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        曝氣生物蠕動(dòng)床在污水處理工藝中的應(yīng)用及前景

        2020-03-26 09:34:14貢則真
        關(guān)鍵詞:處理工藝氨氮污水處理

        貢則真

        (武漢工程大學(xué),湖北 武漢430205)

        1 概述

        新中國(guó)成立以來,環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)取得了突出成績(jī)和長(zhǎng)足進(jìn)步。環(huán)保意識(shí)不斷強(qiáng)化、環(huán)保措施扎實(shí)推進(jìn)、污染治理成效日益彰顯。從改革開放以來污水廠經(jīng)過前期的大規(guī)模建設(shè),隨著社會(huì)科技的發(fā)展,城市人口的大規(guī)模增加,城市污廢水排放量的增大,以及工業(yè)開發(fā)區(qū)的成立,而導(dǎo)致污水性質(zhì)也與早期相比發(fā)生了巨大的改變。并且隨著我國(guó)環(huán)保力度的加強(qiáng),越來越多的省、市、區(qū)將污染減排與地表水環(huán)境質(zhì)量改善的抓手聚焦到更嚴(yán)格的綜合污水處理廠排水標(biāo)準(zhǔn)上來。所以需要采用一種處理效果好、高效穩(wěn)定、占地小、投資少、操作穩(wěn)定的技術(shù)設(shè)計(jì)改造方法?;诖颂岢隽艘环N新型的生物曝氣蠕動(dòng)床方法,兼顧好養(yǎng)、厭氧、脫氮除磷工藝于一體,方便污水廠改造的新工藝設(shè)計(jì)方式。

        2 曝氣生物蠕動(dòng)床的構(gòu)造

        曝氣生物蠕動(dòng)床的主要作用是通過好氧微生物降低污水中的BOD 和氨氮。依據(jù)載體性能可維持生物的多樣性,使好氧、厭氧菌和兼性菌同時(shí)存在,這一特點(diǎn)在去除高濃度、大分子、難降解有機(jī)物和NH3-N 方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。曝氣生物蠕動(dòng)床分成多級(jí),串聯(lián)運(yùn)行。采用下進(jìn)水上出水逐級(jí)溢流方式布水,在進(jìn)水管頂部設(shè)篦子,下部水平管采用穿孔管進(jìn)行配水。池內(nèi)安裝載體,這種載體的主要特點(diǎn)是空隙小,密度與水接近,脫氮效果明顯,抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)。底部安裝曝氣機(jī)用于曝氣。

        圖1 曝氣生物蠕動(dòng)床的分級(jí)曝氣

        3 曝氣生物蠕動(dòng)床的特點(diǎn)

        在傳統(tǒng)污水處理工藝中,同時(shí)脫氮除磷的作用機(jī)理是當(dāng)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合下完成的。在好氧段,硝化細(xì)菌將入流污水中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮,通過生物硝化作用,轉(zhuǎn)化成硝酸鹽;在缺氧段,反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用,轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氪髿庵校瑥亩_(dá)到脫氮的目的;在厭氧段,聚磷菌釋放磷,并吸收低級(jí)脂肪等易降解的有機(jī)物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通過剩余污泥的排放,將磷去除。[3]由于在曝氣生物蠕動(dòng)床工藝中由于使用了特殊的海綿做載體如圖2 所示,微生物進(jìn)入類海綿載體的空隙后在曝氣的作用下大量繁殖,在海綿內(nèi)部堵塞空隙,無法排出,從而達(dá)到厭氧的條件。會(huì)形成一種載體表面好養(yǎng),中部兼性缺氧,內(nèi)部厭氧的條件。即同時(shí)滿足脫氮除磷的必要條件。該工藝BOD 去除率85%-95%,NH3-N去除率85%-99%。曝氣生物蠕動(dòng)床工藝,大大減少了傳統(tǒng)工藝中既要有好氧池、厭氧池又需有缺氧池才能脫氮除磷的建筑費(fèi)用及運(yùn)行成本,同時(shí)在處理相同水量的污水時(shí)大大減小了占地面積。對(duì)比傳統(tǒng)污水處理工藝,曝氣生物蠕動(dòng)床還具有以下優(yōu)點(diǎn)。

        (1)生物負(fù)載量大,平均32g/L,最高達(dá)60g/L,是傳生物處理工藝的5-10 倍。

        (2)微生物耐毒、抗沖擊能力強(qiáng)性,對(duì)大分子、難降解化合物有優(yōu)異的降解能力對(duì)高濃度有機(jī)污水和氨氮有獨(dú)特處理效果。

        (3)對(duì)氨氮在1400mg/L 以下的高氨氮廢水可直接進(jìn)行生化處理,突破了污水中氨氮含量高于200mg/L 時(shí)將對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用的定論。

        (4)占地小,投資省,運(yùn)行成本低。

        (5)污泥量少只有傳統(tǒng)生物處理工藝的四分之一。

        (6)有除臭功能,可減少臭味污染。

        圖2 曝氣生物蠕動(dòng)床固定載體

        4 曝氣生物蠕動(dòng)床與類似傳統(tǒng)工藝的數(shù)據(jù)對(duì)比(表1-3)

        5 曝氣生物蠕動(dòng)床處理一些工業(yè)廢水的指標(biāo)(表4-6)

        6 發(fā)展前景

        曝氣生物蠕動(dòng)床工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是容積負(fù)荷高,且不需要二次沉淀池,故占地面積較其他一般的生物處理工藝都要小,特別適用于土地緊張的地方及污水廠的升級(jí)改造使用,由于出水SS 的濃度可以達(dá)到很低,故可以提供高質(zhì)量的出水,可接近于過濾的三級(jí)處理水水質(zhì),達(dá)到出水BOD5和SS 在10mg/L 以下并有脫氮除磷的能力,尤其是較強(qiáng)的氨氮處理能力,可深度硝化去除氨氮。由于在曝氣過程中空氣泡是通過濾料層曲折的空隙通道上升的,在水中的停留時(shí)間長(zhǎng),空氣利用效率高,并且是逐級(jí)曝氣在進(jìn)水處微生物消耗氧氣量大,故曝氣量大,出水口處消耗氧氣量小,可適當(dāng)逐級(jí)降低曝氣量,大大節(jié)省能耗及運(yùn)行費(fèi)用。在生物曝氣濾池的流程中,由于各環(huán)節(jié)處理設(shè)施,暴露在空氣中的水面積較小,池面積不大,污水廠臭味較低,衛(wèi)生條件好,故也更適用于對(duì)周圍環(huán)境質(zhì)量要求較高的地方,如風(fēng)景旅游區(qū),市區(qū)附近或周圍人群活動(dòng)較多的地方。[4]因而對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的改擴(kuò)建,曝氣生物蠕動(dòng)床是一種優(yōu)秀的供選擇方法,同時(shí)因?yàn)樗嫉孛娣e小,運(yùn)行成本低。若用作三級(jí)處理來改善現(xiàn)有污水廠的出水水質(zhì),可有很高的水力負(fù)荷,需要的面積約相當(dāng)于一級(jí)處理所需的面積并且生物曝氣蠕動(dòng)床的泥齡很長(zhǎng),產(chǎn)生的污泥量很少,這對(duì)處理單位污水量的工程造價(jià)與污水處理的后期維護(hù),污泥的處置也有巨大優(yōu)勢(shì)。與活性污泥相比,污水處理的規(guī)模越大,采用曝氣生物蠕動(dòng)床的造價(jià)越便宜,對(duì)日污水處理量超過數(shù)千立方米的大中型污水處理工程,采用曝氣生物蠕動(dòng)床是有利的。隨著服務(wù)于工業(yè)區(qū)污水廠以及對(duì)原有生活污水廠的擴(kuò)建、提標(biāo)改造等工程的大規(guī)模實(shí)施。能夠有較強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷,較高的脫氮除磷效果,低工程造價(jià)及運(yùn)行成本,占地較小的曝氣生物蠕動(dòng)床反應(yīng)池必將迎來應(yīng)用的高頻期。

        表1 曝氣生物蠕動(dòng)床與高效生物濾池的比較

        表2 曝氣生物蠕動(dòng)床與生物流化床的比較

        表3 曝氣生物蠕動(dòng)床與與接觸氧化池的比較

        表4 處理煉油廢水效果 單位(mg/L)

        表5 處理苯胺、硝基苯、硝基酚廢水效果 單位(mg/L)

        表6 處理高氨氮城市廢水效果 單位(mg/L)

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