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中小城鎮(zhèn)污水處理廠生物脫氮除磷工藝選擇淺析

2021-02-23 08:25:31 瀏覽次數(shù)： 1363
中小城鎮(zhèn)污水處理廠生物脫氮除磷工藝選擇淺析
 
 朱經(jīng)理：13969693115
 
   隨著我國城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的顯著提高，我國農(nóng)村城市化的速度大大加快，大量的中小城鎮(zhèn)迅速興起。然而，因絕大多數(shù)中小城鎮(zhèn)沒有排水和污水處理設(shè)施，水污染嚴(yán)重，已經(jīng)影響到人民的生活和健康。又因中小城鎮(zhèn)往往處于大城市的上游，勢必影響大城市水污染治理的質(zhì)量。因此，中小城鎮(zhèn)的污水治理工作已經(jīng)得到各地政府的重視，污水處理廠的建設(shè)紛紛成為重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目被提上日程。
   我國的中小城鎮(zhèn)污水處理廠因規(guī)模與大城市大型污水處理廠差異較大，因此建設(shè)大型污水處理廠的經(jīng)驗(yàn)只有借鑒的意義，所以探索適合中小城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的污水處理工藝，以最少的投資建設(shè)并以較低的費(fèi)用運(yùn)轉(zhuǎn)污水處理廠，是所有給排水工作者所面臨任務(wù)和挑戰(zhàn)。
   鑒于當(dāng)前水體富營養(yǎng)化的加劇，國家環(huán)境保護(hù)總局于2002年底發(fā)布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱《排放標(biāo)準(zhǔn)》)又對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)提出了更高、更嚴(yán)格的要求，所采用是水處理工藝在滿足有機(jī)污染去除率達(dá)標(biāo)的前提下，要同時(shí)兼具脫氮除磷的功能。綜合親身參與的十幾個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)以及時(shí)刻對(duì)國內(nèi)外多個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行的關(guān)注，現(xiàn)謹(jǐn)就中小城鎮(zhèn)污水處理廠的生物脫氮除磷工藝淺析如下：
 
生物脫氮除磷機(jī)理、作用條件和工藝選擇
   生物脫氮除磷工藝一般都是除碳、脫氮和除磷三種流程的有機(jī)組合。除碳是利用細(xì)菌在有氧的條件下將有機(jī)物分解為二氧化碳和水的過程。在有充足的氧和生物量的條件下，除碳的過程可以很順利的進(jìn)行。《排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮和磷的控制指標(biāo)分為氨氮、總氮和總磷?？偟ㄓ袡C(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。
   在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)受納水體的要求和其它一些實(shí)際情況，生物除磷脫氮工藝可以分成以下幾個(gè)層次：
   (1)去除有機(jī)物、氨氮，對(duì)總氮無要求：可以采用生物硝化工藝，采用延時(shí)曝氣。
   (2)去除有機(jī)物和總氮：因要去除總氮，應(yīng)采用生物硝化和反硝化工藝，需要在好氧反應(yīng)池前增設(shè)一個(gè)缺氧段，將好氧池中的硝酸鹽混合液回流到缺氧段，保證在缺氧的條件下，將硝酸鹽反硝化成氮?dú)狻?br />    (3)去除有機(jī)物、氨氮、有機(jī)氮和總磷：應(yīng)采用除磷的硝化工藝，在好氧反應(yīng)地前增設(shè)一個(gè)厭氧段，在厭氧段內(nèi)完成磷的釋放，在好氧段內(nèi)實(shí)現(xiàn)磷的超量吸收、有機(jī)物的氧化、有機(jī)氮及氨氮的硝化。
   (4)去除有機(jī)物、總氮和總磷：應(yīng)采用完全的生物除磷脫氮工藝，在好氧反應(yīng)池前既要增設(shè)一個(gè)厭氧段又要增設(shè)一個(gè)缺氧段，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物除磷脫氮。
 
中小城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷工藝
   中小城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷工藝選擇的主要影響因素包括：進(jìn)水水質(zhì)濃度和對(duì)出水水質(zhì)的要求、工藝流程長短、占地面積、建設(shè)投資、能耗和運(yùn)行管理等。當(dāng)然，出水水質(zhì)好、流程短、占地面積小、能耗低、投資少、運(yùn)行管理簡單的脫氮除磷工藝是工藝發(fā)展的總趨勢，我們需要根據(jù)污水處理廠的實(shí)際情況，認(rèn)真比選，最終選擇出最符合實(shí)際的，最好的工藝。
   由上述脫氮除磷機(jī)理分析，我們可以看出脫氮過程和除磷過程之間相互限制：脫氮完全，意味著因大量的結(jié)合態(tài)氧進(jìn)入?yún)捬醭厥钩姿璧耐耆膮捬醐h(huán)境受到破壞，除磷受限；磷的去除通過排放剩余污泥實(shí)現(xiàn)，SRT小，剩余污泥排放量多，在污泥含磷量一定的情況下，除磷量也就越多，而生物硝化工藝卻需要較低的負(fù)荷，較長的泥齡，因此硝化受到影響，進(jìn)而影響脫氮效果。
   生物脫氮除磷工藝主要有A/O工藝、A2/O工藝、氧化溝、SBR工藝、BIOLAK等從活性污泥法派生出來的工藝，均可實(shí)現(xiàn)除碳、脫氮和除磷三種流程的組合，都是比較實(shí)用的除磷脫氮工藝。
   (1)SBR衍生工藝
   SBR工藝因其操作靈活性，使之易于引入脫氮除磷過程，通過調(diào)整運(yùn)行周期以及控制各工序時(shí)間的長短，來達(dá)到脫氮除磷的目的。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，常規(guī)SBR工藝往往因投資和占地面積等因素，限制其被采納，但其衍生工藝因在具備SBR工藝優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又克服其缺點(diǎn)而將脫氮除磷的作用充分發(fā)揮出來而更具優(yōu)勢。
   SBR衍生工藝有CAST工藝、ICEAS工藝、DAT-IAT工藝和UNITANK工藝等。ICEAS工藝和DAT-IAT工藝均采用連續(xù)進(jìn)水方式，使進(jìn)水的控制系統(tǒng)變得簡單，但是因主反應(yīng)區(qū)前面缺乏一個(gè)厭氧段，因此除磷的效果不夠理想。DAT-IAT工藝的回流比比較大，運(yùn)行費(fèi)用偏高。因此，最適合小城鎮(zhèn)污水處理廠的SBR工藝非CAST工藝莫屬。
   CAST工藝是在主反應(yīng)區(qū)前設(shè)置預(yù)反應(yīng)區(qū)，在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，從主反應(yīng)區(qū)回流的污泥與進(jìn)水混合，不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速對(duì)溶解性底物的去除也對(duì)難降解有機(jī)物起到良好的水解作用，同時(shí)可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。預(yù)反應(yīng)區(qū)還有效的抑制絲狀菌的大量繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
   CAST工藝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、污泥活性好、投資和占地面積小、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。但CAST工藝的設(shè)備和容積利用率不高。
   (2)氧化溝工藝
   通過資料獲悉，我國中小城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)應(yīng)用奧貝爾氧化溝工藝最多。奧貝爾氧化溝擁有獨(dú)特的三層溝渠結(jié)構(gòu)，通過制溝渠內(nèi)的溶解氧量，保持較大的溶解氧梯度，形成厭氧-缺氧-好氧的環(huán)境達(dá)到脫氮除磷的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，我所從事的公司中小城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)多采用改良型卡魯賽爾氧化溝，即在卡魯賽爾氧化溝的主體結(jié)構(gòu)之前增設(shè)厭氧池和缺氧池，結(jié)合A2/O工藝和氧化溝優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到良好的出水水質(zhì)。
   卡魯賽爾氧化溝中的曝氣設(shè)備有采用表曝裝置如倒傘曝氣機(jī)，也有采用微孔曝氣頭，推流器或攪拌機(jī)推動(dòng)水體流動(dòng)的。具體采用哪種組合，需在實(shí)際應(yīng)用中通過計(jì)算權(quán)衡才能確定。
   (3)合建式BIOLAK工藝
   BIOLAK工藝是一種具有除磷脫氮功能的采用天然土池作反應(yīng)池而發(fā)展起來的污水處理系統(tǒng)。該工藝采用鋪設(shè)有HDPE防滲膜的土池結(jié)構(gòu)來避免地下水污染，采用懸掛曝氣鏈曝氣避免了穿孔安裝曝氣設(shè)備。合建式BIOLAK池前端的厭氧池和反應(yīng)池中的波浪式曝氣所形成的環(huán)境使污水中的氮和磷高效去除。
   由于BIOLAK工藝采用土池而大大減少了建設(shè)投資，采用曝氣鏈曝氣系統(tǒng)強(qiáng)化了氧的轉(zhuǎn)移效率，并減少運(yùn)行費(fèi)用，大大提高了處理效果，澄清池后穩(wěn)定池內(nèi)的二次曝氣進(jìn)一步保證了出水水質(zhì)。BIOLAK工藝污泥回流量大，剩余污泥量少并且性質(zhì)穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)沒有水下固定件，維修方便且概率小，因而在條件具備的地區(qū)，BIOLAK工藝應(yīng)該是中小城鎮(zhèn)污水處理廠最具優(yōu)勢的工藝。
 
結(jié)語
   中小城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷工藝的選擇是一件很復(fù)雜的事情，每種處理工藝都各有優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)、污水廠的規(guī)模、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件、氣候情況、廠址情況、地質(zhì)條件、電價(jià)等情況，因地制宜地選擇處理工藝，努力選出投資少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，運(yùn)行管理簡單，占地面積小的處理工藝，在難以平衡上述各因素的條件下，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，權(quán)衡各種因素比重，按權(quán)重大小排序，按最重要者對(duì)各種工藝進(jìn)行比較，如果沒有明顯區(qū)別，按第二重量級(jí)因素進(jìn)行比較，如此類推，直至選出最優(yōu)者。

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