【正文】 處理過程中微生物的活性必須在工廠界區(qū)內(nèi)即進(jìn)行處理 5CODcr 對(duì)于某些生產(chǎn)裝置排出高 CODcr 污水需要在裝置界區(qū)內(nèi)預(yù)處理 6 預(yù)處理工藝類別為了提供污水廠采用生物處理工藝的條件保障污水廠穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行應(yīng)對(duì)預(yù)處理工藝類別進(jìn)行規(guī)定提倡采用物化法限制采用生物法 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) 依據(jù)炎劉鎮(zhèn)污水處理廠源水中主要為城市污水參考同類型省內(nèi)污水處理廠的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)確定污水處理廠設(shè)計(jì)水質(zhì)如下表 表 342 進(jìn)水水質(zhì) 指標(biāo) BOD5 CODcr SS NH3N TP TN pH 濃度 mgl ≤ 180 ≤ 280 ≤ 180 ≤ 30 ≤ 3 ≤ 40 69 2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) 炎劉鎮(zhèn)地處淮河流域污水廠尾水最終由南山河泄洪渠 排入淮河依據(jù)我國有關(guān)環(huán)保政策設(shè)計(jì)出水須執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB189182020 中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的 A 類標(biāo)準(zhǔn)如下表 表 343 出水水質(zhì)主要指標(biāo) 指標(biāo) BOD5 COD SS TN NH3N TP 濃度 mgl ≤ 10 ≤ 50 ≤ 10 15 ≤ 58 ≤ 05300 米 根據(jù)規(guī)劃環(huán)保等相關(guān)部門意見擬選擇以下廠址平田路與雙河路交口東南角地塊總規(guī)中選址該廠址具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 與總體規(guī)劃一致 2 廠址位于污水廠收集范圍的中部地勢(shì)低洼有利于污水的收集 3 具備遠(yuǎn)期擴(kuò)建條件 廠區(qū)防洪 項(xiàng)目所在地炎劉鎮(zhèn)位于江淮分水嶺地區(qū)依據(jù)鎮(zhèn)區(qū)總體規(guī)劃規(guī)劃鎮(zhèn)區(qū)范圍內(nèi)地勢(shì)處均處在城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn) 20CODBOD5SS 的去除率但對(duì)氮磷的去除率是有一定限度的采用常規(guī)的好氧曝氣僅從剩余污泥中排除氮磷其去除率分別為 10～ 25和 12～ 19均達(dá)不到上述污水廠出水要求因此必須對(duì)污水采用脫氮除磷工藝 污水的脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學(xué)法二大類物理化學(xué)法由于需投加相當(dāng)數(shù)量的化學(xué)藥劑有運(yùn)行費(fèi)用高殘?jiān)看箅y處置等缺陷因此城市污水處理一般不推薦采用而一般污水處 理又可分為活性污泥法和生物膜二種生物膜法采用填料或?yàn)V料掛膜提高微生物單位體積的密度可大大提高容積負(fù)荷占地面積小但在實(shí)際運(yùn)行控制過程中廣泛存在池型復(fù)雜控制困難膜易積存濾料流失水流短路以及氧化池底布?xì)夤軝z修不便填料堵塞板結(jié)等問題 活性污泥法同生物膜法相比具有處理效率高處理效果好運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富環(huán)境良好等優(yōu)點(diǎn)因此對(duì)城市污水進(jìn)行脫氮除磷生物活性污泥法是其中的首先方案在國內(nèi)外亦被普遍采用 1 生物脫氮除磷工藝的歷史 從 60 年代開始美國曾系統(tǒng)地進(jìn)行了氮磷物化處理方法研究結(jié)果認(rèn)為用物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大污泥多處理大量 城市污水經(jīng)濟(jì)上不合算因此著手研究生物法脫氮除磷 從 70 年代開始采用活性污泥法脫氮已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程 1977 年正式命名為 AO 法 AAO法是在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究開發(fā)而成的生物脫氮除磷工藝流程 我國從 80年代初開始開展生物脫氮除磷研究在 80年代后期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程目前常用的生物脫氮除磷處理工藝有 AAO 法 SBR 法 Sequencing Batch Reactor 序批式活性污泥法 氧化溝法等均取得較好效果 傳統(tǒng)的充放水 SBR 法逐漸發(fā)展演變成多種形式如 ICEAS 間歇循環(huán)延時(shí)曝氣法 DATIAT 需氧池間歇曝氣池 CASS 循環(huán)活性污泥系統(tǒng) UNITANK 運(yùn)行與三槽式氧化溝相似 MSBR 等典型的SBR 及其變種均可通過控制污泥負(fù)荷厭氧缺氧好氧分配實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷 氧化溝法改良為帶有沉淀槽的三槽式氧化溝 AC 氧化溝及 2020 型氧化溝等等氧化溝法機(jī)器改良型也可通過增加厭氧段單獨(dú)隔離開缺氧段來更好地實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷 常規(guī)的活性污泥法 AAO終又派生出各種變法例如 AAO法中變?yōu)?UCT法及 MUCT法等均可實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷 2 生物脫氮除磷工藝基本原理 生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理采用人工方法予以控制首先污水中有機(jī)氮蛋白氮等在好氧條件下 轉(zhuǎn)化成氨氮而后有消化菌變成硝酸鹽氮這個(gè)階段稱為好氧消化隨后在缺氧條件下有反消化菌作用并有外加碳源提供能量使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖莩鲞@階段稱為缺氧反硝化整個(gè)生物脫氮過程就是氮的分解還原反應(yīng)反應(yīng)能量從有機(jī)物中獲取在硝化與反硝化過程中影響其脫氮效率的因素是溫度溶解氧 PH值以及反硝化碳源等生物脫氮系統(tǒng)中硝化菌增長(zhǎng)速度緩慢所以要有足夠的污泥泥齡反硝化菌的生長(zhǎng)主要在缺氧條件下進(jìn)行并且要有充裕的碳源提供能量才可促使反硝化作用順利進(jìn)行 由此可見生物脫氮系統(tǒng)中硝化與反硝化反應(yīng)需要具備如下條件 硝化階段足夠的溶解氧 DO值 2mgL以 上合適的溫度最好 20℃不低于 10℃足夠長(zhǎng)的污泥齡合適的 pH 條件 反硝化階段硝酸鹽的存在缺氧條件 DO值 02mgL 左右充足的碳源 能源 合適的 PH 條件 通過上述原理可組成缺氧與好氧池即所謂 AO 系統(tǒng) AO 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要控制的幾個(gè)主要參數(shù)就是足夠的污泥齡與進(jìn)水的碳氮比 3 生物脫磷 利用活性污泥中聚磷菌這種菌的特點(diǎn)是能貯存磷酸鹽又能貯存碳源 以β羥丁酸形式貯存即PHB 形式貯存 在厭氧條件進(jìn)水中有機(jī) 物與細(xì)菌體內(nèi)磷酸鹽作用由菌體內(nèi)磷酸鹽分解后提供能量合成 PBH 并放出磷在好氧條件下利用體內(nèi)的 PHB 吸收液體中的磷形成磷酸鹽形式貯存在細(xì)胞內(nèi)因此生物除磷僅指液相中的磷酸鹽轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中去所以污泥的含磷量很高可達(dá)8～ 10 一般 15 影響生物除磷的因素是要厭氧條件 DO 0 同時(shí)要有快速降解 COD即 PCOD 比值恰當(dāng)希望含磷污泥盡快從系統(tǒng)中排出也就是說污泥齡要短否則泥中的磷又會(huì)解析到液體中 按照上述原理在生物碳氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個(gè)厭氧池這樣就形成所謂 AAO 系統(tǒng)即厭氧缺氧好氧系統(tǒng) 4 生物脫氮除磷的影響因素 從生物脫氮除 磷原理看出兩者要求的有些方面是相互制約的要正常發(fā)揮系統(tǒng)脫氮除磷效率詳細(xì)分析進(jìn)水水質(zhì)是十分必要的有如下幾點(diǎn)值得注意 COD 濃度達(dá)到除磷要求取決于進(jìn)水中易生物降解 COD 濃度一般不得小于 50mgL 比值一般為進(jìn)水 COD 的 14～ 13 所以進(jìn)水 COD 低于 150mgL 不能達(dá)到除磷要求 TKNCOD 比值 TKNCOD 值小于 008 可完全去除硝酸鹽若在 008～ 011 之間不能完全去除硝酸鹽可以采用 UCT工藝從厭氧池中去除磷酸鹽 011～ 014之間 UCT工藝也不能完全消除厭氧池中的硝酸鹽要控制回流比減少硝酸鹽對(duì)厭氧池影響當(dāng) TKNCOD大于 014城市污水不能用生物脫氮除磷方法 PCOD 值 PCOD 值應(yīng)小于 0025 方能達(dá)到除磷要求 水溫供氧量用夏季水溫復(fù)算生物降解用冬季水溫復(fù)算 按照上述分析通過對(duì)城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)分析確定可以采用生物脫氮除磷工藝對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷 本工程擬對(duì)下列三個(gè)工藝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較氧化溝法 AAO 法 MSBR 等各處理工藝的機(jī)理簡(jiǎn)述如下 一 MSBR 方案一 1901年英國 Ardern和 Lockett在其試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上在世界化學(xué)學(xué)報(bào)上首先發(fā)表了一篇重要的科研報(bào)告介紹了在單一的反應(yīng)器內(nèi)將空氣注入污水中將其所產(chǎn)生的污泥進(jìn) 行循環(huán)并按間歇方式運(yùn)行就得到良好的污水凈化效果基于試驗(yàn)成果誕生了活性污泥法 80 年來活性污泥法一直處于污水生化處理的主導(dǎo)地位但是由于當(dāng)時(shí)的活性污泥法雖然處理效率很可觀由于監(jiān)控和檢測(cè)技術(shù)的限制 SBR 法未得到廣泛應(yīng)用 70 年代起由于西歐各國財(cái)政上的原因政府對(duì)小城鎮(zhèn)環(huán)保項(xiàng)目的投入減少迫使小城鎮(zhèn)的環(huán)保事業(yè)著眼于低投資低能耗同時(shí)由于程控技術(shù)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展一些水質(zhì)儀表如溶氧測(cè)定儀 ORP 計(jì)的開發(fā)應(yīng)用于是 SBR 法又得到了重視日本美國澳大利亞法國等國家開始了高層次重新研究間歇活性污泥法被命名為序批式活式污泥法 Sequencing Batch Reactor 簡(jiǎn)稱 SBR 根據(jù) SBR 工藝運(yùn)行模式其操作由進(jìn)水曝氣反應(yīng)沉淀排出和閑置 5個(gè)基本過程從進(jìn)水至閑置間的工作時(shí)間為一個(gè)周期在一個(gè)周期內(nèi)的 5個(gè)過程都在一個(gè)反應(yīng)池內(nèi)按程序完成整個(gè)處理系統(tǒng)可以通過二個(gè)或二個(gè)以上的反應(yīng)池進(jìn)行組合交替完成由于 SBR 工藝流程短反應(yīng)過程在一個(gè)池內(nèi)按時(shí)間程序完成所以在時(shí)間程序中進(jìn)水階段可以降低曝氣強(qiáng)度使池內(nèi)產(chǎn)生缺氧狀態(tài)而曝氣階段的時(shí)間可根據(jù)實(shí)際反應(yīng)時(shí)間而定通過時(shí)間順序可以對(duì)缺氧好氧的比例進(jìn)行調(diào)整使處理系統(tǒng)更適應(yīng)水質(zhì)的變化和達(dá)到期望的出水標(biāo)準(zhǔn)通過時(shí)間程序可控制沉淀出水 水質(zhì)根據(jù)活性污泥的實(shí)際沉淀時(shí)間使出水 SS 濃度更低 由于 SBR 法中曝氣沉淀集一池內(nèi)節(jié)約了二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng)但曝氣池體積曝氣動(dòng)力設(shè)備均要增加在中小規(guī)模污水處理中是較好的處理工藝 典型的 SBR工工藝已發(fā)展出了許多變種 MSBR為改良式連續(xù)流序批反應(yīng)器它是在傳統(tǒng)的 SBR技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)成功的污水處理新工藝該方法為各種優(yōu)勢(shì)微生物的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了最佳的環(huán)境條件和水力條件使得有機(jī)物的降解氨氮的硝化反硝化以及磷的釋放吸收等生化過程保持高效反應(yīng)狀態(tài)有效地提高生化去除率該法采用組合式聯(lián)體結(jié)構(gòu)占地面積小運(yùn)行費(fèi)用低剩余污泥量少 本工程擬采用 MSBR 工藝作為方案一進(jìn)行比較 MSBR 工藝分為預(yù)處理生物處理和污泥處理三部分 MSBR 反應(yīng)池為主反應(yīng)池連續(xù)進(jìn)水兩個(gè)序批池交替運(yùn)行 MSBR 的流程示意見圖 51 流程的實(shí)質(zhì)與傳統(tǒng) A2O 工藝一樣但它強(qiáng)化了各反應(yīng)區(qū)的功能為各優(yōu)勢(shì)菌種創(chuàng)造了更優(yōu)越的環(huán)境和水力條件無論從理論上分析或者實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果看 MSBR工藝是最理想的污水生物除磷脫氮工藝同時(shí) MSBR 工藝的厭氧區(qū)還可作為系統(tǒng)的厭氧酸化段對(duì)進(jìn)水中的高分子難降解有機(jī)物起到厭氧水解作用聚磷菌釋磷過程中釋放的能量可供聚磷菌主動(dòng)吸收乙酸 H 和 e使之以 PHB 形式貯存在菌 體內(nèi)從而促進(jìn)有機(jī)物的酸化過程提高污水的可生化性和好氧過程的反應(yīng)速率厭氧缺氧好氧過程的交替進(jìn)行使厭氧區(qū)同時(shí)起到優(yōu)化選擇器的作用 圖 51 MSBR 系統(tǒng)原理流程圖 MSBR 單池工藝流程見圖 52 進(jìn)廠污水經(jīng)預(yù)處理工序后直接進(jìn)入 MSBR 反應(yīng)池的厭氧池與缺氧池一的回流污泥混合富含磷污泥在厭氧池進(jìn)行釋磷反應(yīng)后進(jìn)入缺氧池二缺氧池二主要用于強(qiáng)化整個(gè)系統(tǒng)的反硝化效果由主曝氣池至缺氧池二的回流系統(tǒng)提供硝態(tài)氮缺氧池二出水進(jìn)入主曝氣池經(jīng)曝氣反應(yīng)后再進(jìn)入序批池 I 或序批池 II 如果序批池 I 作為沉淀池出水則序批池 II 首先進(jìn)行缺氧反應(yīng)再進(jìn)行 好氧反應(yīng)或交替進(jìn)行缺氧好氧反應(yīng)在缺氧好氧反應(yīng)階段或預(yù)沉階段序批池的混合液通過回流泵回流到泥水分離池分離池上清液進(jìn)入主曝氣池沉淀污泥進(jìn)入缺氧池一經(jīng)缺氧反硝化脫氮后提升進(jìn)入?yún)捬醭嘏c進(jìn)廠污水混合釋磷依次循環(huán) 單元 6至單元 5的回流用于強(qiáng)化整個(gè)系統(tǒng)的反硝化效率根據(jù)要求的反硝化效率的高低可通過變速調(diào)節(jié)回流泵來改變系統(tǒng)的回流量 圖 52 MSBR 系統(tǒng)流程示意圖 與 T 型氧化溝 Unitank 等系統(tǒng)類似 MSBR 也是將運(yùn)行過程分為不同的時(shí)間段在同一周期的不同時(shí)段內(nèi)一些單元采用不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式以便完成不同的處理目的 MSBR將一個(gè)運(yùn) 轉(zhuǎn)周期分為 6個(gè)時(shí)段由 3個(gè)時(shí)段組成一個(gè)半周期在兩個(gè)相鄰的半周期內(nèi)除序批池的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同外其余各單元的運(yùn)轉(zhuǎn)方式完全一樣各時(shí)段的持續(xù)時(shí)間如下 時(shí)段 140 min 時(shí)段 2 50 min 時(shí)段 3 30 min 時(shí)段 4 40 min 時(shí)段 5 50 min 時(shí)段 6 30 min 其中時(shí)段 123為第一個(gè)半周期時(shí)段 456為第二個(gè)半周期原污水由 MSBR的單元 4進(jìn)入在各個(gè)時(shí)段內(nèi)的流向見表 361