一種占地小耗電少的污水污泥處理新工藝

1、一種占地小耗電少的污水污泥處理新工藝加拿大諾曼公司在污水處理方面推出了一項專利技術(shù)-雙威污水污泥處理系統(tǒng)，包括 vertreAT污水處理工藝（簡稱VT工藝）和 VERTAD虧泥處理工藝（簡稱VD工藝）。在加拿大和美國已建有3座采 用該工藝的污水處理廠投入運(yùn)行。1 VT處理工藝1.1 工藝概況VT污水處理工藝?yán)脻撝糜诘叵碌呢Q向反應(yīng)器對污水進(jìn)行超深 水好氧生物處理。該工藝與普通深井曝氣工藝相比，其主要特點(diǎn)是： 設(shè)有3個不同功能的處理區(qū)，使反應(yīng)池體積更小、氧的利用率更高， 從而有效地降低了工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。井式生化反應(yīng)器從上而下分 為氧化區(qū)、混合區(qū)及深度氧化區(qū) 3個部分（見圖1）。該反應(yīng)器深一般

2、 為75110 m,直徑通常為0.76 m。圖1 VT污水處理工藝示意vertreAT是一種高效率的生物反應(yīng)器，可以廣泛地用于高濃度 工業(yè)廢水和生活污水的處理， 與其他深井曝氣工藝相比較， 其不同之 處在于，VERTREAT工藝包括3個不同的處理區(qū)。氧化區(qū)：這個區(qū)在 井筒的上部，包括一個同心通風(fēng)試管和供混合液體再循環(huán)帶； 混合區(qū)： 這個區(qū)域直接位于氧化區(qū)的下部，恰好位于整個井深度為 3/4 的位 置，上部區(qū)域高速率的生物氧化反應(yīng)所需的空氣注入到混合區(qū)， 提供 空氣提升循環(huán)的運(yùn)行動力；深度氧化區(qū)：這部分位于井的底部。VERTREA反應(yīng)器可以通過普通的井鉆和井鑿技術(shù)來安裝。反應(yīng) 器深度通?？蛇_(dá)11

3、0 m,其占地面積僅相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法一個反 應(yīng)池的占地；其空氣消耗量為傳統(tǒng)活性污泥法的 10%。井筒的直徑一 般可達(dá)3 m，其具體大小由待處理的污水的水質(zhì)和水量來決定。1.2 工藝流程參見圖 1，工藝具體流程如下： 起始階段， 空氣通過入流管進(jìn)入混合區(qū)以產(chǎn)生循環(huán)。 升起的氣泡產(chǎn) 生一個密度坡度，從而導(dǎo)致空氣在氧化區(qū)內(nèi)循環(huán)。 一旦這個循環(huán)建立并穩(wěn)定后， 空氣注入點(diǎn)轉(zhuǎn)移到混合區(qū)的下部。 未 處理的污水通過入流管在混合區(qū)空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循環(huán)。 壓力和深度導(dǎo)致了高的氧氣傳導(dǎo)速率從而保證混合區(qū)內(nèi)的混合溶 液中具有高的溶解氧量。 氧化區(qū)內(nèi)高的反應(yīng)速率保證了有機(jī)物能在垂直循環(huán)圈的上部被生物氧

4、化 再循環(huán)液體沿著井筒的豎壁到達(dá)上部箱體中， 在那里含有廢氣的氣 泡可以將廢氣釋放進(jìn)入大氣。 去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn) 物對于防止這些廢氣重新回到系統(tǒng)內(nèi)而影響空氣動力效率是非常必 要的。 混合液體中比例較小的一部分從混合區(qū)進(jìn)入下部深度氧化區(qū)。 這個 區(qū)域內(nèi)溶解氧含量極高，停留時間較長，因而有極高的BOD去除率。同時飽含的溶氣也有利于后續(xù)氣浮澄清池中的固液分離。 深度氧化區(qū)內(nèi)的混合液體以極快的速度 (2 m/s) 進(jìn)入氣浮澄清池， 這可保證砂粒和固體物質(zhì)不會沉積在井的底部。 混合液體行至上表面過程中的快速減壓可以產(chǎn)生經(jīng)過充分充氧的 低密度的懸浮物。 再經(jīng)過氣浮澄清池中的有效分離， 可以

5、產(chǎn)生結(jié)合密 實的生物絮體和高質(zhì)量的待消毒和排放的液體。1.3 工藝特點(diǎn)與其他污水生物處理工藝相比，VT技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1) 運(yùn)行費(fèi)用低。通常只有傳統(tǒng)活性污泥法的一半以下。(2) 占地少。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，所需占地面積通常只有傳統(tǒng)工藝的 10%- 20%(3) 環(huán)境影響小。和傳統(tǒng)工藝相比，VT工藝的VOC揮發(fā)性有機(jī)化合物)排放量是最低的。 由于占地小， 也便于根據(jù)特定需要將系統(tǒng)置于封閉 的建筑之內(nèi)。(4) 維修、管理方便。并可以通過自動控制，實現(xiàn)無人值守。(5) 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。1.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)BOD去除率95% 出水 BOD 15 mg/L, SS 15 mg/L;去除 1 k

6、g BO耗電w 0.8 kW-ho對城市污水而言，每處理1 m水耗電0.1 kW-h 左右；占地面積僅為傳統(tǒng)污水處理工藝的 10%- 20%2 VD 處理工藝2.1 工藝概況VD工藝是一種高溫好氧污泥消化技術(shù)，初沉污泥及剩余活性污泥經(jīng)VD工藝處理后，可轉(zhuǎn)化成美國環(huán)境保護(hù)局(USEPA)CFR?50條規(guī) 定的A級生物固體。A級生物固體可直接用作土壤肥料，徹底解決污 泥的最終處置問題。該工藝的核心是深埋于地下的井式高壓反應(yīng)器 (見圖2)。該反應(yīng)器深一般是110 m,井的直徑通常是0.53 m, 所占面積僅為傳統(tǒng)污泥消化技術(shù)的一個零頭。圖2 VD污泥處理工藝示意VERTAD是一個高效的高溫好氧污泥消

7、化過程。與其他高溫消化 系統(tǒng)相比，其不同之處在于將3個獨(dú)立的功能區(qū)放在1個反應(yīng)器中進(jìn) 行。井筒的最上部是第一級反應(yīng)區(qū)， 包括一個同心通風(fēng)試管和用于混 合液體循環(huán)的再循環(huán)帶?；旌蠀^(qū)在第一級反應(yīng)區(qū)的下部，位于整個井 筒的1/2深度處。在井筒上部區(qū)域所發(fā)生的高速率生物氧化所需的空 氣注入?yún)^(qū)域，為空氣循環(huán)提升提供動力。第二級反應(yīng)區(qū)域在井筒的底 部，井徑3 m,井深一般約100 m,是普通好氣氧化所用氣量的10% 具體由污水濃度及污泥量確定。2.2 工藝流程 參見圖2,具體工藝過程如下： 起始階段，空氣通過入流管進(jìn)入混合區(qū)以產(chǎn)生循環(huán)。 升起氣泡產(chǎn)生一個密度坡度，從而導(dǎo)致空氣在氧化區(qū)內(nèi)循環(huán)。 一旦這個循環(huán)

8、建立并穩(wěn)定后，空氣注入點(diǎn)轉(zhuǎn)移到混合區(qū)的下部。未 處理的污泥通過入流管在混合區(qū)空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循 環(huán)。 壓力和深度導(dǎo)致了高的氧氣傳導(dǎo)速率從而保證混合區(qū)內(nèi)的混合溶 液中具有高的溶解氧量。 氧化區(qū)內(nèi)高的反應(yīng)速率保證了有機(jī)物能在垂 直循環(huán)圈的上部被生物氧化。 再循環(huán)液體沿著井筒的豎壁到達(dá)上部箱體中， 在那里含有廢氣的氣 泡可以將廢氣釋放入大氣中。 去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn) 物，對于防止這些廢氣重新回到系統(tǒng)內(nèi)影響空氣動力效率是非常必要 的。 混合液體中比例較小的一部分從混合區(qū)進(jìn)入下部第二級消化區(qū)。 這 個區(qū)域內(nèi)溶解氧含量極高，停留時間較長，所以，污泥中剩余的有機(jī) 物在此被高度氧化。

9、 同時所含的溶氣也有利于后續(xù)產(chǎn)物池中的固液分 離。此過程最關(guān)鍵和最重要的特點(diǎn)是在這個過程中隨著有機(jī)物的氧 化，污泥溫度不斷升高， 并利用周圍良好的保溫環(huán)境使反應(yīng)器的溫度 得到穩(wěn)定。 消化后的污泥以極快的速度到達(dá)地表的產(chǎn)物箱， 這個速度可以保證 砂粒和固體物質(zhì)不會沉積在井底。 混合液體行至上表面過程中快速的減壓可以導(dǎo)致固體物質(zhì)從液體 中分離并懸浮于表面。 分離出來的高濃度生物具有不同的用處。 廢液 循環(huán)至二級處理以便于達(dá)標(biāo)排放。2.3 工藝特點(diǎn)VD污泥處理技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧及好氧污泥處理工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 投資省。在大多數(shù)情況下，總投資比傳統(tǒng)工藝低。(2) 占地小。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，

10、占地面積小。(3) 處理效果好。在處理過程中，揮發(fā)性固體要減少40%- 50%經(jīng)處理后的出廠污泥可達(dá)到US EPA污泥A級標(biāo)準(zhǔn)。污泥經(jīng)脫水后，可以 直接用作土壤肥料，徹底解決污泥的最終處置問題。(4) 運(yùn)行費(fèi)用為傳統(tǒng)高溫好氧消化的一半以下。(5) 對經(jīng)消化后的污泥，只需投加少量的有機(jī)絮凝劑進(jìn)行污泥脫水， 就可使污泥的含水率降至 65%-70%。(6) 環(huán)境影響小。采用VD污泥處理工藝，異味氣體和揮發(fā)性有機(jī)物的 排放量很低。(7) 在氣候非常惡劣的地方，或者對環(huán)境有特殊需要的情況下，便于 將該系統(tǒng)置于封閉的建筑之內(nèi)。(8) 維修、管理方便。并可以通過自動控制，實現(xiàn)無人值守。(9) 使用價錢不高的

11、熱交換器， 即可實現(xiàn)過程的熱量回收 (收回的熱量 可以用來采暖 )，而不需像厭氧消化那樣配置價格昂貴的氣體凈化裝 置和專用鍋爐。2.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)氧傳質(zhì)效率約50%經(jīng)VD工藝處理后，揮發(fā)性固體至少可以降 低40%經(jīng)離心機(jī)脫水可得到含水率小于 70%勺A級生物固體；去除 每kg揮發(fā)性固體耗電小于1.4 kW h,對城市污水而言，相當(dāng)于每 m水耗電0.06 kW- h，如果VT和VD工藝同時使用，污水和污泥處理 系統(tǒng)總耗電約0.16 kW h/m3水：占業(yè)間積僅為傳統(tǒng)污泥消化T 藝的 10%- 20%醫(yī)藥廢水處理方法研究綜述1.引言20世紀(jì)以來，醫(yī)藥工業(yè)的迅速發(fā)展，給人類文明帶來了飛躍， 與

12、此同時，在其生產(chǎn)過程中所排放出來的廢水對環(huán)境的污染也日益加 劇，給人類健康帶來了嚴(yán)重的威脅。據(jù)文獻(xiàn) 報道，醫(yī)藥廢水成分復(fù) 雜、濃度和鹽分高、色度和毒性大，往往含有種類繁多的有機(jī)污染物 質(zhì)，這些物質(zhì)中有不少屬于難生化降解的物質(zhì)，可在相當(dāng)長的時間內(nèi)存留于環(huán)境中。特別是對人類健康危害極大的“三致”（致癌、致畸、致突變）有機(jī)污染物，即使在水體中濃度低于 10-9級時仍會嚴(yán)重危害 的人類健康，采用傳統(tǒng)的處理工藝很難達(dá)標(biāo)排放2。對于這些種類繁 多，成分復(fù)雜的有機(jī)廢水的處理，仍然是目前國內(nèi)外水處理的難點(diǎn)和 執(zhí)占。八、丿、為了尋找一種更加實用、有效、成本較低的醫(yī)藥廢水處理方法， 本文將現(xiàn)有的方法做了一番討論，

13、并從新思想、新技術(shù)這一思路出發(fā)， 提出醫(yī)藥廢水的處理方法的發(fā)展方向。目前醫(yī)藥廢水的處理方法可大 致歸納為以下幾類。2催化氧化法在催化劑作用下， 廢水中的有機(jī)物可以被強(qiáng)氧化劑氧化分解， 有 機(jī)物結(jié)構(gòu)中的雙鍵斷裂， 由大分子氧化成小分子， 小分子進(jìn)一步氧化 成二氧化碳和水，使COD大幅度下降，BOD COD直提高，增加了廢 水的可生化性， 經(jīng)深度處理后可達(dá)標(biāo)排放。 用催化氧化法處理醫(yī)藥工 業(yè)廢水，可以克服傳統(tǒng)生化處理醫(yī)藥廢水效果不明顯的不足， 有效地 破壞有機(jī)物分子的共軛體系，達(dá)到去除 COD提高可生化性的目的。 催化氧化法中， 選擇催化劑和氧化劑是關(guān)鍵。 選擇合適的催化劑和氧 化劑，在適宜的工藝

14、條件下處理的廢水再經(jīng)過二次處理后可達(dá)標(biāo)排 放。如在活性炭載帶過渡金屬氧化物催化劑的催化作用下， 采用 Cl02 作氧化劑處理醫(yī)藥廢水，不但處理成本低，氧化性遠(yuǎn)高于次氯酸鈉， 而且不會生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì) 3 。3內(nèi)電解法內(nèi)電解法的原理是利用鐵屑中鐵與石墨組分構(gòu)成微電解的負(fù)極 和正極，以充入的污水為電解質(zhì)溶液，在偏酸性介質(zhì)中，正極產(chǎn)生具 有強(qiáng)還原性的新生態(tài)氫， 能還原重金屬離子和有機(jī)污染物。 負(fù)極生成 具有還原性的亞鐵離子。生成的鐵離子、亞鐵離子經(jīng)水解、聚合形成 的氫氧化物聚合體以膠體形式存在，它具有沉淀、絮凝吸附作用，能 與污染物一起形成絮體、 產(chǎn)生沉淀。 應(yīng)用內(nèi)電解法可去除廢水中部分 色度

15、、部分有機(jī)物，并且提高廢水的生化處理性能，增加生物處理對 有機(jī)物的去除效果。其反應(yīng)機(jī)理為：陽極 (Fe) ：Fe=Fe2+2eE=-0.44V陰極(C):2H+2e=H2E=0.00V當(dāng)有氧時:O2+4H+4e= 2H0E=1.23VC2+2H2O+4e= 4OHE=0.40V實驗證明，在內(nèi)電解后，廢水的可生化性能明顯提高，這主要是 由于在內(nèi)電解的過程中產(chǎn)生的新生態(tài)氫和亞鐵離子具有較強(qiáng)的還原 性，能與廢水中的難降解的有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 破壞其化學(xué)結(jié) 構(gòu)，從而提高了生物降解性能。此外。在電極氧化和還原的同時，廢 水中某些有色物質(zhì)也由于參加氧化還原反應(yīng)而被降解， 從而使廢水的 色度降低。4吸

16、附法吸附法處理廢水是通過活性炭、 磺化煤等吸附劑和吸附質(zhì) ( 溶質(zhì) ) 間的物理吸附、化學(xué)吸附以及交換吸附的綜合作用來達(dá)到除去污染物 的目的。其具有以下特點(diǎn) 4 :(1) 活性炭對水中有機(jī)物吸附性強(qiáng)；(2) 活性炭對水質(zhì)、水溫及水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。對同 一種有機(jī)污染物的污水， 活性炭在高濃度或低濃度時都有較好的去除 效果；(3) 活性炭水處理裝置占地面積小，易于自動控制，運(yùn)轉(zhuǎn)管理簡 單；(4) 活性炭對某些重金屬化合物也有較強(qiáng)的吸附能力， 如汞、鉛、 鐵、鎳、鉻、鋅、鉆等；(5) 飽和炭可經(jīng)再生后重復(fù)使用，不產(chǎn)生二次污染；(6) 可回收有用物質(zhì)，如處理高濃度含酚廢水，用堿再生后可回 收

17、酚鈉鹽。大量的研究和實踐已經(jīng)證明活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑， 它在工 業(yè)廢水處理中有著特殊的處理效果。 但是由于生產(chǎn)原料的限制和價格 昂貴，導(dǎo)致它的推廣應(yīng)用受到了限制，而以褐煤、焦渣、爐渣和粉煤 灰等為吸附劑處理工業(yè)廢水的研究變得十分活躍 5 ，所以吸附劑再生 問題能否解決是該方法能否為廠家所接受的關(guān)鍵所在。5. 混凝沉淀法混凝是水處理中的一道重要工序， 通過混凝沉淀過濾， 可大幅度 降低水中的渾濁度、色度， 去除水中的懸浮物和雜質(zhì)?；炷^程是一 個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，它是在一定的 pH溫度等條件下，向 廢水中加入一定量的混凝劑， 通過攪拌使其與污水中的懸浮狀水不溶 物和過飽和物等發(fā)生反應(yīng)沉

18、淀下來，使廢水由渾濁變得澄清?；炷Ч暮脡呐c混凝劑種類、水中雜質(zhì)、渾濁度、PH值、水溫、藥劑的投加量和水力條件等因素密切相關(guān)，其中，混凝處理的關(guān) 鍵是投加混凝藥劑。性能優(yōu)越的混凝劑不僅水處理效果好， 成本還低。6. 厭氧生物處理廢水厭氧生物處理是利用厭氧微生物的代謝過程， 在無需提高氧 氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)， 這些無機(jī)物主 要包括大量的沼氣和水。 這種處理方法對于低濃度有機(jī)廢水， 是一種 高效省能的處理工藝； 對于高濃度有機(jī)廢水， 不僅是一種省能的治理 手段，而且是一種產(chǎn)能方式。 厭氧生物處理技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于世界 范圍內(nèi)各種工業(yè)廢水的處理， 它的處理工藝主要有普通

19、厭氧消化， 厭 氧接觸工藝，上流式厭氧污泥床(UASB，厭氧流化床，厭氧生物轉(zhuǎn) 盤等。該工藝將環(huán)境保護(hù)、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)有機(jī)結(jié)合起來， 能明顯地降低有機(jī)污染物， 用厭氧處理高濃度有機(jī)廢水有較高的處理 效果，BOD去除率可達(dá)90%以上，COD去除率可達(dá)70匯90%并將大 部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷。用該法處理廢水成本比好氧處理要低 6 ，設(shè) 備負(fù)荷高，占地面積少，產(chǎn)生剩余污泥量較少，可直接處理高濃度有 機(jī)廢水，不需要大量稀釋水， 并可使在好氧條件下難于降解的有機(jī)物 進(jìn)行降解，但它仍有不足之處，其初次啟動過程較慢，對有毒物質(zhì)較 為敏感，操作控制因素比較復(fù)雜，且出水 COD濃度高于好氧處理，仍 需要后續(xù)處理才能達(dá)到較高的排水標(biāo)準(zhǔn)。如孫劍輝 7 等研究的用鐵屑 作填料的UBF酸化反應(yīng)器與UASBfi成的兩相厭氧系統(tǒng)能夠穩(wěn)