随着社会经济的发展,人们生活水平越来越高,用水量不断加大,为有效利用和节约淡水资源,中水回用技术已经被广泛采用。中水水源一般采用优质杂排水,如盥洗废水、洗浴废水等,也可采用生活污水,出水主要用于冲厕、绿化、景观、洗车等。
翔峰环境从成立之日起就开始了废水各种生物处理的理论研究和应用研究,并一直处于此领域的前沿,经过近十年的科研攻关,开发出了包括生物接触氧化工艺、MBR膜生物反应器、自洁高级氧化工艺等在内的各种生物处理技术。
我公司结合国内外工程实践经验,主要采用以下三种工艺流程:
(一)生物接触氧化法(ZBBR)
生物处理技术就是利用微生物来分解污水中的有机物;常用的工艺主要有:其一、活性污泥法,例如,完全混合曝气法、延时曝气法、深井曝气法、纯氧曝气法、氧化沟、两级活性污泥法以及序批式活性污泥法(SBR法)、ICEAS法等。其二、生物膜法,例如,生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等。
传统的活性污泥法(完全混合曝气法)已使用多年,应用面较广,具有较成熟的设计参数和运行管理经验,但完全混合曝气法生物负荷率较低,曝气时间长,污泥产量高,易产生污泥膨胀,占地面积较大。延时曝气法、深井曝气法和纯氧曝气法都是传统活性污泥法的改进,通过改变曝气方式提高生物负荷率,减少剩余污泥产量。但延时曝气法曝气时间长,占地面积大;深井曝气法施工困难,动力消耗较大;纯氧曝气法以纯氧作为气源,运行费用高,管理复杂,一般很难被用户接受。
目前,在我国生活污水和中水工程多采用生物接触氧化法进行处理。生物接触氧化法在反应器内装有填料,使反应器内污泥浓度大大高于传统的活性污泥法,因而,污泥负荷大大提高,可达0.5kgBOD5/m3.d,具有承受较高有机负荷和冲击负荷的能力,曝气时间的缩短使占地面积大大降低。由于生物膜法不存在污泥膨胀之忧,操作管理方便,因而六十年代后期,在国外得到广泛的应用和开发研究。由于填料的发展和不断推陈出新,使生物接触氧化法得到完善,使其应用更加简单、方便、可靠、高效。我国从七十年代末期开始生物接触氧化法的应用研究,至今已近二十年,填料已更新换代到第五代,这不仅推动了生物接触氧化法的发展和应用,也使我国的生活污水处理和中水处理,尤其是小区生活污水处理和中水回用工程得到前所未有的发展。
典型工艺流程及构筑物说明
污水经格栅截留较大的悬浮物质后,进入调节池,以均衡水质、水量使得后续的生物反应器能够持续稳定获得进水,同时还对污水具有预处理的作用。均化后的污水进入生物反应器,该装置是ZBBR一体化设备的主体设施,它分为前后两段,分别为缺氧区(选配)和好氧区,这两段可以各自按不同的条件运转,功能可以互换,但污泥回流是合而为一的。如果第一段作为缺氧段,它就发挥兼性菌和厌氧菌的水解酸化作用,对难溶有机物、大分子化合物等好氧菌难以对付的污染物进行有效的水解和降解,同时可以消化系统内部产生的剩余污泥(失去活性的微生物)。那么随后的就是好氧段,以好氧菌为主体的微生物则可以充分发挥其增长速率快的特点,以弥补小型生物反应器微生物容易流失的缺点,同时对有机污染物进一步实施有效的降解,使其达到出水水质要求。
第一段和第二段反过来运行基本上也是一样,略有区别的是这种次序多为生物脱氧装置所采用。污水生物处理系统的正常运转必须要有高效的沉淀池和可靠的污泥回流作为保证。通常二沉池采用的重力排泥不仅操作麻烦,而且难于控制,并不适合于小水量的生物处理系统。为此我们采用了沉淀池和曝气池的一体化设计,通过合理的内部构造和水力设计使沉淀池沉下来的污泥直接回落到好氧段中,在水流的作用下分散到整个系统。这样就可解决了沉淀池排泥问题和污泥回流问题,而且避免了人工操作。
另一方面,人口当量小的生活污水的水量变化相对很大,必然要求设置容量较大的调节池(污水贮存池),否则就无法连接供应微生物所需的营养物质。而这样的调节池实际上也可以起到缺氧生物预处理的作用。为了充分发挥调节池的作用,我们在调节池内设置了一套免维护的气提推流搅拌装置,使调节池里的污水按一定的方向和速率流动起来,在不到一小时的时间里污水就可循环一周,充分与新进来的污水混合,从而使调节池真正起到水质调匀的作用和一定程度的缺氧预处理作用。
遇到处理要求高或污水需要回用的场合,可以在上述装置后面加上一道石英砂过滤或活性炭过滤工艺。
该工艺把生物反应器的第一段作为缺氧段,发挥兼性菌和厌氧菌的水解酸化作用,对难溶有机物、大分子化合物等好氧菌难以对付的污染物进行有效的水解和降解,同时消化系统内部产生的剩余污泥(失去活性的微生物)。随后的是好氧段,以好氧菌为主体的微生物则可以充分发挥其增长速率快的特点,以弥补小型生物反应器微生物容易流失的缺点,同时对有机污染物进一步实施有效的降解,使其达到出水水质要求。
工艺流程图如下:
(二)膜生物反应器(ZMBR)
ZMBR膜生物反应器概述
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比,MBR具有以下主要特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单
MBR膜生物反应器的特点:
1) 对污染物的去除率高,抗污泥膨胀能力强,出水水质稳定可靠,出水中没有悬浮物;
2 ) 膜生物反应器实现了反应器污泥龄STR和水力停留时间HRT的分别控制,因而其设计和操作大大简化;
3 ) 膜的机械截留作用避免了微生物的流失,生物反应器内可保持高的污泥浓度,从而能提高体积负荷,降低污泥负荷,具有极强的抗冲击能力;
4 ) 由于SRT很长,生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用,从而显著减少污泥产量,剩余污泥产量低,污泥处理费用低;
5 ) 由于膜的截流作用使SRT延长,营造了有利于增殖缓慢的微生物。如硝化细菌生长的环境,可以提高系统的硝化能力,同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解;
6 ) MBR曝气池的活性污泥不会随出水流失,在运行过程中,活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化,并达到一种动态平衡,这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点;
7 ) 较大的水力循环导致了污水的均匀混合,因而使活性污泥有很好的分散性,大大提高活性污泥的比表面积。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。这是普通生化法水处理技术形成较大的菌 胶团所难以相比的;
8 ) 膜生物反应器易于一体化,易于实现自动控制,操作管理方便;
9) MBR工艺省略了二沉池,减少占地面积。
(三)自洁高级氧化工艺(ZO3C)
臭氧—活性炭工艺是目前国际上用于污水深度处理的主要技术。臭氧以其强氧化能力氧化成色的有机物,将小分子有机物氧化成CO2和H2O,能将环状、链状大分子有机物开环,断链氧化成小分子有机物,便于后续活性炭的吸附(由于位阻效应大分子进不去),又给水中充氧,有利于活性炭表面微生物的生长,此时活性炭不仅能吸附有机物,并且靠其表面的生物膜能氧化降解易生物降解的有机物。因此臭氧活性炭的联用,兼有化学氧化、物理吸附、生物吸附氧化三种功能。一般能去除有机物20~30%(早期效应),活性炭使用寿命可达两年。工艺图如
工艺流程:
来水经格栅、格网去除较大的悬浮物和漂浮物后经提升泵提升后送入厌氧(选配)及好氧生物反应器,进行BOD、COD的降解以及氨氮的氧化。好氧池出水自流入自洁过滤器,与药剂进行充分混合、反应、沉淀后杂质从水中分离出来,清水在澄清池的上部经集水渠收集后,自流进砂滤池。在砂滤池中进一步去除微细颗粒和胶体物质后,经二级提升泵提升进入自洁氧化系统,在进一步氧化去除有机物的同时达到脱色。经自洁接触塔后的出水自流入活性炭池,以有效去除水的臭味及微污染有机物质。最后出水进入清水池,清水池水由二级提升泵房加压后供给各工业用户。
自洁过滤器以及活性炭过滤器运行一段时间后,将进行反冲洗。反冲洗水源均采用清水池中的水,由反冲洗水泵供给。为避免反冲洗时对整个系统运行状况的影响,反冲洗应由自控系统控制,逐个进行反冲。反冲洗污泥均排入污泥缓冲池,然后进入污泥浓缩池。高浓度机械反应澄清池的沉渣依靠重力排放至污泥浓缩池中,浓缩后的污泥由污泥螺杆泵送至带式压滤脱水机进行脱水。
污泥缓冲池和浓缩池的上清液重力流入集水池后,经潜水泵提升后回流至氧化池。