50噸/日地埋式一體化污水處理設備
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MBR主體工藝
工藝原理。
膜生物反應器技術是活性污泥生物處理技術與膜分離技術相結(jié)合的一種新工藝。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池進行固液分離，而是使用中空纖維膜替代沉淀池，因此具有固液分離性能。同時利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高濃度的活性污泥濃度，使污染物分解*，因此，出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定，出水細菌、懸浮物和濁度接近于零。
工藝特點。
MBR處理工藝對水質(zhì)的適應性好，耐沖擊負荷性能好，出水水質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定，不會產(chǎn)生污泥膨脹;池中采用新型彈性立體填料，比表面積大，微生物易掛膜，脫膜，在同樣有機物負荷條件下，對有機物去除率高，能提高空氣中的氧在水中溶解度;工藝簡單，不必單獨設立沉淀、過濾等固液分離池，占地面積少，水力停留時間大大縮短;污泥排放量少，只有傳統(tǒng)工藝的30%，污泥處理費用低，但一次性投資較高。
工藝流程說明。
污水經(jīng)格柵進人調(diào)節(jié)池后，經(jīng)提升泵進入生物反應器，通過PLC控制器開啟鼓風機充氧，生物反應器出水經(jīng)循環(huán)泵進入膜分離處理單元，濃水返回調(diào)節(jié)池。反沖洗泵利用清洗池中處理水對膜處理設備進行反沖洗，反沖污水返回調(diào)節(jié)池。通過生物反應池內(nèi)的水位控制提升泵的啟閉。膜單元的過濾操作與反沖洗操作可自動或手動控制。當膜單元需要化學清洗操作時，關閉進水閥和污水循環(huán)閥，打開藥洗閥和藥劑循環(huán)閥，啟動藥液循環(huán)泵，進行化學清洗操作。MBR工藝是膜分離技術與活性污泥法有機結(jié)合的新型污水處理技術，它利用膜的截留作用，將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉了初沉池和二沉池，進行固液分離，有效地達到了泥水分離的目的?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣撸νＡ魰r間和污泥停留時間可以分別控制，而難降解的大分子有機物，延長其在反應器的停留時間，使之得到zui大限度的分解，大大強化了生物反應器的功能。
S-BR主體工藝原理
序批式活性污泥法是一種間歇式活性污泥法。S-BR工藝在運行操作上的zui大you點是將曝氣、反應、沉淀、排水等單元操作工序按時間順序在同一個反應池中反復進行。其運行次序一般分為進水期、反應期、沉淀期、排水期和閑置期5個階段，5個階段所需的時間稱為一個周期。一個周期內(nèi)，各個階段的運行時間、反應池混合液的濃度以及運行狀況等都可以根據(jù)進水水質(zhì)與運行功能靈活操作。只要有效地控制與變換各階段的操作，S-BR法就能在一定的范圍內(nèi)適應水質(zhì)、水量的變化;而且，在進水與反應階段，缺氧(或厭氧)與好氧狀態(tài)交替出現(xiàn)，有效地抑制了專性好氧菌的過量增長繁殖，同時，較短的污泥齡又使絲狀菌無法大量繁殖，由此克服了常規(guī)活性污泥易使污泥膨脹的弊端。
工藝特點
采用S-BR法作為主體工藝的一體化污水處理設備具有工藝流程簡單，構(gòu)筑物少的特點。該工藝不需設置污泥回流設施，不設二沉池，曝氣池容積也小于傳統(tǒng)連續(xù)式活性污泥法，易產(chǎn)生污泥膨脹的現(xiàn)象。通過調(diào)節(jié)運行，不僅去除COD，而且可以有效地脫氮除磷。該工藝對水質(zhì)水量變化適應性強，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，適合間歇排放的污水，可由PLC自動控制系統(tǒng)靈活控制運行工序。但SBR法屬于間歇式活性污泥法，排水時間短，且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設備(潷水器)，且對潷水器的要求較高。上述原因?qū)е虏捎迷摴に囎鳛橹黧w工藝的一體化設備處理效率不高。運行費用低。
工藝流程說明
污水經(jīng)過格柵去除掉較大的漂浮物，然后流入到調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)、均量。出水經(jīng)提升泵提升后，進入主反應SBR設備池，由經(jīng)曝氣、反應、沉淀、排水一系列操作工序后，下部污泥進入污泥儲存池，上清液經(jīng)潷水器潷水后進入中間水池，經(jīng)過消毒工藝處理后，作為回用中水或達標水體排放。進入污泥儲存池的污泥經(jīng)壓濾后抽排外運，上清液回流至調(diào)節(jié)池。
常用主體工藝技術經(jīng)濟對比
現(xiàn)以一體化生活污水處理設備處理量為120m3/d，對3種常用主體工藝進行技術經(jīng)濟比較。由表1可知，A/O主體工藝總投資費用和運行費用較低，在出水水質(zhì)不作較高要求時，應優(yōu)先考慮采用該主體工藝一體化處理設備;MBR主體工藝出水水質(zhì)可穩(wěn)定符合GB18918-2002一級A排放標準，但工藝設備相對復雜，總體投資與運行費用較高，建議土地利用成本較高的東部地區(qū)，發(fā)展較好的農(nóng)村地區(qū)使用;S-BR主體工藝對進水水質(zhì)有很高的抗沖擊能力，該工藝流程簡單，設備少，由于該工藝屬于間歇式活性污泥法，對于進水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定的地區(qū)，可以考慮使用此工藝。
(1)一體化生活污水處理設備具有投資低、能耗少、處理效率高、占地面積小、管理方便等一系列優(yōu)勢，可以有效地緩解管網(wǎng)建設壓力，適合農(nóng)村地區(qū)分散式污水處理，在我國農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的發(fā)展前景。
(2)在一體化生活污水處理設備的常用主體工藝中，A/O主體工藝技術成熟，發(fā)展穩(wěn)定，在工程投資和運行成本上體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢;MBR主體工藝在出水水質(zhì)及出水穩(wěn)定性上更優(yōu)，但投資和運營成本較高，管理方面相對復雜，隨著膜組件生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展革新，MBR主體工藝顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?SBR主體工藝流程簡單，設備少，但由于屬于間歇性活性污泥法，處理效率不高，且對潷水器的要求較高，常僅在水質(zhì)水量變化較大的地區(qū)使用。對于具體的農(nóng)村一體化生活污水處理設備主體工藝選擇，應結(jié)合當?shù)厮|(zhì)、水量的特點，綜合上述技術經(jīng)濟因素予以考慮。
厭氧- 好氧工藝是中、高濃度有機廢水處理的適宜工藝。這是因為:
1. 厭氧法多適用于高濃度有機廢水的處理, 能有效地降解好氧法不能去除的有機物, 具有抗沖擊負荷能力強的you點,但其出水綜合的指標往往不能達到處理要求;
2. 厭氧法能耗低和運行費便宜,尤其在高濃度有機廢水時,厭氧法要比好氧法經(jīng)濟得多;
3. 好氧法則多適用于中低濃度有機廢水的處理, 對于高濃度且水質(zhì)、水量不穩(wěn)定的廢水的耐沖擊負荷能力不如厭氧法,尤其當進水中含有高分子復雜有機物時,其處理效果往往受到嚴重的影響。厭氧- 好氧聯(lián)合處理工藝可大大改善水質(zhì)及運行的穩(wěn)定性,但由于厭氧段實現(xiàn)了甲烷過程,因而對運行條件和操作要求較為嚴格,同時因原水中大量易于降解的有機物質(zhì)在厭氧處理中被甲烷化后,剩余的有機物主要為難生物降解和厭氧消化的剩余產(chǎn)物, 因而盡管其后續(xù)的好氧處理進水負荷得到大大降低,但處理效率仍較低。此外,該工藝須考慮復雜的氣體回收利用設施,從而增加基建費用。而水解酸化工藝則將厭氧處理控制在產(chǎn)酸階段, 不僅降低了對環(huán)境條件(如溫度、p H、DO 等) 的要求, 使厭氧段所需容積縮小,同時也可不考慮氣體的利用系統(tǒng),從而節(jié)省基建費用。由于厭氧段控制在水解酸
化階段,經(jīng)水解后原水中易降解物質(zhì)的減少較少,而原來難以降解的大分子物質(zhì)則被轉(zhuǎn)化為易生物降解的物質(zhì),從而使廢水的可生化性及降解速率得到較大幅度的提高。因此,其后續(xù)好氧處理可在較短的HRT下達到較高的處理率。兩相厭氧消化工藝即是將厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開,以便獲得各自*的運行工況。與水解酸化過程相比, 其產(chǎn)酸段對產(chǎn)物的要求是不同的(以乙酸為其產(chǎn)物) 。
50噸/日地埋式一體化污水處理設備水解酸化、混合厭氧和兩相厭氧由于各自的作用不同、對產(chǎn)物要求及處理程度的不同, 對各自的運行和操作要求也不同:
1. Eh不同。在混合厭氧消化系統(tǒng)中,由于承擔水解和酸化功能的微生物與產(chǎn)甲烷菌共處于一個反應器中,整個反應器的氧化還原電位Eh 須嚴格控制在- 300mV 以下以滿足甲烷菌的要求,因而其水解酸化菌也是在此Eh 值下工作的。兩相厭氧消化系統(tǒng)則將產(chǎn)酸相的Eh 控制在-100～-300mV 之間。對水解酸化- 好氧工藝而言,只要將Eh 控制在+ 50mV 下即可發(fā)生有效的水解酸化作用;
2. pH要求不同?；旌蠀捬跆幚硐到y(tǒng)中,由于控制處理效能的步驟是產(chǎn)甲烷,因而其p H 通?？刂圃诩淄榫L的*范圍(6. 8～7. 2) 以內(nèi)。兩相工藝中則為控制其產(chǎn)物的形態(tài)而將pH 嚴格控制在6. 0～6. 5 之間,p H 的變化將引起產(chǎn)物的變化而造成對產(chǎn)甲烷相的抑制。對水解酸化工藝而言,由于其后續(xù)處理為好氧工藝, 因而對p H 的要求并不十分嚴格, 且由于水解酸化菌對p H 的適應性較強,因而其適宜p H 范圍較寬(適宜值為3. 5～10 ,*值為5. 5～6. 5) 。
3. 溫度(T) 的不同。對于混合厭氧系統(tǒng)和兩個系統(tǒng)而言,對溫度的要求均嚴格,要么控制在中溫(30～35 ℃) ,要么控制在高溫(50～55 ℃) 。而水解酸化工藝則對溫度無特殊要求,在常溫下仍可獲得滿意的效果。研究表明,當溫度在10～20 ℃之間變化時,水解酸化反應速率變化不大,說明水解酸化微生物對低溫變化的適應能力較強；
4. 參與微生物種群及產(chǎn)物的不同?；旌蠀捬豕に囍?由于嚴格控制在厭氧條件下運行,其優(yōu)勢微生物種群為專性厭氧菌,因而完成水解作用的微生物以厭氧菌為主。兩相工藝中則因所控制的Eh 值的不同而以不同菌群存在。如Eh 較低時,以專性厭氧菌為主,而Eh 值較高時則以兼性菌為主。水解酸化工藝通?？稍诩嫘詶l件下運行,因而其微生物菌群多以厭氧和兼氧菌的混合菌群,有時也以兼性菌為主。
AB法工藝對污染物的去除主要是通過A段的吸附絮凝作用。A段直接與污水排水管網(wǎng)相接，污水中懸浮物與細菌混雜在一起成為結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的共存體，也為A段提供了大量的接種微生物。A段中的短世代周期的微生物在高負荷條件下處于對數(shù)增殖期，同時也產(chǎn)生大量的粘性物質(zhì)，使其與污水中的懸浮物、顆粒以及游離的細菌等產(chǎn)生吸附絮凝，形成較密實的絮凝體，然后通過沉淀去除；通過生物氧化去除的比例較小。實驗和工程實踐表明：A段以絮凝吸附去除的有機物大約占去除總量的65%。B 段對有機物的去除機制與普通活性污泥法相似。
AB法工藝的特點主要表現(xiàn)在：(1)不設初沉池，污水經(jīng)排水系統(tǒng)直接進入A段曝氣池，使整個排水系統(tǒng)起到一個生物選擇器的作用；為A段生物反應池提供了與原污水相適應的微生物種群。(2)A段吸附曝氣池在高負荷、短泥齡條件下運行，微生物處于對數(shù)增殖期，繁殖較快，活性高。B段曝氣池以中低負荷運行，整體有利于避免污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。(3)A段和B段串聯(lián)運行，各自設沉淀池，單獨回流，將A段和B段污泥嚴格分開，形成各自的特征生物菌群。(4)A段主要是利用以物理化學作用為主導的吸附作用去除污水中的污染物質(zhì)。因此，對負荷、pH值、溫度及毒物有一定的適應能力。
一體化污水處理設備常用主體工藝
一體化污水處理設備采用的主體工藝以A/O(厭氧-好氧活性污泥法)工藝為主。隨著污水處理要求的不斷提高與多元化需求，MBR(膜生物反應器)工藝、SBR(序批式活性污泥法)工藝也作為主體工藝運用到一體化污水處理設備中。由于采用其他工藝作為主體工藝的一體化污水處理設備效率較低或應用不廣等原因，故筆者不予以分析比較。
A/O主體工藝
工藝原理
厭氧-好氧活性污泥法是由厭氧和好氧兩部分反應組成的污水生物處理工藝。污水進入?yún)捬醭睾?，與回流污泥混合?；钚晕勰嘀械木哿拙谶@一過程中大量吸收污水中的BOD，并將污泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中?；旌弦哼M入好氧池后，有機物被氧化分解，同時聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸鹽到污泥中。由于聚磷菌在好氧條件下吸收的磷多于厭氧條件下釋放的磷，因此，污水經(jīng)過“厭氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分離作用，終達到除磷的目的。
