計簡化,易于實現一體化和自動控制,并省去了二次沉淀池和濾池等設施,節省了占地面積和土建投資。
2 各工藝流程適用場合
小型污水處理工藝繁多,且各有利弊,選擇何種工藝對城市污水進行處理,是城市建設項目的業主、設計單位和主管政府部門較難解決又必須面對的問題[3]。從處理效果、投資、占地面積和適用范圍等方面對各種處理工藝特點的對比,方便類似工況下的污水處理工藝選取,對比結果見表2-1。
表2-1 污水工藝比選
從表2-1可知,1)單純CASS工藝出水很難滿足生活雜用水回用標準,一般用于污水處理后直接外排至環境的情況,該工藝對運行維護要求不高,小區物業人員稍加培訓即可勝任,缺點是一旦短期停水,污泥系統再次馴化啟動時間長;2)生物接觸氧化法對水質、水量的沖擊負荷適應能力強,控制得當短期停水(一個月左右)不影響污泥系統的運行,可以適應教育機構寒暑假期間污水量驟減的工況,可以利用寒暑假排水量小時更換填料;3)曝氣生物濾池一般應用于污水BOD含量高的工礦企業綜合污水處理,系統流程多,濾池要運行管理要求高,為保證系統的正常運轉,需要專門的污水處理工作人員,通過控制回流量、調整堿度和外加碳(氮)源,可以實現高濃度污水的脫氮、除磷要求;4)MBR工藝出水可以滿足生活雜用水標準,特別適合現有污水處理工藝的升級提標工作,通過中空纖維膜組件的內置(CASS和生物接觸氧化法)或外置(曝氣生物濾池)操作,可以將現有一級排放標準的生活污水提標至回用要求。
3 結論
污水處理工藝的選取影響整個污水處理工程的投資、占地面積、出水水質、運行費用、維護管理復雜程度和后期改造提標的可操作性等現實問題。在選取設計工藝時應認真調研污水水質和設置場所特定工況,必須結合污水的最終去向確定污水處理工藝,不能無謂的提高污水處理標準。
參考文獻:
[1] 趙文莉 蔡靜娜. CASS工藝在城鎮污水處理廠運行中存在的問題及改進措施 [J]. 市政工程設計:140-142
關鍵詞:中小型城市;生活污水;工藝研究
隨著我國的經濟發展,人們的物質生活水平提高了,但是與人們息息相關的水資源卻出現受污染程度越來越高了。為了保護水體環境,國家已把城市給排水列為基本建設領域重點支持的產業,并提出至2000年我國污水處理率達到25%,2010年污水處理率達到40%的總體目標。而中小城市污水處理項目將占有相當高的比重。所以我們要做到經濟與環境保護協調發展,生活的質量不斷提高。為使有限的投資取得好的效益,結合中小城鎮生活污水狀況,進行各種工藝研究。
1 中小型城市生活污水處理的工藝簡介
1.1 無能耗地埋式小型生活污水裝置
即改進型化糞池,工藝流程如下:
污水――厭氧水解池 ―― 厭氧過濾池――氧化溝――出水
厭氧水解池即為國標化糞池,厭氧過濾池即為厭氧接觸氧化池,內置填料,氧化溝即利用排水溝及強制通風,空氣中的氧氣溶入污水中的過程為自然進行。
1.2 A/O法
這是傳統活性污泥法,其改進型有A2/0、AB工藝。
即厭氧―好氧污水處理工藝,流程如下:
污水―粗格柵―提升泵站―細格柵池―鐘式沉砂池―厭氧水解池―接觸氧化池―沉淀池― 過濾池―消毒出水―污泥回流―
1.3 氧化溝法
氧化溝法是活性污泥法的一種變型,其曝氣池呈封閉的溝渠型,池體狹長,故稱為氧化溝。是污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動,因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。 典型的氧化溝有:A:卡羅塞式;B:奧巴爾型;C:交替工作式氧化溝;D:曝氣―沉淀一體化氧化溝。
目前較流行微曝氧化溝技術,這是廣東省環境工程裝備總公司以氧化溝為基礎開發出的一種污水處理工藝,也是一種值得推薦的一種新型氧化溝活性污泥法。有機污染物得到較徹底的去除,剩余污泥高度穩定,無需初沉池和污泥消化池。
工藝流程圖如下:
進水―粗格柵―提升泵站―細格柵池―鐘式沉砂池―厭氧池―缺氧池―好氧池―沉淀池―消毒出水―污泥回流
1.4 SBR法
即間歇式活性污泥法,由于它具有一系列優于普通活性污泥法的特征,目前已普遍應用于污水處理工程中。SBR法中曝氣池兼具沉淀的作用,厭氧、好氧也在同一池進行。其運行操作由流入、反應、沉淀、排放、待機五個工序組成。通過調節每個工序的時間,可達到除磷脫氮的效果。
SBR法處理工藝流程如下:
污水――粗格柵――提升泵站――細格柵池―鐘式沉砂池――SBR反應器――過濾――消毒出水
1.5 CASS工藝
CASS工藝是普通SBR工藝的一種改進型工藝。即在SBR池內進水端增加了一個生物選擇器,實現了連續進水(沉淀期、排水期仍連續進水),間歇排水。設置生物選擇器的主要目的是使系統選擇出絮凝性細菌,其容積約占整個池子的10%。CASS反應池由預反應區和主反應區組成,預反應區控制在缺氧狀態,因此,提高了對難降解有機物的去除效果提高。
CASS工藝生活污水處理一般流程圖:
進水――粗格柵(遠程自動)――提升泵房(手動、自動)――細格柵及鐘式沉砂池(自動)――四個CASS池(改良SBR池)――出水紫外消毒池
CASS池是污水處理廠的核心,后部安裝了可升降的自動潷水器,曝氣、沉淀、排水均在同一池子內周期性循環進行,一般CASS工藝操作周期的四個階段:曝氣、沉淀、排水和閑置4個階段,依次在同一CASS反應池中周期交替進行。
2 各種生活污水處理工藝的特點
2.1 無能耗地埋式小型生活污水裝置
這一污水處理工藝適宜單個住宅樓的生活污水處理,且可與國標化糞池組合使用,其最大的優點是運行費用為零。出水水質可達到國家《污水綜合排放標準》中的二級標準。
該工藝適宜于污水量小于20m3/d的污水處理工程,可在較為富裕的農村地區使用。
2.2 A/O法
由A/O法衍生的A2/O、A3/O污水處理工藝,原理上是相似的。
A/O法的主要特點是:適應能力強;耐沖擊負荷;高容積負荷;不存在污泥膨脹;排泥量非常少;具有較好的脫氮效果。但傳統活性污泥及其改進型A/0、A2/0、AB工藝,處理單元多,操作管理復雜,尤其是污泥厭氧消化工藝,對管理水平要求較高。污泥厭氧消化可回收一部分能量,根據我國污水處理的實踐經驗,污水處理廠設計規模達到20×104m3/d以上,才具有經濟性。
2.3 氧化溝法
氧化溝法由于具有較長的水力停留時間,較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統活性污泥法,可以省略調節池,初沉池,污泥消化池,有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果,這主要是因為巧妙結合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置,是氧化溝具有獨特水力學特征和工作特性:
1)具有很強的耐沖擊負荷能力,對不易降解的有機物也有較好的處理能力。
2)具有明顯的溶解氧濃度梯度,特別適用于硝化-反硝化生物處理工藝。
3)溝內功率密度的不均勻配備,有利于氧的傳質,液體混合和污泥絮凝。
4) 氧化溝的整體功率密度較低,可節約能源。
其中微曝氧化溝法是氧化溝法中比較先進的一種工藝。
1)微曝氧化溝工藝具有反硝化過程的一切優點:如可恢復硝化階段約50%的堿度;可利用缺氧條件去除部分BOD5;可利用氧化溝原有的流速,不增加動力的情況下,將相當于400%進水流量以上的硝化液回流到前置缺氧池與原水混合并進行反硝化反應,達到較高程度總氮的去除。
2)微曝氧化構采用深水微孔曝氣和水下推流相結合的微曝系統。充氧能力高,保證氧化溝出口處氧濃度不小于l~2mg/L,保持活性污泥良好的凈化功能:混合攪拌充分,維持渠液流速在0.3米秒,防止污泥沉降,使污泥與原水充分混合,徹底地進行硝化反應。
3)微曝氧化溝工藝出水水質好,運行穩定。
4)占地較少。因在流程中省了初沉池、污泥消化池,同時氧化溝因采用微孔曝氣,水深可從原來3.2m加深到5.8m。池深增大的結果,使氧化溝的面積可相應縮少,因此污水廠總占地面積減少。
5)效益可觀。氧化溝綜合能耗的80%為曝氣裝置的電耗,微曝氧化溝工藝從根本上改變了曝氣方式,由表曝改進為微曝,提高了供氧能力和氧利用率,顯著降低曝氣能耗。較一般氧化溝綜合能耗降低30%,運行費用可節約20%。
2.4 SBR法
設計要點:理論上SBR反應器的容積負荷有一個范圍為0.1~1.3 kgBOD5/m3.d,但為安全計,一般取低值,如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位,最高水位即反應時的水位,最低水位是指排放工序結束時的水位,最低水位必須保證在排水在此水位時,沉淀污泥不隨上清液而流失。
SBR工藝的主要特點有:出水水質較好;占地少;不產生污泥膨脹;除磷脫氮效果好。
2.4 CASS工藝
主要有以下特點:
1)此工藝建設費用低,與常規活性污泥相比,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備,工藝流程簡潔,建設費用可節省10%~25%,占地面積可減少20%~35%。
2)運轉費用省。由于曝氣是周期性的,重新開始曝氣時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節能效果顯著,運轉費用可節省10%~25%。
3) 有機物去除率高,出水水質好。各項指標均符合國家排放標準。
4) 管理簡單,運行可靠,能有效防止污泥膨脹。
5)控制系統設計緊密結合CASS工藝特點,管理簡單,運行可靠。
6) 污泥產量低,性質穩定。
7)操作管理、維修簡單。操作人員可減少40%,費用也可顯著降低。
3 結論
3.1 氧化溝是目前多種城市污水處理技術中出水水質最好,操作最穩定,應用最多的工藝之一。其中微曝氧化溝的工藝技術最為突出,具有處理流程簡單,操作管理方便,出水水質好,工藝可靠性強,基建投資省,運行費用低等特點。
3.2 CASS工藝對城鎮生活污水的處理效果也是較為理想,出水水質符合國家一級排放標準。整個工藝具有投資省、占地少、工作人員少、運行穩定、抗沖擊負荷、有明顯的節能效果、處理成本低等優點。
3.3 因此中小型城市生活污水處理的優選工藝是微曝氧化溝和CASS工藝。
參考文獻
[1]顏秀勤.奧貝爾氧化溝的工程應用性能研究[J].中國給水排水,1999,(7).
關鍵詞:PLC;生活污水;小型城市;
中圖分類號:TU2文獻標識碼:A
1概述
小型生活污水處理廠規模相對較小,日處理能力1~10萬噸/日,主要收集城市生活污水,負責收集、輸送、提升、處理和排放等部分。以4萬噸奧貝爾氧化溝處理工藝為主,根據此工藝的特點確定三個控制子站:變配電間控制子站、污泥處理控制子站、深度處理控制子站,各控制子站與中央監控系統之間采用工業以太網主干環網,形成縣級城市生活污水處理廠的自動化控制系統。
2 自動化控制系統的組成
小型生活污水處理工程的系統組成,由管理層、工藝控制層和現場總線層三層組成,具體見下圖1:
圖1自控系統結構圖
2.1 管理層
綜合樓設中控室,配置數據及網絡服務器,操作站、網絡打印機、故障機圖表打印機、UPS、光端交換機、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統,即數據采集與監視控制系統、組態軟件、數據庫軟件及實驗室計算機,通過網絡設備構成管理層,管理層網絡采用TCP /IP通訊協議,負責整個自控系統的監視、控制、管理。
管理層采用100M光纖以太網,系統的通訊服務器采用雙機熱備方式。在正常工作時,服務器采集接受各種數據和控制命令的輸出,在主機發生故障時,熱備機能夠切換至主機工作。
操作系統為實時多用戶網絡操作系統,具有文件管理、文本編輯、在線診斷、支持數據的顯示及打印功能。
監控軟件為開放、實時、分布、關系型數據庫結構式軟件,可實時對廠內數據的采集、處理、分類、儲存。自動生成報表,同時能進行日報、月報、年報的統計和打印。
管理層設置有一個操作員站,能上傳數據至上級主管部門。
管理層控制整個污水廠的運行,通過在線儀表監測進水水質和出水水質,顯示、累計污水廠各個工藝設備的運行參數,根據水質狀況實時變化設備的運行,保證污水廠的安全、經濟、有序、高效運行。
2.2 控制層
控制層對控制范圍內的區域可獨立完成工藝設備的參數監測和設備控制。通過100M光纖環網傳輸,實施數據的交換,控制設備的運行,如曝氣機的變頻運行,根據氧化溝內外溝的溶氧參數、加藥泵的運行臺數根據進出水水質實時采用閉環控制等。
控制層是管理層及現場層的紐帶,控制層的穩定及傳輸速率對整個系統起到關鍵作用,因此要求網絡通訊波特率大于等于100Mbps,通訊距離大于等于5公里,宜采用單模光纖穿管敷設。
2.3 現場層
根據根據工藝流程圖如圖2確定PI&D (Piping & Instrument Diagram) 系統原理圖:
根據工藝的特點確定廠區三個控制子站:變配電間控制子站、污泥處理控制子站、深度處理控制子站。
1#變配電間控制子站(PLC1)設置于配電間控制室,負責粗格柵、進水泵房、細格柵、旋流沉砂池、進水流量井、進水儀表小屋、變配電間、二沉池、氧化溝、厭氧池。
2#污泥處理控制子站(PLC2)設置于脫水機房控制室,負責脫水機房、污泥泵房、出水儀表小屋。
3#深度處理控制子站(PLC3)設置于分配電室控制室,負責加藥間、中間提升泵房、混合反應池等
反硝化深床濾池、紫外消毒等設備自帶PLC采用總線制通訊與系統連接。
圖2工藝流程圖
現場層多采用Profibus總線,它是一種應用較廣的開放式總線,它的Profibus-DP系列被大量采用。
現場層直接采集儀表數據、控制設備的運行,主要設備有、可編程邏輯控制器(PLC)、觸摸屏、PLC柜、工業以太網光端交換機、UPS(不間斷電源)、PLC編程軟件、觸摸屏支持軟件等。
3 主要設備控制方式
全廠工藝設備實現以下控制方式:
控制優先級別由高到低位依次為:現場手動模式、就地檢修維護、遙控模式、自動模式.
進水泵的控制根據吸水井中液位自動控制泵的開/停及運行臺數,PLC按照進水流量檢測值自動控制變頻調速泵的運行轉速,進水泵根據水位的變化自動輪換運行。
粗細格柵根據前后水位差控制,當格柵水位差值達到預先設定值時,啟動格柵機自動運行。根據進水中雜質情況,可在控制室主機上通過輸入設備人工設定或修改粗細格柵前后水位差的設定值。
粗細格柵機也可根據時間周期控制,即格柵機每隔一段時間運行一次,每次運行時間周期可根據進水雜質情況在控制室設定或修改,同時當進水渠道中的方形閘板關閉時粗細格柵應停止運行。
皮帶輸送機與粗細格柵機聯動控制,聯動控制時粗格柵機啟動后應啟動皮帶輸送機聯動運行;粗格柵機停止運行后,應延時停止皮帶輸送機運行。
旋流沉砂池攪拌機根據進水流量及來砂量自動調節轉速,保證沉砂效果。并與PLC1進行數據通訊,其設計應能保證足夠的過載保護以防止設備損壞。沉砂池設備按時間周期一步化控制,時間周期應24小時可調。
潛水攪拌器按事先設計好的程序連續運行。PLC應累計每臺推進器的運行時間,在設備運行達到運行周期后應停止該設備的運行并對設備作一次全面的檢修。
二沉池吸泥機按事先設計好的程序連續運行一步化操作。
氧化溝的表面曝汽機控制根據內外溝的的溶氧及出水TP、TN-NH3自動控制表面曝汽機開/停及運行臺數,PLC按照溶氧檢測值自動控制變頻調速曝汽機的運行轉速。
回流污泥泵自動控制時,根據進水流量,按照污泥回流比值自動控制回流污泥泵的運行轉速,保證污泥回流量。
剩余污泥泵自動控制時,根據儲泥池液位自動控制剩余污泥泵運行。
在編制潛污泵控制軟件時應設置潛污泵的檢修周期使潛污泵能得到及時的維護及保養延長潛污泵的使用壽命。
污泥脫水為成套設備,配套的控制系統能根據污泥量自動控制設備的運行,根據污泥量及污泥含固率自動控制加藥量,同時此系統能按設計要求的標準通用通訊協議連接到控制室PLC上,將設備運行狀態,故障狀態,加藥量等參數送至控制室,在控制室能對設備故障,加藥量等重要參數設置報警功能,并能在污泥濃縮及脫水系統設備出現故障時停止設備的運行。此控制系統由設備制造廠提供。
反硝化深床濾池設有進水閥門、氣動閥門、反沖洗泵、鼓風機等設備,根據設備自帶程序控制,由正常處理及反沖洗兩個過程交替進行。濾池一般一天反沖洗一次,當濾池的堵塞程度達到極限,即濾床壓力差達到設定值時,濾池提前進入反沖洗。
紫外消毒自帶PLC系統,根據水量自動開啟紫外燈管數量,處理水中的微生物。
3、總結
小型城市生活污水處理廠PLC系統采用此方式層次分明、有利于調度管理、可減少值班人員,降低成本;采用光纖環網、冗余結構、提高運行可靠性,增強系統的可擴展性;采用Profibus總線,自適應性強,接線、維護等簡單方便,開放式接口,可與主管部門直接聯絡。
4、參考文獻
[1] 李勝海主編,城市污水處理工程建設與運行.安徽科學技術出版社,2011.9
[2] 夏暢斌.污水處理機械化及自動化.北京:化學工業出版社出版社,2008.
[3] 宋延民,賈方亮等. 污水處理系統的電氣控制[J].電氣傳動雜志,1997.
關鍵詞:SBR工藝,分段進水,深度脫氮,運行優化
中圖分類號:U664.9+2 文獻標識碼:A 文章編號:
針對中小型污水處理廠SBR工藝的實用性
1.1中小型污水處理廠的特點
近年來,大型污水處理廠建設數量相對減少,而處理規模在10萬噸/天以下的中小型污水廠則越來越多。
中小型污水處理廠除了規模較小外,還具有如下特點:(1)由于負擔的排水面積小,污水量較小,一天內水量水質變化較大,頻率較高;(2)在城鎮小區或企業內修建,占地往往受到限制,處理單元應當盡量布置緊湊;(3)要求操作簡單,維護費用低;(4)由于規模較小,一般不設置污泥消化;(5)采用低負荷,延時曝氣工藝,盡量減少污泥量同時使污泥部分好氧穩定;(6)要求自動化程度較高,以減少工作人員配置,降低經營成本;(7)與環境協調性好,大多數情況下處理后的水可就近排放,可作為地面水體的補充水源。
鑒于以上的特點,對于中小型城市污水廠,間歇式活性污泥法SBR工藝成為首先考慮的工藝方案。
SBR工藝簡介
典型的SBR一個運行周期按次序分為五個階段:進水、反應、沉淀、排水和閑置階段[1]。當反應池進水結束后,開始曝氣反應,待有機物濃度達到排放標準后,停止曝氣,使混合液在反應器中處于靜止狀態進行固液分離,經過一段時間后排除上清夜,沉淀污泥進入閑置階段。[2]。
1.3 SBR工藝特點
SBR工藝之所以能夠日益受到重視,并廣泛應用,是由于其運行方式的特殊性,使其具有以下連續流系統無法比擬的優點[3]。這些優點表現在:(1)工藝流程簡單、基建與運行費用低;(2)生化反應推動力大、速率快、效率高;(3)耐沖擊負荷能力較強;(4)有效防止污泥膨脹;(5)沉淀效果好;(6)操作靈活,易維護等[4-7]。
SBR工藝運行優化--分段進水
SBR分段進水工藝是一種新型的SBR運行方式,其原理描述如下:
①原污水進入SBR反應器,好氧曝氣進行去除有機物和硝化反應;②SBR系統好氧硝化完全后,投加適量原水作為后續反硝化所需的碳源;③反硝化完全后進行再曝氣,使投加原水而額外帶入系統的氨氮全部轉化為硝態氮;④重復投加適量原水進行反硝化和后曝氣的過程(n次),最后經反應末端投加適量的外碳源(如乙醇等)和適量曝氣后就可實現深度脫氮。
SBR分段進水工藝在最大的優勢就是在充分利用原水中有機碳源的前提下,可獲得高效脫氮效果。
SBR分段進水工藝脫氮效率分析
對于反硝化反應5C(有機碳)+ 2H2O + 4NO3- 2N2 + 4OH- + 5CO2
欲去除4份NO3- (4×14),必須提供5份有機碳。又因為氧化一個碳生成CO2需2份氧,故5份碳合成 BOD5值為(5×32),故理論上廢水的 BOD5/ NO3-須大于20/7才能滿足反硝化過程對碳源的要求。
對于SBR分段進水工藝,假設全部氨氮在硝化階段轉化為硝態氮,而全部硝態氮在反硝化階段轉化為氮氣,并忽略細菌合成細胞過程中所去除的氨氮和進水中的硝態氮。設進水的 BOD5/TN為x。
硝化完全后投加含 BOD5為20 NO3--N/7的原水提供碳源進行反硝化,反硝化完全后曝氣,由于加進原水而引入的氨氮全部轉化為硝態氮,重復加適量原水反硝化,然后曝氣再進行硝化。設進水TN的量為a,當x >20/7時,其總氮的去除率η與投加原水的次數n的關系如下所示:
當n =1時, (2-1)
第二次進水為去除a的TN,需加入含有 BOD5為的原水,同時帶入的TN為
當n =2 時,(2-2)
第三次進水時,為去除的TN,需加入含 BOD5位的原水,同時帶入的TN為,
所以,當n =3 時,(2-3)
以此類推,當n =n 時
(2-4)
由于x >20/7,所以當n ∞時,η1
當x ≤20/7時,仍有下面關系存在:
但當n∞時,η,且可看出每次進水量在不斷增加。
結論
分多次進水的SBR法是有效的脫氮模式,影響反硝化脫氮效率的主要因素是投加原水次數n和進水的BOD5/TN值。得出以下公式:當碳源充足時,,可看出,隨著投加原水次數的增加,總氮去除效率也會不斷提高。當水質碳氮比合適時,用SBR分段進水工藝可嚴格控制出水TN。
參考文獻
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[關鍵詞]A2/O工藝 臭氣 生物土壤法除臭
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)30-0166-02
為改善職工工作環境,北沖污水處理廠分別于2011年9月和2012年12月對污泥脫水處理段和進水預處理段臭氣產生區域進行了除臭裝置系統的施工,調試正常后投入運行。采用的是江蘇博恩BOHNTM公司的“加強型生物土壤法除臭工藝”系統,為保證除臭系統能良好運行和保持效果穩定,本廠特制定了《加強型生物土壤除臭系統操作規程》和《加強型生物土壤除臭系統維護規程》,建立了設備檔案,并對廠內相關崗位管理、操作、維修人員進行了除臭系統操作和維護培訓。
1.加強型生物土壤除臭系統工作原理
“加強型生物土壤法除臭工藝” 系統工作原理及生物土壤氣體處理系統的組成示意圖如圖1,2:
加強型生物土壤法除臭工藝原理:污水處理過程中所產生的臭氣(主要是硫化氫和易揮發性有機氣體(VOC)等),經收集系統收集后集中送至生物濾池除臭裝置處理,臭氣通過濕潤、多孔和充滿活性微生物的濾層填充介質,暫時地被吸附在孔道表面、微生物細胞表面和薄膜水層中,然后利用微生物細胞個體小、表面積大、對惡臭物質的吸附、吸收和降解功能,將惡臭物質吸附后分解成CO2、H2O、H2SO4、HNO3等簡單無機物,從而達到除臭目的,除臭處理后氣體達到GB14554-93國家惡臭污染物廠界標準中二級排放標準,和GB 18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》廠界(防護帶邊緣)廢氣排放最高允許濃度二級標準。除臭設備處理效率達到90%以上,無二次污染。
微生物除臭過程分為三步:(1)臭氣同水接觸并溶解到水中;(2)水溶液中的惡臭成分被微生物吸附、吸收,惡臭成分從水中轉移至微生物體內;(3)進入微生物細胞的惡臭成分作為營養物質為微生物所分解、利用,從而使污染物得以去除。生物濾池法除臭流程簡圖如圖3:
2.加強型生物土壤除臭系統組成
加強型生物土壤除臭系統由以下三個系統組成:
1.收集系統:
1.1污泥脫水處理段在運行過程中產生臭氣三個主要點源收集系統:(1)污泥大棚:干化后的污泥堆放在污泥大棚,經厭氧發酵,會產生大量臭氣,因此是主要的臭氣產生點源。(2)儲泥池:回流污泥提升至此,會產生一些臭氣,但因量少,屬次要污染源。(3)離心脫水機出泥口:剛干化的污泥跌落口也會產生一些臭氣,但因量少,也屬次要污染源。通過封閉覆蓋住敞開的儲泥池渠道、池子表面和離心脫水機出泥口周圍操作平臺,均用塑鋼板進行了全封閉,為便于取樣和檢修,此結構是可拆卸式,并專門預留了活動推門和活動鏟泥口。封閉污泥大棚受現有條件的限制只對南北東向四周圍墻用混凝土磚墻進行了全封閉,西向墻面半封閉,以便污泥運輸車進出。將產生臭氣的點源密封起來,防止它通過自然對流的形式擴散到大氣中去。下圖為污泥脫水處理段離心脫水機和污泥大棚臭氣管路收集系統(圖4)。
1.2進水預處理段在運行過程中產生臭氣的三個主要點源的收集系統:(1)進水泵房井:污水通過總進水井、粗格柵井、流入進水泵房井,經厭氧發酵,會產生大量臭氣,因此是主要的臭氣產生點源。(2)細格柵渠道:污水提升至渠道進水池,流入細格柵前、后渠道,會產生一些臭氣,但因量少,屬次要污染源。(3)旋流沉砂池:污水經渠道流入旋流沉砂池,表面明渠及巴氏槽水會產生一些臭氣,但因量少,也屬次要污染源。通過鋪設有機玻璃鋼蓋板封閉覆蓋住敞開的總進水井、粗格柵井、進水泵房井表面、細格柵渠道表面、旋流沉砂池井、明渠及巴氏槽表面。將產生臭氣的點源密封起來,防止它通過自然對流的形式擴散到大氣中去。下圖為進水預處理段臭氣收集系統(圖5)。
收集到的臭氣排入到布氣管路系統,在有機玻璃鋼風管上開鑿一定數量的收集氣孔,臭氣由于空氣負壓的原因被收集到FRP管道中,利用風機抽風,臭氣進入開有大小不同的散氣孔布氣管,臭氣從散氣孔進入含有大量微生物的透氣活性土壤層,被微生物完全氧化并轉化為二氧化碳和水份及微生物細胞生物質。
1.3除臭風機及其控制系統采取由現場控制柜控制,除臭系統內各主要設備(風機、噴淋系統)手動方式操控。
2.加強型生物土壤過濾處理系統主要部件組成:(1)臭氣布氣系統:此系統由HDPE管道和其管道配件組成,其基本組織原理是由布氣干管接納由風機引出的臭氣,再通過布氣支管散布到活性土壤層下方。布氣支管管體上開有一定尺寸的布氣孔,臭氣將從布氣孔中緩慢各上散逸出來,從而被微生物吞噬。(2)增濕系統:用以保持生物土壤的濕度;(3)生物土壤濾體:提供微生物生存必需的氧氣、水分和礦物營養;(4)噴灌系統:用以維護表面植物覆蓋和保持生物土壤的濕度層;(5)綠化草坪:有助于生物濾體的防沖刷、美化環境。
3.加強型生物土壤除臭系統運行效果分析
3.1臭氣去除效果檢測數據:對污泥脫水處理段、進水預處理段的除臭設備進、出風口氨氣含量進行了檢測,進、出風口空氣采樣量5L,檢測結果進風口氨氣0.55mg/m3,出風口氨氣0.36mg/m3,氨氣的去除率為34.5%。
3.2職工感官反應:因客觀原因,未能對進、出風口進行全年不同季節、不同風向的臭氣濃度進行檢測,但經職工直接感官反應,工作區域臭氣去除較明顯:特別是脫水車間控制間,因該房間最接近污泥大棚,發酵后的臭氣直接從后門竄進來,污泥大棚封閉除臭后這個房間臭氣去除的效果最為明顯。還有進水泵房集水井,污水流入產生大量臭氣,加上沉積的污泥厭氧發酵,集水井封閉除臭后臭氣去除的效果也最為明顯。
3.3除臭效果的穩定性:每天定時開啟灌溉設備對除臭系統進行噴灌,投入運行后,除臭濾池表面的草坪未出現枯黃現象。每天污泥處理段在開啟脫水機運行時才開啟除臭設備,而進水預處理段則全天開啟除臭設備,除臭效果較穩定。下圖為生物除臭濾池及除臭風機系統(圖6)。
3.4運行費用較低:因噴灌系統采用的是中水,所以運行費用主要為電費。除臭系統中主要耗電設備是除臭風機:污泥處理段按開機時間8小時計,風機功率為7.5KW,用電量為7.5KW×8h=60KW;進水預處理段按開機時間24小時計,風機功率為11KW,用電量為11KW×24h=264KW;每日總用電量為275KW,按電費0.7631元/度計,則日用電費為209.9元/日。
3.5操作較簡便,維護較簡單:因該除臭系統采用的天然礦物質濾料中含有營養物質,故能保證使用過程無需另外補充營養物質,運行過程只需少量加水,無需添加藥劑、養分等,因此日常設備維護工作主要是:(1)風機加注油(半年一次)及更換皮帶(一年一次);(2)對增濕、噴灌系統的維護:三個月將噴霧頭拆卸并清洗濾網一次;(3)收集惡臭氣體的管路上設有多個氣體收集風口,收集風口為可調節式,調節各風口氣體收集量的均勻,日常一般無需調節,只需經常清除風口的飛蟲和灰塵,做好清潔工作即可。
3.6除臭設備間歇運轉,即在設備檢修或工藝調整需要停機,恢復正常使用,除臭效果基本不受影響。因為,當臭氣量減小時,則土壤濾體中的菌種遵循“弱肉強食”的生存原則,留下少量的生命力頑強的菌種。當臭氣量增大時,菌種會以極快的速度繁衍,來滿足“吞噬”臭氣的數量要求。通過這些循環往復,建立臭氣量與菌種量的平衡,使得除臭效果得以長期維持。