隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平越來(lái)越高,用水量不斷加大,為有效利用和節(jié)約淡水資源,中水回用技術(shù)已經(jīng)被廣泛采用。中水水源一般采用優(yōu)質(zhì)雜排水,如盥洗廢水、洗浴廢水等,也可采用生活污水,出水主要用于沖廁、綠化、景觀、洗車(chē)等。
中大偉業(yè)從成立之日起就開(kāi)始了廢水各種生物處理的理論研究和應(yīng)用研究,并一直處于此領(lǐng)域的前沿,經(jīng)過(guò)近十年的科研攻關(guān),開(kāi)發(fā)出了包括生物接觸氧化工藝、MBR膜生物反應(yīng)器、自潔高級(jí)氧化工藝等在內(nèi)的各種生物處理技術(shù)。
我公司結(jié)合國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),主要采用以下三種工藝流程:
(一)生物接觸氧化法(ZBBR)
生物處理技術(shù)就是利用微生物來(lái)分解污水中的有機(jī)物;常用的工藝主要有:其一、活性污泥法,例如,完全混合曝氣法、延時(shí)曝氣法、深井曝氣法、純氧曝氣法、氧化溝、兩級(jí)活性污泥法以及序批式活性污泥法(SBR法)、ICEAS法等。其二、生物膜法,例如,生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池等。
傳統(tǒng)的活性污泥法(完全混合曝氣法)已使用多年,應(yīng)用面較廣,具有較成熟的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn),但完全混合曝氣法生物負(fù)荷率較低,曝氣時(shí)間長(zhǎng),污泥產(chǎn)量高,易產(chǎn)生污泥膨脹,占地面積較大。延時(shí)曝氣法、深井曝氣法和純氧曝氣法都是傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn),通過(guò)改變曝氣方式提高生物負(fù)荷率,減少剩余污泥產(chǎn)量。但延時(shí)曝氣法曝氣時(shí)間長(zhǎng),占地面積大;深井曝氣法施工困難,動(dòng)力消耗較大;純氧曝氣法以純氧作為氣源,運(yùn)行費(fèi)用高,管理復(fù)雜,一般很難被用戶(hù)接受。
目前,在我國(guó)生活污水和中水工程多采用生物接觸氧化法進(jìn)行處理。生物接觸氧化法在反應(yīng)器內(nèi)裝有填料,使反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度大大高于傳統(tǒng)的活性污泥法,因而,污泥負(fù)荷大大提高,可達(dá)0.5kgBOD5/m3.d,具有承受較高有機(jī)負(fù)荷和沖擊負(fù)荷的能力,曝氣時(shí)間的縮短使占地面積大大降低。由于生物膜法不存在污泥膨脹之憂(yōu),操作管理方便,因而六十年代后期,在國(guó)外得到廣泛的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)研究。由于填料的發(fā)展和不斷推陳出新,使生物接觸氧化法得到完善,使其應(yīng)用更加簡(jiǎn)單、方便、可靠、高效。我國(guó)從七十年代末期開(kāi)始生物接觸氧化法的應(yīng)用研究,至今已近二十年,填料已更新?lián)Q代到第五代,這不僅推動(dòng)了生物接觸氧化法的發(fā)展和應(yīng)用,也使我國(guó)的生活污水處理和中水處理,尤其是小區(qū)生活污水處理和中水回用工程得到前所未有的發(fā)展。
典型工藝流程及構(gòu)筑物說(shuō)明
污水經(jīng)格柵截留較大的懸浮物質(zhì)后,進(jìn)入調(diào)節(jié)池,以均衡水質(zhì)、水量使得后續(xù)的生物反應(yīng)器能夠持續(xù)穩(wěn)定獲得進(jìn)水,同時(shí)還對(duì)污水具有預(yù)處理的作用。均化后的污水進(jìn)入生物反應(yīng)器,該裝置是ZBBR一體化設(shè)備的主體設(shè)施,它分為前后兩段,分別為缺氧區(qū)(選配)和好氧區(qū),這兩段可以各自按不同的條件運(yùn)轉(zhuǎn),功能可以互換,但污泥回流是合而為一的。如果第一段作為缺氧段,它就發(fā)揮兼性菌和厭氧菌的水解酸化作用,對(duì)難溶有機(jī)物、大分子化合物等好氧菌難以對(duì)付的污染物進(jìn)行有效的水解和降解,同時(shí)可以消化系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的剩余污泥(失去活性的微生物)。那么隨后的就是好氧段,以好氧菌為主體的微生物則可以充分發(fā)揮其增長(zhǎng)速率快的特點(diǎn),以彌補(bǔ)小型生物反應(yīng)器微生物容易流失的缺點(diǎn),同時(shí)對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)一步實(shí)施有效的降解,使其達(dá)到出水水質(zhì)要求。
第一段和第二段反過(guò)來(lái)運(yùn)行基本上也是一樣,略有區(qū)別的是這種次序多為生物脫氧裝置所采用。污水生物處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)必須要有高效的沉淀池和可靠的污泥回流作為保證。通常二沉池采用的重力排泥不僅操作麻煩,而且難于控制,并不適合于小水量的生物處理系統(tǒng)。為此我們采用了沉淀池和曝氣池的一體化設(shè)計(jì),通過(guò)合理的內(nèi)部構(gòu)造和水力設(shè)計(jì)使沉淀池沉下來(lái)的污泥直接回落到好氧段中,在水流的作用下分散到整個(gè)系統(tǒng)。這樣就可解決了沉淀池排泥問(wèn)題和污泥回流問(wèn)題,而且避免了人工操作。
另一方面,人口當(dāng)量小的生活污水的水量變化相對(duì)很大,必然要求設(shè)置容量較大的調(diào)節(jié)池(污水貯存池),否則就無(wú)法連接供應(yīng)微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而這樣的調(diào)節(jié)池實(shí)際上也可以起到缺氧生物預(yù)處理的作用。為了充分發(fā)揮調(diào)節(jié)池的作用,我們?cè)谡{(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置了一套免維護(hù)的氣提推流攪拌裝置,使調(diào)節(jié)池里的污水按一定的方向和速率流動(dòng)起來(lái),在不到一小時(shí)的時(shí)間里污水就可循環(huán)一周,充分與新進(jìn)來(lái)的污水混合,從而使調(diào)節(jié)池真正起到水質(zhì)調(diào)勻的作用和一定程度的缺氧預(yù)處理作用。
遇到處理要求高或污水需要回用的場(chǎng)合,可以在上述裝置后面加上一道石英砂過(guò)濾或活性炭過(guò)濾工藝。
該工藝把生物反應(yīng)器的第一段作為缺氧段,發(fā)揮兼性菌和厭氧菌的水解酸化作用,對(duì)難溶有機(jī)物、大分子化合物等好氧菌難以對(duì)付的污染物進(jìn)行有效的水解和降解,同時(shí)消化系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的剩余污泥(失去活性的微生物)。隨后的是好氧段,以好氧菌為主體的微生物則可以充分發(fā)揮其增長(zhǎng)速率快的特點(diǎn),以彌補(bǔ)小型生物反應(yīng)器微生物容易流失的缺點(diǎn),同時(shí)對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)一步實(shí)施有效的降解,使其達(dá)到出水水質(zhì)要求。
工藝流程圖如下:
(二)膜生物反應(yīng)器(ZMBR)
ZMBR膜生物反應(yīng)器概述
膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù),以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地,并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):處理效率高、出水水質(zhì)好;設(shè)備緊湊、占地面積?。灰讓?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單
MBR膜生物反應(yīng)器的特點(diǎn):
1) 對(duì)污染物的去除率高,抗污泥膨脹能力強(qiáng),出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠,出水中沒(méi)有懸浮物;
2 ) 膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器污泥齡STR和水力停留時(shí)間HRT的分別控制,因而其設(shè)計(jì)和操作大大簡(jiǎn)化;
3 ) 膜的機(jī)械截留作用避免了微生物的流失,生物反應(yīng)器內(nèi)可保持高的污泥濃度,從而能提高體積負(fù)荷,降低污泥負(fù)荷,具有極強(qiáng)的抗沖擊能力;
4 ) 由于SRT很長(zhǎng),生物反應(yīng)器又起到了“污泥硝化池”的作用,從而顯著減少污泥產(chǎn)量,剩余污泥產(chǎn)量低,污泥處理費(fèi)用低;
5 ) 由于膜的截流作用使SRT延長(zhǎng),營(yíng)造了有利于增殖緩慢的微生物。如硝化細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境,可以提高系統(tǒng)的硝化能力,同時(shí)有利于提高難降解大分子有機(jī)物的處理效率和促使其徹底的分解;
6 ) MBR曝氣池的活性污泥不會(huì)隨出水流失,在運(yùn)行過(guò)程中,活性污泥會(huì)因進(jìn)入有機(jī)物濃度的變化而變化,并達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡,這使系統(tǒng)出水穩(wěn)定并有耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn);
7 ) 較大的水力循環(huán)導(dǎo)致了污水的均勻混合,因而使活性污泥有很好的分散性,大大提高活性污泥的比表面積。MBR系統(tǒng)中活性污泥的高度分散是提高水處理的效果的又一個(gè)原因。這是普通生化法水處理技術(shù)形成較大的菌 膠團(tuán)所難以相比的;
8 ) 膜生物反應(yīng)器易于一體化,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,操作管理方便;
9) MBR工藝省略了二沉池,減少占地面積。
(三)自潔高級(jí)氧化工藝(ZO3C)
臭氧—活性炭工藝是目前國(guó)際上用于污水深度處理的主要技術(shù)。臭氧以其強(qiáng)氧化能力氧化成色的有機(jī)物,將小分子有機(jī)物氧化成CO2和H2O,能將環(huán)狀、鏈狀大分子有機(jī)物開(kāi)環(huán),斷鏈氧化成小分子有機(jī)物,便于后續(xù)活性炭的吸附(由于位阻效應(yīng)大分子進(jìn)不去),又給水中充氧,有利于活性炭表面微生物的生長(zhǎng),此時(shí)活性炭不僅能吸附有機(jī)物,并且靠其表面的生物膜能氧化降解易生物降解的有機(jī)物。因此臭氧活性炭的聯(lián)用,兼有化學(xué)氧化、物理吸附、生物吸附氧化三種功能。一般能去除有機(jī)物20~30%(早期效應(yīng)),活性炭使用壽命可達(dá)兩年。工藝圖如
工藝流程:
來(lái)水經(jīng)格柵、格網(wǎng)去除較大的懸浮物和漂浮物后經(jīng)提升泵提升后送入?yún)捬酰ㄟx配)及好氧生物反應(yīng)器,進(jìn)行BOD、COD的降解以及氨氮的氧化。好氧池出水自流入自潔過(guò)濾器,與藥劑進(jìn)行充分混合、反應(yīng)、沉淀后雜質(zhì)從水中分離出來(lái),清水在澄清池的上部經(jīng)集水渠收集后,自流進(jìn)砂濾池。在砂濾池中進(jìn)一步去除微細(xì)顆粒和膠體物質(zhì)后,經(jīng)二級(jí)提升泵提升進(jìn)入自潔氧化系統(tǒng),在進(jìn)一步氧化去除有機(jī)物的同時(shí)達(dá)到脫色。經(jīng)自潔接觸塔后的出水自流入活性炭池,以有效去除水的臭味及微污染有機(jī)物質(zhì)。最后出水進(jìn)入清水池,清水池水由二級(jí)提升泵房加壓后供給各工業(yè)用戶(hù)。
自潔過(guò)濾器以及活性炭過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后,將進(jìn)行反沖洗。反沖洗水源均采用清水池中的水,由反沖洗水泵供給。為避免反沖洗時(shí)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的影響,反沖洗應(yīng)由自控系統(tǒng)控制,逐個(gè)進(jìn)行反沖。反沖洗污泥均排入污泥緩沖池,然后進(jìn)入污泥濃縮池。高濃度機(jī)械反應(yīng)澄清池的沉渣依靠重力排放至污泥濃縮池中,濃縮后的污泥由污泥螺桿泵送至帶式壓濾脫水機(jī)進(jìn)行脫水。
污泥緩沖池和濃縮池的上清液重力流入集水池后,經(jīng)潛水泵提升后回流至氧化池。