樂善環??萍脊咀灾餮邪l的環保技術工藝
逆向曝氣污水處理技術
一、工藝適用范圍
“逆向曝氣污水處理工藝”能夠很好的適應海拔在2000米以下的多山地區,霜凍期平均溫度在5℃以上,村鎮居民集中居住區生活污水的處理。設計處理規模在300 m³/d——5000m³/d區間,非常適合使用該技術。該技術已列入“2011年國家重點環境保護實用技術”目錄,可作為污水處理后向自然水體排放的緩沖屏障。
項目 |
BOD5 (mg/l) |
COD (mg/l) |
SS (mg/l) |
NH3-N (mg/l) |
T-N (mg/l) |
T-P (mg/l) |
進水水質 |
≤200 |
≤400 |
≤200 |
≤35 |
≤45 |
≤4 |
二、工藝技術原理及參數
1、“逆向曝氣污水處理工藝”工藝技術原理
“逆向曝氣污水處理技術”是重慶樂善環??萍加邢薰緦iT針對農村生活污水處理設施設用地狹窄、地形條件復雜、建設資金緊張的特點研發的一種高效節能生活污水處理技術。逆向曝氣污水處理技術分為污水預處理段、綜合處理段(逆向曝氣組合段)、沉淀和消毒排放段。預處理段由格柵、兼氧調節和厭氧組成;綜合處理段是以高分子立體生物床為硝化及反硝化載體的一種新型生物膜處理工藝。逆向曝氣組合段為一個池深約6.5米鋼砼結構池,池體由好氧生物床和兼氧生物床分割為上下兩部分。通過在該池一定深度設置曝氣系統和水流導流系統,從而優化定向水流,使處理池中水流至上而下流動過程中依次經歷低氧→富氧→低氧→缺氧幾個階段,即利用水流的層流效應實現不同深度水體不同溶氧量,同時利用上升氣流的攪拌帶動水體內部形成微環流,實現消化與反消化產物的交換,從而達到消化與反消化過程的矛盾統一。
逆向曝氣組合段通過鋪設特殊結構的曝氣床,使氣泡在通過填料床時與填料接觸并再次破碎,可將氣泡切割成更小的氣泡。絕大部分氣泡逆水流向上移動,部分極小氣泡吸附在填料外層的生物膜上,此過程將大大的提高氣泡在水體中的停留時間,從而提高氧在水中的轉移效率。同時由于曝氣生物床填料的比重略大于水,在曝氣過程中曝氣生物床呈微膨脹狀態,此狀態可保證老化脫落的生物膜,不會堵塞過濾床,因此該技術無需反洗生物床。同時優化結構后的曝氣床單體填料,自內而外形成缺氧區→低氧區→富氧區,即利用填料內部結構的不同致密程度,氧的不同滲透效應實現單個填料不同厚度位置生長不同細菌群落,同時利用球體內部因氧壓差形成微環流,實現消化與反消化產物的交換,從而達到消化與反消化過程的矛盾統一。
因此逆向曝氣處理技術,實現了消化與反消化同池共存和消化與反消化同填料單體共存目標,有效解決了其它污水生物處理工藝脫氮除磷泥水回流能耗高的技術瓶頸。因此逆向曝氣污水處理技術不但能以較低的能耗實現污水的高效處理,同時具有較高的氮磷去除效率。經逆向曝氣組合段處理后的廢水自流進入兼氧沉淀池,脫落和死亡的細菌殘留物由專門收集裝置收集去除。消毒排放段可采用紫外線消毒或化學消毒。該技術已列入“2011年國家重點環境保護實用技術”目錄,可作為污水處理后向自然水體排放的緩沖屏障。
2、“逆向曝氣污水處理工藝”工藝流程
3、“逆向曝氣污水處理及節能增效技術”設備組成
主要設備包括前處理設備:格柵機、隔油器、調節泵、厭氧填料等;
中間處理設備:風機、曝氣系統、好氧生物床、兼氧生物床、布水器、收水器等;
后處理設備:回流泵、污泥脫水機、消毒設備、流量計等。
4、工藝運行
(1) 人員配置,可以根據設計處理能力配置操作管理人員。設計處理能力在300立方/天以下可以不設專職運行人員,可由兼職管理人員每3天定時巡查即可;設計處理能力在600立方/天以上可根據具體情況配置運行人員和管理人員。
(2) 調試運行,第一次曝氣池進水到70%時停止進水,首先打開冷凝水排放閥門,然后開啟風機,其次逐漸關閉冷凝水排放閥門,待曝氣池液面出現微小氣泡時停止冷凝水排放閥操作,加入高效好氧細菌培養3天;第二次將曝氣池注滿水后逐漸完全關閉冷凝水排放閥,繼續曝氣3天;曝氣6天后檢測填料上細菌生物膜增加量及水中COD及氮磷的去除情況;第三次打開調節泵將兼氧沉淀池注滿(不向后段排水為宜),然后關閉調節泵,啟動濾池中的污泥泵,關閉污泥排泥閥,開啟泥水回流管,曝氣3天左右,檢測填料上細菌生物膜增加量及水中COD及氮磷的去除情況,待濾池上清液COD含量基本符合排放標準后,開啟調節泵逐漸向逆向曝氣系統前段注入經前處理后的污水,每天進水量控制在設計處理能力的10%左右,每天定時監測排水COD含量,并根據排放水質適時減小或增大進水量,直到負荷達到設計要求。
(3) 日常運行,首先每天定時打撈填料進行目檢,觀察生物膜生長情況,然后根據生物膜生長情況調整進水量和曝氣量;其次定時巡查進水口和調節池、厭氧池、逆向曝氣池、沉淀池等;再其次分早、中、晚三次開啟冷凝水閥門和檢測曝氣池中、底兩個部位水中溶解氧含量,并記錄冷凝水排空的時間和溶解氧變化情況;最后定期檢測進出水水質變化情況,靈活調整曝氣時間和曝氣量。
5、控制參數
(1)提升泵的每小時流量控制在設計處理能力的5%左右,瞬時流量控制在設計處理能力的6%左右。
(2)進水COD控制在400mg/L以內,氨氮控制在40mg/L以內,總磷控制在5mg/L以內。
(3)逆向曝氣池上部DO控制在5.2以內,中部DO控制在4.0以內,下部DO控制在2.0以內。
(4)上清液回流量控制在設計處理能力的15%左右。
三、主要經濟指標
處理噸水電耗0.15KW.h、處理噸水直接運行費0.12~0.15元/m3 、噸水綜合處理費用0.7~0.9元/m3;操作管理定員1~4人;
建設規模 (m³/d) |
建設成本 (萬元/m³) |
直接運行成本 (元/m³) |
綜合處理費用 (元/m³) |
定員 (人) |
備 注 |
100━300 |
0.33 |
0.123 |
0.8 |
|
巡檢 |
300━750 |
0.3 |
0.15 |
0.9 |
1 |
0.82元/KW.h |
750━1500 |
0.27 |
0.145 |
0.85 |
2 |
|
1500━3000 |
0.25 |
0.14 |
0.82 |
2 |
|
3000━5000 |
0.22 |
0.135 |
0.8 |
3 |
|
5000━8000 |
0.22 |
0.13 |
0.78 |
4 |
|
1、計算取值均以區段中間值為準。 2、建設成本為構建筑物及工藝設備投資,不含三通一平和土石方工程。 3、直接運行成本為電費、藥劑費。 4、噸水綜合處理費用為廠區建構筑物及設備維修維護費、電費、人工費、藥劑費、管理費、稅金,不含折舊費。 |
四、處理效果
表 逆向曝氣工藝處理效率
主要污染物 |
化學需氧量 |
懸浮物 |
氨氮 |
總氮 |
總磷 |
進水污染物濃度(mg/L) |
≤400 |
≤200 |
≤35 |
≤45 |
≤4 |
一級B標排放限值(mg/L) |
60 |
20 |
8 |
20 |
1 |
處理效率(%) |
≥85 |
≥90 |
≥78 |
≥56 |
≥75 |
五、逆向曝氣污水處理工藝的優缺點
1、優點
(1)廣泛適用于山地和高海拔地區污水處理設施建設,占地面積省,主要構筑物占地面積約0.53m2/m3•d(污水量),可根據地形地貌特征以模塊化方式分散建設。
(2)逆向曝氣節能增效技術采用的高分子立體曝氣生物床孔隙大,填料質量輕不易堵塞,不需反沖洗,氧利用率高,處理噸水電耗0.15KW.h/m³。
(3)抗沖擊負荷性能好,受氣候、水量、水質變化影響小,生物膜更新快,2~3周掛膜成功,可以在6~10℃低水溫下正常運行。
(4)工藝設施易于管理和維護,操作簡單;
(5)投資省、運行費用低;
(6)出水效果穩定,優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級B標準之規定。
2、缺點
(1)逆向曝氣節能增效技術運行中需要定時排除曝氣系統冷凝水,因此不建議在沒有人值守的污水處理設施中應用。
(2)逆向曝氣節能增效技術運行中需要不間斷觀察和測定系統溶氧量,對運行操作人員要求較高。
(3)逆向曝氣節能增效技術曝氣床和填料需要避光處理,因此不建議在沒有加蓋的污水處理設施中應用。
(4)逆向曝氣節能增效技術曝氣系統技術含量較高,因此系統檢修維護需要專業人員進行。
六、技術實施需要注意的問題
(1)前處理務必徹底、高效,經前處理后的污水進入逆向曝氣池前COD控制在350mg/L以內,氨氮控制在45mg/L以內,總磷控制在3mg/L以內。
(2)控制原污水的水質、水量,防止沖擊負荷過大。有屠宰、養殖、釀造等高濃度廢水的排入的地方不建議采用該工藝。
(3)有石油類物質排入的工業園區不建議采用該技術,如果要采用該技術應在前處理中將石油類物質降低到10mg/L以下。
(4)在海拔高度超過800米或冬季室外溫度低于5℃的地區使用該技術,需做外墻保溫或池體頂面埋入地表下0.8米以下。
(5)前處理池和逆向曝氣池氣體需收集處理或有組織排放。
七、運行管理及監管要求
1、運行管理要求
(1)定期測量綜合處理段(逆向曝氣系統)兼氧區污泥濃度,保持系統污泥濃度相對穩定,保證生物膜量。
(2)定時測量綜合處理段(逆向曝氣系統)好氧區的溶解氧濃度,保持系統溶解氧相對穩定。
(3)定期檢測生物填料生物群落變化情況,保證生物群落比例的相對穩定。
(4)定期測量兼氧濾池進水污泥濃度和溶解氧濃度,保證前段收水系統暢通和溶解氧穩定。
2、環境監管要求
(1)定期對污水處理廠的進水水質和出水水質進行監測。
(2)定期比對不同時間段水流量的變化情況。
(3)定期檢測處理設施各段DO含量,并目檢生物填料掛膜情況。
(4)定期抽查污泥排放情況。
八、典型案例及主要設計參數
萬盛經開區青年鎮污水處理廠(1500m³/d);重慶松藻煤電有限責任公司渝陽污水處理站(1500m³/d);萬盛經開區黑山南門污水處理工程(2800m³/d);永川區三教鎮污水處理廠(3300m³/d)。
處理噸水綜合處理段(逆向生物曝氣系統)池容積 0.33m³
氣水比 3.5~4.5:1
異型碳綜合處理段填充體積比 7%
異型碳比重 <1.3
固定聚酯兼氧球綜合段填充體積比 14%
聚酯兼氧球含鐵質量比 >5%
懸浮球形填料綜合段填充體積比 15%
懸浮球形填料聚酯纖維質量比 >50%
懸浮球形填料直徑 <100mm
逆向曝氣區溶解氧含量 4.2~5.2㎎/L
逆向曝氣中心區污泥濃度 1500~2500㎎/L
重慶樂善環??萍加邢薰?/strong>
2015年5月