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常用生活汙水處理工業簡介
添加時間:2017.05.29

【問題】水處理基本概念?

    【解答】爲達到成品水(生活用水、生産用水或可排放廢水)的水質要求而對原料水(原水)的加工過程。

    1.加工原水爲生活或工業的用水時,稱爲給水處理;

    2.加工廢水時,則稱廢水處理。廢水處理的目的是爲廢水的排放(排入水體或土地)或再次使用(見廢水處置、廢水再用)。

    在循環用水系統以及水的再生處理中,原水是廢水,成品水是用水,加工過程兼具給水處理和廢水處理的性質。水處理還包括對處理過程中所産生的廢水和汙泥的處理及最終處置(見汙泥處理和處置),有時還有廢氣的處理和排放問題。

    水的處理方法可以概括爲三種方式:①最常用的是通過去除原水中部分或全部雜質來獲得所需要的水質;②通過在原水中添加新的成分,通過物理或化學反應後來獲得所需要的水質;③對原水的加工不涉及去除雜質或添加新成分的問題。

    水中雜質和處理方法水中雜質包括挾帶的粗大物質、懸浮物、膠體和溶解物。粗大的物質如河中漂浮的水草、垃圾、大型水生物、廢水中的砂礫以及大塊汙物等。給水工程中,粗大雜質由取水構築物的設施去除,不列入水處理的範圍。

    廢水處理中,去除粗大的雜質一般屬于水的預處理部分。懸浮物和膠體包括泥沙、藻類、細菌、病毒以及水中原有的和在水處理過程中所産生的不溶解物質等。溶解物有無機鹽類、有機化合物和氣體。去除水中雜質的處理方法很多,主要方法的適用範圍可以大致按雜質的粒度來劃分(圖1)。由于原水所含的雜質和成品水可允許的雜質在種類和濃度上差別很大,水處理過程差別也很大。

    就生活用水(或城鎮公共給水)而論,取自高質量水源(井水或防護良好的給水專用水庫)的原水,只需消毒即爲成品水;取自一般河流或湖泊的原水,先要去除泥沙等致濁雜質,然後消毒;汙染較嚴重的原水,還需去除有機物等汙染物;含有鐵、錳的原水(例如某些井水),需要去除鐵、錳。生活用水可以滿足一般工業用水的水質要求,但工業用水有時需要進一步的加工,如進行軟化、除鹽等。

    當廢水的排放或再用的水質要求較低時,只需用篩除和沈澱等方法去除粗大雜質和懸浮物(常稱一級處理);當要求去除有機物時,一般在一級處理後采用生物處理法(常稱二級處理)和消毒;對經過生物處理後的廢水,所進行的處理過程統稱三級處理或深度處理,如當廢水排入的水體需要防止富營養化所進行的去除氮、磷過程即屬于三級處理(見水的物理化學處理法)。當廢水作爲水源時,成品水水質要求以及相應的加工流程隨其用途而定。理論上,現代的水處理技術,可以從任何劣質水制取任何高質量的成品水。

    【問題】水處理液分離操作程序?

    【解答】1)乳狀液型液膜的制備(膜造型):首先將含有載體的有機溶液相與含有試劑的水溶液相快速混合攪拌,制得油包水乳狀液;再加入油溶性表面活性劑穩定該乳狀液。爲了防止液膜破裂,還需配入具有適當粘度的有機溶液作爲液膜增強劑,從而得到一個合適的含流動載體的乳狀液膜;

    2)接觸分離:在適度攪拌下,在上述乳狀液中加入第二水相(如廢水),使其在混合接觸器中構成由外水相(連續相)、膜相、內水相(接受相)三重乳液分離體系,對料液(即廢水相)中給定溶質進行遷移分離;

    3)沈降分離:在乳液分離器中對上述混合液進行沈降澄清,把乳狀液與處理後的料液分開;

    4)破乳(反乳化):在破乳中通過加熱或者使用靜電聚結劑等手段使液膜破裂,排放出所包含的濃集物,並回收液膜組分,然後將液膜組分返回以制備乳狀液膜,供下一操作周期使用。

    【問題】常用生活汙水處理工業簡介?

    【解答】典型的生活污水处理完整工艺如下:污水——前处理——生化法——二沉池——消毒——出水——污泥处理系统前处理也称为预处理技术,常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。由于生活污水处理的核心是生化部分,因此我們称污水处理工艺是特指这部分,如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法(包括厌氧和好氧)处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺,根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理工艺作一简介。

    2.1.1 氧化沟工艺

    氧化溝是活性汙泥法的一種變形,其池體狹長,故稱爲氧化溝。氧化溝有多種構造型式,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-沈澱一體化氧化溝。

    氧化溝技術已廣泛應用于大中型廠,其規模從每日幾百立方米至幾萬立方米,工藝日趨完善,其構造型式也越來越多。其主要特點是:進出水裝置簡單;汙水的流態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,處理水質良好;汙泥産率低,排泥量少;汙泥齡長,具有脫氮的功能。

    2.1.1.1 设计要点:

    混合液懸浮固體濃度5000mg/l;生物固體平均停留時間,去除BOD5時,取5~8天,當要求硝化反應時取10~30天;水力停留時間爲20、24、36、48h,根據對處理水水質要求而定;BOD-SS負荷(Ns)爲0.03~0.07kgBOD/(kgMLSS.d);BOD容積負荷(Nv)爲0.1~0.2kgBOD/(m3.d);汙泥回流比爲50~150%;混合液在渠內的流速爲0.4~0.5m/s;溝底流速爲0.3m/s.

    但氧化溝工藝與SBR和普通活性汙泥工藝比較,能耗高,且占地面積較大。

    2.1.2 A/O法

    即“厭氧-好氧”汙水處理工藝,流程如下:

    生物接觸氧化法是一種介于活性汙泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝,其特點是在池內設置,池底曝氣對汙水進行充氧,並使池體內汙水處于流動狀態,以保證汙水與汙水中的填料充分接觸,避免生物接觸氧化池中存在汙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後,填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝,産生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落,並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,池內充氧條件良好,池內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生物固體量多,水流完全混合,故對水質水量的驟變有較強的適應能力;

    3、剩余汙泥量少,不存在汙泥膨脹問題,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,也可稱爲曝氣循環型濾池或接觸曝氣池。三是池內廢水中還存在約2~5%的懸浮狀態活性汙泥,對廢水也起淨化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性汙泥法特點的生物膜法,兼有生物膜法和活性汙泥法的優點。

    生物接觸氧化法淨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,廢水得到淨化。

    生物接觸氧化池內的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和後生動物組成。在活性汙泥法中,絲狀菌常常是影響正常生物淨化作用的因素;而在生物接觸氧化池中,絲狀菌在填料空隙間呈立體結構,大大增加了生物相與廢水的接觸表面,同時因爲絲狀菌對多數有機物具有較強的氧化能力,對水質負荷變化有較大的適應性,所以是提高淨化能力的有力因素。

    處理裝置按結構分爲分流式和直接式兩類,其結構如圖生物接觸氧化池所示

    分流式的曝氣裝置在池的一側填料裝在另一側依靠或空氣的提升作用,使水流在填料層內循環,給填料上的生物膜供氧。此法的優點是廢水在隔間充氧,氧的供應充分,對生物膜生長有利。缺點是氧的利用率較低,動力消耗較大;因爲水力沖刷作用較小,老化的生物膜不易脫落新陳代謝周期較長生物膜活性較小;同時還會因生物膜不易脫落而引起填料堵塞。

    直接式是在氧化池填料底部直接鼓風曝氣。生物膜直接受到上升氣流的強烈擾動,更新較快,保持較高的活性;同時在進水負荷穩定的情況下,生物膜能維持一定的厚度,不易發生堵塞現象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右爲宜。

    選用適當的填料以增加生物膜與廢水的接觸表面積是提高生物膜淨化廢水能力的重要措施。一般采用蜂窩狀填料。蜂窩狀填料的比表面積如:

    蜂窩狀填料孔徑須根據廢水水質(BOD□即五日生化需氧量、懸浮物等的濃度)、BOD負荷、充氧條件等因素進行選擇。在一般情況下BOD□濃度爲100~300毫克/升,孔徑可選用32毫米;BOD□爲50~100毫克/升可選用15~20毫米;如在50毫克/升以下,可選用10~15毫米孔徑的填料。

    填料要質量輕,強度好,抗氧化腐蝕性強,不帶來新的毒害。目前采用較多的有玻璃布、塑料等蜂窩狀填料,此外,也可采用繩索、合成纖維、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窩狀、網狀、斜波紋板等。

    生物接觸氧化法的BOD負荷與廢水的基質濃度有關,對低BOD濃度(50~300毫克/升)廢水每日每立方米的填料采用2~5千克(BOD□),廢水停留時間爲0.5~1.5小時,氧化池內耗氧量約1~3毫克/升。由于氧化池內生物量較大,處理負荷高,可控制溶解氧量較高,一般要求氧化池出水中剩余溶解氧爲2~3毫克/升。

    爲了節省運行費用,並提高汙水的可生化性,在生物接觸氧化池前加厭氧水解調節池,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産酸菌的胞外酶分解水中長鏈有機物,産生有機酸、醇等,廢水中的有機物水解酸化後,可生化性得到了提高,利于發揮後續好氧工藝的生物降解性能,使整個工藝能節能運行並使出水優良。

    2.1.2.1 设计要点:

    A:厭氧水解池采用上升流式厭氧汙泥床反應器的形式,設計水力停留時間爲2~4小時。

    厭氧池下部爲汙泥床區,汙泥床厚度通常控制在1~1.2M之間,進水系統可采用脈沖進水中阻力布水系統,底部設布水溝,保留汙泥不沈積底部,呈懸浮狀態。

    汙泥床平均濃度爲30~35g/l則汙泥負荷爲0.35~0.30kgCODcr/kg(ss)。d.

    B:生物接觸氧化工藝是介于活性汙泥法與生物膜法之間的一種汙水處理工藝。池內設有填料,微生物一部分以生物膜的形式固著于填料表面,一部分則以絮狀懸浮生長于水中,因此它兼有活性汙泥法與生物濾池的特點。曝氣系統可采用鼓風或射流曝氧增氧系統(設計時必須考慮投資及運行成本)。爲培養微生物的不同的優勢菌種,將接觸氧化池分爲兩格是行之有效的。第一格有效水力停留時間爲2.5小時,有機負荷爲1.15kgBOD5/m3.d.第二格有效水力停留時間爲1.5小時,有機負荷0.768kgBOD5/m3.d.

    2.1.2.2 A/O法优点在于

    體積負荷高,停留時間短,節約占地面積;

    生物活性高;

    有較高的微生物濃度;

    汙泥産量低;

    出水水質好且穩定;

    動力消耗低;

    不産生汙泥膨脹;

    挂膜方便,可間歇運行;

    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填料間的生物膜有時會出現堵塞現象,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、尺寸和材質合適的填料。

    2.1.3 SBR法

    序批式活性汙泥法(SBR-SequencingBatchReactor)是早在1914年就由英國學者Ardern和Locket發明了的水處理工藝。70年代初,美國NatreDame大學的R.Irvine教授采用實驗室規模對SBR工藝進行了系統深入的研究,並于1980年在美國局(EPA)的資助下,在印第安那州的Culwer城改建並投産了世界上第一個SBR法汙水處理廠。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、沈澱、滗水、閑置。

    由于SBR在運行過程中,各階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態等都可以根據具體汙水的性質、出水水質、出水質量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應器來說,只是時序控制,無空間控制障礙,所以可以靈活控制。因此,SBR工藝發展速度極快,並衍生出許多種新型SBR處理工藝。

    前處理——SBR反應器——過濾——出水——

    設計要點:理論上SBR反應器的容積負荷有一個較在的範圍,爲0.1~1.3kgBOD5/m3.d,但爲安全計,一般取低值,如0.1kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位,最高水位即反應時的水位,最低水位是指排放工序結束時的水位,最低水位必須保證在排水在此水位時,沈澱汙泥不隨上清液而流失。

    SBR工藝的主要特點有:出水水質較好;不産生汙泥膨脹;除磷脫氮效果好。

    其缺點是池容和設備利用率低,占地面積較大、運行管理複雜,自控水平要求高。

    2.1.4 曝气生物滤池

    曝氣生物濾池是90年代初興起的汙水處理新工藝,已在歐美和日本等發達國家廣爲流行。該工藝具有去除SS、COD.BOD.硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質)的作用其特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體,節省了後續沈澱池(二沈池),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,是具有活性汙泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸,已發展爲法、英等國設備制造公司的技術和設備産品。

    2.1.4.1 BAF工艺的优点:

    1、總體投資省,包括機械設備、自控電氣系統、土建和征地費;

    2、占地面積小,通常爲常規處理工藝占地面積的80%,廠區布置緊湊,美觀;

    3、處理出水質量好,可達到中水水質標准或生活雜用水水質標准;

    4、工藝流程短,氧的傳輸效率高,供氧動力消耗低,處理單位汙水的電耗低;

    5、過濾速度高,處理負荷大大高于常規處理工藝;

    缺點:曝氣生物濾池運行維護較複雜,尤其是填料的反洗與更換,從而導致運行費用也較高。

    2.1.5 MBR工藝

    膜-生物反應器工藝(MBR工藝)是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性汙泥和大分子有機物質截留住,省掉二沈池。活性汙泥濃度因此大大提高,水力停留時間(HRT)和汙泥停留時間(SRT)可以分別控制,而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。因此,膜-生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比,具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質穩定、占地面積小、排泥周期長、易實現自動控制等優點,是目前最有前途的廢水處理新技術之一。

    中空纖維置于MBR中,污水浸没膜組件,通过自吸泵的抽吸,利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜組件材质为聚乙烯。膜組件公称孔径为0.4μm,是悬浮固体、胶体等的有效屏障;中空纤维膜丝较细,有较好的柔韧性,能保持较长的寿命,即使有膜丝破损的现象发生,由于膜丝内径仅为270μm,可被污泥迅速阻住,对处理水质完全没有影响。

    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産生的紊動水流清洗膜絲表面,阻止汙泥聚集,保持膜通量穩定,設計氣水比爲20∶1.MBR中産生的剩余汙泥由氣提泵定量提升至汙泥濃縮池,汙泥在其中濃縮,並使汙泥減容,上清液回流至調節池,MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

    前处理——反硝化池——MBR池——出水——汙泥處置

    2.1.5.1 MBR的技术优势:

    1.出水水質好

    2.工藝參數易于控制,能實現HRT與SRT的完全分離

    3.設備緊湊,省掉二沈池,占地少

    4.剩余汙泥産量少

    5.有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖

    6.克服了常規活性汙泥法中容易發生汙泥膨脹的弊端

    7.系統可采用PLC控制,易于實現全程自動化

    MBR工藝的缺點:MBR工藝造價相對較高,爲普通汙水處理工藝的1.5-2.0倍。國産膜片質量較差、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。