污水处理工艺简介

1 1 物化工艺选择物化工艺选择 1 混凝沉淀工艺混凝沉淀工艺 混凝沉淀处理是向水中加入混凝剂 通过混凝剂的水解或缩聚反应而形成 的高聚物的强烈吸附与架桥作用 是胶粒被吸附黏结或者通过混凝剂的水解产 物来压缩胶体颗粒的扩散层 达到胶粒脱稳而相互聚结的目的 然后再通过自 然沉降 沉淀分离去除胶体颗粒 2 气浮工艺气浮工艺 高效组合气浮设备主要用于水中比重小于 1 2 的微细悬浮颗粒的分离和去 除 气浮法就是在水中通入大量微细气泡 使其粘附于杂质颗粒上造成整体密 度 l 的状态 靠浮力使其上升至水面而使固液分离的一种净水方法 加压溶 气工艺的主要设计参数包括停留时问 絮凝时间 表面负荷率 回流比 溶气 压力等 气浮池的水力停留时间大致为 10 120 min 表面负荷率为 6 10 m3 m2 h 优化溶气压力和回流比能够有效地降低水厂的运行和维护费用 此 外由于停留时间短 气浮池的基建费用比沉淀池少 但却能获得更好的处理效 果 主要特点 主要特点 1 气浮分离池尽可能的增加气浮分离面积 减小气浮池的深度 从而降低 气浮池的造价 2 采用高效无堵塞释放器 提高溶气水的利用效率 同时保证气浮设备工 作的稳定性 3 除油效果好 4 利用低压溶气原理 有效减少动力消耗 5 任何一个配件一般都可以就地采购或委托加工 根据上述比较 结合本项目废水的特点 保额方案设计采用气浮工艺作为 物化单元 2 2 生化处理工艺选择生化处理工艺选择 在生化处理工艺的方法中 有厌氧法和好氧法两大类 厌氧法以厌氧或兼 氧细菌为主体来分解废水中的有机污染物 具有投资省 无能耗或低能耗 污 泥产量低 操作管理方便等优点 好氧法利用好氧微生物形成的群落来降解污 染物 并能够吸附大量的悬浮物及胶体 达到净化废水中污染物的目的 目前生化处理工艺比较多 现从常规活性污泥工艺 SBR 和厌氧 接触氧 化工艺进行比较 如下表 名名 称称常规活性污泥工艺常规活性污泥工艺SBR 工艺工艺厌氧厌氧 接触氧化工艺接触氧化工艺 组 成 设好氧过程处理构筑 物及二沉池 SBR 反应器 调 节池 厌氧池 接触氧化池及 二沉池 抗冲击 负荷 对水量 水质 温度 变化适应能力相对较 强 运行方式相对有 一定变化调整 回流 比等 抗冲击一般 连续进水 厌氧池后 出水溶解性有机物比 例大大提高 系统对 水量 水质 温度变 化适应能力强 抗冲 击能力强 维护管理 自控要求一般 对技 术人员水平要求较高 操作难度大 可能经 常出现丝状菌污泥膨 胀等问题 自动化水平要求 高 国内自控水 平目前一般 自控要求低 维护管 理简单方便 占地 面积 占地面积大 占地面积较小 占地面积小 产泥量 污泥自身好氧消化 产泥量少 产泥量居中污泥自身好氧消化 产泥量少 处理效果 出水 BOD 能满足在 排放要求范围内 由 于好氧停留时间长 造成微生物自身氧化 污泥活性差 会出现 二沉池污泥沉降性能 差 SS 超标 出水能满足在排 放要求范围内 但系统的排水装 置有待完善和改 进 该工艺的出 水水质恶化或运 行不稳定大都因 排水装置带出污 泥所造成 出水 SS BOD 能达到 排放要求 由于采用 高效生物亲和性填料 生物活性好 污泥沉 降性能良好 运行费用延时曝气 好氧停留由于自动化要求 有脉冲流化床 厌氧 时间长 风机动力消 耗大 能耗高 运行 费用高 成本比较低 污 水提升水头损失 较大 但设备的 闲置率较高 池 能耗低 运行费 用低 结合本橡胶废水的特点及工艺对比 我们选择 厌氧 接触氧化 工艺 1 厌氧法厌氧法 厌氧生物技术由于具有投资省 能耗低 负荷高 产泥少 耐冲击负荷等 优点 目前广泛应用污水处理工程中 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条 件下 兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法 厌氧生物处理 过程大致可以分为两个阶段 厌氧池阶段和厌氧发酵产气阶段 厌氧池阶段是 污水中不溶性大分子有机物 如多糖 淀粉 纤维素 烃类 烷 烯 炔等 水解 主要产物为甲 乙 丙 丁酸 乳酸 紧接着氨基酸 蛋白质 脂肪水 解生成氨和胺 多肽等 第一阶段产物甲酸 乙酸 甲胺 甲醇和 CO2 H2等 小分子有机物在产甲烷菌的作用下 通过甲烷菌的发酵过程将这些小分子有机 物转化为甲烷 厌氧池布水主要有潜水搅拌和穿孔布水方式 以下就这两种布水方式进行 性能比较 表 4 3 穿孔布水与潜水搅拌性能比较 布水方式 项 目 穿孔布水潜 水 搅 拌 布水效果 布水效果好 生物污泥流失少 布水效果一般 生物污泥流失多 因此需设沉淀池和污泥回流系统 施工方式需增设出水槽无出水槽 配水均匀性均匀性良好均匀性一般 设备维修方便易行不方便 需吊出水面维修 设备性能稳定可靠 国产设备难以达到要求 进口设备价格较高 动力消耗无 潜水搅拌机和 污泥回流泵能耗较大 由上表可以看出 不管是从保证厌氧池池处理效果 还是从运行费用等来 看 选择穿孔布水是比较合适的 故本方案推荐使用穿孔布水作为厌氧池池的 布水方式 2 接触氧化法接触氧化法 好氧处理技术很早就应用在污水处理工程 生物接触氧化法是自其中一种 其净化污水的基本原理是利用栖息在生物处理池填料表面上的生物膜的作用来 达到污水净化的目的 生物膜是由菌胶团 丝状菌 真菌 原生动物和后生动 物组成 生物膜的形成 生长 增殖 脱落的过程交替进行 得以保证其稳定 的处理能力 生物接触氧化法是在池内设置填料 池底曝气 充氧的污水浸没全部填料 并以一定的速度流经填料 填料上长满生物膜 污水与生物膜相接触 在生物 膜微生物的作用下 污水得到净化 因此 生物接触氧化法是一种介于活性污 泥法和生物膜法之间的处理工艺 又称为 淹没式生物滤池 它兼有着两种处 理法的特点 由于填料比表面积大 池内充氧条件好 接触氧化池内单位容 积的生物量高于活性污泥法曝气池及生物滤池 因此 它可以达到较高的容积 负荷 由于相当一部分微生物固着生长在填料表面 污泥生成量少 可少设 或不设污泥回流系统 也不存在污泥膨胀问题 运行管理简便 由于池内生 物固着量多 水流属完全混合型 因此它对水质水量的冲击负荷有较强的适应 能力 因污泥浓度高 当有机容积负荷较高时 其 F M 仍保持在一定水平 因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法 因此 生物接触氧化法兼有生物膜法和活性污泥法的优点 净化效率高 处理时间短 对进水有机负荷的变动适应性强 不需或少量需要污泥回流 没 有污泥膨胀的问题 运行管理方便 占地面积小等 3 曝气生物滤池曝气生物滤池 BAF 这里所采用的曝气生物滤池 简称 BAF 是生物膜法的一种 20 世纪 70 年代末 80 年代初出现于欧洲 是在普通生物接触氧化工艺的基础上 并借鉴给 水滤池工艺而开发的污水处理新工艺 具有去除 SS COD BOD 硝化 脱氮 除磷 去除 AOX 有害物质 的作用 其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一 体 在废水的二级 三级处理中 曝气生物滤池体现出处理负荷高 水力停留 时间短 出水水质好 占地面积省 投资少 运行能耗低等特点 曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式 也可看成是生物接触氧化 法的一种特殊形式 即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料 以提供微 生物膜生长的载体 并根据污水流向不同分为下向流和上向流 污水由上向下 或由下向上流过滤料层 在滤料层下部鼓风机曝气 使空气与污水逆向或同向 接触 使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到稳定 填料同时 起到物理过滤作用 该工艺的特点是集生物氧化与截留悬浮固体于一体 省却二次沉淀池 可 以实现模块化设计 在反应池内装有一种新型的粒状填料 该填料的比表面大 可以积累高浓度的微生物量 使得其 BOD5容积负荷可以达到 6 10kgBOD5 m2 d 池容和占地面积大大降低 是接触氧化法的 1 10 左右 同时填料对气泡的反复切割作用 使得反应池氧利用率增高 运行费用降低 另外曝气生物滤池抗冲击负荷能力较强 受气候影响小 不存在污泥膨胀等问 题 日常维护管理工作简单 3 3 污水处理生化系统调试污水处理生化系统调试 根据该污水的特点 污水处理工艺采用 厌氧 接触氧化 工艺 1 生化处理系统 生物处理法是通过培养与驯化的活性污泥微生物的新陈代谢作用 分解与 合成污水中的有机物等污染物 最终达到污水无机化的目的 生化处理法主要 是营造一个良好的生存环境 有利于微生物的生长繁殖 从而使微生物达到最 佳的去除效果 微生物是一个有生命的有机群体 因此调试工作是一个循序渐 进的过程 需要细心与耐心 调试初期为了进行培菌和驯化 生化系统进水量 应小于设计值 可按设计流量的 30 40 启动运转 在生化系统微生物量增加 到一定浓度时 流量可以提高至 60 80 待出水效果达到设计要求时 即可 提到至设计流量 1 生化系统微生物的影响因素主要有以下几点 调试运行中需要严格控 制 a 温度 一般适宜温度在 15 35 之间 温度越高 活性污泥的繁殖速度越快 污 染物的去除率越高 低于 15 或高于 35 时 活性污泥的去除率会降低 温度 低时可以采取增加反应池中活性污泥浓度方法 以保证去除效果 温度高时 应采取降温措施 b pH 值 生物体的生化反应都在酶的参与下进行 酶反应需要合适的 pH 值范围 因此污水的 pH 值对生化处理系统影响很大 实践表明污水 pH 值保持在 6 0 9 0 之间较为适宜 特殊水质 活性污泥经驯化后对 pH 值的适应范围可进 一步提高 c 营养物质 微生物新陈代谢过程中需要不同的元素物质 有些工业污水中成分单一 含有的营养成分不一定满足或完全满足微生物的需要 这样会影响到污泥的活 性和处理效果 此时就要靠外加营养物质来调配 微生物体内各种元素所占比 例的通式为 C5H7NO2 碳可占菌体干重的 50 左右 生化处理的主要目的是去 除含碳有机物 故不会缺碳 氮可占菌体干重的 10 左右 氮源以氨态氮易为 微生物利用 常使用投加物质为尿素 氨水等 微生物体内还含有少量 P P 占菌体干重的 1 2 常使用投加物质为磷酸三钠 磷酸二氢钾等 工程实践积累的经验数据表明 厌氧处理系统中 营养物的需要量约为 BOD N P 350 5 1 好氧处理系统中 营养物的需要量约为 BOD N P 100 5 1 d 毒性物质 凡在污水中存在的对活性污泥中的细菌具有抑制或杀害作用的物质都称毒 性物质 在调试运行处理中 我们应防止超过允许浓度的有毒物质进入 必要 时应采用物理 化学方法进行预处理 e 溶解氧 不同细菌对氧有不同的反应 细菌分为好氧性细菌 厌氧性细菌和兼氧性 细菌 厌氧处理系统中溶解氧浓度一般应小于 0 1mg L 好氧处理系统中溶解 氧浓度一般应大于 0 3mg L 2 生物处理系统的运行参数 条件的控制 由于水质条件和环境条件的变化 生化处理系统的污泥及其中微生物的量 与质 都会有变化 如何采取措施克服外界因素的影响 使系统内活性污泥保 持合理的数量 高效而稳定的去除效果 是系统运行控制要解决的问题 常用 的调节与控制内容有四个方面 即 厌氧脉冲系统 曝气系统 污泥回流系统 和剩余污泥排放系统的控制 a 厌氧池系统 厌氧池处理系统有两个主要的控制要素 污泥浓度和搅拌强度 厌氧系统 微生物生长速率缓慢 为达到高的污染物去除率 反应器内应保留高浓度的厌 氧污泥 如何保证高浓度的污泥与处理污水充分混合 b 曝气量的控制 好氧系统必须维持微生物好氧新陈代谢活动所需要的氧 此外 为促进污 水中污染物与活性污泥充分混合接触 必须对曝气池进行符合要求的曝气 一 般的污水曝气池混合液溶解氧浓度控制在 1 5 3 0mg L 之间 能保持活性污泥 微生物良好的新陈代谢活动 曝气池混合液所应控制的溶解氧浓度也不是越高 越好 过高的溶解氧本身是能源浪费 另外过度曝气微生物自身氧化或造成污 泥絮体因过度搅拌而破碎 c 回流污泥量控制 回流污泥系统的控制有两种方法 第一种是保持回流比恒定 第二种是定 期或随时调节回流比和回流量 第一种方法使用于大型城市污水处理厂 根据 该工程污水的特点 调试运行中我们采取第二种方法 当回流污泥控制方式为可变化时 主要通过以下三种方法确定合适的回流 比 按照回流污泥及混合液污泥的浓度调节 按照二沉池的泥位调节回流比 按照沉降比 SV 调节回流比 d 剩余污泥排放量的控制 生化系统每天都要产生一定的微生物 系统内污泥量增多 因此需定期从 系统中排放一定的剩余污泥 以维持系统内污泥量平衡 一般采用以下方法来 控制剩余污泥的排放 按照沉降比 SV 调节 按照系统内活性污泥浓度 MLSS 调节 按照活性污泥的有机负荷 F M 调节 按照系统活性污泥的污泥龄 SRT 调节 根据该工程污水的特点 工艺要求的处理程度和运行实践比较 调试运行 中我们主要调节污泥浓度 MLSS 和污泥沉降比 SV 控制剩余污泥的排放 量 好氧系统设计污泥浓度 MLSS 为 3000 4000mg L 工业污水的污泥沉 降比 SV 一般控制在 50 以下可以满足运行要求 3 生化处理系统异常问题对策 由于企业污水水质变化 环境因素变化及工艺控制不当等原因会导致污泥 膨胀 生物相异常 污泥上浮 曝气池出现大量泡沫等生物异常现象 问题如 果不及时解决 最终都会导致出水质量的降低 a 污泥膨胀及其控制 正常的活性污泥中都含有一定量的丝状菌 但如果丝状菌过度繁殖则会引 起污泥膨胀 活性污泥沉降性能恶化 不能在二沉池进行正常的泥水分离 污 泥随出水流失 出水 SS 超标 引起污泥膨胀的因素有以下几个方面 进水中有机物质太少 导致微生物食料不足 进水中氮 磷营养物质不足 pH 值太低 不利于细菌生长 生化池内 F M 太低 微生物食料不足 曝气池混合液内溶解氧浓度太低 不能满足微生物需要 进水水质或水量波动太大 对微生物造成冲击 污泥膨胀的控制措施 污泥膨胀控制措施大体可分为两大类 一类是临时 控制措施 另一类是工艺运行调节控制措施 临时控制措施包括污泥助沉法和灭菌法 污泥助沉法是指向膨胀污泥中加 入助凝剂 增大活性污泥的密度 使之在二