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無論何種規模的處理廠,在確定汙水處理工藝時,除了保證處理效果外,主要目的是減少資金投入,節省日常運行費用,在保證達標排放的前提下,盡量降低運行費用。要做到這壹點,首先要根據實際情況選擇合適的處理工藝。小型汙水處理廠通常具有以下特點:

(1)由於排水面積小,汙水量少,壹天內水量水質變化大,頻率高;

(2)壹般建在城市小區或企業,因為面積壹般較小,廠外汙水管道也不太長。因此,它的占地面積往往是有限的,處理單元應盡可能緊湊地布置。

(3)壹般來說,需要更高程度的自動化來減少人員配備和操作成本。

(4)汙水廠往往位於居民區或工業企業,布局可能受實際情況限制,有時可能靠近居民區或地面不平。布局要因地制宜,封面要轉化為效益。

(5)由於規模較小,壹般不需要進行汙泥消化,應采用低負荷、延長曝氣工藝,盡量減少汙泥量,使壹部分好氧、穩定。

鑒於以上特點,SBR工藝和氧化溝工藝是小型城市汙水廠的首選工藝。這兩種方法都有以下優點:

(1)都屬於完全混合型,抗沖擊負荷能力強;

(2)壹般不設初沈池,簡化了工藝,節省了占地;

(3)壹般采用低負荷延長曝氣運行,處理效果好,好氧汙泥穩定,汙泥產量減少(如能改善汙泥出口,可適當增加負荷);

目前常用的氧化溝形式有卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、三重溝、雙溝等幾種,其中前兩種較為常用。氧化溝的特點是汙水在循環池中流動,曝氣方式以表面曝氣為主(近年來也有鼓風曝氣的氧化溝,也稱氧化溝池式壹般曝氣,結合了氧化溝和微孔曝氣的優點)。SBR法包括傳統SBR法、ICEAS法、DAT-IAT法、CAST法、UNITANK法和其他不同的方法。嚴格來說,交替式氧化溝實際上是SBR工藝的壹種。

與氧化溝相比,SBR法具有以下優點:

(1)SBR工藝省去了二沈池和回流汙泥泵房,使布局更加緊湊;

(2)氧化溝曝氣裝置——表面曝氣機運行時有較大的飛濺,對周圍環境有負面影響。在壹些特殊情況下,對汙水廠的環保要求較高,反應池上部需要加蓋或加裝上層建築隔離臭氣,會影響地表暴露的曝氣效率。

(3)由於SBR池間歇運行,調節能力強,在水質水量變化較大的情況下,不需要高調節池(其實SBR池本身就有調節池的功能)。

(4)北方寒冷地區,冬季室外溫度低,氧化溝表面曝氣方式不適宜。

(5)5)SBR池深度不限,必要時可適當加深。

基於以上因素,在小型汙水處理廠的設計中,SBR工藝比氧化溝工藝應用更廣泛。各種SBR法的特點和適用範圍如下表所示:

進程名

反應細胞分裂

進水方式

回流與否

適用尺度

個案研究

傳統SBR

單池,不分區

間歇交替進水

沒有

小型的

中國數百個小型汙水處理廠

ICEAS

分隔壁被分成預反應區和主反應區。

持續進水

需要回流

大型和中型

昆明第三汙水處理廠

達特IAT

隔墻分為達特池和IAT池。

持續進水

回流比為200-300%

大型和中型

天津開發區汙水處理廠

撫順三寶屯汙水處理廠

分為選擇區和主反應區。

間歇交替進水

回流比為20-35%

中小型

鎮江新區汙水處理廠

聯合銀行

用隔墻分成三個水池。

間歇交替進水

沒有

中小型

上海市洞口汙水處理廠

小型汙水處理廠的主要要求是操作簡單,布局緊湊。從上表對比來看,傳統的無回流或少回流的SBR和CAST工藝成為設計首選,而大型汙水處理廠要求連續進水,否則進水管道和閥門的設計流量會成倍增加。從我國已建成的汙水處理廠來看,撫順三寶屯汙水處理廠(25萬噸/日)、天津開發區汙水處理廠(654.38+萬噸/日)、昆明市第三汙水處理廠(654.38+0.5萬噸/日)、昆明市第四汙水處理廠等大中型汙水處理廠均采用DAT-IAT工藝或ICEAS進行連續進水處理。相反,傳統的SBR工藝絕大多數用於小型汙水處理廠,CAST工藝近年來逐漸增加。最近出現的UNITANK和類似的MSBR(改良SBR)工藝目前沒有廣泛使用,但它們很可能很快成為小型汙水處理廠的流行工藝。

鑄造工藝評述

CAST工藝是近年來在傳統SBR工藝基礎上發展起來的新工藝。它是利用不同微生物在不同負荷條件下的生長速度差異和汙水中生物除磷脫氮的機理,將生物選擇器與傳統SBR反應器相結合的產物。該工藝結合了推流式活性汙泥法的初始反應條件(具有基質濃度梯度和高絮體負荷)和全活性汙泥法的優點(抗沖擊負荷能力強),對城市汙水和工業廢水都是有效的方法,有效防止汙泥膨脹。此外,如果選擇器在厭氧模式下運行,則具有生物除磷效果。

據報道,厭氧選擇器被引入到CAST工藝中,使該系統具有很強的除磷脫氮能力。其實這種說法並不完全正確。就脫氮而言,CAST系統與傳統SBR差別不大,靜態沈澱時的反硝化和同步硝化反硝化在脫氮過程中起主要作用。在除磷方面,僅20-30%的回流比並不能保證所選區域的汙泥濃度。例如,如果反應池中的汙泥濃度為6g/L(壹般沒有這麽高),回流比為20%,則選擇的汙泥濃度僅為1g/L..如此低的汙泥濃度很難保證良好的除磷效果。而且回流是在進水的同時進行的,此時處於曝氣階段,回流混合液中含有大量的溶解氧和硝酸鹽氧,對除磷也是不利的。第三,生物除磷是通過去除富磷汙泥實現的,系統在長泥齡、低負荷運行時汙泥產率很低,不能保證良好的除磷效果。事實上,在很多實際工程設計中,CAST工藝往往輔以化學除磷,以保證處理達標。因此,有必要進壹步探索和研究許多材料中引入的CAST工藝良好的除磷脫氮能力。

綜上所述,傳統SBR工藝和CAST工藝是小型汙水處理廠的首選工藝。兩種工藝相比,CAST工藝具有壹定的生物除磷效果,在進水汙染物濃度很低的情況下,能有效防止汙泥膨脹。而傳統的SBR工藝由於沒有內部回流,簡化了處理。

各級處理單位

預處理

壹般來說,如果溫度、PH值等。都不太高也不太低,沒有必要設置專門的調節池。因為SBR池本身實際上等於壹個調節池。這也是小型汙水處理廠采用SBR工藝的壹個非常重要的優勢。

格子

由於設計流量小,網格都比較小。例如規模為5000噸/日的汙水廠,平行設置粗細兩個網格,計算網格大小如下:

汙水廠規模(噸/日)

5000

總變異系數取為

1.7

設計參數

精細的屏幕

攔汙柵

條形之間的間隙(毫米)

20

網格前的水深(毫米)

300

500

網格交叉速度(毫米)

0.8

0.8

安裝角度()

60

60

格柵寬度(毫米)

300

350

從上表可以看出,當總變異系數Kz=1.7時,對於處理能力為5000噸/天的處理廠,粗網格和細網格的尺寸計算得非常小。在這種情況下,如果使用機械格柵,通道上部的驅動部分和篦渣輸送機所需的空間壹般在2m以上,造成很大的空間浪費。對於小型汙水處理廠,格柵之間往往有上部結構,增加了土建投資。因此,在柵渣量不多的情況下,如果計算的柵量較小,可以用人工柵代替機械柵。

沈砂池

沈砂池壹般采用貝爾沈砂池或類似產品。如果鐘罩式沈砂池的直徑不太大,沈砂池可以采用碳鋼制造的成套設備。此外,沈砂池的入口和出口通道也可以由相應的碳鋼制成。這不僅增加了施工和安裝的便利性,而且由於其體積小,成本也不壹定比鋼筋混凝土水池高很多。

充氣系統

活性汙泥法的曝氣方式可分為鼓風曝氣和機械曝氣兩大類。鼓風曝氣系統的主要設備是鼓風機和擴散系統。小型汙水廠壹般采用羅茨鼓風機和小型離心鼓風機。分散系統壹般采用微孔曝氣器。但必須適合間歇曝氣。鼓風機通常安裝在SBR池旁邊,以降低管道系統的成本。因為汙水廠小,壹般沒有鼓風機房,只在鼓風機上搭了個棚子。這主要適用於廠礦汙水處理廠,噪聲控制不嚴格。如果汙水廠與居民區相鄰,如果采用鼓風曝氣,必須修建鼓風機房,並采取相應的降噪措施。在這種情況下,應采用機械曝氣。

與鼓風曝氣相比,機械曝氣具有噪音低、安裝簡單等優點,特別適用於小型汙水處理廠。機械曝氣設備的主要原理、適用條件和參考廠商如下表所示。

序列號

設備名稱

供氧

深度

操作原理

參考制造商

1

離心潛水曝氣器

2-90千克二氧化碳/小時

3-6米

潛水電機帶動葉輪旋轉,排出汙水,負壓吸入空氣,吸入的空氣與水混合,在離心力的作用下向四周排出,達到轉移氧氣的目的。

臺灣省川源股份有限公司AR系列產品;

南京沈蘭公司的QXB系列產品;

2

噴射式潛水曝氣器

0.5-8千克氧/小時

2-4米

利用水射流原理,以反應池中的汙水為介質,經水泵加壓,高速通過喉部,形成負壓,吸入空氣,與汙水充分混合,通過擴散管噴出。反應罐外的幹泵也可以與水射流結合工作。

臺灣省川源股份有限公司GR系列;廣州綠藍環保公司QPJ系列產品;南京沈蘭公司的QSB系列產品;

立軸推流式曝氣器

7.5-24千克二氧化碳/小時

3-6米

增氧機的浮筒漂浮在水面上,驅動軸垂直於水面。驅動軸帶動葉輪高速旋轉,在葉輪前端的中心區域產生強大的負壓,將空氣從空心錠子吸入紊流室內,攪拌後擴散到汙水中。

浙江諸暨宏宇環保設備廠O2BG設備;

斜軸推流式曝氣器

5-30千克二氧化碳/小時

1-5.5米

原理同3,只是驅動軸與水面成0-45°角,有曝氣作用,也有推流作用。

以上海智明環保公司為代表的美國AIRE-O2系列產品;浙江諸暨宏宇環保設備廠O2JBG設備;

上表中,1和2類設備為潛水電機,具有結構緊湊、安裝方便、噪音低、曝氣效率高的優點,但潛水電機對設備處理能力和自我保護能力要求較高。另壹方面,3級和4級電機運行安全,使用壽命相對較長,但噪音略高於1和2,安裝需要電纜,不太美觀。

很多情況下,曝氣機是首選。在近幾年建設的小型汙水處理廠中,上述四種類型的曝氣器被廣泛使用。但動態效率低於鼓風曝氣。

脫水器

壹般來說,可以使用帶式脫水機。因為國產設備更有資質,設備成本不高,也不需要連續運行。雖然衛生條件差,但是可以采取相應的措施來改善,比如後面提到的強制通風或者除臭。如果條件允許,也可采用離心脫水機,以改善工作環境,減少用藥量。

除臭措施

汙水處理廠在處理汙水的同時會產生帶有異味的副產物。氣味的主要成分是硫化氫(H2S)、氨、四硫醇等。,主要來源於腐爛的汙水和汙泥。部分H2S在空氣中會被氧化成SO2,空氣中30%的SO2是由H2S轉化而來。這些氣味必然會影響周圍的環境。為了減少臭氣對周圍環境的不利影響,許多要求嚴格的小型汙水處理廠都設置了生物除臭措施。常用的方法有:化學吸收法、生物法和土壤法。

(1)化學吸收法是通過化學藥劑(主要是堿液)吸收空氣中的H2S等汙染物。除臭裝置由除臭罐和再生塔組成。罐體直徑與高度之比壹般約為1: 5。臭氣由通風設備收集,通過風管從罐體下部進入除臭罐。濃度為2%-3%的碳酸鈉溶液用作氣味吸收劑。這種方法的優點是:處理效果好,運行穩定,抗沖擊負荷能力強;缺點是需要定期更換藥劑,運營成本高。

(2)生物法是通過附著在填料上的生物膜來降解空氣中的臭氣,生物膜生長、成熟、生物降解的過程是壹個生物培養的過程。生物膜中微生物所需的營養物質來自汙水中的有機物。對於汙水處理廠,壹般采用原汙水來噴灑填料。除臭罐空池停留時間為1-3min(視臭氣濃度變化而定),入口流速為2-3m/s..這種方法的優點是在加強管理的情況下,處理效果好,運行費用很低(與另外兩種方法相比)。缺點是受進氣濃度影響,處理效果不穩定,對噴淋汙水中有機物濃度有壹定要求。

(3)土壤除臭法是將氣體收集起來,通過管道輸入除臭罐底部並擴散到土壤中(天然土壤和腐殖土均可),臭氣在穿過土壤的過程中被土壤顆粒表面吸附,許多有氣味的物質被截留。經過壹段時間後,可以在土壤顆粒表面逐漸培養出針對惡臭物質的微生物,不斷分解惡臭物質,完成除臭。同時,土壤除臭池表面可以自然生長,也可以人工生長,形成良好的環境效果。土壤除臭的優點是投資和運行成本低,並且可以與植物綠化相結合,沒有任何副產品。缺點是冬季易受地下水和低溫影響,除臭效果壹般。