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污水处理工艺技术介绍

SBR

SBR是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。

特点

 SBR

与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下

优点:

1、 理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。

2、 运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。

3、 耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲击。

4、 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。

5、 处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。

6、 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。

7、 SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。

8、 脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果

9、 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。

缺点:

1、自动化控制要求高

2、排水时间短(间歇排水时),并且排水时要求不搅动沉淀污泥层,因而需要专门的排水设备(滗水器),且对滗水器的要求很高

3、后处理设备要求大:如消毒设备很大,接触池容积也很大,排水设施如排水管道也很大   4、滗水深度一般为1~2m,这部分水头损失被白白浪费,增加了总扬程

5、由于不设初沉池,易产生浮渣,浮渣问题尚未妥善解决

工艺

由于上述技术特点,SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件,SBR系统更适合以下情况:

1) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。

2) 需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊和港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化。

3) 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。

4) 用地紧张的地方。

5) 对已建连续流污水处理厂的改造等。

6) 非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。



ICEAS

ICEAS全称为间歇式循环延时曝气活性污泥法(Intermittent Cycle Extended Aeration),其最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区,运行方式为连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水),间歇排水,无明显的反应阶段和闲置阶段。污水从预反应区以很低的流速进入主反应区,对主反应区的泥水分离不会产生明显影响。

ICEAS的运行方式:将SBR反应池沿长度方向分为两个部分,前部为预反应区,后部为主反应区。预反应区可起调节水流的作用,主反应区是曝气、沉淀的主体。ICEAS是连续进水工艺,不但在反应阶段进水,在沉淀和滗水阶段也进水。污水进入预反应区后,通过隔墙底部的连接口以平流流态进入主反应池,在主反应池中进行间歇曝气和沉淀滗水,成为连续进水、间歇出水的SBR反应池,使配水大大简化,运行也更加灵活。

ICEAS工艺中各操作单元的作用为:

A、曝气阶段 由曝气系统向反应池内间歇供氧,此时有机物经微生物作用被生物氧化,同时污水中的氨氮经微生物硝化反硝化作用,达到脱氮的效果。

B、沉淀阶段 此时停止向反应池内供氧,活性污泥在静止状态下降,实现泥水分离。

C、滗水阶段 在污泥沉淀到一定深度后,滗水器系统开始工作,排出反应池内上清液。在滗水过程中,由于污泥沉降于池底,浓度较大,可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中,以保持反应器内一定的活性污泥浓度。滗水结束后,又进入下一个新的周期,开始曝气,周而复始,完成对污水的处理。


CASS

CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置,实现了连续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程,具有一定脱氮除磷效果,废水以推流方式运行,而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。

对于一般城市污水,CASS工艺并不需要很高程度的预处理,只需设置粗格栅、细格栅和沉砂池,无需初沉池和二沉池,也不需要庞大的污泥回流系统(只在CASS反应器内部有约20%的污泥回流)。

CASS工艺运行过程

总述

CASS工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成,具体运行过程为:

(1)充水-曝气阶段

边进水边曝气,同时将主反应区的污泥回流至生物选择区,一般回流比为20%。在此阶段,曝气系统向反应池内供氧,一方面满足好氧微生物对氧的需要,另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触,从而有利于有机污染物被微生物氧化分解。同时,污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转变为硝态氮。

(2)沉淀阶段

停止曝气,微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池内溶解氧的进一步降低,微生物由好氧状态向缺氧状态转变,并发生一定的反硝化作用。与此同时,活性污泥在几乎静止的条件下进行沉淀分离,活性污泥沉至池底,下一个周期继续发挥作用,处理后的水位于污泥层上部,静置沉淀使泥水分离。

(3)滗水阶段

沉淀阶段完成后,置于反应池末端的滗水器开始工作,自上而下逐层排出上清液,排水结束后滗水器自动复位。滗水期间,污泥回流系统照常工作,其目的是提高缺氧区的污泥浓度,随污泥回流至该区内的污泥中的硝态氮进一步进行反硝化,并进行磷的释放。

(4)闲置阶段

闲置阶段的时间一般比较短,主要保证滗水器在此阶段内上升至原始位置,防止污泥流失。实际滗水时间往往比设计时间短,其剩余时间用于反应器内污泥的闲置以及恢复污泥的吸附能力。

CASS工艺的优点

(1)工艺流程简单,占地面积小,投资较低

CASS的核心构筑物为反应池,没有二沉池及污泥回流设备,一般情况下不设调节池及初沉池。因此。污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。

(2)生化反应推动力大

在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度,底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反应学原理,由于曝气池中的底物浓度很低,其生化反应推动力也很小,反应速率和有机物去除效率都比较低;在理想的推流式曝气池中,污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入,成推流状态沿曝气池流动,至池末端流出。作为生化反应推动力的底物浓度,从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度,整个反应过程底物浓度没被稀释,尽可能地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合,不存在纵向的返混。

CASS工艺从污染物的降解过程来看,当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释,因此,从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴;而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看,基质浓度由高到低,浓度梯度从高到低,基质利用速率由大到小,因此,CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器,生化反应推动力较大。

(3)沉淀效果好

CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用,沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多,虽有进水的干扰,但其影响很小,沉淀效果较好。实践证明,当冬季温度较低,污泥沉降性能差时,或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时,均不会影响CASS工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV高达96%的情况,只要将沉淀阶段的时间稍作延长,系统运行不受影响。

(4)运行灵活,抗冲击能力强

CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素,能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放,特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。当进水浓度较高时,也可通过延长曝气时间实现达标排放,达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时。可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击,而不需要独立的调节池。多年运行资料表明。在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2~3倍时,处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施,但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失,严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时,CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平,提高脱氮除磷的效果。所以,通过运行方式的调整,可以达到不同的处理水质。

(5)不易发生污泥膨胀

污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题,由于污泥沉降性能差,污泥与水无法在二沉池进行有效分离,造成污泥流失,使出水水质变差,严重时使污水处理厂无法运行,而控制并消除污泥膨胀需要一定时间,具有滞后性。因此,选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。由于丝状茵的比表面积比茵胶团大,因此,有利于摄取低浓度底物,但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小,在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解物与增殖,但由于胶团细菌比增殖速率较大,其增殖量也较大,从而较丝状茵占优势。而CASS反应池中存在着较大的浓度递度,而且处于缺氧、好氧交替变化之中,这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌,使其成为曝气池中的优势茵属,有效地抑制丝状茵的生长和繁殖,克服污泥膨胀,从而提高系统的运行稳定性。

(6)适用范围广,适合分期建设

CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程,比SBR工艺适用范围更广泛;连续进水的设计和运行方式,一方面便于与前处理构筑物相匹配,另一方面控制系统比SBR工艺更简单。对大型污水处理厂而言,CASS反应池设计成多池模块组合式,单池可独立运行。当处理水量小于设计值时,可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式;由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池,如果处理水量增加,超过设计水量不能满足处理要求时,可同样复制CASS反应池,因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展,它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。

(7)剩余污泥量小,性质稳定

传统活性污泥法的泥龄仅2~7天,而CASS法泥龄为25~30天,所以污泥稳定性好,脱水性能佳,产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2~0.3kg剩余污泥,仅为传统法的60%左右。由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化,所以剩余污泥的耗氧速率只有l0mgO2/gMISS•h以下,一般不需要再经稳定化处理,可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定,沉降性差,耗氧速率大于20mgO2/gMLSS•h,必须经稳定化后才能处置。


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