生化处理污水工艺对比

一 生化处理工艺对比 生化处理是污水处理的核心 主要方法有生物膜法和活性污泥 法 近年来使用较多的活性污泥处理工艺有氧化塘 氧化沟及在传 统活性污泥工艺基础上发展起来的 A2 O 法 A B 法 SBR 法及 CAST 法等工艺 使用较多的生物膜法为曝气生物滤池工艺 根据当地的自然条件 管理水平 污水水量水质及受纳水体水 质 提出氧化沟 A2 O 法和间歇式活性污泥法中 CAST 法三种污水 处理方案进行比较 1 氧化沟 氧化沟是一种活性污泥处理系统 其曝气池呈封闭的沟渠型 所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法 它是一种首尾相连 的循环流曝气沟渠 又称循环曝气池 氧化沟污水处理工艺是在 20 世纪 50 年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的 自从 1954 年在荷 兰的首次投入使用以来 由于其出水水质好 运行稳定 管理方便 等技术特点 已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治 理 严格地说 传统的氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺 但 随着不断的发展 氧化沟技术已远远超出早期的实践范围 具有多 种多样的工艺参数和功能选择 以及构筑物型式和操作方式 可以 认为氧化沟与其它工艺类别的差别不在于工艺概念和水质处理效果 而在于实现工艺概念的手段 即机械曝气设备及其布置方式所产生 的特殊水力学流态 电子供体供给方式及其时空分布 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括 帕斯韦尔 Pasveer 氧 化沟 卡鲁塞尔 Carrousel 氧化沟 奥尔伯 Orbal 氧化沟 T 型氧化沟 三沟式氧化沟 DE 型氧化沟和一体化氧化沟等 这些 氧化沟由于在结构和运行上存在差异 因此各具特点 工艺的主要优点是 流程简化 一般不需设初沉池 氧化沟具有推流特性 因此沿池长方向具有溶解氧梯度 分 别形成好氧 缺氧和厌氧区 通过合理设计和控制可使 N 和 P 得到 较好地去除 在技术上具有净化程度高 运行稳定可靠 操作简单 运行 管理方便 维修简单 投资少 能耗低等特点 该工艺的缺点 占地面积大 对于 BOD 较低污水处理能力不足 部分池形池体结构较复杂 上下流速不均 沟底易沉积污泥 易发 生污泥膨胀问题 2 A2 O 法 A2 O 工艺即厌氧 缺氧 好氧活性污泥法 该工艺是在厌氧 好氧 除磷工艺 A O 中加一缺氧池 将好氧池流出的一部分混合液回 流至缺氧池前端 以达到反硝化脱氮的目的 A2 O 工艺的可同步除 磷脱氮 除磷脱氮主要由两部分组成 一是除磷 污水中的聚磷菌 在厌氧状态下释放出体内的磷 在好氧状况下又将其更多吸收 以 剩余污泥的形式排出系统 二是脱氮 由于兼氧脱氮菌的作用 利 用水中 BOD5作为有机碳源 将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚 硝酸盐还原成氮气逸入大气 达到脱氮的目的 A2 O 法的主要优点 厌氧池在前 污水中的有机碳被反硝化菌所利用 可减轻其 后好氧池的有机负荷 缺氧池反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧 池中进行硝化反应对碱度的需求 脱氮效果好 好氧在缺氧池之后 可以使反硝化残留的有机污染物得到进 一步去除 提高出水水质 微生物在厌氧段释放磷 在好氧段富集磷 通过外排剩余污 泥即可达到一定的生物除磷的目的 耐冲击负荷 对污水有稀释 缓冲作用 有效抵抗水量和有 机污物的冲击 工艺过程中的各工序可根据水质 水量进行调整 运行灵活 反应池内存在 DO BOD5浓度梯度 有效控制活性污泥膨胀 污泥沉降性好 处理设备少 构造简单 工程造价低 便于操作和维护管理 该工艺的缺点是 处理构筑物相对较多 占地面积相对较大 3 CAST 法 CAST 工艺是循环式活性污泥法的简称 在该工艺中 有机污 染物的生物降解和泥水分离过程在一个反应器中完成 工艺按 进水 曝气 静沉 排水 闲置 顺序进行 是 SBR 工艺的一种改进型 它在 SBR 工艺基础上增加了生物选择区和污泥回流装置 起到脱氮 的作用 反应池末端设有滗水器 用于将沉淀后的上清液均匀排出 CAST 的主要优点 工艺流程简单 处理构筑物少 CAST 反应池集曝气 沉淀 于一体 省去二沉池和回流污泥泵房 整体结构简单 机械设备少 无需复杂的管路系统 CAST 反应池容积大 具有一定的调节水质水量的作用 剩余污泥沉淀时间长 污泥量少 性质稳定 具有完全混和式和推流式曝气池的优点 抗水质 水量冲击 能力强 处理效果稳定 采用组合式模块结构 有利于分期建设和扩建 该工艺的缺点是 运营操作比较繁琐 对自动化程度及管理人 员的素质要求均较高 并且所需池容较大 三种工艺方法的对比如下 生物处理工艺对比表生物处理工艺对比表 方案方案 项目项目 氧化沟氧化沟A2 OCAST 技术优点 1 整体流程较简 单 构筑物少 2 处理效果稳定 3 净化程度高 运行稳定可靠 操 作简单 运行管理 方便 维修简单 能耗低 1 脱氮除磷效果好 2 各工序配置简单 可根据水质 水量进行 调整 运行灵活 3 构造简单 控制要 求较低 便于操作和维 护管理 1 整体流程简单 构筑物及机械设备少 2 污泥产量少 性 质较稳定 3 具有一定的除磷 效果 技术缺点 1 占地面积大 2 沟底沉积污泥 3 易发生污泥膨 胀 1 工艺流程较长 构 筑物较多 1 自动化控制程度 高 要求设备 仪表 的可靠性高 2 CAST 工艺为间 歇运行 装机容量大 设备利用率低 设备 频繁启停 维护工作 量较大 3 调试及操作较为 复杂 占地面积占地面积较大占地面积较小占地面积较大 投资较高较省较高 运行费用较低较低较高 从污水处理的效果上看 上述三个方案都具有去除有机物以及 生物脱氮除磷的能力 均能满足本项目污水处理的要求 综合考虑 工程造价 运营成本 管理人员素质 各工艺在实际工程中的应用 情况以及施工过程的施工难度 确定采用方案二 A2 O 法 作为二 级生物处理工艺 二 污泥处理工艺对比 我国城镇污水处理厂污泥处理处置原则为实现污泥 稳定化 减 量化 无害化 资源化 以土地利用为最终处置目标 污泥处理的 核心工艺技术主要有电渗透干化 堆肥 太阳能温室干化等 1 堆肥 堆肥通常是指通过高温好氧发酵 在好氧微生物的生物代谢作 用下 使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程 代谢过程中产 生热量 可使堆料层温度升高至 55 以上 可有效杀灭病原菌 寄 生虫卵和杂草种籽 并使水分蒸发 堆肥过程主要由预处理 进料 一次发酵 二次发酵 发酵产 物加工及造粒包装等工序组成 脱水污泥堆肥前须进行适当的预处 理 以调节适宜的含水率 碳氮比 C N 等参数 并破碎成较小 的颗粒 污泥发酵反应系统是整个工艺的核心 工艺类型分一步发 酵工艺和二步发酵工艺 一步发酵优点是工艺设备及操作简单 省 去部分进出料设备 动力消耗较少 缺点是发酵仓造价略高 水分 散发 发酵均匀性稍差 二步发酵工艺优点是一次发酵仓数少 二 次发酵加强翻堆效应 使堆料发酵更加均匀 水分散发较好 缺点 是额外增加出料和进料设备 堆肥可大副降低污泥含水率 并完成无害化目的 但污泥堆肥 厂厂区占地面积较大 机械设备较多 耗能大 滋生蚊蝇 恶臭气 体产生量大且收集控制较困难 同时还需要添加大量的辅料 2 电渗透 太阳能温室 电渗透污泥干化系统是利用外加电场的作用 使污泥中微生物 细胞内的水发生强制迁移 内能升高 冲破细胞膜散失出来形成游 离水 从而提高污泥的脱水效率 达到干化的目的 电渗透污泥干化系统适用于小泥量污泥分散干化处理的项目 污水处理厂 站 经传统机械脱水设备脱水后污泥 含水率 75 85 利用电渗透污泥干化系统处理后得以减量化 含水率 60 2 稳 定化 为后续污泥的最终处置创造有利条件 电渗透污泥干化系统处理效果稳定 占地面积小 建设费用低 同时具有杀灭病原微生物等作用 非常适用于建设有地有限的污水 处理厂 站 等污泥需进一步脱水干化处理以达到国家相应标准要 求的情况 该工艺的优点有 1 工艺简单 全自动操作 2 施工周期短 3 运行成本低 4 设备运行稳定 使用寿命长 5 占地面积小 是目前所有工艺中占地面积最小的工艺 6 工艺技术先进 是目前国际上最先进的污泥处理技术 7 无需添加任何药剂 不产生二次污染 太阳能温室污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污水处理厂 污泥进行干化和稳定化的污泥处理技术 此技术以传统温室干燥技 术为基础 结合现代自动化技术 应用于污泥处理领域 此技术采 用阳光温室 利用太阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来 源 辅助其它加热方式 充分利用太阳能热量和空气非饱和程度 使污泥中水份蒸发 达到干化的目的 太阳能温室干化系统主要由阳光温室 翻泥机 辅助加热设备 通风设备 检测设备和控制设备组成 通过检测干化间室内外温度 湿度 光照强度等参数 自动化控制翻泥设备 辅助加热设备和通 风设备 加快污泥水份蒸发速度 使污泥干化过程可控 提高干化 效率 太阳能温室污泥干化与传统热能干化技术相比 有如下优点 1 能耗小 运行管理费用低 操作维护简单 使用寿命长 2 系统运行稳定安全 温度低 灰尘产生量小 不产生二噁 英等有害气体 3 系统透明程度高 环境协调性好 空间大 可同时解决污 泥存储的需要 4 利用太阳能作为主要热源 满足可持续发展的目的 5 太阳能温室污泥干化优势明显 适用于城镇污泥集中处理 项目 可有效实现污泥稳定化 无害化 污泥处理工艺对比论述 上述工艺在实际工程中均有广泛应用 但受各地的气温 日照 等气候条件影响 处理效果有较大差异 污泥处理方式对比表污泥处理方式对比表 处理方式处理方式优点优点缺点缺点 电渗透 太阳能温 室 1 工艺简单 全自动操作 2 施工周期短 模块化程 度高 1 占地面积大 投资较高 2 运行成本较高 堆肥 1 系统运行稳定 运行过程易 控制 1 占地面积大 投资较高 2 需要投加大量辅料 3 运行操作工作量大 堆肥工艺需要投加辅料 受当地农业生产类型及其它因素制约 若在农业发达地区 可同时处理大量农作物秸杆 木屑 锯末等农 业废料 可减少农业垃圾处置量 而在大型城市或农业欠发达地区 则需要另外寻找替代辅料 成本较高且可操作性不大 而当地特有 的日照 全年日照时数可达2855 2967小时 及温度条件 年平均 气温9 11 尤其适用于电渗透 太阳能温室干化法作为最终处理工 艺 因此 推荐选用电渗透 太阳能温室干化法作为污水处理厂污泥 处理核心工艺 三 除臭工艺对比 众所周知 在污水处理厂运行过程中 在局部区域 如预处理 区 污泥处理区等 会产生臭味气体 主要为硫化氢 氨气 另外 生物处理的部分工艺段也会由于水解酸化及厌氧发酵等作用而产生 一定量的臭味气体 主要为硫化氢 氨气以及部分挥发酸 这些臭 味气体不仅会污染周围大气环境 而且会对现场的操作人员的健康 造成一定危害 因此 有必要设置一整套效果良好的除臭系统 对 臭味气体进行集中收集处理 目前 国内大多数污水处理厂中实际应用的除臭方法主要为活 性炭吸附除臭 生物除臭及高能光量子除臭等类 具体对比如下 除臭技术方法对比表除臭技术方法对比表 高能光量子法高能光量子法生物分解法生物分解法活性炭吸附法活性炭吸附法 技术原理技术原理 利用紫外线灯发出高强 窄波射线 在几何倍增 器作用下形成大量高能 光量子 其对空气中的 氧与水分子团产生强力 轰击作用形成羟基自由 基 在羟基自由基的强 氧化作用下 待净化气 体中的 H2S NH3等异 味源得以被氧化降解 利用循环水流 将恶臭气体中污 染物质溶入水中 再由水中培养床 培养出微生物 将水中的污染物 质降解为低害物 质 利用活性炭内 部孔隙结构发 达 有巨大比 表面积原理 来吸附通过活 性炭池的恶臭 气体分子 效率效率 脱臭净化效果可达 99 以上 脱臭效果大大超 过国家 1996 年颁布 大气污染物排放标准 国家 1993 年颁布的 微生物活性好时 除臭效率可达 70 微生物活 性降低 除臭效 率亦大大降低 初期除臭效率 可达 65 但 极易饱和 通 常数日即失效 需要经常更换 恶臭物质排放标准 脱臭净化效果极 不稳定 处理气体成处理气体成 分分 能处理氨 硫化氢 甲 硫醇 甲硫醚 苯 苯 乙烯 二硫化碳 三甲 胺 二甲基二硫醚等高 浓度混合气体 需要培养专门微 生物处理一种或 几种性质相近的 气体 适用于低浓度 大风量臭气 对醇类 脂肪 类效果较明显 但处理湿度大 的废气效果不 好 使用寿命使用寿命 高能紫外灯管寿命三年 以上 设备寿命十年以 上 养护困难 需频 繁添加药剂 控 制 PH 值 温度 等 活性炭需经常 进行更换 运行维护费运行维护费 用用 技术可靠且非常稳定 净化设备无需日常维护 只需接通电源 即可正 常工作 运行维护费用