AB工艺出水水质好、处理效果稳定,具有抗冲击负荷、pH值变化的能力,并能根据经济实力进行分期建设,可用于老污水处理厂改造,以扩大处理能力和提高处理效果。此外,对于有毒有害污水和工业污水比例较高的城市污水处理,AB法具有较大优势。
氧化沟工艺
氧化沟工艺是20世纪50年代由荷兰的帕斯维尔(Pasveer)研发的一种污水生物处理技术,属于延时曝气法的一种特殊形式,因其构筑物呈封闭的沟渠型而得名,由于其出水水质能达到设计要求,并且运行稳定、管理方便,目前,氧化沟污水处理技术已广泛应用于城市污水、工业废水(包括石油、化工、造纸、印染及食品加工废水等)处理工程。
1.氧化沟的组成
氧化沟由氧化沟池、曝气设备、进出水装置、导流和混合装置等组成。
氧化沟池属于封闭环流式反应池,沟体狭长,一般星环形沟渠状,平面多为椭圆形(图10),总长可达几十米,甚至百米以上。在环形沟槽中设有曝气设备,推动污水和活性污泥混合液在闭合式曝气渠道中以0.3 m/s以上的平均流速连续循环流动,水力停留时间10~30h,因此,可以认为沟内污水水质几乎一致,即总体上的污水流态是完全混合式,但具有局部推流特征,如曝气器的下游,溶解氧浓度从高到低变化。沟内水深与采用曝气设备有关,为2.5~8m:采用曝气转刷一-般在2.5m左右;采用曝气转盘一般不大于4.5 m;采用立式表面曝气机水深一般可为4~6m,最深可达8 m。
曝气设备是氧化沟的主要装置,用以供氧、推动水流作循环流动、防止活性污泥沉淀及对反应混合液的混合。常用卧式曝气转刷和曝气转盘,也可根据实际情况采用立式表面曝气机、射流曝气机、 导管曝气机以及混合曝气系统等。
进出水装置包括进水口、回流污泥口和出水调节堰等。氧化沟进水和回流污泥进口应在曝气器的上游,使进水能与沟内混合液立即混合。单池进水比较简单,采用进水管即可,而有2个以上氧化沟平行工作时,进水要用配水井, 当采用交替工作的氧化沟时,配水井内还需设自动控制装置。氧化沟出水一般采用溢流堰,溢流堰高度可调节,出水位置应在曝气器的下游,并且离进水点和回流污泥点足够远,以免短流。
导流和混合装置包括导流墙和导流板。在氧化沟的弯道处设置导流墙,以减少水头损失,防止通过弯道的污水出现停滞和涡流现象,防止对弯道处的过度冲刷。在转刷上下游设置导流板,主要是为了使表面的较高流速转入池底,同时降低混合液表面流速,提高传氧速率。
此外, 氧化沟处理系统还包括二沉池、刮(吸)泥机和污泥回流泵房等附属设施,此部分与传统活性污泥工艺相同。
2.氧化沟的形式
氧化沟的形式较多,按布置形式可分单沟、双沟、三沟、多沟同心和多沟串联氧化沟等多种;按二沉池与氧化沟的关系,有分建和合建(即一体化氧化沟)两种;按进水方式,分连续进水和交替进水氧化沟;按曝气设备,分转刷曝气、转盘曝气或泵型、倒伞型表面曝气机氧化沟等。目前常用的主要有普通氧化沟、卡罗塞尔(Carrousel) 氧化沟、奥巴勒(Orbal)氧化沟、交替工作式氧化沟(DE型、T型)、一体化氧化沟等。Carrousel 氧化沟是20世纪60年代由荷兰某公司所开发,为多沟串联氧化沟。图11为四廊道并采用表面曝气器的Carrousel 氧化沟,在每组沟渠的转弯处安装一台表面曝气器,靠近曝气器的下游为富氧区,上游为低氧区,外环还可能成为缺氧区,这样能形成生物脱氮的环境条件。Carrousel氧化沟系统的BOD去除率高达95%~99%,脱氮率可达90%以上,除磷率50%左右,在世界各地应用广泛。
3.氧化沟的特点
氧化沟工艺的优点:工艺流程简单(不需设初沉池), 运行管理方便,处理效果好;除能去除有机物外,还能脱氮除磷,尤其是脱氮效果好:具有延时曝气法的优点,污泥产量少且稳定:一体化氧化沟能节省占地,更易于管理。氧化沟的局限性:占地面积大; F/M值低,容易引起污泥膨胀;与传统处理工艺相比,曝气能耗更高;难以进行厂区扩建。SBR工艺及其变形
SBR工艺即序批式活性污泥法,是以序批式反应器(Sequencing Batch Reactor, SBR)为核心的间歇式活性污泥法,是城市污水处理、工业(石油、化工、食品、制药业等)污水处理及营养元素去除的重要方法之一。
1.SBR工艺的运行工序及特点
SBR工艺的运行工序
SBR工艺是活性污泥法的一种变形,它的反应机理与污染物去除机制和传统活性污泥法相同,但在工艺上将曝气池和沉淀池合为一体,在运行模式上是由进水、反应、沉淀、排水和闲置等5个基本过程组成一个周期,即在单一反应器内的不同时段进行不同目的的操作,虽然在流态上是完全混合式,但在污染物的降解方面,则是时间上的推流。
SBR工艺的运行工序如图12所示,在进水阶段,污水被加入反应器,直到预定高度(一股可允许反应器中的液位达到总容积的75%~ 100%), 当使用两个反应器时,进水时间可能占总循环时间的50%。进水方式可根据工艺上的其他要求而定,既可单纯进水,也可边进水边曝气,以起预曝气和恢复污泥活性的作用,还可以边进水边缓慢搅拌,以满足脱氮、释放磷的工艺要求;在反应阶段,微生物在所控制的环境条件下降解消耗污水中的底物,即污水注入达到预定高度后,开始反应操作,根据污水处理的目的,如BOD去除、硝化、磷的吸收以及反硝化等,采取相应的技术措施,并根据需要达到的程度决定反应的延续时间;在沉淀阶段,混合液在静止条件下进行固液分离,澄清后的上清液将作为处理水排放;在出水阶段,排出池中澄清后的处理水,一直到最低水位;闲置阶段,即在处理水排放后,反应器处于停滞状态的阶段,通常用于多个反应器系统,闲置时间应根据现场具体情况而定,但有时可省略。除了以上阐述的五个工艺阶段外,排泥是SBR工艺运行中另一个影响效果的重要环节,污泥排放的数量和频率由效能需要决定。排泥没有指定在哪个运行阶段进行,一般放在反应阶段后期,就可达到均匀排泥(包括细微物质和大的絮凝体颗粒)的目的。由于曝气和沉淀过程都在同一个池中完成,所以不需进行污泥回流以维持曝气池中的污泥浓度。
SBR工艺的特点
SBR工艺最显著的一个特点是将反应和沉淀两道工序放在同一反应器中进行,扩大了反应器的功能。此外,SBR是一个间歇运行的污水处理工艺,运行时期的有序性使它具有不同于传统连续流活性污泥法的一些特性。
1.流程简单,设备少,占地少,基建及运行费用低。SBR工艺的主要设备就是一个兼具沉淀功能的反应器,无需二沉池和污泥回流装置,且在大多数情况下还可省去调节池。
2.固液分离效果好,出水水质好。SBR工艺中的沉淀过程属于理想的静止沉淀,固液分离效果好,且剩余污泥含水率低,有利于污泥的后续处置。
3.运行操作灵活,通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果。通过适度的充气、停气搅拌,形成时间序列上的缺氧、厌氧和好氧交替环境条件,满足缺氧反硝化、厌氧放磷和好氧硝化及吸磷的要求,从而可有效地脱氮除磷。
4.能有效地防止污泥膨胀。由于SBR具有理想推流式特点,反应期间反应底物浓度大、缺氧与好氧状态交替变化以及泥龄铰短,都是抑制丝状菌生长的因素。
5.耐冲击负荷。SBR工艺利用高循环率有效稀释进水中高浓度的难降解或对微生物有抑制作用的有机化合物。
6.利用时间上的推流代替空间上的推流,易于实现自动控制。该工艺的各操作阶段及各项运行指标都可通过计算机加以控制,便于自控运行,易于维护管理。
7.容积利用率低,水头损失大,出水不连续,峰值需氧量高,设备利用率低,运行控制复杂,不适用于大水量。SBR工艺的变形
针对传统SBR工艺存在的不足及在应用中的某些局限性,如进水流量较大时,对反应系统需调节,会增大投资;对出水水质有特殊要求时,如脱氮、除磷,则需对SBR进行适当改进。因此出现了ICEAS、CASS、IDEA、DAT-IAT、UNITANK、MSBR等SBR的变形工艺。
1.ICEAS工艺
ICEAS工艺称为间歇式延时曝气活性污泥工艺,于1968年由澳大利亚新南威尔士大学与美国ABJ公司合作开发。该工艺最大的特点是在SBR反应器进水端增加了一个预反应区(图13),实现连续进水(不但在反应阶段进水,在沉淀和排水阶段也进水)。ICEAS 工艺集反应、沉淀、排水于一体,运行时,污水连续不断地进入反应池前部的预反应区,并从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低速(0.03~0.05 m/min)进入主反应区,在主反应区按照反应、沉淀、排水的周期性运行程序,完成对含碳有机物和氮、磷营养元素的去除。