rz-50型城市污水處理技術工藝rz-50型城市污水處理技術工藝

　　一、有機物去除工藝

　　1、生物膜法

　　十八世紀中葉，工業(yè)革命開始，城市生活污水中有機物成為去除重點。1881年，法國科學家發(fā)明了*座生物反應器，也是*座厭氧生物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理污水的序幕。1893年，*座生物濾池在英國Wales投入使用，并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發(fā)展，推動了標準的產(chǎn)生。1912年，英國污水處理委員會提出以BOD5來評價水質(zhì)的污染程度。

　　2、活性污泥法

　　1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會發(fā)表活性污泥法的論文，并于同年在英國曼徹斯特市開創(chuàng)了世界上*座活性污泥法污水處理試驗廠，兩年后，美國正式建立了*座活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。

　　活性污泥法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由于當時自動控制技術與設備條件落后，導致其操作繁瑣，易于堵塞，與生物濾池相比并無明顯優(yōu)勢。之后連續(xù)進水的推流式活性污泥法(CAs法)(如圖1)出現(xiàn)后很快就將其取代，但由于推流式反應器中污泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性污泥法又面臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性污泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國麥金尼提出*混合式活性污泥法。該方法通過改變活性污泥微生物群的生存方式使其適應曝氣池中因基質(zhì)濃度的梯度變化，有效解決了污泥膨脹的問題。

　　圖1 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程

　　隨著在實際生產(chǎn)生的廣泛應用和技術上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性污泥法逐漸取代了生物膜法，成為污水處理的主流工藝。

　　1921年，活性污泥法傳播到中國，中國建設了*座污水處理廠—上海北區(qū)污水處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區(qū)及西區(qū)污水廠，當時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。

　　二、脫氮除磷工藝

　　20世紀50年代，水體富營養(yǎng)化問題凸顯，脫氮除磷成為污水處理的另一主要訴求。于是，在活性污泥法的基礎上衍生出了一系列的脫氮除磷工藝。

　　1、除磷工藝

　　50年代初，攝磷菌被發(fā)現(xiàn)并用于除磷。(如圖2)

　　圖2 生物除磷工藝

　　2、脫氮工藝

　　1969年，美國的Barth提出采用三段法除氮(如圖3)，*段是好氧段，主要去除有機物，第二段加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。

　　圖3 三段法脫氮工藝流程

　　1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器*分隔，污泥回流到缺氧反應器，并添加了內(nèi)回流裝置，縮短了工藝流程，也就現(xiàn)在常說的缺氧好氧(A/O)工藝(如圖4)。

　　圖4 A/O脫氮工藝流程

　　3、A2O工藝

　　70年代，美國專家在A/O工藝的基礎上再加上除磷就成了A2O工藝(如圖5)。我國1986年建廠的廣州大坦沙污水處理廠，采用的就是A2O工藝，當時的設計處理水量為15萬噸，是當時世界上大的采用A2O工藝的污水處理廠。

　　圖5 A2O脫氮工藝流程

　　4、氧化溝工藝

　　A2O工藝是將生物處理厭氧段和好氧段進行了空間分割，而氧化溝則為封閉的溝渠型結構，結合了推流式和*混合式活性污泥法的特點，集曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定于一體。污水和活性污泥的混合液不斷地循環(huán)流動，系統(tǒng)中能夠形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，進而實現(xiàn)生物脫氮除磷(如圖6)。氧化溝白天進水曝氣，夜間用作沉淀池。活性污泥法相比 , 其具有處理工藝及構筑物簡單、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)勢。

　　圖6 氧化溝工藝流程

　　1953年，荷蘭的公共衛(wèi)生工程研究協(xié)會的Pasveer研究所提出了氧化溝工藝，也被稱為“帕斯維爾溝”。1954年，在荷蘭的伏肖汀(Voorshoten)建造了*座氧化溝污水處理廠，當時服務人口僅為360人。60 年代，這項技術在歐洲、北美和南非等各國得到了迅速推廣和應用。據(jù)統(tǒng)計到1977年為止在西歐有超過2000多座帕斯維爾型氧化溝投入運行。

　　1967年，荷蘭DHV公司開發(fā)研制了卡魯塞爾(Carroussel)氧化溝 。它是一個由多渠串聯(lián)組成的氧化溝系統(tǒng)。卡魯塞爾氧化溝的發(fā)展經(jīng)歷了普通卡魯塞爾氧化溝、卡魯塞爾2000氧化溝和卡魯塞爾3000氧化溝三個階段。

　　卡魯塞爾氧化溝

　　1970年，美國的Envirex公司投放生產(chǎn)了奧貝爾(Orbal)氧化溝 。它由3條同心園形或橢圓形渠道組成，各渠道之間相通，進水先引入外的渠道，在其中不斷循環(huán)的同時，依次進入下一個渠道，相當于一系列*混合反應池串聯(lián)在一起，后從中心的渠道排出。

　　奧貝爾(Orbal)氧化溝

　　交替式工作氧化溝是由丹麥克魯格(Kruger)公司研制，該工藝造價低，易于維護，通常有雙溝交替和三溝交替(T型氧化溝)的氧化溝系統(tǒng)和半交替工作式氧化溝。

　　5、兩段法工藝

　　早期的兩段法只是將一套活性污泥法的兩組構筑物串聯(lián)，一段和二段曝氣池體積相同，且多合并建設，大部分有機物在*段被吸附降解，第二段的污泥負荷很低，其出水水質(zhì)要優(yōu)于相同體積曝氣池的單級活性污泥法(如圖7)。然而，由于*段曝氣池體積減小了一倍，相當于污泥負荷增加了一倍，處在易發(fā)生污泥膨脹的階段，運行管理較為困難。

　　圖7 傳統(tǒng)兩段法工藝流程

　　20世紀70年代中期，德國的Botho Bohnke教授開發(fā)AB工藝(如圖 8)。該工藝在傳統(tǒng)兩段法的基礎上進一步提高了*段即A段的污泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規(guī)活性污泥法相似，負荷較低，泥齡較長，A段由于泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好，經(jīng)A段去除了大量的有機物以后B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質(zhì)。但是由于A段去除了大量的有機物導致B段碳源缺失，所以在處理低濃度的城市污水時該工藝的優(yōu)勢并不明顯。

　　圖8 AB法工藝流程

　　其后，為了解決脫氮時硝化菌需要長泥齡，除磷時聚磷微生物需要短泥齡的矛盾，開發(fā)了AO-A2O工藝(如圖9)該工藝由兩段相對獨立的脫氮和除磷工藝組成，*段泥齡短，主要用于除磷，第二段泥齡長、負荷低，用于脫氮。

　　圖9 AO-A2O工藝流程

　　在AO-A2O工藝基礎上奧地利研發(fā)出Hybrid工藝(如圖10)，該工藝的兩段之間有三個內(nèi)回流裝置，可以為*段曝氣池提供硝態(tài)氮、硝化菌以及為第二段曝氣池提供碳源。*段主要是去除有機物和磷，第二段是硝化功能，并靠*段曝氣池回流混合液進行反硝化脫氮。

　　6、SBR工藝

　　序批式活性污泥法(SBR)工藝是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發(fā)。它在流程上只有一個基本單元，集調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能于一池，進行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機物和固液分離等。經(jīng)典 SBR 反應器的運行過程為：進水→曝氣→沉淀→潷水→待機(如圖11 12)。

　　圖11 SBR工藝流程

　　圖12 SBR池工作時間進程

　　80 年代初，連續(xù)進水的 ICEAS 工藝誕生(如圖13)。該工藝在傳統(tǒng)的SBR工藝基礎上，在反應池中增加一道隔墻 ,將反應池分隔為小體積的預反應區(qū)和大體積的主反應區(qū),污水連續(xù)流入預反應區(qū),然后通過隔墻下端的小孔以層流速度進入主反應區(qū)，解決了間歇式進水的問題。

　　圖13 ICEAS 工藝流程

　　隨后， Goranzy 教授開發(fā)了 CASS /CAST 工藝。與ICEAS工藝類似，在反應池前段增加了一個選擇段,污水先與來自主反應區(qū)的回流混合液在選擇段混合，在厭氧條件下,選擇段相當于前置厭氧池,為高效除磷創(chuàng)造了有利條件。

　　90 年代，比利時的西格斯公司在三溝式氧化溝的基礎上開發(fā)了 UNITANK 系統(tǒng)。它由 3 個矩形池組成,其中外邊兩側的矩形池既可做曝氣池,又可做沉淀池,中間一個矩形池只做曝氣池該工藝把傳統(tǒng) SBR 的時間推流與連續(xù)系統(tǒng)的空間推流有效的結合了起來。

　　MSBR法即改良型的SBR( Modified SBR)，采用單池多格方式,結合了傳統(tǒng)活性污泥法和SBR技術的優(yōu)點。反應器由曝氣格和兩個交替序批處理格組成。主曝氣格在整個運行周期過程中保持連續(xù)曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格交替分別作為SBR和澄清池。該工藝可連續(xù)進水且可使用更少的連接管、泵和閥門。

　　7、脫氮除磷新工藝

　　近幾十年，能源、資源的短缺已經(jīng)引起了廣泛的關注，進一步脫氮除磷及對能源節(jié)約及資源回收的需求成為了污水處理工藝發(fā)展的主流方向。一批新興脫氮除磷技術得以應用。

　　ANAMMOX-SHARON 組合工藝

　　1994年，荷蘭Delft大學開發(fā)了厭氧氨氧化(ANAMMOX)技術，厭氧氨氧化菌在缺氧環(huán)境中，能夠?qū)@離子(NH4+)用亞硝酸根(NO2-)氧化為氮氣。

　　該工藝與傳統(tǒng)反硝化工藝相比是*自養(yǎng)，不需任何有機碳源。

　　目前，以SHARON工藝為硝化反應器，ANAMMOX工藝為反硝化反應器，與傳統(tǒng)工藝相比能夠節(jié)省60%的供氧和*的碳源

　　====三級處理階段====

　　近十幾年，隨著污染加劇，水資源短缺嚴重，對水質(zhì)的要求更高，污水深度處理與回用技術興起。污水處理廠的側重點不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水質(zhì)。膜技術開始顯現(xiàn)其*優(yōu)勢。