A/O法一體化污水處理設施
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城市污水處理廠的主要工藝
城市污水的主要污染物是有機物,因此目前國內外大多采用生物法。也有采用化學法的,比如四川遂寧市的污水就采用化學強化一級處理,但這種工藝的去除率不高,出水達不到國家規定的標準,只適用于某些特定的對出水水質要求不高的地方。
在生物法中,有活性污泥法和生物濾池兩大類,生物濾池的處理效率不高,衛生條件較差,我國只有少數幾座生物濾池城市污水處理廠,而活性污泥法占絕大多數。
活性污泥法有很多種型式,使用廣泛的主要有三類:①傳統活性污泥法和它的改進型A/O、A2/O工藝,②氧化溝,③SBR工藝。
傳統活性污泥法是應用早的工藝,它去除有機物的效率很高,在處理過程中產生的污泥采用厭氧消化方式進行穩定處理,對消除污水和污泥的污染很有效,而且能耗和運行費用都比較低,因而得到廣泛應用。近20年來,水體富營養化的危害越來越嚴重,去除氮、磷列入了污水處理的目標,于是出現了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種,一種是用于除磷的厭氧—好氧工藝,一種是用于脫氮的缺氧—好氧工藝;A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝。
氧化溝是活性污泥法的一種變型,在水力流態上不同于傳統活性污泥法,是一種首尾相接的循環流,通常采用延時曝氣,在污水凈化的同時污泥得到穩定。它不設初沉池和污泥消化池,處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統活性污泥法的優點,去除有機物的效率很高,也具有脫氮的功能。如果在溝前增設厭氧池,還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點,使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應用。
SBR是序批式活性污泥法,它的基本特征是在一個反應池中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥,不僅省去了初沉池和污泥消化池,還省去了二沉池和回流污泥泵房,處理設施比氧化溝還要簡單,而且處理效果好,有的SBR工藝還具有很強的脫氮除磷功能。SBR工藝對自控要求高,過去自控設備不過關,這種工藝無法推廣,近年來自控技術和儀表應用于污水處理已經過關,我國昆明第三、第四污水廠采用SBR工藝已成功運行數年,因而SBR工藝得到大力推廣,成為業內人士十分關注的一種工藝。
大型城市污水處理廠的優選工藝
大型城市污水處理廠的優選工藝是傳統活性污泥法及其改進型A/O法、A2/O法。目前世界上絕大多數國家(包括我國)的大型污水廠大多采用傳統活性污泥法、A/O和A2/O法,我國的北京高碑店污水廠、天津紀莊子污水廠和東郊污水廠、沈陽市北部污水廠、鄭州市污水廠、杭州市四堡污水廠、成都市三瓦窯污水廠等都采用這種工藝,這不是偶然的,因為這種工藝對大型污水廠具有難以替代的優點:
① 傳統活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比大優勢是能耗較低、運營費用較低,規模越大這種優勢越明顯。對于大型污水廠來說,年運營費很可觀,比如規模為40×104m3/d的污水廠,1m3污水節省處理費1分錢,一年就節省146萬元。
這種工藝的能耗和運營費低的原因是:a.設置初沉池,利用物理法以小的能耗和費用去除污水中相當一部分有機物和懸浮物,降低二級處理的負荷,顯著節省能耗;b.污泥采用厭氧消化,它比氧化溝和SBR工藝的同步好氧消化顯著節省能耗,是一種*的節能工藝。
這種工藝的基建投資一般情況下比氧化溝和SBR工藝高,但隨著規模的增大,氧化溝和SBR的基建費也成倍增加,而常規活性污泥法的投資則以較小的比例增加,兩者的差距越來越小。當污水廠達到一定規模后,常規活性污泥法的投資比氧化溝與SBR還省,所以,污水廠規模越大,常規活性污泥法的優勢就越大。② 常規活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺點是處理單元多,操作管理復雜,特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理,消化過程產生的沼氣是可燃易爆氣體,更要求安全操作,這些都增加了管理的難度。但由于大型污水廠背靠大城市,技術力量強,管理水平較高,能滿足這種要求,因而常規活性污泥法的缺點不會成為限制使用的因素。
根據我國目前的現實情況,城市污水處理處于起步階段,法規和制度都不夠健全,對污泥的穩定化要求沒有明確的規定,同時由于排水管網系統不夠完善,大多數城市污水的有機成分不高,加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經驗,這些因素都降低了包含污泥厭氧消化工序的常規活性污泥法、A/O和A2/O法的經濟性。因此,對于規模為(10～20)×104m3/d的城市污水處理廠,有時可能采用SBR和氧化溝工藝更為經濟,在這種情況下,有必要對各種工藝進行詳細的技術經濟比較,以確定佳工藝。
沉淀池的結構
沉淀池包括進水區、沉淀區、緩沖區、污泥區和出水區五個部分。進水區和出水區的作用是使水流均勻地流過沉淀池，避免短流和減少紊流對沉淀產牛的不利影響，同時減少死水區、提高沉淀池的容積利用率；沉淀區也稱澄清區，即沉淀池的工作區，足可沉淀顆粒與廢水分離的區域；污泥區是污泥貯存、濃縮和排出的區域；緩沖區則是分隔沉淀區和污泥區的水層區域，保證已經沉淀的顆粒不因水流攪動而再行浮起。
沉淀池的作用
沉淀池的作用主要是去除懸浮于污水中可以沉淀的固體懸浮物，在不同的工藝中，所分離的固體懸浮物也有所不同。例如在生物處理前的沉淀池主要去除無機顆粒和有機物質，在生物處理后的沉淀池主要是分離水中的微生物固體。沉淀池按其構造類型可分為：平流式沉淀池、輻流式沉淀池、豎流式沉淀池，另外還有斜板（管）式沉淀池和迷宮沉淀池。在污水處理中，按照其在工藝的位置可分為初次沉淀池和二次沉淀池。
沉淀池是利用重力沉降作用將密度比水大的懸浮顆粒從水中去除的處理構筑物，是廢水處理中應用zui廣泛的處理單元之一，可用于廢水的處理、生物處理的后處理以及深度處理。在沉砂池應用沉淀原理可以去除水中的無機雜質，在初沉池應用沉淀原理可以去除水中的懸浮物和其他固體物，在二沉池應用沉淀原理可以去除生物處理出水中的活性污泥，在濃縮池應用沉淀原理分離污泥中的水分、使污泥得到濃縮，在深度處理領域對二沉池出水加絮凝劑混凝反應后應用沉淀原理可以去除水中的懸浮物。
常見的生活污水處理方式主要有下面幾種：
1、無能耗地埋式小型生活污水處理裝置即改進型化糞池，生活污水處理工藝流程如下：
生活污水——厭氧水解池——厭氧過濾池——氧化溝——出水
厭氧水解池即為國標化糞池，厭氧過濾池即為厭氧接觸氧化池，內置填料，氧化溝即利用排水溝及強制通風，空氣中的氧氣溶入污水中的過程為自然進行。這一生活污水處理工藝適宜單個住宅樓的生活污水處理，且可與國標化糞池組合使用，其大的優點是運行費用為零。出水水質可達到國家《污水綜合排放標準》中的二級標準。該工藝適宜于污水量小于20m3/d的污水處理工程，可在較為富裕的農村地區使用。
2、A/O法
即厭氧—好氧生活污水處理工藝，流程如下：
生活污水——前處理——厭氧水解池——接觸氧化池——沉淀池——過濾池——出水——污泥回流
設計要點：
A：厭氧水解池采用上升流式厭氧污泥床反應器的形式，設計水力停留時間為2~4小時。厭氧池下部為污泥床區，污泥床厚度通常控制在1~1.2M之間，進水系統可采用脈沖進水中阻力布水系統，底部設布水溝，保留污泥不沉積底部，呈懸浮狀態。污泥床平均濃度為30~35g/l,則污泥負荷為0.35~0.30kgCODcr/kg(ss).d。
B：生物接觸氧化工藝是介于活性污泥法與生物膜法之間的一種生活污水處理工藝。池內設有填料，微生物一部分以生物膜的形式固著于填料表面，一部分則以絮狀懸浮生長于水中，因此它兼有活性污泥法與生物濾池的特點。曝氣系統可采用鼓風或射流曝氧增氧系統（設計時必須考慮投資及運行成本）。為培養微生物的不同的優勢菌種，將接觸氧化池分為兩格是行之有效的。第yi格有效水力停留時間為2.5小時，有機負荷為1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留時間為1.5小時，有機負荷0.768kgBOD5/m3.d。A/O法的主要特點是：適應能力強；耐沖擊負荷；高容積負荷；不存在污泥膨脹；排泥量非常少；具有較好的脫氮效果。由A/O法衍生的A2/O、A3/O生活污水處理工藝，原理上是相似的。
3、SBR法
即間歇式活性污泥法，由于它具有一系列優于普通活性污泥法的特征，目前已普遍應用于污水處理工程中。SBR法中曝氣池兼具沉淀的作用，厭氧、好氧也在同一池進行。其運行操作由流入、反應、沉淀、排放、待機五個工序組成。通過調節每個工序的時間，可達到除磷脫氮的效果。
前處理——SBR反應器——過濾——出水——污泥處置
設計要點：理論上SBR反應器的容積負荷有一個較在的范圍，為0.1~1.3 kgBOD5/m3.d，但為安全計，一般取低值，如0.1 kgBOD5/m3.d左右。zui高水位和低水位，zui高水位即反應時的水位，低水位是指排放工序結束時的水位，低水位必須保證在排水在此水位時，沉淀污泥不隨上清液而流失。SBR工藝的主要特點有：出水水質較好；占地少；不產生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。
