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集團新聞

Party masses work

12

2017.05

五種水處理新技術概述

行業之窗

"一、高密度澄清池
1. 高密度澄清池概述
高密度澄清池是一種采用加藥混凝、聚凝反應、斜管(板)沉淀及部分污泥循環方式的快速高效的澄清池,它是平流式沉淀池、斜管沉淀池和機械加速澄清池之后的新型澄清池,由法國得利滿公司開發研制。其工作原理是:原始概念上的整體化混合聚凝反應;推流式反應池是沉淀池之間的慢速傳輸;污泥的外部在循環系統;斜管沉淀處理;合成絮凝劑+高分子助凝劑作用機理。
高密度澄清池構造有三種:RL型高密度澄清池;RP型高密度澄清池;RPL型高密度澄清池。常用的為RL型高密度澄清池,采用該池型的高密度澄清池,泥水混合物流入澄清池的斜管下部污泥在斜管下的沉淀區從水中分離出來,此時的沉淀為阻礙沉淀,剩余絮片被斜管截留,該分離作用是遵照斜管沉淀機理進行的。因此在同一構筑物內整個沉淀過程分為兩個階段進行,即深層阻礙沉淀和淺層斜管沉淀。
高密度澄清池有五個重要特點:均質絮凝體及高密度礬花;沉淀速度快(15-40m/L),采用密集型設計;有效地完成污泥濃縮;沉淀后出水質量較高,一般在10NTU以內;抗沖擊負荷能力強,不易受突發性沖擊負荷的變化影響,該池可在流速波動范圍大的情況下運行。
高密度澄清池由三個主要部分組成:反應池;預沉池-濃縮池;斜管分離池。反應池分為兩個部分:快速混凝攪拌反應池;慢速混凝推流式反應池??焖倩炷龜嚢璺磻刂性氲椒磻氐装宓闹醒?。通過來自污泥濃縮池的濃縮污泥的外部再循環系統使池中污泥濃度得以保障。反應池中獲得的大量的高密度、均質的礬花,礬花慢速地從一個大的預沉區進入澄清區,是大量的懸浮固體顆粒在該區均勻沉積。礬花在澄清池下部匯集污泥并濃。濃縮區分兩層,一層位于排泥斗上部,一層位于其下部。上層為再循環污泥的濃縮。下層是產生大量濃縮污泥的地方。澄清池由一個集水槽系統回收。絮凝物堆積在澄清池的下部,形成的污泥也在該部分區域濃縮。污泥通過濃縮刮泥機收集起來,循環至反應池入口處,剩余污泥排放至污泥脫水工序。
2.高密度澄清池的應用實例
烏魯木齊市第八水廠中高密度澄清池的應用,設計規模為20萬m3/d,水源為烏拉泊水庫,凈水廠于2002年9月進行試通水,2003年6月調試后正式運行。選擇的處理流程是:得利滿專利技術“DENSADEG”高密度澄清池和著名的“V”型濾池。采用先進的投加系統工藝,大部分機械、電氣、自動化監控儀表設備從國外引進。
本項目設計中采用污泥濃縮(濾池反沖洗廢水)RL型高密度澄清池,是目前使用范圍最廣的一種高密度澄清池??紤]到烏魯木齊冬季氣候寒冷,所有凈水處理構筑物必須加蓋圍護結構,因此選用高效的澄清池節省土建投資是首選因素。
原水特性主要為低溫低濁。低濁度<50NTU(10月到次年5月間),中間值<200NTU(5月到9月的雨季),峰值在6月低至7月初≤5000NTU,8月份暴雨后的該洪峰值不會持續72個小時。同樣取烏拉泊水庫水的五水廠在雨季及暴雨后原水濁度記錄有如下變化:原水濁度的穩定值為200NTU,但會突然上升并持續幾個小時,兩個值的轉化時間很短,最長為6至8小時。烏拉泊水庫的水溫度為4°C(持續5至6個月)。運行處理過程中必須考慮到混凝和絮凝的困難及速度慢的事實。原水PH值:8至8.4。
二、曝氣生物濾池
1. 曝氣生物濾池概述
曝氣生物濾池(Biological Aeration Filtration),就是在在生物濾池中添加填料,進行人工曝氣,使填料上的生物膜代謝旺盛。曝氣生物濾池由濾床、布氣裝置、布水裝置、排水裝置等組成。曝氣生物濾池(BAF-Biological Aerated Filters)也叫淹沒式曝氣生物濾池(SBAF-Submerged Biological Aerated Filters),是在普通生物濾池、高負荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎上發展而來的,被稱為第三代生物濾池(The Third Generation Filter)。
曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比,具有有機負荷高、占地面積?。ㄊ瞧胀ɑ钚晕勰喾ǖ?/3)、投資少(節約30%)、不會產生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質好等優點,但它對進水SS要求較嚴(一般要求SS≤100mg/L,最好SS≤60mg/L),因此對進水需要進行預處理。同時,它的反沖洗水量、水頭損失都較大。
另外,曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體的新工藝,節省了后續沉淀池(二沉池),具有容積負荷、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,運行費用少的特點。
曝氣生物濾池目前有三類:BIOSTYR工藝,Biofor工藝,BIOSMEDI工藝。Biofor®曝氣生物濾池是一種上向流固定生物膜反應工藝,進水通過獨特的Biofor® 生物濾料從底部向頂部流動??諝庥蒓xazur® 專用曝氣頭從反應器底部引入,水和空氣為同向流,反應按如下兩階段交替運行:過濾和反應階段,進行污水凈化;沖洗階段,去除前運行周期累積的生物膜和截留的懸浮物。
Biofor®曝氣生物濾池主要應用:現有污水廠的升級改造,進一步去除污水中殘余的可生物降解的污染物;硝化和反硝化進一步去除總氮; 去除部分懸浮物;與其它工藝結合使用達到最佳水質。
2. 曝氣生物濾池在廈門市第二污水處理廠的應用
廈門市第二污水處理廠采用一級處理工藝,處理尾水深海排放,設計規模為10萬噸/天,由于實際污水量(23萬噸/天)遠大于設計處理能力,自2004年開始對其進行改造,考慮到污水廠位于市中心地段,占地受限,故采用得利滿公司的BIOFOR曝氣生物濾池。
BIOFOR曝氣生物濾池采用得利滿公司的專利濾料Biolite。該濾料為進口火山巖,粒徑為2-6mm。整個濾池采用模塊化設計,結構緊湊,中央PLC控制濾池的運行,自動化程度高。設計出水指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)的一級B標準(見表1)。
表1 設計進出水水質
水質指標    COD    BOD5    SS    TN    NH3-N    TP
進水/(mg/L)    300    130    180    35        3.5
出水/(mg/L)    ≤60    ≤20    ≤20    ≤20    ≤8    ≤1.5
去除率/(%)    80    85    89    43        57
廈門市第二污水處理廠主要處理本島西部的居民生活污水,兼有少量工業廢水。實際污水可生化性好,B/C值約為0.3-0.6。濾池采用直接掛膜法,掛膜階段的污水即城市生活污水。廈門市第二污水處理廠改造工程采用的整套工藝聯系緊密,從試運行至今,各方面的指標均優于設計標準,只是對總氮的處理還存在一些問題。工藝總體效果見表2。
表2 工藝總體效果
水質指標    COD    BOD5    NH3-N     SS    TP    TN
進水/(mg/L)    214.7    89.0    25.9    145    3.95    35.4
出水/(mg/L)    30.1    4.7    3.8    6.2    1.42    22.9
去除率/(%)    85.98    94.72    85.33    95.72    64.05    35.31
在曝氣生物濾池調試階段,對水質指標的控制基本達到了要求,但實際運行中也出現了一些較大的問題。如反沖洗強度較大,濾料層會膨脹,由于布氣不均勻,導致濾料層發生偏移。該工藝雖然采用前置反硝化,但對總氮的去除效果不佳。一方面由于進水有機物含量過低(平均只有88.9mg/L),導致反硝化碳源不足;另一方面,由于工藝在線監測NH3-N,根據NH3-N值的變化來調節生物濾池的曝氣和反沖時間,這樣使得CN池回流到DN池中的DO發生波動,導致DN池環境變化,抑制了反硝化菌的生長。
三、IC反應器
1. IC反應器概述
內循環厭氧處理技術是20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES公司研發成功,并推入國際廢水處理工程市場,目前已成功應用于土豆加工、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理中。實踐證明,該技術去除有機物的能力遠遠超過普通厭氧處理技術(如UASB),而且IC反應器容積小、投資少、占地省、運行穩定,是一種值得推廣的高效厭氧處理技術。它是由布水器、下三相分離器、上三相分離器、提升管、回水管、氣液分離器、罐體及溢流系統組成?;驹砣缦拢簝蓪尤喾蛛x器人為的將整個反應區分為上、下兩個區域,下部為高負荷區域,上部為精處理區。廢水在進入厭氧反應器的下部時,與從氣液分離器回流的水混合,混合水在通過反應器下部的顆粒污泥層時,將廢水中大部分的有機物分解,產生大量的沼氣。通過下三相分離器的廢水由于沼氣的提升作用被提升到上部的氣水分離裝置,將沼氣和廢水分離,沼氣通過管道排出,分離后的廢水再回流到罐的底部,與進水混合;經過下三相分離器的廢水繼續進入上部的精處理區,進一步降解廢水中的有機物。最后廢水通過上三相分離器進入分離區將顆粒污泥、水、沼氣進行分離,污泥則回流到反應器內以保持生物量,沼氣由上部管道排出,處理后的水經溢流系統排出。
IC厭氧反應器的優點1.處理能力高。IC反應器的負荷是UASB反應器負荷的5-7倍,UASB反應器的容積負荷通常為3-5kgCOD/(m3·d),而IC反應器的容積負荷可達到20-30kgCOD/(m3·d)。2.運行費用低。由于IC反應器的處理效率、進水負荷比UASB反應器的處理效率高,廢水的處理成本低;同時由于合理的結構設計,不需要另投酸或堿液來調節PH,可節省大量運行費用。3.污泥不易流失,容易形成顆粒污泥。由于IC獨特的反應器結構和高的水利負荷和產氣負荷,比UASB更能形成和保持顆粒污泥。3.投資省,占地面積少。因IC有機負荷比UASB高,因此處理同樣規模的有機廢水,IC反應器的容積比UASB要小,故IC反應器的建造成本比UASB要低。4.可增加二次厭氧工藝,進一步提高厭氧階段的COD去除率,在減少好氧階段負荷的同時,增加沼氣產量,提高企業經濟效益。
2.應用案例
沈陽雪花啤酒廠70m3容積IC反應器處理400m3廢水,COD去除率約80%,容積負荷20-24kgCOD/(m3·d),H=16m;上海富士達釀酒公司IC反應器容積負荷15 kgCOD/(m3·d),H=20.5m。
IC厭氧反應器應用范圍非常廣,現在已經用于下列行業:檸檬酸廢水;酒精廢水;淀粉廢水;造紙廢水。近幾年二十余座IC厭氧反應器在各個高濃度有機廢水領域的成功應用充分證明,IC厭氧反應器在穩定運行負荷、去除效率等都優于國外同類技術,但是相同規模的IC投資僅為國外的1/2左右,而且還有很好的經濟效益。因此,IC厭氧反應器是處理高濃度有機廢水的最可靠、最經濟的選擇。
四、MBR-RO處理技術
1.MBR-RO處理技術概述
膜生物反應器(MBR)是污水資源化領域最先進的處理技術,該技術是將傳統生物處理與膜分離技術相結合而成的一種高效污水處理新工藝,其核心部件是膜組器。膜生物反應器系列產品已經成功應用于生活污水處理、精細化工廢水處理、食品廢水處理、洗滌廢水處理、醫藥廢水處理、醫院廢水處理、垃圾滲濾液處理、焦化廢水處理、紡織廢水處理、印染廢水處理等領域,污水廠處理和污水再生利用工程。在廢水處理中應用的膜技術主要有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)。
MBR采用超濾或微濾膜作為膜組件,能幾乎完全截留顆粒物和細菌,其出水水質明顯優于活性污泥法。MBR出水可以直接作為RO系統的進水,通過RO膜可以進一步截留有機物質、離子、硬度、重金屬等,從而將MBR與RO處理結合,形成MBR-RO處理技術,可彌補單獨使用時MBR和RO技術的不足,可以形成廢水深度處理的新工藝。這種“雙膜法”可以實現水資源的最大化利用。
2.MBR-RO回用處理印染廢水的中試研究
對江蘇某大型印染企業進行MBR-RO工藝處理和回用研究。此中試以現有印染廢水處理設施的中和池出水作為進水。印染廢水經進水槽做短暫的調解后,進入耗氧生物池進行生化處理,生化處理后的水進入MBR池經布置在反應池中的膜組件進行膜過濾處理,MBR池內的污泥混合液回流至好氧生物池,同時向MBR池中投加聚合氯化鋁(PAC);MBR處理水進入反滲透系統進行深度處理后得到可回用產水。
試驗結果表明,MBR系統的水質處理效果非常好,且處理水質非常穩定。其中,MBR出水COD和BOD的平均濃度為50mg/L和8mg/L,去除率達到92.9%和94.6%,遠低于排放標準,同時,往MBR池中投加一定量的PAC,使得出水的TP平均濃度為0.3mg/L。MBR對色度的去除率也達到72.7%左右。其中抗污染RO膜的脫鹽率達到了99.5%以上,RO產水的總硬度小于5mg/L。遠低于染色、漂洗回用指標。
該印染企業現有的用水成本主要包括自來水費用和污水處理設施的運行維護費用;而實施廢水回用后,能節約70%的自來水費用,扣除MBR-RO的運行維護費用后,每年仍節約21%的用水成本,其經濟效益非常顯著。
五、生物活性炭纖維(BACF)處理技術
作為一種新型的水處理技術,生物活性炭纖維(BACF)有很好的應用前景。目前水環境中出現了許多新型污染物和微生物,這對水質安全性提出了挑戰。采用BACF處理技術,不僅能有效的去除水中的有機物,同時也能去除水中的重金屬和氮磷等物質。BACF處理效果好,運行穩定,再生周期長。BACF是以活性炭纖維(ACF)作為載體,在ACF表面形成生物膜,因此BACF具有吸附和生物降解的雙重效應。BACF的聯用技術能夠提高污染物的去除率。因此,BACF能夠保障飲用水的水質安全性,促進水的健康循環。
由于BACF優良的處理效果,BACF處理技術會得到越來越廣泛的應用研究。BACF集活性炭吸附與生物降解于一體。BACF處理技術中微生物的馴化和篩選是一個很重要的過程。BACF去除有機物、氨氮和亞硝酸氮的效果好, BACF的聯用技術能夠提高對污染物質的去除能力,BACF的聯用技術也會得到進一步的研究應用。
目前BACF處理技術所面臨的問題有: BACF上的微生物會對后續的消毒產生影響;BACF處理技術受外界環境的影響,這是由于BACF上的微生物對水處理環境有著嚴格的要求,比如溫度、PH值等;BACF處理成本高;O3-BACF的聯用雖然提高了對有機物的去除能力,但是對總氮的去除效果并不好。"
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