生物转盘、MBBR等工艺对比的说明

生物转盘 人工湿地 人工快渗和移动床生物膜反应器生物转盘 人工湿地 人工快渗和移动床生物膜反应器 工艺综合对比工艺综合对比 针对我国小城镇污水处理现状 生物转盘 人工湿地 人工快 渗和移动床生物膜反应器 MBBR 4 种工艺都有应用 各有优缺点 现就以上 4 种工艺在实际运行过程进行对比 同时针对乡镇污水处 理工程的现状和特点 提出合适的工艺路线和运营模式 从而可以 保证乡镇污水处理厂全覆盖工程顺利实施 更能保证乡镇污水厂的 后期运营 1 工艺简介 工艺简介 1 1 生物转盘工艺生物转盘工艺 生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种 是污水灌 溉和土地处理的人工强化 这种处理法使细菌等微生物 原生动物 一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育 形成膜状生物性 污泥 生物膜 生物转盘由转动轴 转盘 废水处理槽和驱动装置等组成 其 核心处理装置是垂直固定在水平轴上附着一层生物膜的圆形盘片 盘片上半部露在大气中 下部约 40 50 的盘面浸没在污水中 工 作时 污水流过水槽 驱动装置带动转盘转动 当盘面某部分浸没 在污水中时 盘上的生物膜便对污水中的有机物进行吸附 当盘片 离开液面暴露在空气中时 盘上的生物膜从空气中吸收氧气对有机 物进行氧化 这样转轴带动转盘以一定的速度不停地转动 生物膜 交替的与废水和空气接触 形成一个连续的吸氧 吸附 氧化分解 过程 使氧化槽内污水中的有机物减少 使污水得到净化 与此同 时转盘上的生物膜也同样经历挂膜 生长 增厚和老化脱落的过程 脱落的生物膜可在后续泥水分离装置中去除 生物转盘除能有效地 去除有机污染物外 随着膜的增厚 内层的微生物呈厌氧状态 还 具有硝化 脱氮与除磷的功能 以生物转盘为为主体的 SMART 工艺 生物转盘出水端增加滤 布滤池过滤系统 很好的弥补了生物转盘出水 SS 高的缺点 从而进 一步保证出水水质达标 但在实际工程应用中 由于生物转盘设备加工制造复杂 特别 是对转轴的加工水平要求较高 整体设备的加工对设备厂家机加工 水平要求严格 1 2 人工湿地人工湿地 人工湿地主要由人工基质 填料 和水生植物组成 目前对人 工湿地的处理机理已经取得了基本一致的认识 利用系统中基质 水 生植物 微生物的物理 化学 生物的三重协同作用 通过基质过滤 吸附 沉淀 离子交换 植物吸收和微生物分解来实现对污水的高 效净化 人工湿地常用于农村分散地区 规模不大 对出水水质要求不 高的地区 由于其建设费用低 运行成本低 维护相对简单等优点 在农村地区有较大的推广 但目前随着城镇化的发展 居民对周围 的居住环境要求越来越严格 由于人工湿地具有占地面积大 出水 水质差 运行稳定性不好 周围环境恶劣等因素 一般不适合城镇 污水处理 1 3 人工快渗人工快渗 人工快渗工艺属于污水土地处理的一种 主要采用人工填充的 天然河砂 天然河砂选用一定的颗粒级配 并掺入一定量的功能性 特殊填料 以保证既有较高的水力负荷 又能满足出水的处理目标 系统运行采用干湿交替的运转方式 在各渗池里淹水和落干相互交 替 在正常运行过程中 滤料表面生长着生物膜 当污水流经 为 淹水阶段 时 因滤料呈压实状态 利用滤料颗粒径较小的特点 滤料中粘土矿物和有机质的吸附作用及生物膜的生物絮凝作用 截 留和吸附污水中的悬浮性物质和溶解性物质 且保证脱落的生物膜 不会大量随水漂出 从而保证系统出水水质 运行一定时间后 由 于系统中的有机物的积累和生物膜的快速生长 系统的渗透速率会 有所下降 需进行落干 为落干阶段 以分解积累的有机物质 恢 复介质的吸附性能和渗透速率 这两个阶段的交替运行 截留吸附 和生物降解的交替进行就是人工快渗的主要净化机制 由于人工快 渗独特的结构及进水方式 使得渗虑介质表面的微生物菌相十分丰 富 通过进水周期的变化 渗透介质表面具有好氧 兼氧 厌氧的 作用 从而进一步提高废水的处理效果 其中好氧生物降解是人工 快渗系统去除有机污染物的主要机制 整个处理过程不需投加药剂 也不需传统好氧处理方法中采用的机械曝气等高能耗设备 故大大 降低了处理设施的投资和运转费用 但在实际运行过程中 人快渗面临下列诸多问题 主要表现在 人工快渗对污染物的去除机理主要依靠滤料的过滤以及附着在滤料 表面微生物的吸附降解作用 初期去除效果好 后期随着滤料的堵 塞和吸附的饱和 去除效果较差 污水难以达标 同时在运行过程 中需要人工定期对滤料进行翻晒 耗费大量人力 1 4 MBBR 工艺工艺 移动床生物膜反应器移动床生物膜反应器 MBBR工艺即流动床生物膜处理技术 工艺采用特殊的生物载 体 在曝气或搅拌的作用下 使附着在载体上的微生物大量地生长 繁殖 同时有效地去除废水中的有机污染物 本技术的关键在于研究和开发出比重接近于水 在轻微搅拌或 曝气状态下易于随水自由运动的生物填料 该生物填料具有比表面 积大 适合微生物吸附生长的特点 在好氧条件下 通过曝气充氧 空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来 当气流穿过水 流和填料的空隙时受到阻挡被分割成小气泡 与此同时 填料被充 分地搅拌并与水流混合 增加了生物膜与氧气的接触时间 提高了 氧的传递效率 促进了有机物的分解去除 在厌氧 缺氧条件下 水流和填料在潜水搅拌器的作用下充分流动起来 使生物膜和待处 理的污染物充分接触 从而达到去除的目的 流动床生物膜反应器 工艺由此而得名 传统活性污泥法和固定式生物膜法虽然广泛应用于污水处理中 但前者存在耐冲击负荷较差 对温度变化敏感 容易产生污泥膨胀 的诸多问题 后者也会产生堵塞和配水不均的问题 流动床生物膜 处理工艺运用生物膜法的基本原理 充份利用了活性污泥法的优点 同时又克服了传统活性污泥法以及固定式生物膜法的不足 为生物 膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础 MBBR 工艺的主要优点 容积负荷高 节省占地 选择比表面积高的生物填料 在相同填充率及相同的污染负荷 条件下 MBBR生物处理池约占常规生物处理池 包括厌氧 缺氧 好氧段 20 30 的池容 耐冲击性强 性能稳定 运行可靠 MBBR反应器不但具有传统生物膜法耐冲击负荷 污泥龄长 剩余污泥少的优点 而且当污水温度 成分发生变化 或者污水毒 性增加时 生物膜对此的耐受力也很强 搅拌和曝气系统操作方便 维护简单 曝气系统采用穿孔曝气管系统 不易堵塞 搅拌器采用具有香 蕉型搅拌叶片 外形轮廓线条柔和 不损坏填料 整个搅拌和曝气 系统很容易维护管理 生物池无堵塞现象 由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合 从根本 上杜绝了生物池堵塞的可能 因此池容得到完全利用 使用灵活方便 工艺的灵活性体现在两方面 一方面 可以采用各种池型 深浅 方圆都可 而不影响工艺的处理效果 另一方面 可以很灵活地选 择不同的填料填充率 达到兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增 大池容的要求 对于原有活性污泥法处理厂的改造和升级 MBBR 工艺也可以很方便地与原有的工艺有机结合起来 提高处理效果 以上 4 种工艺的优缺点对比详见下表所示 生物转盘 人工快渗和人工湿地 生物转盘 人工快渗和人工湿地 MBBR 4 种工艺的综合对比种工艺的综合对比 序序 号号 比较比较 项项 SMART 工艺工艺 生物转盘 生物转盘 CRI 人工快渗 人工快渗 人工湿地人工湿地 MBBR 移动床生物膜反应 移动床生物膜反应 器 器 1 工艺 概述 核心工艺采用 成熟的生物转 盘 过滤采用 滤布滤池 核心工艺采用人工快 渗池 水流垂直入神 适合农村分散污水 去除机理主要依靠湿 地过滤 植物吸附和 生物降解 工艺采用特殊的生物 载体 在曝气或搅拌 的作用下 使附着在 载体上的微生物大量 地生长繁殖 同时有 效地去除废水中的有 机污染物 2 技术 特点 优点 优点 1 生物转盘是 成熟的污水处 理工艺处理效 果稳定 滤布 滤池出水水质 好 水损小 2 污泥产生量 小 不产生噪 声与臭气等二 次污染 3 适用于中小 规模的乡镇污 水 4 模块化设计 建设周期短 5 可实现全自 动控制 缺点缺点 设备制作复杂 对加工厂家机 械加工水平要 求较高 优点优点 1 通常采用间歇式进 水方式 非常适合污 水水量变化比较大的 项目 2 仅有初沉污泥 人 工快渗池不产生污泥 缺点 缺点 1 污染物去除机理不 明确 设计原则不成 熟 尤其是主要设计 参数不明确 2 砂滤池需要频繁反 洗 3 总氮总磷效果差 尤其是总磷 主要靠 滤料的吸附 运行一 段时间后处理效果更 差 4 快渗池易堵塞 优点 优点 1 适合农村分散污水 处理 对周围环境要 求不高 且周围有大 量空地和对出水水质 要求不高的地方 2 易于建造和维护 建设和运行成本低 缺点 缺点 1 占地面积大 2 污水厂周围环境差 由于是敞开式 夏季 湿地附近蚊虫滋生 3 处理效果较差 出 水达标困难 4 生物和水力复杂性 加大了对其处理机理 工艺动力学和影响因 素的认识理解 设计 运行参数不精确 因 此常由于设计不当使 出水达不到设计要求 或不能达标排放 有 优点优点 1 容积负荷高 紧凑 省地 2 耐冲击性强 性能 稳定 运行可靠 3 搅拌和曝气系统操 作方便 维护简单 4 水头损失小 生物 池无堵塞 无需反冲 洗 生物池容积得到 充分利用 没有死角 5 5 灵活方便 可以采 用各种池型 深浅方 圆都可 而不影响 工艺的处理效果 可 以很灵活的选择不同 的填料填充率 达到 兼顾高效和远期扩大 处理规模而无需增大 池容的要求 6 6 使用寿命长 整个 系统长期使用而不需 的人工湿地反而成了 污染源 要更换 折旧率低 7 7 脱氮除磷效果优异 3 处理 效果 稳定可靠 出 水可满足不同 水质要求 处理效果不稳定 尤 其是氨氮和总磷的去 除效果 处理效果不稳定 污 水达标困难 稳定可靠 出水可满 足不同水质要求 4 占地 面积 占地面积小 快渗池占地面积约为 生物转盘的 10 15 倍 占地面积大 约为为 生物转盘的 10 15 倍 占地面积小 5 电气 控制 可完全实现自 动化 不能完全实现自动化 需要人工定期对滤料 翻晒 难以实现完全意义上 的自动化 可完全实现自动化 6 系统 维修 设备检修维修 方便 管路检 修方便 检修维修复杂 尤其 是快滤池的布水集水 系统 检修维护相对复杂 特别是湿地后期堵塞 维护量大 设备检修维修方便 管路检修方便 7 操作 管理 简单 可实现 无人值守和网 络化集中控制 较复杂 不能实现无 人值守 同时过一段 时间就需将池子表面 的滤料翻晒 人工操 作量大 机械设备操作相对简 单 但湿地维护量大 系统控制管理较方便 8 适用 区域 可以采取保温 措施 温度因 素对其影响不 大 适用于我 国大部分地区 适用于南方地区 由 于冬季寒冷 快渗池 占地面积大 难以设 置在有采暖的房子来 保证处理效果 适用于南方地区 由 于冬季温度低 影响 生物活性 采取保温 措施难度大 出水难 以达标 适用于中小型生活污 水和工业有机废水处 理 9 运行 费用 工程规模 1000 m3 d 左右的污 水处理厂工程 单位处理成本 为 0 44 0 47 元 m3 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程单位处理成本为 0 22 0 30 元 m3 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程单位处理成本为 0 2 0 3 元 m3 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程单位处理成本为 0 44 0 47 元 m3 10 工程 投资 万 元 工程规模 1000 m3 d 左右的污 水处理厂工程 投资经济指标 为 4500 5000 元 m3 含预 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程投资经济指标为 4500 5000 元 m3 含 预处理 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程投资经济指标为 4500 5000 元 m3 含 预处理 工程规模 1000 m3 d 左右的污水处理厂工 程投资经济指标为 4500 5000 元 m3 含 预处理 处理 11 国家 政策 污染物去除核 算消减量 环保部颁发的 十二五主要污染物总量减排核 算细则 中原文规定 2 村镇分散型处 理设施应按技术规范进行工程设计和建设 一 般情况下 采用活性污泥或生物滤池或生物接 触氧化 人工湿地或土地快渗或氧化塘等组合 工艺 仅使用人工湿地 土地快渗 氧化塘等仅使用人工湿地 土地快渗 氧化塘等 处理工艺的 不予核算消减量 处理工艺的 不予核算消减量 污染物去除核算消减 量 通过以上 4 种工艺对比 人工快渗和人工湿地与生物转盘及 MBBR 相比具有投资相对较低 但在占地面积 后期运行稳定性及 运行维护效果方面不如生物转盘和 MBBR 工艺 针对乡镇污水处理 工程具有规模小 建设地点分散等诸多不利因素 同时考虑污水站 建成后期运行稳定性方面 乡镇污水处理工程采用 SMART 工艺和 MBBR 工艺都是可行的 处理效果均能达到处理出水排放标准要求 其基建投资 运行费用 电耗等指标在通常情况下差别不大 SMART 工艺是桑德小城镇污水处理系统解决方案的核心内容 是桑德公司凭借在研发 咨询 设计 投资 设备制造 工程和运 营等领域的综合优势 借鉴在国际和国内几百个水务工程中积累的 技术能力和工程经验 从核心技术层面 建设运营理念 商业合作 模式上做了重大的创新和突破 形成了适合国内小城镇污水治理的 系统解决方案 SMART 具有设计灵活 安装便捷 操作简单 系统可靠 操作 和运行费用低 且不需要曝气和污泥回流 节约能源 在较短的接 触时间就可得到较高的净化效果 且不需特殊培训的专业技术人员 可有效解决国内小城镇存在的问题 适合我国小城镇污水处理的使 用要求 采用 SMART 技术建设的污水处理厂可以简称为 一个房 子 一个池子 一套设备 具有工艺简单 处理效果好 所有构筑 物可以做成成套设备 便于组装和转运 具有工期短 造价低 便 于扩容等优点 目前 SMART 在湖南省长沙县 江苏省姜堰 泗阳 兴化 山东新泰 贵州习水等 100 多个乡镇都有成功的案例 采用 SM