中小型生活污水處理工藝優(yōu)缺點
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- 07-23 16:39
一、污水處理簡介：
按污水來源分類，污水處理一般分為生產(chǎn)污水處理和生活污水處理。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及醫(yī)療污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個領(lǐng)域，也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。
處理程度劃分：現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。
一級處理，主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預(yù)處理。
二級處理，主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)(BOD，COD物質(zhì))，去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標準。
三級處理，進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲分析法等。
整個過程為通過粗格柵的原污水經(jīng)過污水提升泵提升后，經(jīng)過格柵或者篩率器，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理(即物理處理)，初沉池的出水進入生物處理設(shè)備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設(shè)備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被最后利用。
二、工藝
2.1概述
生活污水處理工藝目前已相當成熟，其核心技術(shù)為活性污泥法和生物膜法，對活性污泥法（或生物膜法）的改進及發(fā)展形成了各種不同的生活污水處理工藝，傳統(tǒng)的活性污泥法處理工藝在中小型生活污水處理已較少使用。根據(jù)污水的水量、水質(zhì)和出水要求及當?shù)氐膶嶋H情況，選用合理的污水處理工藝，對污水處理的正常運行、處理費用具有決定性的作用。
生活污水處理工藝主要包括氧化溝、序批式活性污泥法（SBR）、生物接觸氧化法、曝氣生物濾池（BAF）、A-0工藝、膜生物反應(yīng)器（MBR）等。
2.2 中小型生活污水處理工藝簡介
典型的生活污水處理完整工藝如下：
污水——前處理 —— 生化法—— 二沉池——消毒—— 出水
——-——污泥處理系統(tǒng)--
前處理也稱為預(yù)處理技術(shù)，常用的有格柵或格網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初沉池等。
由于生活污水處理的核心是生化部分，因此我們稱污水處理工藝是特指這部分，如接觸氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厭氧和好氧）處理生活污水在目前是最經(jīng)濟、最適用的污水處理工藝，根據(jù)生活污水的水量、水質(zhì)及現(xiàn)場的條件而選擇不同的污水處理工藝對投資及運行成本具有決定性的影響。下面就目前常用的生活污水處理工藝作一簡介。
2.2.1氧化溝工藝
氧化溝是活性污泥法的一種變形，其池體狹長，故稱為氧化溝。氧化溝有多種構(gòu)造型式，典型的有：A：卡羅塞式；B：奧巴爾型；C：交替工作式氧化溝；D：曝氣—沉淀一體化氧化溝
氧化溝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大中型城市污水處理廠，其規(guī)模從每日幾百立方米至幾萬立方米，工藝日趨完善，其構(gòu)造型式也越來越多。其主要特點是：進出水裝置簡單；污水的流態(tài)可看成是完全混合式，由于池體狹長，又類似于推流式；BOD負荷低，處理水質(zhì)良好；污泥產(chǎn)率低，排泥量少；污泥齡長，具有脫氮的功能。
但氧化溝工藝與SBR和普通活性污泥工藝比較，能耗高，且占地面積較大。
2.2.2 A/O法
即厭氧—好氧污水處理工藝，流程如下：
生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。
該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法具有以下特點：
1、由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷；
2、由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應(yīng)能力；
3、剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。
特點 生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。二是采用機械設(shè)備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風供氧，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。三是池內(nèi)廢水中還存在約 2～5％的懸浮狀態(tài)活性污泥，對廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點。
生物接觸氧化法凈化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附廢水中的有機物，在有氧的條件下，有機物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。
生物接觸氧化池內(nèi)的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結(jié)構(gòu)，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，同時因為絲狀菌對多數(shù)有機物具有較強的氧化能力，對水質(zhì)負荷變化有較大的適應(yīng)性，所以是提高凈化能力的有力因素。
為了節(jié)省運行費用，并提高污水的可生化性，在生物接觸氧化池前加厭氧水解調(diào)節(jié)池，將厭氧工藝控制在水解酸化階段，旨在利用厭氧條件下多種產(chǎn)酸菌的胞外酶分解水中長鏈有機物，產(chǎn)生有機酸、醇等，廢水中的有機物水解酸化后，可生化性得到了提高，利于發(fā)揮后續(xù)好氧工藝的生物降解性能，使整個工藝能節(jié)能運行并使出水優(yōu)良。
A/O法優(yōu)點在于：
①體積負荷高，停留時間短，節(jié)約占地面積；
②生物活性高；
③有較高的微生物濃度；
④污泥產(chǎn)量低；
⑤出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；
⑥動力消耗低；
⑦不產(chǎn)生污泥膨脹；
⑧掛膜方便，可間歇運行；
⑨工藝運行簡單，操作方便，抗沖擊負荷能力強。
目前存在的問題主要是池內(nèi)填料間的生物膜有時會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，尚待改進。研究的方向是針對不同的進水負荷控制曝氣強度，以消除堵塞；其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質(zhì)合適的填料。
2.2.3 SBR法
序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英國學(xué)者Ardern和Locket發(fā)明了的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame 大學(xué)的R.Irvine 教授采用實驗室規(guī)模對SBR工藝進行了系統(tǒng)深入的研究，并于1980年在美國環(huán)保局（EPA）的資助下，在印第安那州的Culwer城改建并投產(chǎn)了世界上第一個SBR法污水處理廠。SBR工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應(yīng)、沉淀、潷水、閑置。
由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應(yīng)器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，并衍生出許多種新型SBR處理工藝。
前處理——SBR反應(yīng)器 ——過濾——出水
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污泥處置
設(shè)計要點：理論上SBR反應(yīng)器的容積負荷有一個較在的范圍，為0.1~1.3kgBOD5/m3.d，但為安全計，一般取低值，如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位，最高水位即反應(yīng)時的水位，最低水位是指排放工序結(jié)束時的水位，最低水位必須保證在排水在此水位時，沉淀污泥不隨上清液而流失。
SBR工藝的主要特點有：出水水質(zhì)較好；不產(chǎn)生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。
其缺點是池容和設(shè)備利用率低，占地面積較大、運行管理復(fù)雜，自控水平要求高。
2.2.4曝氣生物濾池
曝氣生物濾池是 90 年代初興起的污水處理新工藝，已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行。該工藝具有去除 SS 、 COD 、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除 AOX （有害物質(zhì)）的作用其特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好：運行能耗低，運行費用省。
曝氣生物濾池，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填 (濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國設(shè)備制造公司的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。
BAF工藝的優(yōu)點：
1 、總體投資省，包括機械設(shè)備、自控電氣系統(tǒng)、土建和征地費；
2 、占地面積小，通常為常規(guī)處理工藝占地面積的80% ，廠區(qū)布置緊湊，美觀；
3 、處理出水質(zhì)量好，可達到中水水質(zhì)標準或生活雜用水水質(zhì)標準；
4 、工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動力消耗低，處理單位污水的電耗低；
5 、過濾速度高，處理負荷大大高于常規(guī)處理工藝；
缺點：曝氣生物濾池運行維護較復(fù)雜，尤其是填料的反洗與更換，從而導(dǎo)致運行費用也較高。
2.2.5 MBR工藝
膜-生物反應(yīng)器工藝（MBR工藝）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解。因此，膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜分離技術(shù)大大強化了生物反應(yīng)器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，是目前最有前途的廢水處理新技術(shù)之一。
中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒膜組件，通過自吸泵的抽吸，利用膜絲內(nèi)腔的抽吸負壓來運行。膜組件材質(zhì)為聚乙烯。膜組件公稱孔徑為0.4 μm，是懸浮固體、膠體等的有效屏障；中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現(xiàn)象發(fā)生，由于膜絲內(nèi)徑僅為 270 μm，可被污泥迅速阻住，對處理水質(zhì)完全沒有影響。
鼓風機曝氣，在提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產(chǎn)生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，設(shè)計氣水比為20∶1。 MBR中產(chǎn)生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回流至調(diào)節(jié)池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。
前處理——反硝化池 ——MBR池——出水
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污泥處置
MBR的技術(shù)優(yōu)勢：
1、出水水質(zhì)好
2、 工藝參數(shù)易于控制，能實現(xiàn)HRT與SRT的完全分離
3、 設(shè)備緊湊，省掉二沉池，占地少
4、 剩余污泥產(chǎn)量少
5、有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖
6克服了常規(guī)活性污泥法中容易發(fā)生污泥膨脹的弊端
系統(tǒng)可采用PLC控制，易于實現(xiàn)全程自動化
MBR工藝的缺點：MBR工藝造價相對較高，為普通污水處理工藝的1.5-2.0倍。國產(chǎn)膜片質(zhì)量較差、使用時間較短，進口膜片價格過高，運行維護及更換費用較高
2.3 各種工藝之比較
為了降低投資和運行成本，因地制宜地進行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必要的。進行多種工藝方案的比較，包括投資費用、運行費用、占地面積、出水水質(zhì)、后期管理等各方面進行系統(tǒng)的比較，因地制宜的選擇適合的工藝。
2.4 在生活污水中的應(yīng)用
隨著我國水處理工藝技術(shù)的不斷改進，近兩年A-O、BAF及MBR工藝應(yīng)用越來越廣，前些年氧化溝工藝的應(yīng)用較多，造價較低，適用于土地資源較豐富的地區(qū)。
2.5占地面積與總池容
氧化溝與SBR工藝占地面積較大，A-O、BAF工藝占地面積較小，MBR占地面積最小（為普通工藝占地面積的60%）。
2.6 投資費用
相比較而言，氧化溝、SBR投資費用最低，A-O較低，MBR和曝氣生物濾池造價相對較高，BAF較普通工藝高出25%左右，MBR根據(jù)膜的不同，價格相差較大（采用國產(chǎn)膜，總投資較普通工藝高出40%左右，進口膜則要高80%）。
2.7 運行成本及管理
SBR自動化程度要求較高；氧化溝自動化程度較低；BAF反洗等很難實現(xiàn)自動化操作，需人工操作，則人工費較高；若不考慮折舊費，單從人工費、電費、藥劑費來考慮每日運行費用，MBR最低，為0.35元/d左右，BAF、A-O在0.50元/d左右；若考慮折舊費，考慮到MBR和BAF維護及更換費用較高，則其運行費用比A-O要高。
2.8出水水質(zhì)
MBR 、BAF、A-O工藝出水水質(zhì)較好，可滿足回用標準，耐沖擊負荷較高，運行穩(wěn)定。
3、結(jié)論
每項工藝技術(shù)都有其優(yōu)點、特點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，因此，要根據(jù)現(xiàn)場情況做出適宜的選擇。根據(jù)甲方提供的相關(guān)資料，在可利用面積較少的前提下，不推薦使用氧化溝和SBR工藝。
同時，為了降低投資和運行成本，確保出水水質(zhì)，根據(jù)技術(shù)上合理，經(jīng)濟上合算，管理方便，運行可靠且有利于近、遠期結(jié)合的原則，進行工藝方案的優(yōu)化抉擇。