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5大汙水處理工藝優缺點對比
瀏覽次數:129次 日期:2019-03-04

5大汙水處理工藝優缺點對比

一、A/O工藝

   1.基本原理   
   A/O是Anoxic/Oxic的縮寫,它的優越性是除了使有機汙染物得到降解之外,還具有一定的脫氮除磷功能,是將厭氧水解技術用為活性汙泥的前處理,所以A/O法是改進的活性汙泥法。

   A/O工藝將前段缺氧段和後段好氧段串聯在一起,A段DO不大於0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養菌將汙水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮汙染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,可提高汙水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,異養菌將蛋白質、脂肪等汙染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)遊離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控製返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環,實現汙水無害化處理。

   2.A/O內循環生物脫氮工藝特點 
   根據以上對生物脫氮基本流程的敘述,結合多年的焦化廢水脫氮的經驗,我們總結出(A/O)生物脫氮流程具有以下優點:
   (1)效率高。該工藝對廢水中的有機物,氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大於54h,經生物脫氮後的出水再經過混凝沉澱,可將COD值降至100mg/L以下,其他指標也達到排放標準,總氮去除率在70%以上。
   (2)流程簡單,投資省,操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源,故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其,在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置後,碳氮比有所提高,在反硝化過程中產生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。
   (3)缺氧反硝化過程對汙染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%,酚和有機物的去除率分別為62%和36%,故反硝化反應是最為經濟的節能型降解過程。
   (4)容積負荷高。由於硝化階段采用了強化生化,反硝化階段又采用了高濃度汙泥的膜技術,有效地提高了硝化及反硝化的汙泥濃度,與國外同類工藝相比,具有較高的容積負荷。
   (5)缺氧/好氧工藝的耐負荷衝擊能力強。當進水水質波動較大或汙染物濃度較高時,本工藝均能維持正常運行,故操作管理也很簡單。通過以上流程的比較,不難看出,生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時,也降解酚、氰、COD等有機物。結合水量、水質特點,我們推薦采用缺氧/好氧(A/O)的生物脫氮(內循環) 工藝流程,使汙水處理裝置不但能達到脫氮的要求,而且其它指標也達到排放標準。

    3. A/O工藝的缺點 
    1.由於沒有獨立的汙泥回流係統,從而不能培養出具有獨特功能的汙泥,難降解物質的降解率較低; 
    2、若要提高脫氮效率,必須加大內循環比,因而加大了運行費用。另外,內循環液來自曝氣池,含有一定的DO,使A段難以保持理想的缺氧狀態,影響反硝化效果,脫氮率很難達到90%。

    3、影響因素 
      水力停留時間 (硝化>6h ,反硝化<2h )汙泥濃度MLSS(>3000mg/L)汙泥齡(>30d )N/MLSS負荷率(<0.03 )進水總氮濃度( <30mg/L)


二、A2/O工藝

   1.基本原理
   A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫,它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。該工藝處理效率一般能達到:BOD5和SS為90%~95%,總氮為70%以上,磷為90%左右,一般適用於要求脫氮除磷的大中型城市汙水廠。但A2/O工藝的基建費和運行費均高於普通活性汙泥法,運行管理要求高,所以對目前我國國情來說,當處理後的汙水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養化,從而影響給水水源時,才采用該工藝。

   2. A2/O工藝特點: 
   
1)汙染物去除效率高,運行穩定,有較好的耐衝擊負荷。

   (2)汙泥沉降性能好。

   (3)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合,能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。 
   (4)脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流汙泥中夾帶DO和硝酸態氧的影響,因而脫氮除磷效率不可能很高。 
   (5)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中,該工藝流程最為簡單,總的水力停留時間也少於同類其他工藝。
   (6)在厭氧—缺氧—好氧交替運行下,絲狀菌不會大量繁殖,SVI一般小於100,不會發生汙泥膨脹。
   (7)汙泥中磷含量高,一般為2.5%以上。

   3.A2/O工藝的缺點 
    ·反應池容積比A/O脫氮工藝還要大; 
    ·汙泥內回流量大,能耗較高; 
    ·用於中小型汙水廠費用偏高; 
    ·沼氣回收利用經濟效益差; 
    ·汙泥滲出液需化學除磷。


三、氧化溝

   1氧化溝技術
   氧化溝(oxidation ditch)又名連續循環曝氣池(Continuous loop reactor),是活性汙泥法的一種變形。氧化溝汙水處理工藝是在20世紀50年代由荷蘭衛生工程研究所研製成功的。自從1954年在荷蘭首次投入使用以來。由於其出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點,已經在國內外廣泛的應用於生活汙水和工業汙水的治理[1]。至今,氧化溝技術己經曆了半個多世紀的發展,在構造形式、曝氣方式、運行方式等方麵不斷創新,出現了種類繁多、各具特色的氧化溝[2]。從運行方式角度考慮,氧化溝技術發展主要有兩方麵:一方麵是按時間順序安排為主對汙水進行處理;另一方麵是按空間順序安排為主對汙水進行處理。屬於前者的有交替和半交替工作式氧化溝;屬於後者的有連續工作分建式和合建式氧化溝[3],見圖1  氧化溝工藝分類。目前應用較為廣泛的氧化溝類型包括:帕斯韋爾(Pasveer)氧化溝、卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝 、奧爾伯(Orbal)氧化溝、T型氧化溝(三溝式氧化溝)、DE型氧化溝和一體化氧化溝。
   2,氧化溝工藝在汙水處理中的應用
   從理論上講,氧化溝既具有推流反應的特征,又具有完全混合反應的優勢;前者使其具有出水優良的條件,後者使其具有抗衝擊負荷的能力。正是因為有這個環流,且有能量分區的緣故,使它具有其它許多汙水生物處理技術所擁有的眾多優勢,其中最為顯著的優勢是工作穩定可靠。由於具有出水水質好,運行穩定,管理方便以及區別於傳統活性汙泥法的一係列技術特征,氧化溝技術在汙水處理中得到廣泛應用。據不完全統計[4],目前,歐洲己有的氧化溝汙水處理廠超過2 000多座,北美超過800座。氧化溝的處理能力由最初的服務人口僅360人,到如今的500萬~1 000萬人口當量。不僅氧化溝的數量在增長,而且其處理規模也在不斷擴大,處理對象也發展到既能處理城市汙水又能處理石油廢水、化工廢水、造紙廢水、印染廢水及食品加工廢水等工業廢水。我國自20世紀80年代亦開始應用這項技術,隨著汙水處理事業的極大發展,全國各地先後建起了不同規模、不同型式的氧化溝汙水處理廠。目前在我國,采用氧化溝處理城市汙水和工業廢水的汙水處理廠已有近百家,見表1(我國典型氧化溝型式及應用及表)2(部分國內氧化溝汙水處理廠型式及規模)。
   3、氧化溝工藝的研究新進展
   通過對多種連續流生物除磷脫氮工藝時空關係的分析,並結合新的除磷脫氮理論,繼續貫徹簡易汙水處理的思想,重慶大學的王濤[5]、鍾仁超[6]、劉兆榮[7]、麥鬆冰[8]等人對氧化溝工藝進行了改良。
3.1改良氧化溝池型的構建原則改良氧化溝池型的構建是在一體化簡易汙水處理技術的思想基礎上,依托於卡魯塞爾氧化溝、一體化氧化溝和奧貝爾氧化溝而建立的。它是以連續流的方式,不作專門的時空調配,通過空間分區和空間順序及對溶解氧的優化控製,將汙水淨化(C、N、P的去除)和固液分離功能集於一體,以水力內回流的方式替代機械內回流的反應器。構建的總原則是以連續流的方式,在更少的和合理的空間中完成C、N、P和SS的同時去除。
   3.2改良氧化溝池型
   按上述構建原則,提出了如圖2所示改良型氧化溝模型。汙水流入外溝經回流調節閘板後流經中溝和內溝,在各溝道內循環數十次到數百次,最終由固液分離器進行泥水分離出水。外—中—內溝道分別為好氧/缺氧交替區、厭氧區和好氧區,完成有機物的降解和同時脫氮除磷。該模型著重在保留奧貝爾氧化溝硝化反硝化優勢,同時克服該工藝占地麵積大的缺點。借鑒卡羅塞爾氧化溝跑道型溝道的構型和水力內回流方式,減少了大回流比的機械設備;考慮將奧貝爾氧化溝的同心圓型溝道展開,去掉中心島的無效占地,同時又保留
其三溝道串連、層層推進的流態特點。另外,將一體化氧化溝中的側溝固液分離器技術也揉合了進來,不設置單獨的二沉池並實現汙泥的無泵自動回流。
   3.3改良氧化溝的優化分析
   (1)改良型氧化溝采用奧貝爾氧化溝三溝道串聯的特性,將各分區考慮成串聯,從而有利於難降解有機物的去除,並可減少汙泥膨脹現象的發生[9]。(2)改良型氧化溝借鑒奧貝爾氧化溝的溶解氧梯度分布,具有較好的脫氮功能。在外溝道形成交替的好氧和大區域的缺氧環境,較高程度地發生“同時硝化/反硝化”,即使在不設內回流的條件下,也能獲得較好的脫氮效果。由於外溝道溶解氧平均值很低,氧傳遞作用是在虧氧條件下進行的,所以氧的傳遞效率有所提高,有一定的節能效果,一般約節省能耗15%~20%。加之外溝道內所特有的同時硝化/反硝化功能,節能效果更為明顯。內溝道作為最終出水的把關,一般應保持較高的溶解氧,但內溝道容
積最小,能耗相對較低。
   (3)改良型氧化溝將奧貝爾氧化溝布置相對困難的圓形或橢圓形溝型設計為環狀跑道型,降低了占地麵積和工程造價。同時取消了無效占地的中心島,進一步節省占地麵積和造價。
   (4)改良型氧化溝借鑒卡羅塞爾氧化溝水力條件,使內溝的好氧區向外溝的缺氧區回流實現了水力內回流,簡化了處理環節、節省了設備和能耗。
   (5)改良型氧化溝借鑒一體化氧化溝將集曝氣淨化和固液分離於一體的優勢,不單獨建二沉池和汙泥回流泵站,汙泥自動回流,簡單、節能且節省占地和基建投資。
   4結論
   (1)氧化溝由於其出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點,在我國汙水處理廠中有著較為廣泛的應用。
   (2)改良型氧化溝模型借鑒了卡羅塞爾氧化溝的構型和內回流方式,引用了側溝式一體化氧化溝的側溝固液分離技術,同時保留了奧貝爾氧化溝三溝串連、層層推進的流態特點,是多種先進工藝的集成,是氧化溝技術研究的新進展。
   (3)改良型氧化溝工藝具有係統簡單、管理方便、節約能耗、節省占地和減少基建投資等優點。

       1. 基本原理
       
氧化溝又名氧化渠,因其構築物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性汙泥法的一種變型。因為汙水和活性汙泥在曝氣渠道中不斷循環流動,因此有人稱其為循環曝氣池無終端曝氣池。氧化溝的水力停留時間長,有機負荷低,其本質上屬於延時曝氣係統。氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成,溝體的平麵形狀一般呈環形,也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀,溝端麵形狀多為矩形和梯形。

  2.氧化溝工藝特點
  (1)構造形式多樣性
   基本形式氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形,而溝渠的形狀和構造則多種多樣,溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀。可以是單溝係統或多溝係統;多溝係統可以是一組同心的互相連通的溝渠,也可以是相互平行,尺寸相同的一組溝渠。有與二次沉澱池分建的氧化溝也有合建的氧化溝,合建的氧化溝又有體內式和體外式之分,等等。多種多樣的構造形式,賦予了氧化溝靈活機動的運行性能,使他可以按照任意一種活性汙泥的運行方式運行,並結合其他工藝單元,以滿足不同的出水水質要求。
  (2)曝氣設備的多樣性
   常用的曝氣設備有轉刷、轉盤、表麵曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導致了不同的氧化溝型式,如采用表曝氣機的卡魯塞爾氧化溝,采用轉刷的帕斯維爾氧化溝等等,與其他活性汙泥法不同的是,曝氣裝置隻在溝渠的某一處或者幾處安設,數目應按處理場規模、原汙水水質及氧化溝構造決定,曝氣裝置的作用除供應足夠的氧氣外,還要提供溝渠內不小於0.3m/s的水流速度,以維持循環及活性汙泥的懸浮狀態。
  (3)曝氣強度可調節
   氧化溝的曝氣強度可以通過兩種方式調節。一是通過出水溢流堰調節:通過調節溢流堰的高度改變溝渠內水深,進而改變曝氣裝置的淹沒深度,使其充氧量適應運行的需要。淹沒深度的變化對曝氣設備的推動力也會產生影響,從而可以對進水流速起到一定的調節作用;其二是通過直接調節曝氣器的轉速:由於機電設備和自控技術的發展,目前氧化溝內的曝氣器的轉速時可以調節的,從而可以調節曝氣強度的推動力。
  (4)簡化了預處理和汙泥處理
    氧化溝的水力停留時間和汙泥齡都比一般生物處理法長,懸浮裝有機物與溶解性有機物同時得到較徹底的穩定,姑氧化溝可以不設初沉池。由於氧化溝工藝汙泥齡長,負荷低,排出的剩餘汙泥已得到高度穩定,剩餘汙泥量也較少。因此不再需要厭氧消化,而隻需進行濃縮和脫水。
   3.氧化溝工藝的缺點:
  (1)汙泥膨脹問題  當廢水中的碳水化合物較多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化溝中汙泥負荷過高,溶解氧濃度不足,排泥不暢等易引發絲狀菌性汙泥膨脹;非絲狀菌性汙泥膨脹主要發生在廢水水溫較低而汙泥負荷較高時。微生物的負荷高,細菌吸取了大量營養物質,由於溫度低,代謝速度較慢,積貯起大量高粘性的多糖類物質,使活性汙泥的表麵附著水大大增加,SVI值很高,形成汙泥膨脹。
  (2)泡沫問題  由於進水中帶有大量油脂,處理係統不能完全有效地將其除去,部分油脂富集於汙泥中,經轉刷充氧攪拌,產生大量泡沫;泥齡偏長,汙泥老化,也易產生泡沫。
  (3)汙泥上浮問題  當廢水中含油量過大,整個係統泥質變輕,在操作過程中不能很好控製其在二沉池的停留時間,易造成缺氧,產生腐化汙泥上浮;當曝氣時間過長,在池中發生高度硝化作用,使硝酸鹽濃度高,在二沉池易發生反硝化作用,產生氮氣,使汙泥上浮;另外,廢水中含油量過大,汙泥可能挾油上浮。
  (4)流速不均及汙泥沉積問題  在氧化溝中,為了獲得其獨特的混合和處理效果,混合液必須以一定的流速在溝內循環流動。一般認為,最低流速應為0.15m/s,不發生沉積的平均流速應達到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤,轉刷的浸沒深度為250~300mm,轉盤的浸沒深度為480~ 530mm。與氧化溝水深(3.0~3.6m)相比,轉刷隻占了水深的1/10~1/12,轉盤也隻占了1/6~1/7,因此造成氧化溝上部流速較大(約為0.8~1.2m,甚至更大),而底部流速很小(特別是在水深的2/3或3/4以下,混合液幾乎沒有流速),致使溝底大量積泥(有時積泥厚度達1.0m),大大減少了氧化溝的有效容積,降低了處理效果,影響了出水水質。


 四、SBR工藝

   1.工藝原理 
   在反應器內預先培養馴化一定量的活性汙泥,當廢水進入反應器與活性汙泥混合接觸並有氧存在時,微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝,將有機物降解並同時使微生物細胞增殖。將微生物細胞物質與水沉澱分離,廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉澱性能幾個淨化過程完成。

   2.SBR工藝特點
   (1)理想的推流過程使生化反應推動力增大,效率提高,池內厭氧、好氧處於交替狀態,淨化效果好。
   (2)運行效果穩定,汙水在理想的靜止狀態下沉澱,需要時間短、效率高,出水水質好。
   (3)耐衝擊負荷,池內有滯留的處理水,對汙水有稀釋、緩衝作用,有效抵抗水量和有機汙物的衝擊。
   (4)工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整,運行靈活。
   (5)處理設備少,構造簡單,便於操作和維護管理。
   (6)反應池內存在DO、BOD5濃度梯度,有效控製活性汙泥膨脹。
   (7)SBR法係統本身也適合於組合式構造方法,利於廢水處理廠的擴建和改造。
   (8)脫氮除磷,適當控製運行方式,實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替,具有良好的脫氮除磷效果。
   (9)工藝流程簡單、造價低。主體設備隻有一個序批式間歇反應器,無二沉池、汙泥回流係統,調節池、初沉池也可省略,布置緊湊、占地麵積省。

   3. SBR工藝的缺點
   (1)間歇周期運行,對自控要求高;
   (2)變水位運行,電耗增大;
   (3)脫氮除磷效率不太高;
   (4)汙泥穩定性不如厭氧硝化好。


五、CAST工藝

   1、CAST工藝原理
   CASS生物處理法是周期循環活性汙泥法的簡稱,CASS池分預反應區和主反應區。在預反應區內,微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附汙水中大部分可溶性有機物,經曆一個高負荷的基質快速積累過程,這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩衝作用,同時對絲狀菌的生長起到抑製作用,可有效防止汙泥膨脹;隨後在主反應區經曆一個較低負荷的基質降解過程。CASS工藝集反應、沉澱、排水、功能於一體,汙染物的降解在時間上是一個推流過程,而微生物則處於好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中,從而達到對汙染物去除作用,同時還具有較好的脫氮、除磷功能。
   2、CAST工藝特點
   (1)運行靈活可靠
     ● 生物選擇器可以根據汙水水質情況,以好氧、缺氧和厭氧三種方式運行。選擇器可以恒定容積也可以可變容積運行
     ● 可任意調節狀態,發揮不同微生物的生理特性
     ● 選擇器容積可變,避免產生汙泥膨脹,提高了係統的可靠性
     ● 抗衝擊負荷能力強,工業廢水、城市汙水處理都適用
   (2)處理構築物少,流程簡單
     ● 池子總容積減少,土建工程費用低
     ● 不需設二次沉澱池及其刮泥設備,也不用設回流汙泥泵站
   (3)可實現除磷脫氮
     ● 調節生物選擇器可變容積的曝氣和非曝氣順序,提高了生物除磷脫氮效果
   (4)節省投資
     ● 構築物少,占地麵積省
     ● 設備及控製係統簡單
     ● 曝氣強度小,不須大氣量的供氣設備
     ● 運行費用低
   3.工藝缺點
   (1)間歇周期運行,對自控要求較高;
   (2)變水位運行,電耗增大;
   (3)容積利用率較低;
   (4)汙泥穩定性不如厭氧硝化好。





 
 
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