城市污水处理的成本是多少,常用的工艺有哪些?
1.关于活性污泥法
目前流行的污水处理工艺有AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等。这些工艺都来源于活性污泥法,各有特点。?
① AB法(吸附—生物氧化)?
这种方法最早是由德国的博胡克教授发明的。在此过程中,根据高负荷和低负荷分两个阶段向曝气池供氧。A级负荷高,曝气时间短,产泥量大。污泥负荷为2.5kgBOD/(kgMLSS?d)以上,罐体容积负荷为6kgBOD/(m3?d)以上;B级负荷低,污泥龄长。在A级和B级之间设有中间沉淀池..二沉池的F/M(污染物与微生物生物量之比)不同,形成不同的微生物群落。AB法虽然有节能的优势,但不适合低浓度水质,A级和B级也可以分期建设。?
②序批式反应器?
SBR法早在20世纪初就开发出来了,但由于人工管理繁琐,一直没有推广。这种方法集进水、曝气、沉淀、出水于一池,通常由四个或三个池组成,从一个池到另一个池依次间歇运行,故称为序批式活性污泥法。现在已经开发出一些连续进水连续出水的改进型SBR工艺,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种集成工艺的特点是工艺简单。由于只有一个反应池,不需要二沉池、回流污泥和设备,一般没有调节池,大部分情况下可以省略初沉池,所以节省占地和投资,耐冲击负荷,运行方式灵活,可以及时安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,达到除磷脱氮的目的。但由于每个池塘需要配备曝气、配水系统、滗水器和控制系统,间歇排水的水头损失大,池塘容量利用率不理想。所以一般不适合大型的城市污水处理厂。?
③ A/A/O法(厌氧-缺氧-好氧)
由于城市污水处理出水脱氮除磷的需要,我国于10年前发展了这种厌氧-缺氧-好氧工艺。氮磷生物处理是一种深度二级处理工艺,可以获得高质量的出水。A/A/O法的同步除磷脱氮机理由两部分组成:一是除磷,污水中的磷处于厌氧状态(do 20)。如果降低污泥浓度,压缩泥龄,控制硝化作用,主要去除磷、BOD5和COD,那么可以采用A/O工艺。
在一些城市,污水处理的流出物没有排入湖泊。如果利用大型水体进行深水排放或农田灌溉,在下一步改扩建中可以考虑脱氮除磷,节省短期投资。?
④普通曝气法及其改进?
这一过程最早出现,至今仍有强大的生命力。一般曝气法处理效果好,经验多,能适应污水量大。对于大型工厂,可以集中建设污泥消化池,产生的沼气可以作为能源使用。传统一般曝气法的缺点是只能作为常规的二级处理,不具备脱氮除磷功能。?
近年来,在工程实践中,可以通过降低普通曝气池的容积负荷来实现脱氮;在一般曝气池前设置厌氧区可以除磷,也可以用化学方法除磷。普通曝气(氧化沟如下所述)去除BOD5的方式有很多种,工程上称为普通曝气的变种,也可以统称为普通曝气。
⑤氧化沟法?
该工艺于50年代初发展起来,因其结构简单、易于管理、不断创新、发展前景和竞争力而迅速推广,可谓目前的热门工艺。氧化沟在应用中已发展成多种形式,有代表性的有:
Passveer是单沟式的简称,表面曝气采用转刷曝气,水深一般为2.5~3.5m,转刷动力效率为1.6 ~ 1.8kgo2/(kW?h).?
Orbal,简称同心圆式,在应用中多由椭圆形的三环路组成,三环路采用不同的DO(如外环为0,中环为1,内环为2),有利于脱氮除磷。采用转盘曝气,水深一般为4.0 ~ 4.5 m,动态效率接近转刷。目前已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小鹰的城市污水处理厂得到应用。
如果氧化沟的取水口可以设计成多种方式,可以有效抵抗暴雨水流的冲击,特别适用于一些合流制排水系统的城市污水处理。?
Carrousel,循环折流板流的简称,采用倒伞形叶轮曝气。从工艺运行的角度来看,水深一般在3.0m左右,但由于供氧和流量的矛盾,污泥容易沉积。?
三沟氧化沟(T型氧化沟)由三个池组成,中间为曝气池,左右两个池兼作沉淀池和曝气池。t型氧化沟结构简单,处理效果好,但由于其旋转刷曝气,水深较浅,面积较大,控制仪表复杂,运行管理难度较大。没有厌氧池,所以没有除磷功能。?
氧化沟一般没有初沉池,负荷低,耐冲击,污泥少。建造成本和电力消耗因采用的沟渠类型而异。比如以转盘、转刷曝气的形式,引入微孔曝气增加水深,可有效提高氧气利用率(提高20%)和功率效率(可达2.5 ~ 3.0 kGo2/(kW?h)の.
2.关于曝气生物滤池
曝气生物滤池(BAF)本质上是一种生物接触氧化池,相当于在曝气池中加入了供微生物生活的填料(过滤器),并在填料下吹空气。这是一种具有活性污泥特性的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)起源于20世纪70年代末的欧洲大陆,现已发展成为法国、英国等国设备制造公司的技术和设备产品。由于选择的填料不同以及是否需要脱氮,设计的工艺参数也不同。如要求出水BOD5和SS小于20 mg/L,BOD5去除率大于90%,容积负荷为0.7 ~ 3.0 kg BOD5/(m3?d)、水力停留时间为1 ~ 2h;硝化作用(90%以上)的工艺容积负荷为0.5 ~ 2.0 kg BOD5/(m3?d)水力停留时间为2-3小时。?
总的来说,我国生物膜法处理城市污水仍需积累经验,处理规模不宜过大,约5× 104m3/d为宜。国外(主要是欧洲)处理水量达到36×104m3/d,与其填料、自动控制手段和先进的反冲洗装置有关,也与其长期积累的运行管理经验有关。
3.关于UNITANK流程
UNITANK工艺与类似的TCBS工艺和MSBR工艺一样,是SBR工艺的新变种和发展。它结合了序批式法、普通曝气池法和三沟氧化沟法的优点,克服了序批式法、三沟氧化沟法和普通曝气池法占地面积大、设备多的缺点。?
典型的UNITANK工艺由三个罐组成,三个罐水力连接,每个罐配有曝气系统,外侧的两个罐配有水堰和排泥口,交替用作曝气池和沉淀池。污水可以进入三个池中的任何一个,采用连续进水,循环交替的方式运行。在自动控制下,各塘处于好氧、缺氧和厌氧状态,从而完成有机物和氮磷的去除。?
UNITANK工艺由比利时Seghers公司在中国澳门特别行政区首建,水处理能力为14×104 m3/d(不下雨时平均水处理能力为7×104m3/d/d)。罐式为封闭式,设计容积负荷为0.58kgBOD/(m3?d)反应池总容积为46800m3,曝气池水力停留时间为8h,出水BOD5和SS小于20mg/L..
这种集成工艺是传统活性污泥工艺的一种变体,通过活性污泥工艺的设计方法可以去除不同的污染物。如果考虑硝化作用,其负荷一般为0.05 ~ 0.10 kg BOD 5/(kg MLSS?d)硝化速率随污水温度而变化。但需要污泥稳定化,其污泥负荷和污泥龄远远超过硝化过程中的数值。?
容积利用率低是这种集成工艺的主要问题,也就是说,在停留时间较长的曝气系统中,约50%的池容量用于沉淀。?
UNITANK工艺的成功取决于系统中使用稳定可靠的仪器和设备。因此,引进技术,消化、吸收和发展先进的自动控制系统是关键问题。一般来说,UNITANK工艺不适合大型(>:10×104m3/d)城市污水处理厂。
4.生物处理方法的新进展
生物处理是目前研究较多、新技术层出不穷的一种方法。好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术都引起了研究者的极大兴趣。由于生物法利用微生物的新陈代谢,将污染物代谢成稳定的小分子如CO2、H2O、NH3、SO2等,二次污染小,在处理生活污水和性质相近的有机污水方面有其独特的优势。自从生物处理法问世以来,其技术得到了很大的发展。随着人们生活水平的提高,生活污水的产生越来越复杂。因此,生物处理法的目的已经从能够处理蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质的降解,提高到能够处理合成洗涤剂、脱氮、除磷等复杂的难降解有机物。这不可避免地要求人们改革流程。过去厌氧生物处理由于效率不理想,处理时间慢,不被重视,仅用于污泥或高浓度有机污水的预处理。但现在,由于能源短缺,厌氧生物处理因能产生能源物质——甲烷而受到越来越多人的青睐,出现了许多新工艺。
(1)活性污泥法的新发展
到目前为止,活性污泥法的运行方式还没有大的突破,经常进行一些局部的改进,但在曝气方式上取得了很大的成就,如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气、采用微泡扩散器等。,增加了氧转移速率,提高了氧利用率,增加了曝气池中的氧浓度。比如美国、日本等国研制的一种超微型气泡扩散器,气泡直径50Lm,吸氧率90%。Frederick Shurg的Reid工程公司开发的氧化沟下曝气也是对曝气方式的改进,将刷式曝气改为涡轮曝气,避免了浮质、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势是向多功能方向发展。采用的方法包括:培养驯化特殊细菌,使活性污泥处理的对象不仅限于生活污水,还可以驯化处理苯酚等有毒有机物,甚至氰化物等有毒无机物;将活性污泥与其他处理方法结合起来,如活性炭-活性污泥法,实际上是活性污泥法形式的活性炭吸附和生物氧化的综合处理方法;固定活性污泥法是提供微生物附着的表面,如合成纤维、塑料、细砂、粘土焦炭等。,使附着相和悬浮相的生物同时存在于曝气池中;这些都提高了活性污泥的净化效率,提高了抵抗有毒物质冲击负荷的能力,还具有脱色、脱氮、消泡的作用,在国外已用于合成纤维、化工印染、炼油、焦化等工业生产的污水处理;活性污泥法与厌氧法相结合去除氮和磷,最典型的工艺是A-O(厌氧-好氧)工艺。活性污泥法也可以与化学法结合,提高多氯联苯和有机磷的去除效果。
(2)生物膜处理的新进展。
生物膜法最早的工艺是1893年出现在英国的普通生物滤池,通过在粗滤料上喷洒污水进行净化。它是最早的人工生物处理设备,目前仍在改进和发展中。在其基础上出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化。近二三十年来,出现了一些新的生物膜处理技术,如生物流化床,以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料为载体,载体表面生长生物膜。充氧污水以一定的流速自下而上流动,使载体上的生物膜与污水充分接触,提高了净化效率。其工艺包括空气流化床、纯氧流化床、三相流化床和厌氧流化床工艺。活性生物滤池是一种将生物滤池、曝气池和二沉池相结合的新型污水处理工艺。其特征是生物滤池的部分出水回流与来自二沉池的污泥一起进入生物滤池。活性生物滤池处理生活污水和食品加工废水的试验结果表明,该系统具有处理效果好、效率高、BOD容积负荷大、无污泥膨胀和耐冲击负荷等优点。此外,还有气动生物转盘、生物转盘与曝气池的组合、藻类转盘等。由于生物膜法的生态环境不同于活性污泥法,藻类、后生动物甚至硝化细菌和反硝化细菌都可以在生物膜法的生态系统中生长,因此可以用于脱氮。
(3)厌氧生物处理的新发展。
厌氧生物处理已有100多年的历史。它是利用厌氧微生物在厌氧条件下分解有机物的技术。由于甲烷菌处理效率低、速度慢、对环境要求严格等缺点,长期以来厌氧生物处理一般只用于污泥处理,其主要工艺为化粪池和消化池。然而,由于近年来能源危机和环境污染的加剧,厌氧生物处理因其产品中含有能源物质而受到人们的关注,大量新型厌氧生物处理技术相继诞生。为了增加厌氧微生物的浓度,有厌氧生物膜处理方法,如厌氧生物过滤器、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧折流板反应器、厌氧流化床法和升流式厌氧污泥床反应器(UASB反应器)。还有人工固定化微生物包埋固定化法,人工将增殖速度慢的厌氧微生物在处理系统中保持在高浓度,提高处理速度,减少处理设备,可用于处理低浓度有机污水。如日本Honda等在1988中采用包埋固定化厌氧微生物处理TOC,150mg?l,TOC去除率可达95%以上。在厌氧处理中,甲烷的缓慢增长速度成为产气的决定性步骤。因此,为了维持沼气发酵中微生物的高浓度,出现了利用膜进行固液分离的方法,如白芬等在1988中的利用超滤膜进行沼气发酵的实验。结果表明,反应器内甲烷浓度提高,TOC容积负荷为2g?l?日,其去除率可达98.4%以上。目前厌氧生物处理的发展趋势是与其他生物处理方法相结合,如厌氧-好氧复合工艺,具有投资省、节能、污泥产量少、出水水质好等一系列优点。厌氧生物处理正朝着处理低浓度有机污水、除磷脱氮、运行维护方便经济等方面发展。
5.活性污泥法的发展趋势
经过几十年的研究和实践,活性污泥法已经成为一种比较完善的工艺。在池型、运行方式、曝气方式、载体等方面很难有大的进步。用常规手段也很难在生物学上有所突破。有学者认为,未来该过程的两大方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
(1)膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀来分离泥水可以给活性污泥工艺带来以下变化:
①污泥膨胀问题不复存在。调节活性污泥系统时,不必考虑污泥的沉降性能,大大简化了过程控制;
②曝气池内的污泥浓度将大大提高(MLSS可达20000mg/L以上),使系统能够在超泥龄、超低负荷的条件下运行,充分满足去除各种污染物的需要;
(3)在相同的处理要求下,曝气池的体积可以大大减小,节省处理厂的占地面积;
④污泥浓度的增加需要更高的曝气量,因此纯氧曝气将广泛应用于膜分离。
虽然膜分离还存在易堵塞等问题,但这些问题正在逐步解决。事实上,目前已有多个膜分离活性污泥系统投入运行,如日本广石川东污水处理厂的膜分离系统,已连续运行3年。
(2)分子生物技术的应用
目前,分子生物技术已经应用于污水处理领域。为了了解聚磷菌除磷的生化机理,人们利用分子诊断技术获得了聚磷菌的遗传信息。在活性污泥中发现的30多种丝状真菌中,只有4种被准确命名和定位,因为这些丝状真菌中的大多数不能被分离和培养。目前正在利用分子诊断技术对这些丝状细菌进行定位,以便进一步准确了解它们的特性。
广泛应用分子诊断技术,建立活性污泥微生物基因库,并在此基础上通过基因技术培育高活性污泥菌株,进一步提高处理效果,是未来的发展方向。