废水管理工科艺——迪拜大有仪器设备

一、介绍

医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区,我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域,其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准,必须设置独立的污水处理设施,这就是我们所指的小区污水处理。

污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法。污水处理被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域。城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优选确定。

小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水),属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大,污染物浓度偏低,即比城市污水低,污水可生化性良好,处理难度小。

二、工艺应用

小区污水的处理工艺依据小区污水排入水体的功能不同而异,常用处理方法有:化粪池、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。由于小区污水处理水量较小,管理水平不高,所以,在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺,以防止因污泥处理不善造成二次污染。

一般情况下实际污水中常含有多种污染物质,仅采用单一的处理方法往往无法达到预期的效果。为了以较低的处理成本获取较理想的处理效果,往往需要根据污水的水质、水量、处理程度、回收有用物质的可能性以及资金场地条件等多种因素,将数种处理技术方法按一定的主次关系和前后顺序进行合理组合,形成一个完整的净化处理系统。

1.小区污水处理工艺原理

三、选择准则

生活污水处理的目标是有机污染物的去除,因此生活污水的处理设计主要围绕降解去除有机污染物和隔油处理展开。目前生活污水的处理方法很多,不同的处理工艺均有一定的针对性、独特性,现对目前常用的适于小规模的污水生物处理工艺进行比较分析和选择。

1)
城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优选确定。

1.1接触氧化法

2)
工艺选择的主要技术经济指标包括:处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。

生物接触氧化法也称淹没式生物滤池,其主要特点是在反应器内设置填料作为微生物的载体,使反应器内保持一个相对高的保持量,进而可提高处理效率。其反应原理为反应器内附着填料生长的生物膜的吸附、氧化等作用,将污水中有机污染物逐步氧化成二氧化碳、水和细胞物质,污水得到净化。同时控制氧化池内溶氧水平,保证污水中氨态氮由硝化细菌转化成为硝态氮。生物接触氧化法由于反应器内微生物量大,能耐受较大的水质冲击,且污泥龄长,污泥产量低。

3)
应切合实际地确定污水进水水质,优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定,作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时,应进行污水处理工艺的动态试验,必要时应开展中试研究。

废水均匀地淋洒在介质表层上,在充分供氧的条件下,接种的或废水中原有的微生物就在介质表面增殖。这些微生物吸附废水中的有机物并对其进行降解,逐渐在介质表面形成粘液状的膜,即生物膜。生物膜呈蓬松的絮状结构,微孔多,表面积大,具有很强的吸附能力,在其表面有一层很薄的水层,称之为附着水层。生物膜微生物以水层内的有机物为营养料,将一部分物质转化为细胞物质,另一部分物质转化为排泄物。附着于水层内的有机物被氧化后,其浓度下降由于浓度差的作用,有机物会从废水中转移到附着水层中去。如此循环往复,使废水中的有机物不断减少,从而得到净化随着微生物的生长繁殖,生物膜变厚,当它的厚度达到一定程度就会脱落,被新的生物膜取代,生物膜得到更新。

4)
积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺,必须经过中试和生产性试验,提供可靠设计参数后再进行应用。

1.2 SBR处理工艺

四、分工艺类

SBR及CASS均为活性污泥法。SBR法是一种利用微生物在反应器中按照一定的时间顺序间歇式操作污水处理技术。这种技术集曝气、沉淀于一池,而需要设置二沉池及污泥回流设备,也无需初沉池。在该系统中,反应池在一定时间间隔内充满污水,以间歇处理方式运行处理后混合液沉淀一段时间后,从池中排除上清液,沉淀的生物污泥则留于池内,这样依次反复运行,则构成了序批式处理工艺。典型的SBR系统分为:进水、反应、沉淀、排水与闲置5个阶段。废水经过一段时间的曝气后,水中会产生一种褐色絮凝体,这就是活性污泥,它以大量的活性微生物为主体。活性污泥结构疏松,表面积很大,对有机污染物有强烈的吸附凝聚和氧化分解能力。活性污泥去除水中有机物主要经历吸附、氧化、絮凝体形成与凝聚沉降三个阶段。

《水污染控制工程》分类

SBR的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。典型SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成,即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。

不溶态污染物的分离技术:

从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看,SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较,SBR
法具有以下特点:SBR装置结构简单,运转灵活,操作管理方便;投资省,运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明:采用SBR法处理小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30%;可抑制丝状菌生长繁殖,不易发生污泥膨胀,污泥指数SVI较低,有利于活性污泥的沉淀和浓缩;SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中,能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷;SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地;运行稳定性好,能承受较大的水质水量冲击;各项运行控制参数都能通过计算机加以控制,易于实现系统优化运行。

1、重力沉降:沉砂池、沉淀池;

1.3 CASS处理工艺

2、混凝澄清;

CASS(Cyclic Activated Sludge
System)工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。该工艺是在序批式活性污泥法(SBR)的基础上,反应池沿长度方向设计为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区,在主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置,曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行,省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。

3、浮力浮上法:隔油、气浮;

1.4
A/O法(缺氧/好氧)工艺该工艺是在普通的活性污泥法基础上研究开发的,其好氧池是与普通曝气池相似的推流池,在好氧池内可完成对含碳有机物的氧化、含氮有机物的硝化和聚磷菌对磷的大量吸收;其缺氧池容积较小,但由于它与好氧池的结合使用,所以使处理系统具有一定的除磷作用和抗冲击负荷能力等优点。

4、其他:阻力截留、离心力分离法、磁力分离法

2.小区生活污水的回用技术

污染物的生物化学转化技术:

近年来,通过对国外成熟技术的借鉴和国内的研究实践,小区回用技术得到了很快的发展。生活污水深度处理的目的是进一步去除污水中的悬浮物
、有机物、氮磷等营养盐以及可溶的无机盐等。根据污水回用用途和地理条件的不同,处理工艺与流程也有着很大的区别。随着小区生活污水处理技术的发展,二级处理及深度处理的差异不再像以往明显,诸如生物膜技术、生物活性炭技术、BAF
工艺等作为二级强化处理,一般二级生化处理出水经过混凝沉淀和过滤等深度处理,消毒后就可以达到回用要求。随着回用要求的提高,对于生物活性炭技术、膜生物反应器、膜技术等深度处理技术也正逐步为人们所重视。

1、活性污泥法:sbr、a/o、a/a/o、氧化沟等

2.1生物活性炭技术

2、生物膜法:生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池等

生物活性炭是一种去除微量有机物的有效方法,其实质是生物降解与炭的物理吸附两者的协调作用。王占生等以生物活性炭理论为基础,选用廉价的多孔性物质或惰性物质(比如陶粒或炉渣等)来代替活性炭的一种新型工艺――颗粒填料生物接触氧化法,在城市污水深度处理中已经得到了成功的应用。应用生物活性炭工艺处理小区生活污水二级出水,可以使最终出水COD
降至30 mg/
L左右,BOD、SS、色度等也可达到回用要求。与传统的混凝、澄清、过滤工艺相比,该工艺工程投资略高,但运行费用较低。

3、厌氧生物处理法:厌氧消化、水解酸化池、uasb等

2.2膜技术

4、自然条件下的生物处理法:稳定塘、生态系统塘、土地处理法

膜技术主要是指纳滤、超滤、渗透以及反渗透等膜分离技术。小区生活污水经二级处理出水,
经反渗透
等膜技术深度处理,其出水可作为工业用水或生活用水。不过,由于膜技术的成本很高,且运行管理比较麻烦,目前在国内的应用不是很广。

污染物的化学转化技术:

2.3膜生物反应器(MBR)

1、中和法:酸碱中和

MBR作为一种新型的污水处理和水回用技术,在小区生活污水回用方面具有很好的应用前景。MBR
集生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离作用于一体,具有出水水质好、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量少、易于实现自动控制等优点。其出水经消毒后可直接回用,甚至可回用于饮用水水源。MBR
在发达国家的污水回用工业中已经得到了很好的应用,但是膜本身成本高,操作系统复杂以及运行成本较高,阻碍了其在小区生活污水回用处理中的应用。

2、化学沉淀法:氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀、其他化学沉淀

我国许多城市面临着严峻的水资源匮乏,小区生活污水回用作为一个切实可行的缓解水资源和防止污染的办法,已经逐步为人们所重视。按照我国新的城市污水处理及污染防治技术政策,要求2010年实现城市污水处理率50%以上,污水回用率30%以上,污水回用于市政、工农业等各个行业。而北京市在最近出台的《北京市中水设施建设管理试行办法》已经对小区生活污水回用提出了明确的要求,要求现有和新建小区必须配建污水回用设施。小区生活污水回用尽管规模比较小,且分散,对运行管理带来一定的难度。但由于小区生活污水就近处理并回用,水源稳定可靠,可减少供水管网的压力,同时也缓解了城市下水管网和污水处理设施的压力;且对于水资源匮乏也有一定的缓解。小区生活污水回用技术正逐步成为污水处理的一个重要方向。

3、氧化还原法:药剂氧化法、药剂还原法、电化学法

4、化学物理消毒法:臭氧、紫外线、二氧化氯、氯气、次氯酸钠

溶解态污染物的物理化学分离技术:

1、吸附法

2、离子交换法

3、膜分离法:扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤、纳滤、微滤

4、其他分离方法:吹脱和气提、萃取、蒸发、结晶、冷冻

根据常见污水处理方法分类

1、物理法:物理或机械的分离过程。过滤,沉淀,离心分离,上浮等。

2、化学法:加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程。中和,氧化,还原,分解,混凝,化学沉淀等。

3、物理化学法:物理化学的分离过程。气提,吹脱,吸附,萃取,离子交换,电解电渗析,反渗透等。

4、生物法:微生物在污水中对有机物进行氧化,分解的新陈代谢过程。活性污泥,生物滤池,生物转盘,氧化塘,厌气消化等。

废水的化学方法分类

1、混凝

向胶状浑浊液中投加电解质,凝聚水中胶状物质,使之和水分开。

混凝剂有硫酸铝,明矾,聚合氯化铝,硫酸亚铁,三氯化铁等。

含油废水,染色废水,煤气站废水,洗毛废水等。

2、中和

酸碱中和,ph达中性。

石灰,石灰石,白云石等中和酸性废水,co2中和碱性废水。

硫酸厂废水用石灰中和,印染废水等。

3、氧化还原

投加氧化(或还原)剂,将废水中物质氧化(或还原)为无害物质。

氧化剂有空气(o2),漂白粉,氯气,臭氧等。

含酚,氰化物,硫铬,汞废水,印染,医院废水等。

4、电解

在废水中插入电极板,通电后,废水中带电离子变为中性原子。

电源,电极板等。

含铬含氰(电镀)废水,毛纺废水。

5、萃取

将不溶于水的溶剂投入废水中,使废水中的溶质溶于此溶剂中,然后利用溶剂与水的相对密度差,将溶剂分离出来.

萃取剂:醋酸丁酯,苯,n—503等设备有脉冲筛板塔,离心萃取机等。

含酚废水等。

吸附(包含离子交换)

将废水通过固体吸附剂,使废水中溶解的有机或无机物吸附在吸附剂上,通过的废水得到处理。

吸附剂有活性炭,煤渣,土壤等。

吸附塔,再生装置。

染色,颜料废水,还可吸附酚,汞,铬,氰以及除色,臭,味等用于深度处理。

五、工艺级别

现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。

一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,bod一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。

二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(bod,cod物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。

三级处理,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗分析法等。

整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后,经过格栅或者砂滤器,之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理),初沉池的出水进入生物处理设备,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反应器有曝气池,氧化沟等,生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床),生物处理设备的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,一级处理结束到此为二级处理,三级处理包括生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备,一部分进入污泥浓缩池,之后进入污泥消化池,经过脱水和干燥设备后,污泥被最后利用。

六、工艺说明

1、mbr工艺

工艺流程

原水→格栅→调节池→提升泵→生物反应器→循环泵→膜组件→消毒装置→中水贮池→中水用水系统

mbr污水处理工艺说明

污水经格栅进入调节池后经提升泵进入生物反应器,通过plc控制器开启曝气机充氧,生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元,浓水返回调节池,膜分离的水经过快速混合法氯化消毒后,进入中水贮水池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗,反冲污水返回调节池。通过生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时,关闭进水阀和污水循环阀,打开药洗阀和药剂循环阀,启动药液循环泵,进行化学清洗操作。

mbr工艺特点

膜生物处理技术应用于废水再生利用方面,具有以下几个特点:

能高效地进行固液分离,将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单,占地面积小,出水水质好,一般不须经三级处理即可回用。

可使生物处理单元内生物量维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水力停留时间大大的缩短,生物反应器的占地面积相应减少。

由于可防止各种微生物菌群的流失,有利于生长速度缓慢的细菌的生长,从而使系统中各种代谢过程顺利进行。

使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,有利于它们的分解。

〔5〕膜处理技术与其它的过滤分离技术一样,在长期的运转过程中,膜作为一种过滤介质堵塞,膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降,维持mbr系统的有效使用寿命。

mbr技术应用在城市污水处理中,由于其工艺简单,操作方便,可以实现全自动运行管理。

2、sbr工艺

概要

sbr污水处理工艺即序批式活性污泥法,全称为:序列间歇式活性污泥法。

简称间歇式活性污泥法污水处理工艺,sbr工艺。

它是基于以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨氮等污染物进行降解的废水生物处理活性污泥法的工艺。按时序来以间歇曝气方式运行,改变活性污泥生长环境的,被全球广泛认同和采用的污水处理技术。

工艺流程

一种具有代表性的sbr工艺流程是:通过格栅预处理的废水,进入集水井,由潜污泵提升进入sbr反应池,采用水流曝气机充氧,处理后的水由排水管排出,剩余污泥静压后,由sbr池排入污泥井,污泥作为肥料。

分批式操作:时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,如sbr运行周期由进水时间、反应时间、沉淀时间、滗水时间、排泥时间和闲置时间,可以适当灵活调节。

计算方法:

沉淀排水时间( ts+d) 一般按2~4h 设计。闲置时间(tx) 一般按0.5~1h
设计。设定反应时间为( tf) 。一个周期所需时间t≥tf+ts+d+tx。

时间分配例子,如:运行周期12h,其中进水2h,曝气4~8h,沉淀2h,排水1h。

工艺特点

sbr工艺作为一种活性污泥工艺,也有活性污泥工艺的优缺点,如活性污泥工艺优点:污水适应性强,建设费用较低。

活性污泥工艺的缺点:运行稳定性差,容易发生污泥膨胀和污泥流失,分离效果不够理想。

sbr工艺还有独有的特点。其总的优缺点参见以下:

优点

处理工艺流程简单:

工艺过程五个阶段:进水、曝气、沉淀、排水、待机。

间歇式曝气、非稳定生化反应替代稳态生化反应,