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正文內(nèi)容

4萬噸污水處理廠氧化溝工藝設(shè)計(jì)說明書(參考版)

2025-03-07 14:06本頁面
  

【正文】 優(yōu)點(diǎn):該工藝具有普通 A2/O 法工藝的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)外,還具有以下一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn): ( 1) 氧化溝具有獨(dú)特的水力流動(dòng)特點(diǎn),兼。 ( 2)脫氮效果也難以再提高,內(nèi) 循環(huán)量一般以 2Q 為限,不宜太高,否則增加運(yùn)行費(fèi)用。 ( 4)運(yùn)行得當(dāng)沒有必要投藥,兩個(gè) A段只用輕緩攪拌,以不增加溶解氧濃度,運(yùn)行費(fèi)用比較低。 ( 2)在厭氧,缺氧,好氧交替的條件下運(yùn)行,絲狀菌得不到大量增殖,沒有污泥膨脹之憂, SVI 一般均小于 100。氧化溝雖然回流比較大,但能充分利用氧化溝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以較底的能耗實(shí)現(xiàn)回流,能耗較低。 ( 4)占地面積 A2/O 方案生物池和二沉池合建,較為節(jié)省用地,氧化溝生物池和二沉池分建,占地較大。 ( 2)運(yùn)行管理與維護(hù)檢修 兩個(gè)方案主要設(shè)備均能國(guó)內(nèi)生產(chǎn),氧化溝方案運(yùn)行可靠,管理簡(jiǎn)單且有成熟的運(yùn) 行經(jīng)驗(yàn),維護(hù)費(fèi)用底; A2/O 方案采用鼓風(fēng)曝氣設(shè)備,維護(hù)費(fèi)用較高,國(guó)內(nèi)也有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 圖 A2/O 法 工藝 流程圖 方案比較 兩個(gè)方案各有特點(diǎn),現(xiàn)對(duì)主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行比較分析: ( 1)處理效果和工藝流程 兩個(gè)方案均有較好的生物處理效果,均能達(dá)到本工程要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。 (4)污泥中磷含量高,一般為 2. 5%以上。 (2)在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中,該工藝流程最為簡(jiǎn)單,總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。 在好氧池中,有機(jī)物被微生物生化降解,而繼續(xù)下降;有機(jī)氮被氨化繼而被硝化,使 NH3— N 濃度顯著下降,但隨著硝化過程使 NO3— N 的濃度增加,南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 22 P 隨著聚磷菌的過量攝取,也以較快的 速度下降。 方案二 A2/O 工藝 A2/O 的工藝原理:首段厭氧池,流入原污水及同步進(jìn)入的從二沉池回流的含磷污泥,本池主要功能為釋放磷,使污水中 P 的濃度 升高,溶解性有機(jī)物被微生物細(xì)胞吸收而使污水中 BOD 濃度下降;另外, NH3— N 因細(xì)胞的合成而被去除一部分,使污水中 NH3— N 濃度下降,但 NO3; — N 含量沒有變化。在氧化溝好氧區(qū)聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有機(jī)物外,主要是分解體內(nèi)貯積的 PHB,產(chǎn)生的能量可供自身生長(zhǎng)繁殖,此外還可主動(dòng)吸收周圍環(huán)境中的溶解磷,并以聚磷的形式在體內(nèi)超量貯積。 Ⅲ 氧化溝兼有推流型和完全混合型反應(yīng)池兩者的特性,完成一次循環(huán)所需時(shí)間約為 5~ 20 min,而總的停留時(shí)間卻很長(zhǎng)。 Ⅱ 泥水混合液由厭氧區(qū)Ⅰ進(jìn)入缺氧區(qū)Ⅱ,一部分聚磷菌利用后續(xù)工藝的混合液 (內(nèi)回流帶來的 )中硝酸鹽作為最終電子受體以分解細(xì)胞內(nèi)的 PHB(聚β羥基丁酸 ),產(chǎn)生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成,同時(shí)反硝化菌利用內(nèi)回流帶來的硝酸鹽,以及污水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化,達(dá)到部分脫碳與脫硝、除磷的目的。 第二章 方案論證 21 Ⅰ 在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下,兼性細(xì)菌將溶解性 BOD 轉(zhuǎn)化成低分子發(fā)酵產(chǎn)物,生物聚磷菌將優(yōu)先吸附這些低分子發(fā)酵產(chǎn)物,并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)、同化成胞內(nèi)碳源存貯物,所需能量來源于聚磷的水解以及細(xì)胞內(nèi)糖的水解,并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。每座氧化溝中配有表曝機(jī)實(shí)現(xiàn)溝內(nèi)水體的推流、混合和充氧。至今世界上已有 850 多座 Carrousel 和 Carrousel 2021 系統(tǒng)正在運(yùn)行,實(shí)踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。 污水處理廠工藝選擇的方案比較 從上述各種工藝優(yōu)缺點(diǎn)的定性分析來看,污水脫氮除磷工藝有多種,結(jié)合本工程規(guī)模不是很大、進(jìn)水濃度較低、大部分為生活污水、管理水平有限的具體情況,初步選用運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)成熟,相對(duì)投資及運(yùn)行成本較低,適合本工程的改良型氧化溝(即 Carrousel 2021 型氧化溝前 加厭氧池)和 A2/O 工藝作為比較方案,進(jìn)行全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,從而推薦一個(gè)更適合本工程的最佳方案。但由于無專門的厭氧區(qū),因此,南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 20 生物除磷效果差。三個(gè)池交替地在缺氧、好氧和沉淀的狀態(tài)下工作,通過自控程序,控制曝氣器運(yùn) 轉(zhuǎn)和改變進(jìn)水點(diǎn)可使池中發(fā)生消化和反硝化作用,在去除 BOD SS 的同時(shí),達(dá)到生物脫氮的目的。由三個(gè)矩形池組成,三個(gè)池水力相通,每個(gè)池內(nèi)均設(shè)有供氧設(shè)備,在外邊兩側(cè)矩形池設(shè)有固定出水堰和剩余污泥排放口。 ICEAS 法雖有它的優(yōu)點(diǎn),可在一組池中完成脫氮、去除 BOD5全過程,但每座池子都須安裝曝氣設(shè)備、沉淀的潷水器及控制 系統(tǒng),間歇排水,水頭損失大,設(shè)備的閑置率較高、利用率低,設(shè)備投資大要求自動(dòng)化程度相當(dāng)高。與傳統(tǒng) SBR法不同之處在于通過設(shè)置多座池子,盡管單座池子為間歇操作運(yùn)行,但使整個(gè)過程達(dá)到連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。因此, SBR 工藝發(fā)展速度極快,并衍生出許多種新型 SBR處理工藝。 由于 SBR 在運(yùn)行過程中,各階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活變化。這種方法與以空間進(jìn)行分割的連續(xù)流系統(tǒng)有所不同,它不需要回流污泥,也無專門的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū),而是在同一容器中,分時(shí)段進(jìn)行攪拌、曝氣、沉淀,形成厭氧、缺氧、好氧過程。 SBR 法污水處理反應(yīng)是在同一容器中進(jìn)行。 (1) 傳統(tǒng) SBR 法 第二章 方案論證 19 序批式活性污泥法( SBR— Sequencing Batch Reactor)是早在 1914 年就由英國(guó)學(xué)者 Ardern和 Locket發(fā)明了的水處理工藝。而且,由于交替運(yùn)行,總的容積利用率低,約為 55%,設(shè)備總數(shù)量多,利用率低。 T 型三溝式氧化溝集缺氧、好氧和沉淀于一體,兩條邊溝交替進(jìn)行反應(yīng)和沉淀,無需單獨(dú)的二沉池和污泥回流,流程簡(jiǎn)潔,具有生物脫氮功能。該溝設(shè)有獨(dú)立的二沉池和回流污泥系統(tǒng),兩溝交替進(jìn)行消化和反硝化 。 D 型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝,由池容完全相同的兩個(gè)氧化溝組成,兩溝串聯(lián)運(yùn)行,交替地作為曝氣池和沉淀池,不單獨(dú)設(shè)二沉池。由于從內(nèi)溝(好氧區(qū))到中溝(缺氧區(qū))之間沒有回流設(shè)施,所以總的脫氮效率較差。 氧化溝池型具有獨(dú)特指出,兼有完全混合和推流的特性,且不需要混合液回流系統(tǒng),但氧化溝采用機(jī)械表面曝氣,水深不宜過大,充氧動(dòng)力效率較低,能耗較高,占地面積較大 。氧化 溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提升管式曝氣機(jī)等,近年來配合使用的還有水下推動(dòng)器。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài),既有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn),又有推流式反應(yīng)器的特點(diǎn),溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。這樣,在 Carrousel 2021 系統(tǒng)內(nèi),較好的同時(shí)完成了去除 BOD、 COD 和脫氮除磷。絕氧區(qū)后接普通 Carrousel 氧化溝系統(tǒng),進(jìn)一南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 18 步完成去除 BOD、脫氮和除磷。同時(shí),厭氧區(qū)中的兼性細(xì)菌將可溶性 BOD 轉(zhuǎn)化成 VFA,聚磷菌獲得 VFA 將其同化成 PHB,所需能量來源于聚磷的水解并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。 Carrousel 2021 系統(tǒng)在普通 Carrousel 氧化溝前增加了一個(gè)厭氧區(qū)和絕氧區(qū)(又稱前反硝化區(qū))。 圖 氧化溝 流程簡(jiǎn)圖 Carrousel 氧化溝系多溝竄聯(lián)系統(tǒng),在溝體內(nèi)存在缺氧區(qū)和好氧區(qū),但是缺氧區(qū)要求的充足的碳源和缺氧條件不能很好地滿足,因此,脫氮效果不是很好。這些氧化溝由于在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上存在差異,因此各具特點(diǎn)。由于其出水水質(zhì)好、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等技術(shù)特點(diǎn),已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外廣泛的應(yīng)用于生活污水和工業(yè)污水的治理 [1]。氧化溝污水處理工藝是在 20 世紀(jì) 50 年代由荷蘭衛(wèi)生工程研究所研制成功的。 第二章 方案論證 17 此外,還有取消混合液回流的 A2/O 工藝和倒置型 A2/O 工藝等改良型,但都處于試驗(yàn)研究階段。脫氮和除磷對(duì)外部環(huán)境條件的要求是相互矛盾 的,脫氮要求有機(jī)負(fù)荷低,污泥齡較長(zhǎng),而除磷要求有機(jī)負(fù)荷較高,污泥齡較短,往往很難權(quán)衡。目前,該法在國(guó)內(nèi)外使用較為廣泛。其流程簡(jiǎn)圖見圖 . 圖 A2/O 法流程簡(jiǎn)圖 該工藝在系統(tǒng)上是最簡(jiǎn)單的同步除磷脫氮工藝,總水力停留時(shí)間小與其它同類工藝,在厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行的條件下可抑制絲狀菌繁殖,克服污泥膨脹, SVI 值一般小于 100,有利于處理后污水與污泥的分離,運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕微攪拌,運(yùn)行費(fèi)用低。傳統(tǒng) A2/O 法即厭氧 —— 缺氧—— 好氧活性污泥法。目前,較為成熟的工藝有: A2/O 法、氧化溝法等。 污水生物脫氮除磷工藝 目前,用于城市污水處理具有一定脫氮除磷效果的污水處理工藝可以分為兩大類:第一類為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流活性污泥法;第二類為按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇式活性污泥法。設(shè)初沉池對(duì)脫氮除磷不利。 表 沉淀池對(duì)污染物的去除率 項(xiàng) 目 停留時(shí)間( h) BOD5 % % % COD % % % SS % 50% % N % % % P % % % 按照表 的去除率,本工程若設(shè)初沉池,則經(jīng)過初沉池沉淀之后的污水(即進(jìn)入曝氣池的污水)的 BOD5/N 和 BOD5/P 值見表 。 按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范,城市污水處理廠設(shè)初沉池的停留時(shí)間宜為 ,初次沉淀池對(duì) BOD5去除率為 2030%。 實(shí)際上,生物脫氮除磷工藝對(duì) BOD5: N : P 的要求是指進(jìn)入曝氣池的污水水質(zhì),而不是指原污水水質(zhì)。 本工程進(jìn)水 BOD5/N= , BOD5/P= 40,能滿 足生物脫氮除磷工藝對(duì)碳源的要求。在 BOD5/N= 34 時(shí)氮的去除率大于 50% ,磷的去除率也可達(dá)到 55%左右。 3. 本工程采用生物脫氮除磷工藝的可行性 BOD5: N : P 的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素,氮和磷的去除率隨著BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而增加。 按照上述原理,要進(jìn)行除磷,必須具備厭氧 /好氧過程,若在生物脫氮系統(tǒng)前再設(shè)置一個(gè)厭氧池,這樣就形成 A2/O 系統(tǒng),即厭氧 —— 缺氧 —— 好氧系統(tǒng)。 影響生物除磷的因素是要有厭氧條件,同時(shí)要有可快速降解的有機(jī)物,即BOD5/P 比值恰當(dāng)。 2. 生物除磷基本原理 生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厭氧條件下,受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽,產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物,并轉(zhuǎn)化為 PHB(聚β羥丁酸)儲(chǔ)存起來。 按照上述原理,要進(jìn)行脫氮,必須具有缺氧 /好氧過程,可組成缺氧池和好氧池,即所謂 A2/O 系統(tǒng)。生物脫氮系統(tǒng)中,消化菌增長(zhǎng)速度較緩慢,所以,要有足夠的污泥 齡。隨后在缺氧條件下,由反硝化菌作用,并有外加碳源提供能量,使硝酸鹽氮還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩?,此階段稱為缺氧反硝化。目前,常用的生物脫氮除磷工藝有A2/O 法、氧化溝法等多種工藝。從二十世紀(jì)七十年代以來,國(guó)外開始研究并逐步采用活性污泥法 生物脫氮除磷。 生物脫氮除磷基本原理 國(guó)外從二十世紀(jì)六十年代開始系統(tǒng)地進(jìn)行了脫氮除磷的物化處理方法研究,結(jié)果認(rèn)為物化法的缺點(diǎn)是耗藥量大、污泥多、運(yùn)行費(fèi)用高等。采用化學(xué)除磷時(shí)還應(yīng)考慮污泥處南京林業(yè)大學(xué)南方學(xué)院畢業(yè)論文 14 理與處置的費(fèi)用。 在初沉池投加化學(xué)藥劑,除沉池產(chǎn)泥量將增加 50100%,如設(shè)后續(xù)生物處理,則全廠污泥量增加 6070%;在二沉池投藥,活性污泥量增加 3545%,全廠污泥量增加 1025%。對(duì)特定的污水,金屬鹽投加量需通過實(shí)驗(yàn)確定,隨進(jìn)水 TP 濃度和期望的除磷率不同,相應(yīng)的投加量也不同。 鐵鹽和鋁鹽均能與磷酸根離子作用生成難溶性的沉淀物,通過去除這些難溶性沉淀物去除水中的磷。前置沉淀的藥劑投加點(diǎn)是初沉池前,形成的沉淀物與初沉污泥一起排除;同步沉淀的藥劑投加點(diǎn)設(shè)在曝氣池中、曝氣池出水處或在二沉池的進(jìn)水處,形成的沉淀物與剩余污泥一起排除;后置沉淀的藥劑投加點(diǎn)設(shè)在二沉池之后的混合池中,形成的沉淀物通過另投的固液分離裝置進(jìn)行分離。固液分離可單獨(dú)進(jìn)行,也可與初沉污泥和二沉污泥的排泥相接和。對(duì)于城市污水一般采用生物除磷為主,必要時(shí)輔以化學(xué)除磷,以確保出水的磷濃度在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。國(guó)外從六十年代開 始對(duì)污水脫氮的方法進(jìn)行了大量的研究,結(jié)果認(rèn)為物理化學(xué)法脫但從經(jīng)濟(jì)、管理等方面均不適宜在大中型污水處理廠中使用,因此,本工程仍以生物脫氮法為主。 第二章 方案論證 13 污水脫氮除磷工藝 1. 污水脫氮 污水脫氮方法主要有生物脫氮和物理化學(xué)脫氮兩大類。而成分主要以工業(yè)廢水為主的城 市污水,或 BOD5/COD 比值較小的城市污水,其污水的可生化性差,處理后污水中剩余 COD 會(huì)較高,要滿足出水 COD≤ 60mg/L 有一定的難度。 污水廠出水中的剩余 COD,即 COD 的去除率,取決于原污水的可生化性,它與城市污水的組成有關(guān)。根據(jù)國(guó)外有關(guān)設(shè)計(jì)資料,在污泥負(fù)荷為 BOD5/ 以下時(shí),就很容易使得出水 BOD5保持在 20mg/L 以下。而非溶解性有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。 活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞,將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量,其最終產(chǎn)物是 CO2 和 H2O 等穩(wěn)地物質(zhì)。在污水處理方案選用合理、工藝參數(shù)取值合理和單體設(shè)計(jì)優(yōu)化的條件下,完全能夠使出水 SS 指
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