污水處理SBR變形工藝介紹

姓名：學(xué)號(hào)：ICEAS工藝ICEAS工藝原理ICEAS全稱為間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法〔IntermittentCycleExtendedAeration〕，其最大的特點(diǎn)就是在反響器的進(jìn)水端增加了一個(gè)預(yù)反響區(qū)，運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水〔沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水〕，間歇排水，無明顯的反響階段和閑置階段。污水從預(yù)反響區(qū)以很低的流速進(jìn)入主反響區(qū)，對(duì)主反響區(qū)的泥水別離不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。ICEAS的運(yùn)行方式將SBR反響池沿長(zhǎng)度方向分為兩個(gè)局部，前部為預(yù)反響區(qū)，后部為主反響區(qū)。預(yù)反響區(qū)可起調(diào)節(jié)水流的作用，主反響區(qū)是曝氣、沉淀的主體。ICEAS是連續(xù)進(jìn)水工藝，不但在反響階段進(jìn)水，在沉淀和潷水階段也進(jìn)水。污水進(jìn)入預(yù)反響區(qū)后，通過隔墻底部的連接口以平流流態(tài)進(jìn)入主反響池，在主反響池中進(jìn)行間歇曝氣和沉淀潷水，成為連續(xù)進(jìn)水、間歇出水的SBR反響池，使配水大大簡(jiǎn)化，運(yùn)行也更加靈活。ICEAS工藝流程ICEAS工藝中各操作單元的作用為：A、曝氣階段由曝氣系統(tǒng)向反響池內(nèi)間歇供氧，此時(shí)有機(jī)物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時(shí)污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化反硝化作用，到達(dá)脫氮的效果。B、沉淀階段此時(shí)停止向反響池內(nèi)供氧，活性污泥在靜止?fàn)顟B(tài)下降，實(shí)現(xiàn)泥水別離。C、潷水階段在污泥沉淀到一定深度后，潷水器系統(tǒng)開始工作，排出反響池內(nèi)上清液。在潷水過程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據(jù)需要啟動(dòng)污泥泵將剩余污泥排至污泥池中，以保持反響器內(nèi)一定的活性污泥濃度。潷水結(jié)束后，又進(jìn)入下一個(gè)新的周期，開始曝氣，周而復(fù)始，完成對(duì)污水的處理。CAST工藝CAST工藝論述二十世紀(jì)七十年代美國(guó)Irvine開發(fā)序批式活性污泥法(SBR)，在流程中只采用一個(gè)根本單元，將調(diào)節(jié)池，曝氣池和二沉池的功能集中于一池，進(jìn)行水質(zhì)質(zhì)量調(diào)節(jié)、微生物降解有機(jī)物和固液別離等，典型的SBR反響器的運(yùn)行過程為進(jìn)水-曝氣-潷水-待機(jī)。而CAST工藝按充水-排水以及曝氣-非曝氣順序不斷重復(fù)進(jìn)行處理過程，故是SBR工藝的一種改良。CAST工藝在SBR工藝的根底上，增加了選擇器及污泥回流設(shè)施，并對(duì)時(shí)序做了調(diào)整，從而提高了SBR工藝的可靠性及效率。CAST工藝每一操作循環(huán)由進(jìn)水/曝氣、進(jìn)沉淀、撇水、閑置四個(gè)階段組成，每個(gè)階段組成一個(gè)循環(huán)，并不斷重復(fù)。循環(huán)開始時(shí)，由于充水，池中的水位由一最低水位開始上升，經(jīng)過一定時(shí)間的曝氣和混合后，停止曝氣，以使活性污泥進(jìn)行絮凝并在一個(gè)靜止的環(huán)境及其應(yīng)用特性中沉淀。在完成沉淀后，由移動(dòng)式撇水堰排出已處理的上清液，使水位下降至淀子所設(shè)定的最低水位，然后再重復(fù)上述過程，為保持池子中有一個(gè)適宜的污泥濃度，需根據(jù)產(chǎn)生的污泥量排水相應(yīng)的剩余污泥，排除剩余污泥一般在沉淀階段結(jié)束后進(jìn)行。工藝流程CAST處理工藝機(jī)理在可變?nèi)莘e和充水和排水(SBR法)系統(tǒng)中進(jìn)行生物脫氦(硝化和反硝化)已有多年歷史，大量運(yùn)行結(jié)果說明：同SBR一樣，CAST工藝具有卓越的硝反硝化能力，隨著除氦要求的不斷提高，CAST工藝將得到日益廣泛的應(yīng)用。其原理為通過每一循環(huán)的四個(gè)階段人為地造成厭氧、缺氧、好氧的生物環(huán)境。不僅能去除一般有機(jī)物和懸浮固體，而且還能去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氦和磷，處理效果取決于泥齡、供氧情況和一個(gè)循環(huán)中曝氣和非曝氣時(shí)段的比例。CAST系統(tǒng)中硝反硝化過程不需要單獨(dú)設(shè)置一個(gè)缺氧運(yùn)行階段以進(jìn)行反硝化。生物除磷效果到達(dá)80~90%左右，如需進(jìn)一步提高除磷效果，可采用加大循環(huán)周期，加大非曝氣時(shí)間占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的比例。CAST反響池分為生物選擇區(qū)、預(yù)反響區(qū)和主反響區(qū)，如圖1所示，運(yùn)行時(shí)按進(jìn)水-曝氣、沉淀、撇水、進(jìn)水-閑置完成一個(gè)周期，CAST的成功運(yùn)行可將廢水中的含碳有機(jī)物和包括氮、磷的污染物去除，出水總氮濃度小于5mg/L。圖1循環(huán)活性污泥技術(shù)1)生物選擇器設(shè)在池子首部，不設(shè)機(jī)械攪拌裝置，反響條件在缺氧和厭氧之間變化。生物選擇區(qū)有三個(gè)功能：a．絮體結(jié)構(gòu)內(nèi)底物的物理團(tuán)聚與動(dòng)力學(xué)和代謝選擇同步進(jìn)行；b．選擇器被隔開，保證初始高絮體負(fù)荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通過選擇器的設(shè)計(jì)，還可以創(chuàng)造一個(gè)有利于磷釋放的環(huán)境，這樣促進(jìn)聚磷菌的生長(zhǎng)。生物選擇區(qū)的設(shè)置嚴(yán)格遵循活性污泥種群組成動(dòng)力學(xué)的有關(guān)規(guī)律，創(chuàng)造適宜的微生物生長(zhǎng)條件，從而選擇出絮凝性細(xì)菌?；钚晕勰嗟男躞w負(fù)荷S0/X0(即底物濃度和活性微生物濃度的比值)對(duì)系統(tǒng)中活性污泥的種群組成有較大的影響，較高的污泥絮體負(fù)荷有助于絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。CAST工藝中活性污泥不斷地在生物選擇器中經(jīng)歷高絮體負(fù)荷階段，這樣有利于絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)，提高污泥活性，并通過酶反響快速去除廢水中的溶解性易降解底物，從而抑制了絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖，防止了污泥膨脹的發(fā)生。同時(shí)當(dāng)生物選擇器處于缺氧環(huán)境時(shí)，回流污泥存在的少量硝酸鹽氮(約為N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可達(dá)整個(gè)系統(tǒng)硝化量的20%。中選擇器處于厭氧環(huán)境時(shí)，磷得以有效地釋放，為生物除磷做準(zhǔn)備。2)預(yù)反響區(qū)為水力緩沖區(qū)，大小與頂峰流量有關(guān)，假設(shè)在非曝氣階段，不進(jìn)水可將其省去。3)主反響區(qū)在可變?nèi)莘e完全混合反響條件下運(yùn)行，完成含碳有機(jī)物和包括氮、磷的污染物的去除。運(yùn)行時(shí)通過控制溶解氧的濃度使其從0緩慢上升到2.5mg/L來保證硝化、反硝化以及磷吸收的同步進(jìn)行。1.硝化反硝化。同步反硝化意味著在不專門為硝酸鹽的去除設(shè)混合裝置或正常缺氧混合程序的條件下，硝化與反硝化同時(shí)在同一反響器發(fā)生。通常認(rèn)為在系統(tǒng)中，氮去除機(jī)制與在微生物絮體內(nèi)由于受擴(kuò)散限制引起的溶解氧(DO))的濃度梯度有關(guān)，這樣硝化菌存在于高溶解氧區(qū)或正氧化復(fù)原點(diǎn)位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低區(qū)或負(fù)氧化復(fù)原點(diǎn)位(OPR)下活性十足。CAST工藝運(yùn)行中控制供氧強(qiáng)度以及混合液溶解氧的濃度使其從0逐漸上升到2.5mg/L左右，這樣使活性污泥絮體的外周保持一個(gè)好氧環(huán)境進(jìn)行硝化，由于氧在活性污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而具有較高濃度梯度的硝酸鹽那么能較好地滲透到絮體內(nèi)部有效地進(jìn)行反硝化。另外，該工藝曝氣與非曝氣交替進(jìn)行，從而使泥水混合液通過主反響區(qū)，順序經(jīng)過缺氧-好氧-厭氧環(huán)境，尤其在非曝氣階段0.5h-1.0h內(nèi)污泥層以胞內(nèi)在生物選擇高負(fù)荷下儲(chǔ)存或吸收的碳為碳源，進(jìn)行反硝化，在污泥沉淀過程中也有一定的反硝化作用。2.磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用實(shí)現(xiàn)的，生物選擇器不曝氣這樣反響環(huán)境非常迅速地從缺氧環(huán)境轉(zhuǎn)化為厭氧環(huán)境，中選擇器處于厭氧環(huán)境，聚磷菌依靠水解體內(nèi)的聚磷(Poly-P)水解釋放出正磷酸鹽，同時(shí)產(chǎn)生能量以吸收水中的溶解性有機(jī)底物，并將其在體內(nèi)合成為細(xì)胞學(xué)儲(chǔ)藏物質(zhì)PHB；在主反響區(qū)為好氧環(huán)境時(shí)，聚磷菌以游離氧為電子受體，將細(xì)胞儲(chǔ)藏物質(zhì)氧化，并利用該反響所產(chǎn)生的能量，過量地在污水中攝取磷酸鹽并合成為ATP，其中一局部轉(zhuǎn)化為聚磷貯存能量，為下一周期的厭氧釋磷做準(zhǔn)備。由于好氧段的吸磷量要遠(yuǎn)大于厭氧段的釋磷量，所以通過剩余污泥的排放可到達(dá)除磷目的。假設(shè)要在生物除磷的根底上進(jìn)一步強(qiáng)化除磷效果或到達(dá)完全除磷的目的，可參加鋁鹽或鐵鹽，根據(jù)所去除磷濃度的大小，化學(xué)污泥在池子中的濃度約在1.7g/L～2.0g/L左右，化學(xué)污泥可以進(jìn)一步提高沉淀污泥的壓縮能力。CAST工藝是活性污泥不斷地經(jīng)過耗氧和厭氧的循環(huán)，這將有利于聚磷菌在系統(tǒng)中的生長(zhǎng)和積累。根據(jù)Gorony等人的研究，當(dāng)微生物內(nèi)吸附大量降解物質(zhì)，而且處在氧化復(fù)原點(diǎn)位為+100mV～-150mV的交替變化中時(shí)，系統(tǒng)可具有良好的生物除磷功能。此外，在曝氣結(jié)束后，主反響區(qū)進(jìn)行泥水別離，由于此階段無進(jìn)水水力干擾，在靜止環(huán)境中進(jìn)行，從而保證系統(tǒng)良好的別離效果。CAST整個(gè)工藝過程遵循生物的“積累-再生”原理，生物先在生物選擇器經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷反響階段，然后在主反響區(qū)經(jīng)歷一個(gè)低負(fù)荷反響階段，完成反響過程如圖2所示，生物選擇其中較高的污泥絮體負(fù)荷，可以使廢水中存在的溶解性易降解有機(jī)物通過酶轉(zhuǎn)移機(jī)理予以快速地吸附和吸收進(jìn)行底物的積累，然后在污泥絮體負(fù)荷較低的主反響區(qū)完成底物的降解，從而實(shí)現(xiàn)了活性污泥的再生。再生的污泥又以一定的比例回流至生物選擇器中，進(jìn)行機(jī)制的再次積累，這樣不斷地循環(huán)完成了生物的“積累-再生”，實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用說明，當(dāng)高于75%的易降解有機(jī)物質(zhì)通過酶轉(zhuǎn)移機(jī)理去除，那么剩余可溶解COD小于100mg/L。CAST生物池的組成及作用CAST生物池由以下組成：(1)生物選擇器在CAST工藝中設(shè)有生物選擇器，在此選擇中，廢水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)能通過酶反響機(jī)理而迅速去除，選擇器可恒定容積也可變?nèi)莘e運(yùn)行，多池系統(tǒng)的進(jìn)水配水池也可用作選擇器。污泥回流液中所含有的硝酸鹽可在此選擇器中得以反硝化，選擇器的最根本功能是調(diào)節(jié)活性污泥的絮體負(fù)荷防止產(chǎn)生污泥膨脹。(2)主曝氣區(qū)在CAST工藝的主曝氣區(qū)進(jìn)行曝氣供氧，主要完成降解有機(jī)物和同時(shí)硝化/反硝化(SimultaneousNitrificatio/Deni-trification)過程。(3)污泥回排除剩余污泥系統(tǒng)在CAST池子的末端設(shè)有潛水泵，污泥通過此潛水泵不斷地從主曝氣區(qū)抽送至選擇器中(使活性污泥和進(jìn)水相互接觸以利用污泥的酶轉(zhuǎn)移機(jī)理快速吸附吸收溶解性有機(jī)物)，所設(shè)置的剩余污泥泵在沉淀階段結(jié)束后將工藝過程中產(chǎn)生的剩余污泥排出系統(tǒng)。(4)撇水裝置在池子的末端設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可升除的撇水堰，以排出處理出水，撇水裝置及其它操作過程如溶解氧和排泥等均實(shí)行中央自動(dòng)控制。CAST循環(huán)流程示意CAST工藝方案的技術(shù)特點(diǎn)CAST方法最重要的特征是不設(shè)獨(dú)立的沉淀池及其刮泥系統(tǒng)，在CAST工藝中，活性污泥始終保持在一個(gè)池子中進(jìn)行生物反響和泥水別離，因此，CAST系統(tǒng)能節(jié)約大量基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。當(dāng)由于進(jìn)水流量和水質(zhì)發(fā)生變化而影響污泥性質(zhì)時(shí)(如絮凝效果等)，可簡(jiǎn)單地通過調(diào)節(jié)變化進(jìn)水和曝氣循環(huán)過程，而使系統(tǒng)重新恢復(fù)正常狀態(tài)，開發(fā)CAST工藝的主要目標(biāo)是盡可能降低設(shè)備投資，簡(jiǎn)化工藝流程及其操作過程，提高系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行的靈活性。CAST工藝的特點(diǎn)主要可歸納如下：(1)池子總?cè)莘e減少，土建工程費(fèi)用降低。(2)能很好地緩沖進(jìn)水水量和水質(zhì)的波動(dòng)(日變化，季節(jié)性變化)(3)處理效果好，排出的剩余污泥穩(wěn)定化程度較高。(4)自動(dòng)化程度高，且在人工操作時(shí)工藝簡(jiǎn)單。(5)雨季時(shí)，無需設(shè)置調(diào)節(jié)池。(6)進(jìn)水的波動(dòng)可用改變曝氣時(shí)間的簡(jiǎn)單方法即可予以緩沖。(7)無需調(diào)協(xié)二沉池和龐大的回流污泥泵站。(8)占地面積少。(9)無污泥膨脹，污泥指數(shù)不超過50-70ml/g。(10)采用簡(jiǎn)單的組合式結(jié)構(gòu)、擴(kuò)建方便。(11)由該工藝可變的出水水位，可保證在高水位情況下出水順暢。(12)由于特殊的運(yùn)行方式，從而限定了對(duì)曝氣設(shè)備的選擇，間歇曝氣加大了曝氣設(shè)施選擇的難度，增加了曝氣設(shè)施維持強(qiáng)度。(13)所需的設(shè)備及材料較多，設(shè)備閑置率較高，維修工作量大。(14)自動(dòng)化程度高，人工操作簡(jiǎn)單，但管理運(yùn)行較復(fù)雜，與之相關(guān)的設(shè)備質(zhì)量要求較高，應(yīng)有較高的設(shè)備維護(hù)水平及能力。(15)采用高效率的曝氣系統(tǒng)耗能較少，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。DAT-IAT工藝DAT-IAT工藝簡(jiǎn)介DAT-IAT工藝是由需氧池〔DemandAerationTank〕以及間歇曝氣池〔IntermittentAerationTank〕兩個(gè)串聯(lián)的反響池組成工藝主體構(gòu)筑物的一種污水處理工藝。由DAT池進(jìn)水并進(jìn)行連續(xù)曝氣，然后進(jìn)入IAT池完成曝氣、沉淀、潷水并排除剩余活性污泥。DAT-IAT主要反響過程1.進(jìn)水：污水連續(xù)進(jìn)入DAT池經(jīng)連續(xù)曝氣后，通過DAT池與IAT池之間導(dǎo)流設(shè)施進(jìn)入IAT池。DAT不直接排放處理水，因此不像連續(xù)進(jìn)連續(xù)出水的活性污泥法容易受負(fù)荷變化的影響。2.反響：反響工藝分兩局部進(jìn)行。首先發(fā)在DAT池。該池在連續(xù)進(jìn)水的同時(shí)連續(xù)曝氣。去除有機(jī)物的機(jī)理和操作與連續(xù)流活性污泥法相同。反響工序的第二局部發(fā)生在IAT池，經(jīng)DAT池初步生物處理的污水連續(xù)進(jìn)入IAT。按工藝設(shè)置進(jìn)行一定時(shí)間的曝氣以到達(dá)好氧的目的。3.沉淀：沉淀工序僅發(fā)生在IAT池。當(dāng)IAT池停止曝氣以后，活性污泥絮體開始重力沉淀和泥水別離。IAT池的沉淀工序相當(dāng)于連續(xù)流活性污泥法中的二次沉淀池功能。4.排水：排水工序只發(fā)生在IAT池。池池水位到達(dá)最高水位，并經(jīng)過沉淀工藝以后，上清液由設(shè)置在IAT地末端的潷水器緩慢排出地外。當(dāng)池水位到達(dá)處理周期開始時(shí)的最低水位時(shí)，停止?jié)?。IAT池不直接排放處理水，因此不像連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的活性污泥法那樣容易受負(fù)荷變化的影響。IAT池底部沉降的活性污泥大局部作為該池下個(gè)處理周期使用，一局部污泥用污