生化处理污水工艺对比

一、生化处理工艺对比生化处理是污水处理的核心，主要方法有生物膜法和活性污泥法。近年来使用较多的活性污泥处理工艺有氧化塘、氧化沟及在传统活性污泥工艺基础上发展起来的A2/O法、A-B法、SBR法及CAST法等工艺，使用较多的生物膜法为曝气生物滤池工艺。根据当地的自然条件、管理水平、污水水量水质及受纳水体水质，提出氧化沟、A2/O法和间歇式活性污泥法中CAST法三种污水处理进行比较。1、氧化沟氧化沟是一种活性污泥处理系统，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，又称循环曝气池。氧化沟HYPERLINK"http://baike.soso.com/v4767306.htm?ch=ch.bk.innerlink"\t"_blank"污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。严格地说，传统的氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但随着不断的发展，氧化沟技术已远远超出早期的实践范围，具有多种多样的工艺参数和功能选择，以及构筑物型式和操作方式。可以认为氧化沟与其它工艺类别的差别不在于工艺概念和水质处理效果，而在于实现工艺概念的手段，即机械曝气设备及其布置方式所产生的特殊水力学流态、电子供体供给方式及其时空分布。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟等。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。工艺的主要优点是：①流程简化，一般不需设初沉池。②氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。③在技术上具有净化程度高、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。该工艺的缺点：占地面积大，对于BOD较低污水处理能力不足，部分池形池体结构较复杂，上下流速不均，沟底易沉积污泥，易发生污泥膨胀问题。2.A2/O法A2/O工艺即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法，该工艺是在厌氧/好氧除磷工艺（A/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到反硝化脱氮的目的。A2/O工艺的可同步除磷脱氮。除磷脱氮主要由两部分组成：一是除磷，污水中的聚磷菌在厌氧状态下释放出体内的磷，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD5作为有机碳源，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。A2/O法的主要优点：①厌氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷；缺氧池反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求，脱氮效果好；②好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质；③微生物在厌氧段释放磷，在好氧段富集磷，通过外排剩余污泥即可达到一定的生物除磷的目的；④耐冲击负荷，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；⑤工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；⑥反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀，污泥沉降性好；⑦处理设备少，构造简单，工程造价低，便于操作和维护管理。该工艺的缺点是：处理构筑物相对较多，占地面积相对较大。3.CAST法CAST工艺是循环式活性污泥法的简称。在该工艺中，有机污染物的生物降解和泥水分离过程在一个反应器中完成，工艺按“进水、曝气、静沉、排水、闲置”顺序进行，是SBR工艺的一种改进型。它在SBR工艺基础上增加了生物选择区和污泥回流装置，起到脱氮的作用。反应池末端设有滗水器，用于将沉淀后的上清液均匀排出。CAST的主要优点：①工艺流程简单，处理构筑物少（CAST反应池集曝气、沉淀于一体，省去二沉池和回流污泥泵房，整体结构简单，机械设备少，无需复杂的管路系统）；②CAST反应池容积大，具有一定的调节水质水量的作用；③剩余污泥沉淀时间长，污泥量少，性质稳定；④具有完全混和式和推流式曝气池的优点，抗水质、水量冲击能力强，处理效果稳定；⑥采用组合式模块结构，有利于分期建设和扩建。该工艺的缺点是：运营操作比较繁琐，对自动化程度及管理人员的素质要求均较高，并且所需池容较大。三种工艺方法的对比如下：生物处理工艺对比表方案项目氧化沟A2/OCAST技术优点1）整体流程较简单，构筑物少。2）处理效果稳定。3）净化程度高、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、能耗低。1）脱氮除磷效果好。2）各工序配置简单，可根据水质、水量进行调整，运行灵活。3）构造简单，控制要求较低，便于操作和维护管理。1）整体流程简单，构筑物及机械设备少。2）污泥产量少，性质较稳定。3）具有一定的除磷效果。技术缺点1）占地面积大。2）沟底沉积污泥。3）易发生污泥膨胀。1）工艺流程较长，构筑物较多。1）自动化控制程度高，要求设备、仪表的可靠性高。2）CAST工艺为间歇运行，装机容量大，设备利用率低。设备频繁启停，维护工作量较大。3）调试及操作较为复杂。占地面积占地面积较大占地面积较小占地面积较大投资较高较省较高运行费用较低较低较高从污水处理的效果上看，上述三个方案都具有去除有机物以及生物脱氮除磷的能力，均能满足本项目污水处理的要求。综合考虑工程造价、运营成本、管理人员素质、各工艺在实际工程中的应用情况以及施工过程的施工难度，确定采用方案二（A2/O法）作为二级生物处理工艺。二、污泥处理工艺对比我国城镇污水处理厂污泥处理处置原则为实现污泥“稳定化、减量化、无害化、资源化”。以土地利用为最终处置目标，污泥处理的核心工艺技术主要有电渗透干化、堆肥、太阳能温室干化等。1、堆肥堆肥通常是指通过高温好氧发酵，在好氧微生物的生物代谢作用下，使污泥中有机物转化成稳定的腐殖质的过程。代谢过程中产生热量，可使堆料层温度升高至55℃以上，可有效杀灭病原菌、寄生虫卵和杂草种籽，并使水分蒸发。堆肥过程主要由预处理、进料、一次发酵、二次发酵、发酵产物加工及造粒包装等工序组成。脱水污泥堆肥前须进行适当的预处理，以调节适宜的含水率、碳氮比（C/N）等参数，并破碎成较小的颗粒。污泥发酵反应系统是整个工艺的核心。工艺类型分一步发酵工艺和二步发酵工艺。一步发酵优点是工艺设备及操作简单，省去部分进出料设备，动力消耗较少；缺点是发酵仓造价略高，水分散发、发酵均匀性稍差。二步发酵工艺优点是一次发酵仓数少，二次发酵加强翻堆效应，使堆料发酵更加均匀，水分散发较好；缺点是额外增加出料和进料设备。堆肥可大副降低污泥含水率，并完成无害化目的。但污泥堆肥厂厂区占地面积较大，机械设备较多，耗能大，滋生蚊蝇，恶臭气体产生量大且收集控制较困难，同时还需要添加大量的辅料。2、电渗透+太阳能温室电渗透污泥干化系统是利用外加电场的作用，使污泥中微生物细胞内的水发生强制迁移，内能升高，冲破细胞膜散失出来形成游离水，从而提高污泥的脱水效率，达到干化的目的。电渗透污泥干化系统适用于小泥量污泥分散干化处理的项目。污水处理厂（站）经传统机械脱水设备脱水后污泥（含水率75%-85%）利用电渗透污泥干化系统处理后得以减量化（含水率60±2%）、稳定化，为后续污泥的最终处置创造有利条件。电渗透污泥干化系统处理效果稳定；占地面积小；建设费用低；同时具有杀灭病原微生物等作用，非常适用于建设有地有限的污水处理厂（站）等污泥需进一步脱水干化处理以达到国家相应要求的情况。该工艺的优点有：（1）工艺简单、全自动操作；（2）施工周期短；（3）运行成本低；（4）设备运行稳定，使用寿命长；（5）占地面积小，是目前所有工艺中占地面积最小的工艺；（6）工艺技术先进，是目前国际上最先进的污泥处理技术；（7）无需添加任何药剂，不产生二次污染。太阳能温室污泥干化是指利用太阳能为主要能源对污水处理厂污泥进行干化和稳定化的污泥处理技术。此技术以传统温室干燥技术为基础，结合现代自动化技术，应用于污泥处理领域。此技术采用阳光温室，利用太阳能这种清洁能源作为污泥干化的主要能量来源，辅助其它加热方式，充分利用太阳能热量和空气非饱和程度，使污泥中水份蒸发，达到干化的目的。太阳能温室干化系统主要由阳光温室、翻泥机、辅助加热设备、通风设备、设备和控制设备组成，通过检测干化间室内外温度、湿度、光照强度等参数，自动化控制翻泥设备、辅助加热设备和通风设备，加快污泥水份蒸发速度，使污泥干化过程可控，提高干化效率。太阳能温室污泥干化与传统热能干化技术相比，有如下优点：（1）能耗小，运行管理费用低，操作维护简单、使用寿命长；（2）系统运行稳定安全，温度低，灰尘产生量小，不产生二噁英等有害气体；（3）系统透明程度高，环境协调性好；空间大，可同时解决污泥存储的需要；（4）利用太阳能作为主要热源，满足可持续发展的目的。（5）太阳能温室污泥干化优势明显，适用于城镇污泥集中处理项目，可有效实现污泥稳定化、无害化。污泥处理工艺对比论述：上述工艺在实际工程中均有广泛应用，但受各地的气温、日照等气候条件影响，处理效果有较大差异。污泥处理方式对比表处理方式优点缺点电渗透+太阳能温室1、工艺简单，全自动操作；2、施工周期短，模块化程度高。1、占地面积大，投资较高。2、运行成本较高。堆肥1、系统运行稳定，运行过程易控制。1、占地面积大，投资较高；2、需要投加大量辅料；3、运行操作工作量大。堆肥工艺需要投加辅料，受当地农业生产类型及其它因素制约。若在农业发达地区，可同时处理大量农作物秸杆、木屑、锯末等农业废料，可减少农业垃圾处置量，而在大型城市或农业欠发达地区，则需要另外寻找替代辅料，成本较高且可操作性不大。而当地特有的日照（全年日照时数可达2855～2967小时）及温度条件（年平均气温9~11℃）尤其适用于电渗透+太阳能温室干化法作为最终处理工艺。因此，推荐选用电渗透+太阳能温室干化法作为污水处理厂污泥处理核心工艺。三、除臭工艺对比众所周知，在污水处理厂运行过程中，在局部区域（如预处理区、污泥处理区等）会产生臭味气体（主要为硫化氢、氨气）。另外，生物处理的部分工艺段也会由于水解酸化及厌氧发酵等作用而产生一定量的臭味气体（主要为硫化氢、氨气以及部分挥发酸）。这些臭味气体不仅会污染周围大气环境，而且会对现场的操作人员的健康造成一定危害。因此，有必要设置一整套效果良好的除臭系统，对臭味气体进行集中收集处理。目前，国内大多数污水处理厂中实际应用的除臭方法主要为活性炭吸附除臭、生物除臭及高能光量子除臭等类。具体对比如下：除臭技术方法对比表高能光量子法生物分解法活性炭吸附法技术原理利用紫外线灯发出高强窄波射线，在几何倍增器作用下形成大量高能光量子，其对空气中的氧与水分子团产生强力轰击作用形成羟基自由基。在羟基自由基的强氧化作用下，待净化气体中的H2S、NH3等异味源得以被氧化降解利用循环水流，将恶臭气体中污染物质溶入水中，再由水中培养床培养出微生物，将水中的污染物质降解为低害物质。利用活性炭内部孔隙结构发达，有巨大比表面积原理，来吸附通过活性炭池的恶臭气体分子。效率脱臭净化效果可达99%以上，脱臭效果大大超过国家1996年颁布《大气污染物排放标准》国家1993年颁布的《恶臭物质排放标准》微生物活性好时除臭效率可达70%，微生物活性降低，除臭效率亦大大降低，脱臭净化效果极不稳定。初期除臭效率可达65%，但极易饱和，通常数日即失效，需要经常更换。处理气体成分能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体。需要培养专门微生物处理一种或几种性质相近的气体。适用于低浓度、大风量臭气，对醇类、脂肪类效果较明显。但处理湿度大的废气效果不好。使用寿命高能紫外灯管寿命三年以上。设备寿命十年以上。养护困难，需频繁添加药剂、控制PH值、温度等。活性炭需经常进行更换。运行维护费用技术可靠且非常稳定，净化设备无需日常维护，只需接通电源，即可正常工作，运行维护费用极低。运行维护费用较高，需经常投放药剂，以保持微生物活性，而且对循环水要求也较高，否则，如微生物死亡将需较长时间重新培养。所使用的活性碳必须经常更换，并需寻找废弃活性碳的处理办法，运行维护成本很高。二次污染无二次污染。易产生污泥、污水。易造成环境二次污染。综合对比各方法的除臭效率、使用寿命、运行维护费用，并考虑当地的实际条件、操作维护人员的技术水平以及各工艺在实际工程中的应用情况可知，高能光量子法除臭技术成熟可靠，运行维护费用较低，且无二次污染产生。因此，本方案选定高能光量子法为污水处理厂的除臭工艺。