城市污水处理系统.ppt
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1、1,5.一体化活性污泥法工艺(UNITANK工艺),(1)变形方法主体被间隔成数个单元的矩形反应池(三格池),三池间水力连通,每池均设曝气设备外侧两池均设出水堰及剩余污泥排放口,它们交替作为曝气池和沉淀池,中间矩形池只作曝气池工艺采用连续进水,周期交替的运行方式左侧进水,右侧出水-短暂的过渡段-右侧进水,左侧出水池内设曝气设备外,增设搅拌装置,可灵活进行曝气和搅拌的时间和空间控制,实现较好的脱N除P效果,2,3,(2)UNITANK工艺特点构筑物采用矩形池,与传统处理工艺的圆形池相比,可共用池壁,布置紧凑,有利于平面布置,还可节省时间土建费用和占地面积结构一体化,便于完全加盖封闭或建在地下,有
2、利于保温,还可避免对环境产生的不利影响,由于池壁不受单向水压,且共用水平底板,提高了结构的稳定性各池间采用渠道配水,减少管道,阀门,水泵等设备的数量,水头损失小,降低了基建及运行成本恒水位下交替运行,水力负荷稳定,反应器容积利用率高,无需设置闲置期,还省去了价格昂贵的滗水器,采用构造简单的出水堰交替改变进水点,可相应改善系统各段污泥负荷,进而改善污泥的沉降性能,4,6.厌氧序批间歇式反应器(Anaerobic Sequencing Batch Reactor,ASBR),(1)变形方法以序批间歇运行操作为主要特征的污水厌氧生物处理组合工艺,即厌氧SBR工艺操作周期为进水期-反应期-沉降期-排水
3、期,不设闲置期反应期通过厌氧反应使污水中有机物转化为生物气而得以去除,是有机物转化成生物气体的最重要阶段,以间歇搅拌的混匀方式进行,5,(2)ASBR工艺特点除具有好氧SBR的一切优点外,还有产生沼气回收作能源,动力消耗低,产生污泥量少等优点与连续进水的厌氧处理法相比,具有下列优越性无需昂贵的进水系统,工艺简单,建设费用低在HRT,COD去除率和甲烷产量方面,ASBR更具优势适应温度范围广(5-65度),为低温下廉价处理污水提供了可能性反应器本身为完全混合式流态,加上MLSS较高,故耐冲击负荷,增加了厌氧系统的稳定性和对有毒物质的适应性,6,7.加压曝气-序批式活性污泥法(P-SBR),工艺特
4、点进水-反应-沉淀-排水-闲置进水阶段采用常压曝气-使活性污泥再生,恢复其活性反应阶段采用加压曝气-曝气压力随COD的降低而降低,直到恢复至常压,若需脱氮,则在停止曝气后进行厌氧搅拌,完成反硝化容积负荷率高,降解速度快,供氧均匀,脱氮效率高,适用于不同行业污水的处理可用于高浓度有机污水和含氮污水的处理.,7,8.活性炭吸附-序批式活性污泥法(PAC-SBR),工艺特点在SBR反应器中投加粉末活性炭(PAC)进水阶段:活性炭吸附有机物,有利于进一步生物处理,使反应器对水质变化适应性增强反应阶段:被吸附的有机物进行生物解吸,生物降解可用于处理含有对微生物有抑制作用的某些有毒有害的工业污水,需要脱色
5、的工业污水等同一个反应器中运行一个周期即可完成活性炭的再生,恢复其活性,8,3.4.5 氧化沟(Oxidation Ditch)工艺,氧化沟是20世纪50年代由荷兰的巴斯维尔开发的,服务人口仅360人,将曝气、沉淀、污泥稳定等处理过程集于一体,间歇运行。六十年代以来,氧化沟技术在欧洲、北美、南非等地迅速推广应用,工艺也不断发展完善,类型也趋于多样化,技术发展的结果不仅体现在数量的增多,也反映在处理规模的日益扩大和处理对象的不断增加。,9,一、氧化沟的技术特征,1.工艺结合了推流和完全混合两种流态废水进入氧化沟后,在曝气设备(转刷或转盘和其他机械曝气设备)的作用下快速、均匀地与沟中混合液混合,混
6、合后的水在封闭的沟渠中循环流动,氧化沟在短时间内(如在一个循环中)呈现推流式,而在长时间内(如在多次循环中)则呈现完全混合特征,两者的结合,可减小短流,使进水被数十倍甚至数百倍的循环水所稀释,从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。,10,2.氧化沟工艺有明显的溶解氧浓度梯度氧化沟的曝气装置一般是定位布置的,因此在装置下游混合液的溶解氧浓度较高,随着水流沿沟长的流动,溶解氧浓度逐步下降,出现缺氧,在某些位置溶解氧的浓度甚至可降至零,出现明显的溶解氧浓度梯度,形成好氧、缺氧交替的环境.,11,3.氧化沟工艺构造简单,运行成本低,易于维护管理.处理城市废水时,可不设初沉池,悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部
7、分稳定,相比单独设初沉池要经济;氧化沟工艺较常规 A2/O 等工艺省去了污泥回流和混合液回流,节省动力 10%-20%。传统的氧化沟通过改进总氮去除率可提高到 90%上。如国内邯郸东污水处理厂采用的三沟式氧化沟工艺,氨态氮的去除率可达到 89%。由于氧化沟泥龄较长,剩余污泥量较少,且在沟内可以得到一定程度的稳定,因此一般可不设污泥消化处理装置。构筑物少,管理操作较为简单。,12,4.氧化沟工艺主要技术参数,当处理对象为城市废水时,各项设计参数可参考如下:MLSS(X)4000-6000mg/l;MLVSS(Xv)20004000mg/l;污泥龄(c)当仅要求BOD5去除,c=58d;当要求硝化
8、反应时,c=1030d;HRT(t)20、24、36、48h,应根据对出水水质的要求而定;LsBOD0.030.07kgBOD/kgMLSS.d;LvBOD0.10.2kgBOD/m3.d;回流比R50150%v(混合也在沟渠内的流速)0.40.5m/s;v(沟底流速)0.3m/s。当对氧化沟要求硝化与反硝化功能时,还应考虑反硝化所需的容积。,13,二、氧化沟的类型,Pasveer氧化沟普通Carrousel氧化沟Carrousel2000氧化沟Carrousel3000氧化沟Orbal氧化沟一体式氧化沟VR型氧化沟,14,(一)Pasveer氧化沟,该氧化沟是同传统活性污泥法最为接近的氧化沟
9、工艺,构型上根本性的变化来自于曝气设备和池体构造的改变上:采用转刷曝气和环形沟道,受当时曝气设备的限制,氧化沟的设计有效水深在1.5m以下,因此占地面积大。,15,(二)Carrousel氧化沟,为了弥补转刷式氧化沟占地大的缺点,20世纪60年代末荷兰DHV公司开创采用竖轴低速表面曝气器;水深可达44.5m,沟内流速达0.30.4m/s;混合液在沟内每520min循环一次;沟内混合液总量是入流废水量的3050倍;BOD5去除率可达95%以上,脱氮率可达90%,除磷效率可达50%.,应用广泛,最大规模为650000m3/d;在国内主要有昆明兰花沟污水处理厂、上海龙华肉联厂、桂林市东区废水厂等。,
10、1.普通Carrousel氧化沟(又称平行多渠形氧化沟),16,2.Carrousel2000氧化沟,该工艺是一种反硝化脱氮工艺,通过与反硝化区(前置缺氧段,其所需要的容积取决于进水水质及所要求的氮去除率,一般占氧化沟体积的15%)的设计,在缺氧条件下进水与一定量的混合液混合反硝化脱氮;沟内配有相当数量的表曝机,实现对混合液的充氧、推流和混合作用;从节能和控制角度出发,沟内还装有一定数量的推进器,保证低负荷停曝时,混合液与进水充分混合和保持悬浮状态。,17,3.Carrousel3000氧化沟,该氧化沟进行一体化设计,集选择器、厌氧区和好氧区为一体的新系统,池深加大,占地更小,运行方式灵活。该
11、池型能够在满足有机物去除、反硝化脱氮的基础上,兼具除磷的功能。,18,(三)Orbal氧化沟(又称同心圆型氧化沟),曝气设备是有水平轴的竖直转碟,碟片经过水力学设计达到最佳的充氧和推流作用;由同心圆形的多沟槽构成,各沟道均表现为单个反应器的特征,使得其推流特征更加突出,在各个沟道之间存在明显溶解氧梯度,对于有机物的去除、高效脱氮、防止污泥膨胀和节约能耗等,都很有意义。,进水进入外沟,同回流污泥进行混合,使回流污泥中的硝态氮能利用原水中的有机碳源,在外沟整体较低的溶解氧浓度下进行反硝化,这种脱氮方式能同时节省用于硝化和碳化的曝气量,同时可以不必考虑反硝化外加碳源;中沟作为摆动沟道,使系统更为稳定
12、;内沟保持较高的溶解氧,以保证碳化和硝化安全。,19,主要特点:圆形或椭圆形的沟渠,能更好地利用水流惯性,可节省能耗;多沟串联可减少水流短路现象;最外层第一沟的容积为总容积的6070%,其中的DO 接近于零,为反硝化和磷的释放创造了条件;第二、三沟的容积分别为总容积的2030%和10%,而DO则分别为1和2mg/l;这种沟渠间的DO浓度差,有利于提高充氧效率;Orbal氧化沟在国内的主要工程实例有:抚顺石油二厂废水处理站(28,800m3/d);北京燕山石化公司新建废水处理厂(60000m3/d);成都市天彭镇污水处理厂。,20,(四).交替工作氧化沟,交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开
13、发的,有二沟和三沟式两种形式;其主要特点是其中的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池,而无需二沉池和污泥回流装置;但其中的曝气转刷的利用率较低,D型二沟只有40%,三沟式则提高到了58%;,VR型氧化沟,D型氧化沟,VR型氧化沟将曝气沟渠分成容积相等的2部分,定时改变曝气器的旋转方向来改变沟内水流方向,使两部分池体交替地作为曝气池和沉淀池使用,不设二沉池和污泥回流系统。,21,三沟式氧化沟特点:两侧的A、C二沟交替地作为曝气池和沉淀池,而B沟则一直充作曝气池;原废水交替地从A沟和C沟进入,而出水则相应地从C沟及A沟流出;曝气器的利用率较高(58%);交替运行的方式,为脱氮创造了条件,有良好的BOD
14、去除效果和脱氮效果。交替工作氧化沟的主要工程实例:邯郸市东污水处理厂(100000m3/d),三沟;苏州市河西污水处理厂(80000m3/d),三沟;南通市污水处理厂(25000m3/d),五沟。,三沟交替工作的氧化沟,22,(五).一体式氧化沟,一体化氧化沟是是20世纪80年代由美国开发的,它集曝气、沉淀、滗水分离和污泥回流功能为一体。主要有:侧沟型、BMTS型、船型.,优:处理流程更为简化,占地面积省缺:沉淀效果不同程度上受沟内水流态影响;排泥浓度低,相应的泥区构筑物增大;同时满足曝气和沉淀工况较困难。,23,三、氧化沟工程实例,24,26,28,29,31,32,33,34,3.4.6
15、膜生物反应器,膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)-膜分离技术与污水生物处理单元相结合的新型水处理技术,35,微滤Microfiltratio/MF,超滤Ultrafiltration/UF纳滤Nanofiltration/NF,反渗透Reverse osmosis/RO,36,一、MBR技术研究,1.MBR在国外的研究进展 1969年美国的Smith首次报道了活性污泥生物膜法和超滤膜结合处理城市生活污水的方法,80年代末以来,MBR处理的对象扩宽到工业废水、石油废水、发酵废水等废水处理方面。1989年Tamamoto等将中空纤维应用于活性污泥法以来,使组合工艺运行成
16、本大大降低,扩展了其应用前景。90年代初,MBR开始应用于废水的脱氮除磷研究,Hideki进行了MBR的高效氨氮硝化与工业废水去除磷酸盐的研究。90年代中后期,MBR在国外进入了实际应用阶段。加拿大的Zenon公司 和日本的Kubota公司在MBR的推广方面做了许多的工作。目前这种MBR已应用美国、德国、法国和埃及等多个国家和地方,处理规模从10m3/d到100000m3/d。,37,2.MBR在国内的研究进展 1991中科院生态中心王菊思启动了MBR的研究。1995年攀耀波将MBR用于石油化工污水净化的研究。近年来,MBR处理对象不断扩展:邢传红(1997)采用无机MBR进行了处理生活污水的
17、实验研究,吴自强(1999)采用MBR处理COD高达3000-12000mg/l的巴西基酸废水;王建功采用生物接触氧化法代替活性污泥法作为MBR的生物处理单元,进行膜-生物接触氧化法处理港口污水的研究;何义亮(1999)采用厌氧MBR进行高浓度食品废水处理;王连军(2000)用无机MBR处理啤酒废水。这些研究结果表明:MBR对废水的COD、NH3-N、SS、浊度等都有良好的去除效果。,38,MBR操作条件和稳定运行特性研究:中科院生态中心攀耀波(1995)进行了膜过滤最佳反冲洗周期的研究,郑祥(2001)进行了MBR的运行条件和膜污染控制研究;哈尔滨工业大学王宝贞(1999)用复合淹没式MBR
18、工艺处理生活污水的研究,同济大学李春杰(1999)进行了错流式MBR的水力清洗实验研究,李红兵(1999)采用中空纤维膜处理生活污水的研究;天津大学罗虹(2000)对MBR中混合液可滤性进行了研究,顾平(2000)研究了反应器中生物种类对混合液可滤性影响;清华大学黄霞、桂萍(1999)做了活性污泥法(ASR),生物膜法(BR)和复合反应器(HR)对比研究,刘锐(2001)进行了MBR法和传统活性污泥法(CAS)的实验对比研究。,39,MBR的理论研究方面:清华大学邢传红(1997)探讨了污泥粘度与污泥浓度MLSS以及给定临界雷诺数时最小膜膜面流速与MLSS之间的关系,刘锐(2000)研究了一体
19、式MBR的动力学特性;天津大学杨造燕(1999)从维持微生物基本生命活动的物质转化概念和污泥产生的平衡出发,从理论和实验上证实了MBR无剩余污泥排放的可能性;生态中心张绍元(2000)根据生态学中物质与能量流通的原理,进行了高能量级生物体后生动物蠕虫的研究;哈建大邹联沛(2000)研究了污泥停留时间(SRT)对出水水质的影响,邹联沛(2001)研究了DO、C/N、PH等生态因子MBR同步硝化-反硝化的影响。,40,MBR在我国的应用实例(部分),41,二、膜材料,42,三、MBR的基本分类,43,(a)错流式组件(b)竖流式组件(c)平板式组件MBR不同中空纤维膜构型,44,三、MBR工艺组成
20、,(a)分置式膜生物反应器(b)一体式膜生物反应器,45,1-原水泵2-水位控制器3-空气4-曝气管5-生物池6-水位传感器7-循环泵 8-循环反冲洗控制器9-膜单元10-回流管11-反冲洗泵12-清水管13-清水池,原水,格栅,出水,膜生物反应器工艺流程,46,四、MBR工艺的特点,1.出水水质好且水质稳定。不论污泥浓度的高低和污泥沉降性能好坏,都可以对悬浮固体彻底去除,得到十分澄清的处理水。出水一股不含细菌和病原体,无需消毒。出水中不仅有机物浓度相对较低,而且总氮和总磷的浓度也低于传统的生物处理法。在膜生物反应器中,一般不用考虑污泥的污泥颗粒大小和絮凝沉降性能,只需根据对污染物质降解是否有
21、利来选择微生物的种类、数量和泥龄等,从而使得微生物更加有利于对污染物的降解转化。进水中的有机大分子胶体被膜截留下来返回到生物反应器,延长了这些物质在生物反应器中的停留时间,有利于它们在曝气油池中被进一步降解,尤其是那些本身可以被生物降解、但降解速度相对较低的大分子和胶体物质。,47,2.节省动力消耗、增强曝气强度。传统的生物处理法中,通常是采用普通的曝气装置,充氧效率仅为5左右。在膜分离活性污泥法中,膜分离的效率是不受污泥性状影响的,因此可以提高曝气池曝气强度而无需考虑污泥的沉降性能。所以可以采用高效曝气装置,充氧效率可高达20一60,从而强化了降解效率,可以获得更高的去除率。,48,3.处理
22、装置更加紧凑,占地面积小。传统的重力沉降分离时污泥浓度一般控制在6000mg/L以下,而活性污泥的膜分离可以在较高的浓度下操作,一般可提高到20000mg/L,从而大大提高了容积负荷。所以污泥浓缩池及曝气池的体积可以相应减小,处理装置也更加紧揍,此外膜分离组件取代了传统的二沉池,也能显著地缩小装置的占地面积.由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅度减少占地面积,节省土建投资.,49,4.容积负荷大,反应器内污泥浓度高,耐冲击负荷,可以处理高浓度的有机废水。膜分离可以使微生物完全截留在反应器内,实现水力停留时间和污泥停留时间的完全分离,使运行
23、控制更加灵活,稳定;有利于生长缓慢的硝化菌的截留与生长,从而使系统的硝化效率得以提高。同时可提高难降解有机物的降解效果;由于采用膜分离装置,可以保持曝气池内活性污泥的高浓度,所以可以适应高浓度的有机废水。,50,5.剩余活性污泥量减小。由于采用膜分离活性污泥法可以获得较高的污泥负荷与污泥分离效率,所以可以相应减少剩余污泥量,从而减少污泥处理费用。,膜污染问题膜的制造成本高运行费用高,6.便于维护管理,易于实现自动化控制。在传统的活性污泥法中,由于运行中经常出现的波动和不稳定,为了保证良好的出水水质,必须对运行管理投人大量的劳力和精力。而MBR法省去了沉降槽,对污泥泥浓度管理容易,设备占地面积小
24、,操作的自动化程度高,需要的管理人员少。,51,五、膜生物反应器脱氮/除磷工艺,单一反应器的MBR工艺,A/O形式的MBR工艺,52,序批式缺氧/厌氧膜生物反应器(SAM)工艺,COD 96%TN 60%TP 93%,53,其它工艺,54,滤饼层:主要是水透过膜被截流下来的部分活性污泥和胶体物质,没来得及送走就在滤压差和透过水流的作用下堆积在膜表面,形成膜污染,属于可逆污染。凝胶层:被膜内微孔表面所吸附或形成结晶,堵塞孔道,使膜通量下降。研究表明,膜表面堵塞的主要物质为微生物正常代谢产生的粘性多糖类物质,粘性多肽分子和蛋白质分子等。微生物污染:膜面和膜内的微孔中有微生物所需的营养物质,因而不可
25、避免的会有大量微生物滋生。,1.膜污染的形成机理,六、膜污染及其控制:,55,56,膜污染的局部通量模型,57,膜材质表面亲/疏水性、荷电性等。料液性质混合液特性、污泥浓度高低及其成分构成。操作条件 曝气量大小,运行方式设置以及膜清洗。,2.影响膜污染的因子:,58,59,3.膜污染的减缓措施:,1.向混合液中添加絮凝剂(FeCl3,PAC),改善滤饼过滤性能2.改善水力学特性3.消除浓差极化带来的影响,减少膜面污染(膜正下方曝气)4.改造为复合式膜生物反应器5.膜的定期清洗物理清洗(空曝气、水力反冲洗、空气反冲洗)化学清洗(酸洗、碱洗、氧化剂清洗、联合清洗)(在线、离线)物理-化学联合清洗,
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