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一文看懂30个活性污泥工艺及优缺点

 

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 活性污泥法是利用好氧微生物(包括兼性微生物)处理城市污水和工业废水的有效方法,其能够从废水中去除溶解和胶体类可生物降解的有机物质,经过多年的发展,活性污泥技术已经有了很大的进步,本文总结了传统技术和最新前沿的技术,化工人,你都懂吗?

 
 
 
传统活性污泥法
 
一、渐减曝气
 
 
 
在推流式的传统曝气池中,混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。实际情况是:前半段氧远远不够,后半段供氧量超过需要。渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器,使布气沿程变化,而总的空气量不变,这样可以提高处理效率。
 
1优点:
 
吸附与氧化同在一个曝气池完成,有机物浓度和需氧量沿池长逐渐降低,对BOD和SS的去除率可达85%-95%。
 
2缺点:
 
(1)不能适应冲击负荷;
 
(2)前段氧量不足,后段氧量过剩;
 
(3)体积大,占地面积和基建费较大。
 
 
二、分步曝气
 
 
 
把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。
 
1优点:
 
(1)有机物分配均匀,需氧量均匀。
 
(2)活性污泥浓度不均匀,前端浓,后端稀,有利于提高曝气池利用率,出流混合液浓度降低。
 
(3)在相同的BOD负荷条件下,逐步曝气法的BOD容积负荷可明显增大,去除一定量的BOD,曝气池容积仅为普通法的一半,减少占地面积。
 
2缺点:
 
(1)工艺复杂,运行管理要求高。
 
(2)渐减曝气或多点进水管线,阀门增多。
 
 
三、完全混合法
 
 
 
在分步曝气的基础上,进一步大大增加进水点,同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合,长条形池子中也能做到完全混合状态。
 
1优点:
 
(1)池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同,生活环境也基本相同。
 
(2)入流出现冲击负荷时,池液的组成变化也较小,因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担,而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲,是一个大的缓冲器和均和池,在工业污水的处理中有一定优点。
 
(3)池液里各个部分的需氧量比较均匀。
 
2缺点
 
(1)池结构复杂,管理要求高;
 
(2)池合建一体,进出水、排泥、回流系统复杂,工艺难度大。
 
 
四、延时曝气
 
曝气时间很长,达24h甚至更长,MLSS较高,达到3000~6000mg/L;
 
活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态,剩余污泥少而稳定,无需消化,可直接排放。
 
1优点
 
适用于污水量很小的场合,近年来,国内小型污水处理系统多有使用。
 
2缺点:
 
1.池容大
 
2.爆气时间长
 
3.基建和运行费用高
 
 
五、浅层曝气
 
 
 
1953年派斯维尔(Pasveer)的研究:氧在10℃静止水中的传递特征,如上图所示。
 
气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率是最大的。在水的浅层处用大量空气进行曝气,就可以获得较高的氧传递速率。
 
1优点
 
(1)扩散器的深度以在水面以下0.6~0.8m范围为宜,可以节省动力费用,动力效率可达1.8~2.6kg(O2)/ kW·h。
 
(2)可以用一般的低压离心鼓风机。
 
(3)浅层曝气与一般曝气相比,空气量增大,但风压仅为一般曝气的1/4-1/6左右,约10kPa,故电耗略有下降。
 
(4)浅层池适用于中小型规模的污水厂。
 
2缺点
 
由于布气系统进行维修上的困难,没有得到推广利用。
 
 
六、深层曝气
 
 
 
1优点
 
(1)一般曝气池直径约1-6m,水深约10~20m。深井曝气法深度为50~150m。
 
(2)建造投资省:尤其规模较大的废水处理工程,其运行设施和设备等建造投资的节省更为明显。
 
(3)占地面积小:深井处理工段占地面积不足常规法所需面积的1/20,全流程建、构筑物占地面积约为常规法的60%,有利于缓解新建和已建污水处理厂用地紧张问题,节省用地投资。
 
(4)运行费用低:因运行总耗能低、维修间隔周期长(深井投运20~30年内基本无需维修,且维修简单),故运行费用为常规法的70%左右(工业废水)或40%左右(城镇污水)。
 
(5)使用寿命长:深井安全使用寿命在50年以上。
 
2缺点
 
当井壁腐蚀或受损时,污水会通过井壁渗透,污染地下水。
 
 
七、克劳斯法
 
 
 
克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气,然后再进入曝气池,克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题,这个方法称为克劳斯法。
 
消化池上清液中富有氨氮,可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。
 
消化池上清液夹带的消化污泥相对密度较大,有改善混合液沉淀性能的功效。
 
 
八、接触稳定法
 
 
 
直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流处理效果好;可省去初沉池;吸附时间短,处理效率低85—90%;污泥回流量多,增加回流污泥泵的容量。
 
混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造成的,对于溶解的有机物,吸附作用不大或没有,因此,把这种方法称为接触稳定法,也叫吸附再生法。混合液的曝气完成了吸附作用,回流污泥的曝气完成稳定作用。
 
 
九、氧化沟法
 
 
 
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式,它的池体狭长,池深较浅,在沟槽中设有表面曝气装置。
 
曝气装置的转动,推动沟内液体迅速流动,具有曝气和搅拌两个作用,沟中混合液流速约为0.3~0.6m/s,使活性污泥呈悬浮状态。
 
常用的氧化沟系统:
 
1卡罗塞尔氧化沟
 
渠道更深、效率更高、机械性能更好,改善和弥补了转刷式氧化沟的弱点。
 
2交替工作氧化沟系统
 
容积相同的池子串联工作,交替作为曝气池和沉淀池,无需污泥回流系统,必须安装自动控制系统,处理水质好,污泥比较稳定。
 
3奥贝尔氧化沟系统
 
同心圆式的多沟串联系统,用的比较广泛,运行时,外、中、内的溶解氧的剃度很大。
 
4曝气-沉淀一体化氧化沟
 
有称合建式氧化沟,减少战地面积,免除污泥回流系统,但是有待进一步完善。
 
5帕斯韦尔氧化沟系统
 
 
 
6T型氧化沟系统
 
 
 
氧化沟的特点
 
1.氧化沟中形成富氧区和缺氧区,可以脱氮除磷;
 
2.池型较大,占地面积较大,多在室外,动力效率低,能耗高;
 
3.负荷低,处理效果好、产泥量少;
 
4.抗冲击负荷能力强,工艺流程简单,构筑物少,运行管理方便。
 
5.常不设计初沉池,也可以不单设二次沉淀池。
 
 
十、纯氧曝气
 
 
 
在密闭的容器中,溶解氧的饱和度可提高,氧溶解的推动力也随着提高,氧传递速率增加了,因而处理效果好,污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质,但使微生物充分发挥了作用。
 
纯氧曝气的缺点是:纯氧发生器容易出现故障,装置复杂,运转管理较麻烦。
 
 
十一、活性污泥生物滤池(ABF工艺)
 
 
 
在通常的活性污泥过程之前设置一个塔式滤池,它同曝气池可以是串联或并联的。
 
塔式滤池滤料表面附着很多的活性污泥,因此滤料的材质和构造不同于一般生物滤池。
 
滤池也可以看作采用表面曝气特殊形式的曝气池,塔是一外置的强烈充氧器。因而ABF可以认为是一种复合式活性污泥法。
 
 
十二、吸附-生物降解工艺(AB法)
 
 
 
特点:
 
(1)无初沉池
 
(2)A,B段各拥有自己的回流系统,两段分开,有各自的微生物群体
 
(3)由于A段的负荷高,有效好的抗冲击负荷能力. A级以高负荷或超高负荷运行,B级以低负荷运行,A级曝气池停留时间短,30~60min,B级停留时间2~4h。
 
(4)该工艺还可以根据经济实力进行分期建设,条件成熟建二级。
 
 
十三、序批式活性污泥法(SBR法)
 
SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成,从污水流入到闲置结束构成一个周期,在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。
 
1优点
 
(1)工艺系统组成简单,不设二沉池,曝气池兼具二沉池的功能,无污泥回流设备;
 
(2)耐冲击负荷,在一般情况下(包括工业污水处理)无需设置调节池;
 
(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;
 
(4)运行操作灵活,通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果;
 
(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;
 
(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制,便于自控运行,易于维护管理。
 
2缺点
 
(1)容积利用率低;
 
(2)水头损失大;
 
(3)出水不连续;
 
(4)峰值需氧量高;
 
(5)设备利用率低;
 
(6)运行控制复杂;
 
(7)不适用于大水量。
 
 
十四、高负荷曝气或变形曝气
 
部分污水厂只需要部分处理,因此产生了高负荷曝气法。
 
曝气池中的MLSS约为300~500mg/L,曝气时间比较短,约为2~3h,处理效率仅约65%左右,有别于传统的活性污泥法,故常称变形曝气。
 
 
活性污泥法的发展或变形后的工艺
 
1:有缺氧带的氧化沟工艺
 
 
 
特点:
 
1.可以在单一池内实现部分反硝化作用,适用于有反硝化要求的场合。
 
2.对BOD、COD、N、P的去除率分别达到95%、90%、75%和60%。
 
 
2:Carrousel AC工艺
 
 
 
这种工艺在氧化沟上游加设前置厌氧池,可有效抑制活性污泥膨胀,提高活性污泥的沉降性能.同时为生物除磷提供了条件。水中磷的含量通常在2mg/L以下。
 
 
3:A2C/ Carrousel 2000工艺
 
 
 
特点:
 
1.A2/C型氧化沟,在传统的氧化沟前端增设了厌氧池,在沟体内增加了缺氧池,因此具有生物除磷脱氮功能。
 
2.A2/C氧化沟与A2/O很相似。由于该型氧化沟采用了独特的水力构造,可以取消由好氧池至缺氧池的混合液回流设备,因而节约用于混合液回流的能耗。
 
3.因为增加了独立的厌氧池和缺氧池,使A2/C氧化沟出水指标可以达到BOD5<10mg/L,SS<15mg/L,TN<7mg/L,TP<1mg/L的较高水平。
 
 
4:卡鲁塞尔-巴登弗型氧化沟
 
 
 
4段Carrousel-Bardenpho系统是在Carrousel2000下游增设了第二缺氧池及再曝气池,达到更高程度的脱氮。
 
5段Carrousel-Bardenpho系统是在是在A2C /Carrousel2000系统的下游增加了第二缺氧池及现曝气池。从而提高了脱氮除磷的效果。
 
 
5:Carrousel 3000工艺
 
 
 
该系统也称为Deep Carrousel,其在Carrousel2000系统前增加了一个生物选择区,生物选择区利用高有机负荷筛选菌种,抑制丝状菌增长,提高各污染物的去除率,其后工艺同Carrousel2000系统。
 
特点:
 
1.池深可达7.5-8m,同心圆式池壁共用,减少占地,降低造价提高耐低温能力(可达7℃)。
 
2.表曝机下设导流筒提高充氧深度,水下设推进器保障流速。
 
3.根据在线DO、硝酸盐测定值控制转速,多变量灵活控制充氧量。可整体加盖,解决臭味、噪音问题。
 
 
6:ICEAS工艺
 
 
 
在反应器的进水端增加了一个预反应区运行方式为连续进水,间歇排水。
 
特点:
 
1.主反应区处于停曝搅拌状态进行反硝化时,连续进入的污水提供碳源,提高脱氮效率
 
2.连续进水,配水稳定,简化了操作程序。
 
3.现有的SBR处理法可较容易的改造成这种运行方式。
 
4.在沉淀期时,进水在主反应区底部造成水力紊动影响泥水分离,冲淡了SBR降解有机物的推动力。
 
 
7:ICEAS的反应池
 
 
 
反应池由两部分组成,前一部分为预反应区,也称进水曝气区,后一部分为主反应区。主、预反应区之间的底部有孔洞相连,污水以很低的流速有预反应区进入主反应区。
 
 
8:CASS工艺
 
 
 
 
(1).工作原理
 
CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内,微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物,经历一个高负荷的基质快速积累过程,这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,可有效防止污泥膨胀;随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。
 
CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体,污染物的降解在时间上是一个推流过程,而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中,从而达到对污染物去除作用,同时还具有较好的脱氮、除磷功能。
 
(2).CASS的优势
 
与SBR相比:
 
1. 其反应池由预反应区和主反应区组成,因此,对难降解有机物的去除效果更好。
 
2. 进水过程是连续的,因此,进水管道上无需电磁阀等控制元件,单个池子可独立运行;而SBR进水过程是间歇的,应用中一般要2个或2个以上池子交替使用
 
3.CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为3/4,所以,CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。
 
与传统活性污泥法相比
 
1.建设费用低: 省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备;
 
2.工艺流程短,占地面积少;运转费用省;管理简单,运行可靠;
 
3.污泥产量低,污泥性质稳定; 具有脱氮除磷功能。 无异味。 设备安装简便,施工周期短,具有较好的耐水、防腐能力,设备使用寿命长;
 
4.对原水的水质水量的变化有较强的适应能力,处理效果稳定,出水水质好,
 
 
9:DAT-IAT工艺流程
 
 
 
DAT 池为预反应池,也称为连续曝气区,池中水流呈完全混合流态,绝大部分有机物在这个池中降解。IAT相当一个传统的SBR 池,但进水为连续流。
 
DAT池和IAT池串联组成,DAT 连续进水,连续曝气(也可间歇曝气),IAT也是连续进水,但间歇曝气,清水和剩余活性污泥均由IAT池排出。和典型的SBR 反应池一样,IAT 池运行操作由进水、反应、沉淀、出水和待机5个阶段组成。
 
DAT-IAT工艺的特点:
 
.增加了工艺处理的稳定性。.提高了池容的利用率。.提高了设备的利用率。.增加了整个系统的灵活性。
 
 
10:UNITANK工艺
 
 
 
1工作原理
 
UNITANK 的通用形式是采用三个池子的标准系统这三个池子通过共壁上的开孔实现水力连接无需用泵输送,每个池中都装有曝气系统(可以是表曝也可以是鼓风曝气) 同时边缘的两个池子都装有溢流堰用于排水既可以用作反应区,也可以用作沉淀池每个池子都可以进水,剩余污泥从边缘两个作沉淀池的池子排出与传统活性污泥法一样,该系统是连续运行的但是其单个池子是按一定周期运行的
 
2.特点
 
MSBR 是针对脱N除P功能发展起来的新工艺,用低能耗、低水头回流泵进行内回流和污泥回流,改善了系统中MLSS平衡,提高了脱N效果,采用了最新的除P专利工艺,提高了除P效果。特别适合污水中含N,P比较高的水质。
 
采用微孔曝气器,提高了充氧效率,降低能耗。MSBR 为一体化构筑物,节约用地。运行效果稳定,出水水质好。控制灵活,自动化程度高。
 
其缺点是操作管理复杂,要求管理水平高。
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