水處理工程技術(shù)第四章活性污泥法的發(fā)展工藝

任務(wù)五活性污泥法的發(fā)展工藝氧化溝吸附-生物降解法污水處理工藝3.間歇式活性污泥法4.間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法5.循環(huán)式活性污泥法6.周期性循環(huán)活性污泥法7.DAT-IAT法8.MSBR法9.UNITANK系統(tǒng)任務(wù)五活性污泥法的發(fā)展工藝一、氧化溝氧化溝又稱為連續(xù)循環(huán)反應(yīng)器、循環(huán)混合式曝氣池，是20世紀(jì)50年代由荷蘭開(kāi)發(fā)出來(lái)的，屬活性污泥法的一種改型和發(fā)展。氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，其曝氣設(shè)備多采用轉(zhuǎn)刷曝氣器和曝氣轉(zhuǎn)盤。反應(yīng)器一般呈封閉的環(huán)狀溝渠形，池體狹長(zhǎng)，池深較淺。通過(guò)曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，混合液在池內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，完成曝氣和攪拌作用。氧化溝水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，一般為10~40h。一、氧化溝氧化溝工藝流程較簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。整個(gè)流程的處理構(gòu)筑物少，有時(shí)可以考慮不設(shè)初沉池，二沉池也可不單設(shè)，氧化溝與二沉池合建，可省去污泥回流裝置。氧化溝是延時(shí)曝氣池的一種改良，BOD負(fù)荷較低，一般為0.05~0.11kgBOD5/（kgMLSS·d）。在氧化溝內(nèi)可以生長(zhǎng)污泥齡較長(zhǎng)的細(xì)菌，有時(shí)污泥齡可達(dá)15~30d。有利于硝化反應(yīng)，有益于污水中氮的去除。一、氧化溝（一）氧化溝的構(gòu)造氧化溝一般是環(huán)形溝渠狀，平面形狀多為橢圓形、圓形或馬蹄形，溝渠長(zhǎng)度可達(dá)幾十米，甚至百米以上。溝深取決于曝氣裝置，一般為2~6m。氧化溝的構(gòu)造形式多樣，運(yùn)行較靈活。氧化溝既可采用單溝系統(tǒng)，也可采用多溝系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)節(jié)出水溢流堰的高度可以改變氧化溝的水深，進(jìn)而改變曝氣裝置的淹沒(méi)深度，使其充氧量適應(yīng)運(yùn)行的需要，并可對(duì)水的流速起一定的調(diào)節(jié)作用。由于氧化溝內(nèi)微生物的污泥齡長(zhǎng)，污泥負(fù)荷率低，排出的剩余污泥已高度穩(wěn)定，剩余污泥量較少，因此不需要進(jìn)行厭氧硝化，只需進(jìn)行濃縮脫水處理。一、氧化溝曝氣轉(zhuǎn)刷氧化溝出水溢流堰運(yùn)行負(fù)荷低，處理深度大；距曝氣機(jī)不同距離處形成好氧缺氧以及厭氧區(qū)段，故可具有反硝化脫氮的功能。動(dòng)力消耗低，在用轉(zhuǎn)刷曝氣時(shí)噪聲極小。污泥沉降性能好；耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)性大;污泥產(chǎn)量少；

氧化溝通常在延時(shí)曝氣條件下使用，污水停留時(shí)間較長(zhǎng)，污泥負(fù)荷較低，經(jīng)運(yùn)行表明，氧化溝有如下特點(diǎn)：一、氧化溝雖然氧化溝工藝具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、處理效果好、剩余污泥量少、有生物脫氮功能等優(yōu)點(diǎn)，但是，氧化溝工藝也存在下列缺點(diǎn)：（1）占地面積大于活性污泥法；（2）機(jī)械曝氣動(dòng)力效率低；（3）能耗較高。氧化溝的類型卡羅塞（Carrousel）氧化溝交替工作氧化溝系統(tǒng)奧貝爾（Orbal）氧化溝曝氣－沉淀一體化氧化溝船形一體化氧化溝二沉池交替運(yùn)行的氧化溝一、氧化溝（二）常用的氧化溝系統(tǒng)1.卡羅塞（Carrousel)氧化溝多溝串聯(lián)氧化溝目標(biāo)：需求一種渠道更深、效率更高、機(jī)械性能更好的系統(tǒng)設(shè)備。一、氧化溝如下圖所示為六廊道并采用縱軸低速表面曝氣器的卡羅塞氧化溝。在每組溝渠的轉(zhuǎn)彎處安裝一臺(tái)表面曝氣器，該表面曝氣器單機(jī)功率大，其水深可達(dá)5m以上?？拷貧馄鞯南掠螢楦谎鯀^(qū)，上游為低氧區(qū)，外環(huán)還可能成為缺氧區(qū)，這樣的氧化溝能夠形成生物脫氮的環(huán)境條件?？_塞氧化溝在國(guó)外得到廣泛應(yīng)用。處理規(guī)模為200~650000m3/d，BOD去除率達(dá)95%~99%，脫氮效果可達(dá)90%以上。一、氧化溝2.交替工作氧化溝系統(tǒng)交替工作氧化溝系統(tǒng)有兩溝和三溝兩種交替工作氧化溝系統(tǒng)。兩溝交替工作氧化溝由容積相同的A、B兩池組成，串聯(lián)運(yùn)行，交替作為曝氣池和沉淀池，無(wú)須設(shè)污泥回流系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理水質(zhì)較好，污泥也比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是設(shè)備閑置率高，一般大于50%，曝氣轉(zhuǎn)刷的利用率低。一、氧化溝2.交替工作氧化溝系統(tǒng)三溝交替工作氧化溝應(yīng)用較廣，提高了設(shè)備利用率。兩側(cè)A、C兩池交替地作為曝氣池和沉淀池。中間池B則一直作為曝氣池，原污水交替地進(jìn)入A池或C池，處理水則相應(yīng)地從作為沉淀池的C池和A池流出。經(jīng)過(guò)適當(dāng)運(yùn)行，三溝交替工作氧化溝不但能夠去除BOD，還能夠達(dá)到脫氮和除磷的目的。這種系統(tǒng)無(wú)須污泥回流系統(tǒng)。一、氧化溝3.奧貝爾（Orbal）氧化溝系統(tǒng)奧貝爾氧化溝是由若干圓形或橢圓形同心溝渠組成的多溝串聯(lián)系統(tǒng)。污水和回流污泥首先進(jìn)入最外環(huán)的溝渠，然后依次進(jìn)入下一層溝渠，最后由位于中心的溝渠流出進(jìn)入二沉池。在運(yùn)行時(shí)，外、中、內(nèi)三層溝渠內(nèi)混合液的溶解氧保持較大的梯度，分別為0、1、2mg/L，這樣既有利于提高充氧效果，也可使溝渠具有脫氮、除磷功能。

本世紀(jì)70年代提出該工藝,具有總池容小、造價(jià)低、耐沖擊負(fù)荷性好、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。在運(yùn)行控制與工藝流程方面主要有如下特點(diǎn)：AB法為兩段活性污泥法，即分為A段（吸附段）和B段（生物氧化段）。A段由曝氣池和中間沉淀池組成，B段由曝氣池及二沉池組成。。A、B池的回流污泥截然分開(kāi),各級(jí)具有組成和功能完全不同的微生物種群。A段繁殖快、世代時(shí)間短微生物占優(yōu)勢(shì)；B段泥齡長(zhǎng)，可生化性、硝化性好。二、吸附—生物降解法污水處理工藝A段B段隔柵吸附曝氣沉淀沉淀出水回流污泥回流污泥剩余污泥AB法工藝流程A級(jí)為高負(fù)荷運(yùn)行，污泥負(fù)荷達(dá)2-6kgBOD/kgMLSSd,平均泥齡較短（0.3-0.5d），HRT=30min，對(duì)不同進(jìn)水水質(zhì)，A級(jí)可選用好氧或缺氧方式運(yùn)行。對(duì)有機(jī)物的去除率可達(dá)50%~70%，便進(jìn)入中間沉淀池進(jìn)行泥水分離。B級(jí)則以低負(fù)荷運(yùn)行，污泥負(fù)荷率小于0.3kgBOD/kgMLSSd，泥齡為15-20d，HRT=2-3h。二、吸附—生物降解法污水處理工藝三、間歇式活性污泥法(SBR)間歇式活性污泥法簡(jiǎn)稱SBR法，又稱序批式（間歇）活性污泥法處理系統(tǒng)，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的一種污水生物處理技術(shù)。SBR法是活性污泥法初創(chuàng)時(shí)期充排式反應(yīng)器的一種改進(jìn)工藝。由于當(dāng)時(shí)的曝氣器易堵塞，自動(dòng)控制技術(shù)水平低，工程運(yùn)行操作管理較為復(fù)雜等，這種原始的序批式污水處理法逐漸演變成了現(xiàn)今的連續(xù)式傳統(tǒng)活性污泥法。20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，以及各種新型不堵塞曝氣器、新型浮動(dòng)式出水堰和自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制設(shè)備和軟件技術(shù)的發(fā)展，解決了活性污泥法開(kāi)發(fā)初期間歇操作復(fù)雜的問(wèn)題，使該工藝的優(yōu)勢(shì)得到了充分的發(fā)揮。三、間歇式活性污泥法(SBR)（一）間歇式活性污泥法工作原理以間歇操作為主要特征。序批間歇式有兩種含義：一是運(yùn)行操作在空間上是按序列、間歇的方式進(jìn)行的，由于污水大多是連續(xù)排放且流量的波動(dòng)很大，間歇反應(yīng)器至少為兩個(gè)或三個(gè)池以上，污水連續(xù)按序列進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)池，它們運(yùn)行時(shí)的相對(duì)關(guān)系是有次序的，也是間歇的；二是每個(gè)SBR法反應(yīng)器的運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按次序排列的、間歇運(yùn)行的。按運(yùn)行次序，一個(gè)運(yùn)行周期可分為五個(gè)階段，即：①進(jìn)水；②反應(yīng)；③沉淀；④排水；⑤閑置。進(jìn)水期反應(yīng)期沉降期排水期閑置期間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactor,簡(jiǎn)稱SBR）的特點(diǎn)是曝氣池和沉降池合二為一，分批處理廢水?；竟ぷ髦芷谌缦滤居?個(gè)階段。

三、間歇式活性污泥法(SBR)（二）工藝特征結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需另建二沉池，無(wú)污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，可不設(shè)調(diào)節(jié)池；控制靈活、可滿足多種處理要求，可達(dá)到脫氮除磷的效果；活性污泥性狀好、沉降效率高、污泥產(chǎn)率低（尤其有充分的閑置期時(shí)，內(nèi)源呼吸將減少污泥量）；運(yùn)行操作繁瑣，需設(shè)自動(dòng)控制裝置三、間歇式活性污泥法(SBR)四、間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(ICEAS)（一）工藝流程ICEAS是間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法，該工藝是一種變形的SBR工藝。運(yùn)行方式采用連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣、周期排水的形式。反應(yīng)器由預(yù)反應(yīng)池（區(qū)）（生物選擇器）和主反應(yīng)池（區(qū)）組成。兩部分可分建或合建，污泥回流到預(yù)反應(yīng)池（區(qū)），剩余污泥間歇排放。預(yù)反應(yīng)池（區(qū)）的設(shè)立可以使廢水在高負(fù)荷下運(yùn)行，保證菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長(zhǎng)，抑制絲狀菌生長(zhǎng)，控制污泥膨脹。潷水器是SBR工藝采用的定期排除澄清水的設(shè)備，它具有能從靜止的池表面將澄清水潷出，而不攪動(dòng)沉淀，確保出水水質(zhì)的作用。四、間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(ICEAS)（二）ICEAS的特點(diǎn)ICEAS與傳統(tǒng)的SBR法相比，最大特點(diǎn)是在反應(yīng)池的進(jìn)水端增設(shè)一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)（池），運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)水（沉淀期和排水期仍進(jìn)水）、間歇排水。由于連續(xù)進(jìn)水，沉淀期也進(jìn)水，在主反應(yīng)池（區(qū)）底部會(huì)造成紊動(dòng)而影響泥水分離，因此出水水質(zhì)受到一定限制。ICEAS在處理城市污水和工業(yè)廢水方面比傳統(tǒng)的SBR法費(fèi)用更省，管理更方便。五、循環(huán)式活性污泥法（CAST）主要處理構(gòu)筑物包括進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及沉砂池、CAST反應(yīng)池（包括厭氧生物選擇器）、污泥濃縮池、脫水機(jī)房和鼓風(fēng)機(jī)房。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，省去了初沉池和二沉池。與傳統(tǒng)的SBR法相比，它的主要特點(diǎn)是在SBR反應(yīng)器前設(shè)厭氧生物選擇器和具有污泥回流系統(tǒng)。選擇器的最基本功能是調(diào)節(jié)活性污泥的絮體負(fù)荷，防止產(chǎn)生污泥膨脹。循環(huán)式活性污泥工藝（CAST）-SBR的變形工藝特點(diǎn)：進(jìn)水區(qū)設(shè)置生物選擇器，水力停留時(shí)間為1h；活性污泥回流到反應(yīng)器，回流率一般取20%；反應(yīng)后順序經(jīng)沉淀、排放工序；工藝運(yùn)行覆蓋了SBR及多種變形工藝五、循環(huán)式活性污泥法（CAST）六、周期循環(huán)活性污泥法（CASS）（一）工藝流程CASS是周期循環(huán)活性污泥法的英文CyclicActivatedSludgeSystem的縮寫，是將好氧生物選擇器與傳統(tǒng)的連續(xù)進(jìn)水SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。CASS與CAST的相同之處是系統(tǒng)都由選擇器和反應(yīng)池組成；不同之處是CASS為連續(xù)進(jìn)水，而CAST為間歇進(jìn)水，CASS污泥不回流，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。CASS反應(yīng)器內(nèi)微生物處于好氧—缺氧—厭氧周期性變化之中，因此與CAST工藝一樣，CASS工藝具有較好的除磷、脫氮效果。六、周期循環(huán)活性污泥法（CASS）（二）CASS運(yùn)行工序（p132）七、DAT-IAT法DAT-IAT是序批式活性污泥法（SBR法）的一種變形工藝。DAT池連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)曝氣，IAT池連續(xù)進(jìn)水，但間歇曝氣，處理水和剩余污泥均由IAT池排出。IAT按傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器運(yùn)行方式進(jìn)行周期運(yùn)轉(zhuǎn)，按工作周期分為曝氣期、沉淀期、潷水期和閑置期四個(gè)工序運(yùn)行。IAT向DAT的回流比可視水質(zhì)和MLSS濃度控制在100%~450%。DAT與IAT池容比可根據(jù)曝氣時(shí)間、污泥沉淀性能、潷水裝置能力控制在1∶1左右。DAT與IAT需氧量之比為65%~35%。八、MSBR法改良型序批式活性污泥法（Modified