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小型生活污水处理成套设备
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一级A稳定达标的基本工艺流程建议
基本工艺流程的构成
一级A稳定达标的基本工艺流程为:二级强化处理+化学混凝(沉淀)+介质过滤+消毒。这一工艺流程选择基于二级强化处理出水的TN和NH3-N已经能够稳定达到一级A标准,COD稳定达到一级B标准,碳源BOD5一般在12mg/L以下。
其中,化学混凝(沉淀)过滤工艺包括以下三种主要组合方式:
①混凝沉淀过滤:快速混合+絮凝+沉淀+过滤。在快速混合池或进水管道内完成快速混合,经过絮凝反应过后,在澄清池中沉淀处理,沉淀出水进入滤池过滤。在二级处理出水SS不稳定或需要化学除磷的情况下,需要采用该工艺组合,以确保出水的全面稳定达标。
②化学絮凝过滤:快速混合+絮凝+过滤;在快速混合池或进水管道内完成快速混合,经过一定时间的絮凝反应,不经沉淀,直接进入滤池过滤。一般采用聚铝或铝作为化学除磷药剂。
③微絮凝过滤:管道混合+过滤;通过快速混合器或管道内部混合器完成化学药剂的投加与快速混合,絮凝过程在深床上向流滤池的底部或深床重力流滤池的顶部完成,不设置中间沉淀段。采用聚铝作为除磷药剂时,需要一定的化学沉淀反应时间,否则除化学磷效果会受到一定影响。
工艺特点
UNITANK工艺具有传统SBR工艺的一些优点,同时在其基础上又有较大的改进,其特点如下:
(1)与传统活性污泥法相比,UNlTANK系统小省去了污泥回流,节省了太量的投资,运行费用较低。
(2)所有的池体均采用矩形,可以共用池壁,而且3个池之间水力押通,中间池擘水受单向水压,因而土建省,同时占地面积小。
(3)系统在恒定水位下运行,水力负荷稳定,不仅可以充分利用反应池的有效容积,而且可以降低对管道阀等设备的要求。同时,在恒定水位下运行,曝气系统可以采用表面曝气设备,使曝气系统的管理和维护较为方便;采用构造简单的固定出水堰代替价格昂贵的滗水器,节省了投资。
(4)可以根据反应池内的溶解氧、氧化还原电位等在线监测数据,通过改变供氧量,切换进出水阀门,以及改变好氧、缺氧及厌氧反应时间等控制手段,在空间上营造合适的反应条件,高效地去除污水中的碳源有机物,以及脱氮除磷。
一级A稳定达标的主要工艺单元考虑
从技术可行性和经济合理性角度考虑,有机物(COD、BOD5)和氮、磷的达标去除应尽量在污水二级生物处理工艺单元中完成,特别是TN和NH3-N的去除。二级(强化)处理应确保有机物、悬浮固体和氮磷营养物有足够高的去除率,一般采用生物除磷和生物硝化/反硝化方法,必要时增加化学协同除磷。特殊(微量)污染物和有毒有害物质应尽量在工业企业源头加以控制,必要时在深度处理工艺流程中设置针对特定水质指标的处理单元。表1汇总了城镇污水处理厂一级A稳定达标处理中可供选择采用的代表性工艺操作单元。
二级(强化)处理之后的深度处理应以过滤工艺为核心单元、混凝沉淀为强化手段,起到高效去除悬浮固体和胶体物质的作用,降低处理水的浊度和消除病原体,必要时通过调整混凝剂优选和剂量同步完成化学除磷。高级处理是达标深度处理的选用单元,通过物理、化学或生物方法更充分地去除水中某些特定的成分,例如反硝化滤池去除硝态氮,活性炭吸附和臭氧化去除难生物降解有机物及脱色、反渗透法去除溶解性固体。消毒处理是达标的*单元,也是深度处理流程的个单元,其功能是利用物理、化学或生物的方法去除和灭活水中的各种病原体。
一级A稳定达标的工艺单元选择
针对太湖流域城镇污水处理厂的除磷脱氮改造需求,结合代表性城镇污水的水质特点和水质处理要求,以表1所列出的工艺单元为基础,按图1所示的工艺选择过程组合出适合该区域城镇污水处理厂出水一级A稳定达标的基本工艺流程及变化方式。
在城镇污水一级A稳定达标处理工艺流程中,粗格栅、细格栅、提升泵站和沉砂池是*的前处理工艺单元,二级生物处理采用膜生物反应器(MBR)时,还需要在前端设置超细格栅(1mm间距)。除非进水悬浮物浓度很低或进水SS/BOD5比值较低,否则,常规初沉池或高负荷沉淀池应该成为必选工艺单元,以尽量去除进水中的无机悬浮固体。后续生物处理单元存在碳源不足时,可考虑初沉污泥的产酸发酵以补充优质碳源,或者部分时段超越初沉池直接进入生物处理池。
二级生物处理工艺的选择是一级A稳定达标的重要环节,特别是TN和NH3-N的稳定达标去除,对于氮磷去除,建议采用回流污泥反硝化生物除磷脱氮(改良A2/O)及其变型工艺作为基本工艺流程,目前已经得到较为广泛的工程应用。可采取的主要工艺控制及改进措施为:
(1)污水生物处理系统采用15d以上的设计泥龄,考虑进水水质水量的变动和运行操作的调节能力限制,实际运行过程中应尽量控制在12~20d的范围内,以保障冬季低水温(例如10℃)条件下生物处理池有足够数量的硝化菌与硝化能力。
(2)可采用环形沟道生物反应池(氧化沟)池型构造,较高倍率的循环流量形成快速混合作用,加上多个沟道的串联,可以明显减小进水水质水量的时变化峰值系数(由3~10倍降低到1.5倍左右),相应降低出水NH3-N浓度的波动,有效发挥硝化菌的作用,有利于NH3-N稳定达标。
(3)进水水质水量的波动和碳氮比偏低是影响TN稳定达标的主要因素,进水水质水量的波动通过沟道串联布置来缓解,碳源不足可通过初沉污泥发酵进行一定程度的补充;必要时,补充外部碳源(例如甲醇、醋酸钠、醋酸等)强化生物反硝化效果。
(4)强化前端预处理以去除尽量多的进水无机悬浮固体,降低活性污泥的惰性组分含量,以提高生物池的反硝化速率,缩短反硝化所需时间或提高反硝化总量;部分沟(渠)道可按亏氧方式运行,促进同时硝化反硝化及部分短程硝化反硝化的实现,提高碳源利用效率和TN去除总量。
(5)冬季低温到来之前,在秋季提前逐步提高整个污水生物处理系统的活性污泥总量,增加实际运行泥龄,系统中累积硝化菌和反硝化菌的总量,以改进和保障冬季的硝化和反硝化效果。
在二级处理出水TN和NH3-N稳定达到一级A排放标准的情况下,可采用直接过滤或者混凝过滤的工艺单元进一步降低出水的COD、BOD5、SS和TP浓度,使其稳定达标。化学混凝有助于强化COD、BOD5、SS和TP的去除以及后续过滤单元的稳定运行。
小型生活污水处理成套设备过滤方式可以有多种选择,包括砂滤池、机械过滤器和膜过滤系统,主要取决于出水水质的具体要求和达标考核方式、处理出水的出路与用途、工程造价和运行成本、操作管理与运行调整难易等方面。
在二级处理出水TN和NH3-N不能稳定达到一级A标准的情况下,需要采用反硝化滤池和曝气生物滤池系统,将TN和NH3-N的进一步稳定去除与过滤处理相结合,但这种方式的出水浊度和SS含量要高于砂滤、机械过滤和膜滤,另外,反硝化滤池需要投加外部碳源(甲醇),去除1mg/L硝态氮一般需要投加3mg/L甲醇。
采用膜生物反应器(MBR)时,生物处理与膜滤结合为一体,占地面积较小,出水感官指标好,适合处理出水的直接再利用,但运行成本和工程投资高,曝气能耗会有明显的升高。