【文章內(nèi)容簡介】 藝所要求的系統(tǒng)環(huán)境。同時(shí)內(nèi)掛式泥水分離系統(tǒng)的開發(fā)并應(yīng)用，使得該系統(tǒng)更加完善、緊湊，形成了真正意義上的集約型生物處理工藝。圖51 短程硝化反硝化生物脫氮途徑改良AO系統(tǒng)在保證處理效果的基礎(chǔ)上，真正意義上的實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能降耗、節(jié)省占地、運(yùn)行維護(hù)簡單等工藝亮點(diǎn)，徹底更新了現(xiàn)有生物污水處理系統(tǒng)的控制和運(yùn)行模式。目前該工藝在國內(nèi)市政、石油化工、醫(yī)藥化工、造紙等多個(gè)污水處理領(lǐng)域成功的實(shí)施了樣板工程和實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目，并得到了業(yè)主的一致好評(píng)。比如造紙廢水——襄樊大楓紙業(yè)污水處理工程。襄樊大楓紙業(yè)有限公司是大楓紙業(yè)集團(tuán)下屬造紙廠之一， 采用麥草制漿漂白造紙工藝，日處理污水能力為12000噸。企業(yè)地處漢江邊僅50～90米遠(yuǎn)，其工業(yè)廢水經(jīng)市政管網(wǎng)直接排放到漢江。200年，大楓紙業(yè)將之收購后，為達(dá)到環(huán)保部門的排放要求及提升企業(yè)自身形象，經(jīng)比選了多種不同的污水處理方案，2005年該企業(yè)利用改良AO工藝進(jìn)行新建系統(tǒng)和調(diào)試，工藝流程為原水+格柵+調(diào)節(jié)池+改良AO系統(tǒng)+出水，出水遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)。表51襄樊大楓紙業(yè)污水處理工程進(jìn)、出水?dāng)?shù)據(jù)表項(xiàng)目規(guī)模12000m179。/d進(jìn)出水水質(zhì)情況CODCrBOD5SSpH進(jìn)水水質(zhì) （mg/L）1400～2000～4004006～9出水水質(zhì) （mg/L）240～28030406～92. 改良AO系統(tǒng)的特點(diǎn)改良AO系統(tǒng)除了出水穩(wěn)定可靠，且具有以下特點(diǎn)：1）最節(jié)能的生物污水處理系統(tǒng)低氧運(yùn)行節(jié)省大量的供風(fēng)量，同時(shí)高效的曝氣系統(tǒng)將充氧效率提高到28%以上，如此可將鼓風(fēng)機(jī)的能耗大大降低；同時(shí)，由于是一體式結(jié)構(gòu)，中間節(jié)省了傳統(tǒng)工藝的機(jī)泵設(shè)備，也為運(yùn)行節(jié)省了能耗，基于實(shí)際項(xiàng)目的耗電量統(tǒng)計(jì)，改良AO系統(tǒng)要比傳統(tǒng)工藝節(jié)省電耗約30%以上。2）投資和占地最為節(jié)省的生物污水處理系統(tǒng)由于系統(tǒng)污泥濃度高，容積負(fù)荷較傳統(tǒng)工藝高，同時(shí)一體式結(jié)構(gòu)省略了二沉池，系統(tǒng)總池容仍小于傳統(tǒng)工藝的生化池池容，池內(nèi)設(shè)備少，所以占地和綜合投資成本都要低于傳統(tǒng)工藝。3）剩余污泥量最低的生物污水處理系統(tǒng)低溶氧且污泥負(fù)荷偏低，使得系統(tǒng)的污泥齡延長，污泥濃度提高，同時(shí)減低了剩余污泥量。某些對(duì)總磷沒有出水要求的工業(yè)項(xiàng)目，甚至實(shí)現(xiàn)剩余污泥零排放，系統(tǒng)自身達(dá)到較好的平衡。4）自我調(diào)節(jié)能力以及耐沖擊能力最強(qiáng)的系統(tǒng)由于智能溶氧控制系統(tǒng)（DOCS）是為該系統(tǒng)量身定做，該控制系統(tǒng)可以根據(jù)水質(zhì)水量的變化以及同步脫氮過程中溶氧、氨氮、硝氮以及總氮之間的關(guān)系，綜合判斷系統(tǒng)的實(shí)際需氧量，智能調(diào)節(jié)需氧和供氧的關(guān)系，同時(shí)由于系統(tǒng)本省有大循環(huán)稀釋系統(tǒng)以及高污泥濃度，可充分避免由于來水水質(zhì)變化造成的系統(tǒng)沖擊，保證出水穩(wěn)定。表52 針對(duì)市政污水處理廠改良AO工藝與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比項(xiàng) 目傳統(tǒng)工藝 （CASS、AO、氧化溝等）改良AO工藝處理規(guī)模( Treatment Capacity)m179。/d10000～50000出水標(biāo)準(zhǔn)(Effluent standards)一級(jí)B占地(Land area)m179。/m2～～運(yùn)營成本(Running cost)Yuan/m179?！芙庋?DO) mg/L2～41~2左右污泥濃度(MLSS)mg/L2000～40005000～8000氣水比(Ratio of air to water)6～ 83～4有效水深(Effective depth of water,m)4～5～6運(yùn)行最低溫度（Minimum operating temperature,℃）10 ℃7 ℃3. 傳統(tǒng)AO與改良AO系統(tǒng)比較表53傳統(tǒng)AO和改良AO技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較（造紙綜合廢水，一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，20000噸/日）序號(hào)項(xiàng)目傳統(tǒng)AO改良AO1缺氧區(qū)（A） 通過攪拌維持污泥懸浮狀態(tài) 二沉池污泥回流 主要作用脫氮 HRT3h1. 通過攪拌維持污泥懸浮狀態(tài)2. 沉淀區(qū)及缺氧區(qū)污泥回流3. 主要作用作為生物選擇區(qū)，穩(wěn)定低氧環(huán)境，優(yōu)選低氧活性菌，同時(shí)具有釋磷脫氮等作用4. HRT3h好氧區(qū)（O） 通過曝氣維持污泥懸浮狀態(tài) DO2~4mg/L HRT16h O段硝化液回流 主要作用去除COD、BOD、氨氮及磷的吸收 通過曝氣維持污泥懸浮狀態(tài) DO HRT12h 和缺氧區(qū)或本區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大比例內(nèi)回流 主要作用去除COD、BOD、氨氮以及總氮2COD降解在工業(yè)廢水比例相對(duì)較高的廢水中，其對(duì)COD降解能力較差，出水COD較高，對(duì)較難降解的有機(jī)污染物處理效果差，還需要通過水解酸化或其他預(yù)處理方法提高可生化性進(jìn)行控制通過控制較低溶氧來實(shí)現(xiàn)兼性菌的富集，對(duì)難降解有機(jī)物有較好的去除效果，能夠起到水解酸化+好氧工藝的效果，同時(shí)避免了水解酸化帶來的一些列問題，如臭氣、腐蝕等。3脫氮原理傳統(tǒng)AO硝化與反硝化分步交替進(jìn)行，停留時(shí)間長，且回流消耗大量的能耗，C/N要求高，TN去除效果不穩(wěn)定，特別是在溫度較低時(shí)，脫氮效果更不理想。脫氮機(jī)理為同步硝化反硝化，通過控制低溶氧，使得脫氮在系統(tǒng)內(nèi)同步完成，且有短程硝化反應(yīng)的發(fā)生，該過程具有能耗小，C/N要求低，同時(shí)由于污泥濃度高，對(duì)低溫有更好的耐受性。4曝氣方式使用普通的曝氣器，氧傳遞效率低下，耗能高，且維護(hù)維修不方便高效的曝氣系統(tǒng)，氧傳遞效率可提高到28%以上，且可實(shí)現(xiàn)不停車更換和自清洗功能。5DO溶氧控制在2~4mg/L溶氧控制在1~2mg/L左右，在滿足硝化和碳化的前提下，凸顯節(jié)能降耗，并實(shí)現(xiàn)同步脫氮的基本條件。6污泥回流泵房有無7獨(dú)立二沉池有無8運(yùn)行維護(hù)池內(nèi)設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備維護(hù)、維修繁瑣，易導(dǎo)致影響污水廠的正常運(yùn)行。采用一體化池形結(jié)構(gòu)，設(shè)備數(shù)量少，故障率低，切池內(nèi)設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)不停車更換或維修，能保障污水廠的正常運(yùn)行。9耐沖擊能力停留時(shí)間長，有較大的污泥和混合液回流，有一定的耐沖擊能力。通常對(duì)于市政污水，該系統(tǒng)通過空氣推流系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)1020倍的內(nèi)循環(huán)，大比倍內(nèi)循環(huán)稀釋來水，迅速降低來水的負(fù)荷，大大降低池內(nèi)污染負(fù)荷梯度差，有利于微生物穩(wěn)定生長。且較高的污泥濃度（即微生物量大）也有利于抵抗沖擊負(fù)荷。10MLSS34g/L6~811總停留時(shí)間（含沉淀池）大于20小時(shí)15~17小時(shí)12直接運(yùn)行成本（元/噸）~2綜上所述，推薦采用改良AO工藝作為產(chǎn)業(yè)園污水處理廠生化污水處理設(shè)施。氣浮就是向水中通入空氣，產(chǎn)生微細(xì)的氣泡 ，有時(shí)根據(jù)需要同時(shí)加入混凝劑或浮選劑，使水中的細(xì)小懸浮物黏附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，達(dá)到去除水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的。氣浮法可用于去除污水中密度小于水的懸浮物、油脂和脂肪，也可用于活性污泥的濃縮。超效納米淺層氣浮系統(tǒng)有傳統(tǒng)氣浮、渦凹?xì)飧〉葰飧≡O(shè)備不可比擬的優(yōu)越性，現(xiàn)就其結(jié)構(gòu)原理、設(shè)計(jì)參數(shù)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)分述如下：1．結(jié)構(gòu)原理 中央旋轉(zhuǎn)部分包括進(jìn)水口、出水口和污泥去除機(jī)械，這部分和螺旋泥斗以和進(jìn)水流速一致的速度沿池旋轉(zhuǎn)。 原水從池中心的旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入，通過配水器布水，配水器的移動(dòng)速度和進(jìn)水流速相同，這樣就產(chǎn)生了“零速度”，我們定義為“零速原理”，這一原理的應(yīng)用是本設(shè)備的關(guān)鍵，這樣進(jìn)水不會(huì)對(duì)原水產(chǎn)生擾動(dòng)，使得顆粒的懸浮和沉降在一種靜態(tài)下進(jìn)行。清水由集水管排出，集水管連在中央部分和它一齊旋轉(zhuǎn)，這樣原水的氣浮分離時(shí)間就是中央旋轉(zhuǎn)部分的回轉(zhuǎn)周期。連在移動(dòng)的配水器上的刮板將池底和池壁上的沉泥刮集到泥斗中，定期排放。行走部分和泥斗的轉(zhuǎn)動(dòng)由調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，中心滑環(huán)供電。 2．基本設(shè)計(jì)參數(shù) ①：表面負(fù)荷 ～12m3/m2h； ②：回流比 20%～40%； ③：分離時(shí)間 3～5min； ④：溶氣壓力 6～(表壓)； ⑤：氣浮池深 650mm； ⑥：氣浮池有效水深 550mm。3．設(shè)備在應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn) ①：微細(xì)氣泡與絮粒的粘附發(fā)生在整個(gè)氣浮分離過程，也就是說沒有氣浮死區(qū)； ②：應(yīng)用“淺池理論”進(jìn)行設(shè)計(jì)，池深只有650mm，有效水深＜550mm，另外進(jìn)、出水的巧妙隔離，使懸浮物的分離不受V上、V下的限制，氣浮分離時(shí)間只有3～5分鐘，使設(shè)備的占用空間大幅度減小。以同樣處理量7000m3/d的造紙白水為例，傳統(tǒng)氣浮池的占用面積約為115(95+20)m2，超效納米淺層氣浮池的占用面積約為51m2。 ③：浮渣的清除，用螺旋泥斗，清除的浮渣在某一時(shí)刻總是池內(nèi)浮起時(shí)間最長的浮渣，換句話說，也就是此處固、液分離最徹底，而且浮渣是瞬時(shí)清除，隔離排出，對(duì)水體幾乎沒有擾動(dòng)，另外通過調(diào)速電機(jī)調(diào)節(jié)，螺旋泥斗的自轉(zhuǎn)周期 t及斗子個(gè)數(shù)的選擇與泥斗的公轉(zhuǎn)周期T和浮渣的厚薄有嚴(yán)格的匹配關(guān)系，非常靈活、機(jī)動(dòng)。 ④：“靜態(tài)”進(jìn)水，“靜態(tài)”出水，對(duì)水體的擾動(dòng)非常小。⑤：在一定程度上，氣固比越大，使出水懸浮物的濃度越低， 浮渣含固率越高，因?yàn)槌Ъ{米淺層氣浮池應(yīng)用了新的溶氣機(jī)理，在溶氣管體積比傳統(tǒng)氣浮池配備的溶氣罐小12～17倍的情況下，氣固比反而高2～3倍。⑥：溶氣管的新溶氣機(jī)理是：利用一特制結(jié)構(gòu)，先把壓縮空氣切割成微細(xì)氣泡，然后在擾動(dòng)非常劇烈的情況下與加壓水混合和溶解，這時(shí)空氣在溶氣管內(nèi)以兩種形式存在，一種形式是溶解在水中（此處與溶氣罐類似，不過溶氣罐的停留時(shí)間是2～4分鐘，而溶氣管的停留時(shí)間是8～12秒， 同時(shí)溶氣管內(nèi)的氣、液接觸面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于罐內(nèi)的接觸面積。）另一種形式是微細(xì)氣泡以游離狀態(tài)夾裹、混合在水中，在氣浮時(shí)這種氣泡直接用于氣浮，并且是作為氣泡的主要來源，從溶氣水中釋放的微細(xì)氣泡也加入到氣浮過程中去，這兩種途徑形成的微細(xì)氣泡的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶氣罐加溶氣釋放器的結(jié)構(gòu)形式的數(shù)量，這也是兩種溶氣結(jié)構(gòu)的本質(zhì)區(qū)別所在，也是溶氣管結(jié)構(gòu)不必要加溶氣釋放器的原因所在。 ⑦：溶氣管的特殊結(jié)構(gòu)，使其沒有填料堵塞的問題，也沒有控制罐內(nèi)水位高低的問題，因?yàn)樵谄渲巍皹?biāo)”的同時(shí)，也治了“本”。（空氣在溶解前已微細(xì)化）⑧：原水和溶氣水在加入氣浮池本體前，已在一段管道內(nèi)已充分混合，氣泡及時(shí)均勻地彌散在懸浮顆粒中。避免了因多個(gè)閥門或溶氣釋放器的開啟度不一而造成的氣泡不均勻現(xiàn)象。⑨：池底設(shè)置了泥斗和排出管，中央回轉(zhuǎn)部分設(shè)置了池側(cè)和池底的刮泥機(jī)構(gòu)，能保證池中的沉積物定期清除，對(duì)出水不會(huì)產(chǎn)生任何影響。二沉池出水加藥劑發(fā)煙硫酸調(diào)節(jié)pH至適合氧化劑反應(yīng)范圍，加入藥劑七水硫酸亞鐵及雙氧水強(qiáng)氧化劑對(duì)廢水中的難降解物質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)氧化處理（芬頓反應(yīng)），氧化后的廢水加藥劑堿調(diào)節(jié)pH，同時(shí)加助凝劑進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)后的廢水進(jìn)入后續(xù)深度處理沉淀分離。經(jīng)強(qiáng)氧化的廢水，難降解大分子物質(zhì)被氧化為小分子可降解物質(zhì)或者直接氧化分解，經(jīng)后續(xù)再次沉池后廢水CODcr、SS均能達(dá)到設(shè)計(jì)的出水要求。在調(diào)pH的堿試劑上一般采用氫氧化鈉或熟石灰。氫氧化鈉投加量少，產(chǎn)泥量少，但價(jià)格昂貴。熟石灰投加量多，產(chǎn)泥量較氫氧化鈉多，但價(jià)格便宜。綜合考慮，為降低運(yùn)行成本，本工程選用成本低的熟石灰。(1) 芬頓反應(yīng)簡介Fenton（中文譯為芬頓）是反應(yīng)為數(shù)不多的以人名命名的無機(jī)化學(xué)反應(yīng)之一。1893 年，化學(xué)家Fenton HJ 發(fā)現(xiàn)，過氧化氫(H2O2) 與二價(jià)鐵離子Fe的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。但此后半個(gè)多世紀(jì)中，這種氧化性試劑卻因?yàn)檠趸詷O強(qiáng)沒有被太多重視。但進(jìn)入20 世紀(jì)70年代，芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。當(dāng)芬頓發(fā)現(xiàn)芬頓試劑時(shí)，尚不清楚過氧化氫與二價(jià)鐵離子反應(yīng)到底生成了什么氧化劑具有如此強(qiáng)的氧化能力。二十多年后，有人假設(shè)可能反應(yīng)中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會(huì)有如此強(qiáng)。由于芬頓的強(qiáng)氧化性，可實(shí)現(xiàn)消毒殺菌效果，所以污水處理出水不再需要單獨(dú)的消毒處理。例如天津玖龍紙業(yè)污水處理，處理規(guī)模5萬噸/天，處理工藝采用預(yù)處理+IC+氧化溝+二沉池+氣浮+芬頓。二沉池COD出水在150~200mg/l，經(jīng)過氣浮以后約為60~80 mg/l，穩(wěn)定很難達(dá)到50mg/l，最后經(jīng)過芬頓后可保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。(2) 芬頓反應(yīng)的原理Fenton反應(yīng)機(jī)理如下：H2O2+Fe2+→Fe3++OH+OHFe3++ H2O2→Fe2++OOH+H+在上述過程中，產(chǎn)生的羥基自由基具有極強(qiáng)的氧化性，氧化廢水中難被微生物降解的有機(jī)污染物質(zhì)，從而使得廢水COD降低，達(dá)到排放或回用的要求。上述過程中，F(xiàn)e2+在羥基自由基產(chǎn)生過程中扮演催化劑的角色。Fenton反應(yīng)過程中pH對(duì)反應(yīng)效果的影響很大，當(dāng)pH高于5，COD去除率很低，因?yàn)镕e2+在溶液中的存在形式受溶液的pH的影響，所以Fenton試劑只在酸性條件性發(fā)生作用，在中性和堿性環(huán)境中，F(xiàn)e2+不能催化H2O2產(chǎn)生OH。(3) 芬頓反應(yīng)的作用芬頓反應(yīng)在本工程中的作用是在酸性條件下，芬頓試劑起到強(qiáng)氧化的作用，促進(jìn)有機(jī)物的降解。由于生物處理系統(tǒng)難以一步實(shí)現(xiàn)GB189182002一級(jí)A的指標(biāo)要求，要使最終出水CODCr、BODTP、SS、TN等指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，出水SS值應(yīng)必須足夠低，而一般二沉池出水SS值穩(wěn)定低于10mg/L是很難實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)的出水COD、BODTP、SS、TN等出水指標(biāo)就不能保證，因而設(shè)計(jì)考慮在生化池后，增加深度處理工藝，以滿足最終出水達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。深度處理的混凝沉淀濾池有多種型式，以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷史悠久，在此基礎(chǔ)上，從不同的工藝角度發(fā)展了其它型式的快濾池。普通快濾池池體結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，適用于大、中、小型水廠，但閥門較多。雙閥濾池進(jìn)水和反沖