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两种改良型活性污泥法在城市污水处理中的比较 原培胜 张洪荣 陈现明 王成伟 李冠伦 中国船舶重工集团公司第七一八研究所, 河北 邯郸 056027 摘要 介绍了 2种改良型活性污泥法 氧化沟工艺和百乐克工艺的特点, 并针对 2 种工艺实际应用中的情况, 分析 2 种工艺在今后发展应用中的趋势。 关键词 城市污水 氧化沟 百乐克 活性污泥法 比较 0 引言 在城市污水的处理中 ,氧化沟以其自身的优点被 广泛应用 ,成为城市污水的主要处理工艺。而近几年 在国内开始应用的百乐克 BIOLAK 工艺兼有氧化沟 工艺的优点与自身优点, 在国内的应用也有所增长, 因此将2 种工艺进行了比较 。 1 氧化沟工艺 氧化沟是一种改良型的活性污泥法 ,其曝气池成 封闭型,污水和活性污泥在其中做不停的循环流动, 因此氧化沟也叫做循环曝气池 。 氧化沟一般不设初沉池和污泥消化池 , 结构简 单,运行工艺稳定,管理方便; BOD5去除率高, 适当设 计能使其兼有脱氮除磷的功能 。 氧化沟的曝气装置多采用表面曝气 ,如水平轴转 动的转刷 、 转盘 转碟 ,立式转轴的表曝机等 ,近几年 微孔曝气方式在氧化沟中也常应用 [ 1] 。根据结构特 点、 运行方式及曝气设备种类的不同, 氧化沟有不同 的构造形式。 1. 1 卡鲁塞尔 Carrousel 式氧化沟 卡鲁塞尔式氧化沟是 1967 年由荷兰 DHV 公司 发明的 ,标准的卡鲁塞尔式氧化沟为单沟式 ,属分建 式,有单独的二沉池, 并设有污泥回流系统 。与传统 的氧化沟不同, 卡鲁塞尔式氧化沟的曝气设备采用特 殊设计的立式低速表曝机, 这种表曝机单机容量大, 设备数量少 ,氧化沟沟深可达 5 m 以上 , 较传统的氧 化沟节省占地 10～ 30,土建费用相应减少。 1. 2 奥贝尔 Orbal 式氧化沟 奥贝尔氧化沟是一种多级氧化沟, 一般为多个同 心沟渠组成的, 其几何形状多为圆型或椭圆型 ,这种 沟渠比渠道较长的氧化沟更能利用水流惯性 ,可以节 省能耗 ,多渠串联可减少水流短路现象 [ 2] 。奥贝尔氧 化沟为分建式, 有单独的二沉池, 采用的曝气设备主 要是水平轴转动的转碟曝气器 。 1. 3 交替工作式氧化沟 交替工作式氧化沟是由丹麦Kruger 公司创建的, 它是一种不单独设置二沉池的氧化沟,有二池和三池 交替工作的两种系统 ,即两池和分置在两侧的两池交 替作曝气池和沉淀池 ,其中常用的是三沟式氧化沟。 交替工作式氧化沟无需污泥回流系统,因此大大节约 了运行费用 [ 2,3] 。 1. 4 一体化氧化沟 一体化氧化沟又称合建式氧化沟,是指将二沉池 建在氧化沟内, 集曝气、 沉淀、泥水分离和污泥回流于 一体, 这种氧化沟自 20 世纪 80 年代由美国开发以 来,发展迅速,也出现了多种形式,按照泥水分离器与 主沟的组合方式及设置位置不同可分为 3 类 沟内 式、 边墙式 、 中心岛式 ,每种类型有不同的构造形式, 例如沟内式有 BMTS 型、 Boat 型等 [ 4,5] 。 2 百乐克工艺 BIOLAK 百乐克 BIOLAK 是德国VNO 公司从 70 年代以 后,由氧化塘工艺逐渐发展起来的, 它是一种高效的 生化处理系统, 采用低负荷活性污泥处理工艺, 通过 生化有效降解 COD 及 BOD,并能通过波浪式氧化工 艺对氮和磷进行高效去除 ,属于传统活性污泥法的延 时曝气工艺 。我国最早引进百乐克工艺在 90 年代, 但直到最近两年该工艺才引起我国环保行业的重视, 目前我国有 10 多家污水厂采用了这种工艺在稳定运 行,例如我国山东省招远市污水处理厂 、深圳市龙岗 区龙田污水处理厂、山东莱芜第二污水处理厂以及内 蒙古呼伦贝尔市海拉尔区污水处理厂等地。 2. 1 百乐克工艺的特点 1 预处理 百乐克工艺预处理不需设置初沉 34 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 池,城市污水通过提升泵站进入细格栅 , 拦截污水中 较大的飘浮物和颗粒粗杂质等。在去除粗杂质的同 时可除掉一部分有机负荷 。 2 曝气池 分为 2 个区, 混合区和曝气区。污 水与回流污泥一起进入混合区 ,在搅拌的作用下充分 混合后,再流入曝气区。除了混合作用外 ,污水在混 合区的缺氧环境条件下, 可能发生部分水解酸化反 应,提高废水的可生化性 ,减轻后续曝气区的负担 ,从 而减少动力消耗和曝气池的体积。混合区与好氧处 理区的延时曝气相配合, 对污水的脱氮脱磷可起到一 定的作用 。 百乐克曝气装置为微孔曝气形式, 曝气头悬挂在 浮动链上, 浮动链被松弛固定在曝气池两侧 ,曝气头 与布气管间用软管连接, 通气时, 曝气头由于受力不 均在水中产生运动, 每条浮链可在池中的一定区域中 做蛇形运动。当曝气头偏离浮管垂直轴时,气泡浮至 水面并在浮管一侧爆裂, 从而对浮管产生反向推动力 使浮管运动 ,浮管又反过来带动曝气头运动 ,在曝气 的情况下运动持续不断, 在曝气链的运动过程中, 自 身的自然摆动就可以达到很好的混合效果,整个曝气 链在水中处于来回移动的状态 移动曝气 ,移动的曝 气链在水体中形成了交替不断的好氧区和缺氧区 [ 6] 。 3 二沉池 经过生物处理后,污水进入二沉池, 使混合液澄清、浓缩、固液分离。沉淀池中的上清液 经溢流堰流出, 达标后排放。沉淀下来的污泥大部分 由污泥泵输送回到曝气池 ,极少量的剩余污泥排入污 泥池浓缩 、 贮存 、 待运 。有的百乐克工艺的二沉池与 曝气池合并到一起, 进一步节省了土建费用。 4 污泥处理 由于微生物在曝气池中长期处于 内源呼吸期 ,只产生少量容易脱水的、无臭且较为稳 定的污泥 ,因此百乐克工艺的污泥产率很低。不需要 再进行厌氧消化处理 。由于污泥量很少 ,一般不采用 污泥机械脱水系统 。剩余污泥泵将少量的剩余污泥 排入污泥池 。污泥在池中沉淀 、浓缩后 , 上清液排回 至曝气池 。浓缩的污泥贮存一定时间后 ,用罐车运出 作为肥料 。 2. 2 百乐克工艺的优点 1 百乐克曝气系统的优点 曝气器产生的微气 泡在水中停留时间长, 使氧的利用率明显提高 ,相应 的能耗得以降低 ; 百乐克曝气器的孔隙率为 80, 表 面不容易堵塞; 百乐克曝气器安装在浮动的悬链上, 每条链在池中一定的区域内运动, 不会对池子的某一 部分造成局部侵蚀; 百乐克系统可在不停气放水的情 况下 ,直接将曝气链提出水面维修, 既方便又经济 。 2 曝气池结构 百乐克技术的曝气池可以采用 安装HDPE 防渗层的土池, 易开挖, 且防渗层的效果 使隔离污水与地下水成为可能 ,完全能达到混凝土池 的使用要求 ,减少了大量的土建资金 。 3 百乐克工艺与氧化沟工艺的比较 3. 1 共同的优点 百乐克工艺与氧化沟工艺都属于延时曝气活性 污泥法的改良工艺 ,因此两者具有一些共同的优点 ① 可不设初沉池 ; ②抗冲击负荷能力强 ; ③剩余污泥 量少 ,不用消化处理 。污泥矿化程度高, 无臭味; ④由 于泥龄长, 有利于硝化菌的繁殖, 可起到一定的脱氮 作用 。 3. 2 经济性比较 两者都存在曝气时间长使动力消耗大以及曝气 池容积大 , 占地面积大等缺点, 因此在比较 2 种工艺 的优缺点时 ,首先考虑到其建设投资和运行费用的比 较,即经济性比较 。郑召宏 ,徐琼华 [ 7] 曾对设计规模 为6. 0 10 4 m 3 d 的某城市污水处理厂的投资及运行 成本做了如表 1 中的比较。 表 1 百乐克与氧化沟工艺经济性比较 项目百乐克工艺氧化沟工艺 设计规模 104m3d- 166 工程总投资 万元9 474. 7010 862 占地 hm22020 运行成本 元m- 30. 380 . 55 年运行直接成本 万元832 . 21 188 由此可见百乐克在经济性上具有一定的优势 ,能 够较氧化沟工艺节约大量的建设及运行资金。在较 小的城市污水处理项目中 ,考虑到实际情况可以选用 百乐克工艺以减轻资金压力。 百乐克工艺也具有其自身无法克服的缺点,就是 曝气时间太长, 一般都在 20 h 以上,有的甚至达到6 d 以上, 而且作为活性污泥法 ,污泥膨胀现象也不可避 免。并且目前在世界范围内氧化沟仍然是城市污水 处理的主要工艺 ,在短时间内不可能被取代 ,另外百 乐克虽然在国外已经有较多的应用 ,但在我国其应用 技术还不成熟, 目前国内采用百乐克工艺的厂家设备 尤其是曝气系统 几乎完全靠进口 ,昂贵的进口设备 从一定程度上削弱了百乐克投资上的优势,需要更长 下转第 33 页 35 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 由于植物蛋白质被分解为氨基酸后水解脱氨或者由 专性厌氧菌和兼性厌氧菌在厌氧条件下还原脱氨 ,由 于系统中NO - x- N 浓度较大,大多数细菌 、 放线菌及真 菌利用硝酸盐为氮素营养 ,通过硝酸还原酶的作用将 硝酸还原成氨。 2. 3 污染物沿程变化拟合 用经验公式 ln Ce Ci aL bL 2 对HRT 为 1 d 时的CODCr与 TN 浓度和取样点距进水端距离间的 关系 进行 拟 合 其 中对 于 CODCr, a -0. 2479, b 0. 0247,对于 TN , a - 0. 3426, b 0. 0316。用经 验公式计算出污染物的浓度与实际测定值相吻合。 为此 ,运用此经验公式得到的拟合值能较好的反映实 际情况。 3 结论 自由表面流人工湿地对太湖流域平原河网NO - x- N 类富营养化水体净化效果的研究表明 ,表面流人工 湿地系统在 HRT 为 1 d 时对此类水体中的 CODCr、 TN 、 TP 均有较好的综合净化能力 。HRT 较小时利于 CODCr、 TN、 TP 的去除,HRT 较大时利于 NO - x- N 的去 除。CODCr与TN 去除率随着各自负荷的增加而变大。 参考文献 [ 1] 王红梅, 张莹. 人工湿地中 CODCr、NH 4-N 去除的研究. 山东化 工, 2004, 33 5 -7. [ 2] 张荣社, 周琪等. 自由表面人工湿地脱氮效果中试研究. 环境污 染治理技术与设备,2002, 12 9 -11. [ 3] 杨敦, 周琪. 人工湿地脱氮技术的机理及应用. 中国给水排水, 2003, 19 1 23-24. 作者通讯处 郑少奎 100875 北京市新街口外大街 19 号 北京师 范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室 电话 010 58809266 E -mail zshaokui yahoo. com. cn 2005- 11-18 收稿 上接第 35页 时间摸索和实践 ,开发出性能可靠、价格优廉的国产 设备, 并逐渐扩大其处理污水规模, 才能够成为城市 污水处理及工业废水处理的主流工艺。 参考文献 [ 1] 汪永红, 何睦盈, 区岳州. 采用微孔曝气器的氧化沟实例分析. 中国给水排水, 2003, 19 2 75 -76. [ 2] 张晓琳. 氧化沟污水处理技术及其在工程中的应用. 铁道勘测 与设计,2004, 3 135-137. [ 3] 郭健. 交替工作式氧化沟技术. 污染防治技术, 1996, 9 1 按污染的诱因分 由安全生产事故引发的环境事件 22 起, 由企业违法排污造成的突发环境事件 12起, 由交通事故引发的突发环境事件 11 起, 第三者责任引发的环境事件和气象条 件改变引发的环境事件 4起; 按污染结果分 造成大气环境污染的 15起, 造成水污染的 32 起, 造成水气综合污染的 2 起。 污染事 件发生后, 环保总局立即指导有关省、区环保局采取处置措施, 并对其中 12起事件派出人员赴现场协助开展污染防控工作。 目 前, 事态基本得到控制, 绝大部分事件的警报已解除。 国家环保总局相关负责人说, 通过上述事件, 要求各级环保部门要加大环境执法力度, 切实履行环境应急管理工作职责, 认 真落实突发环境事件应急预案, 严格执行重、特大环境污染事件报告制度, 认真开展各类重点污染源违法排污问题及危险化学品 环境污染隐患的全面排查工作, 严厉打击违法排污行为, 坚决遏制重、特大环境污染事故多发势头。 环编整理 33 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 Abstract In two different operating modes of complete -aeration or micro -aerationanoxicaeration, high C N ratio domestic wastewater was treated by coupling bioreactor. The influent loading of CODCrwas 0. 80～ 1 . 20 kg m3d, concentrations of NH 4-N, TN were among 70～ 90 mg L and 75～ 110 mg L, HRT and temperature in bioreactor were 8 hours and 25 ℃ respectively. Results show that the coupling bioreactor keeps a constant CODCrremoval rate above 85, aswell as removal rate of NH 4-N more than 90. Further more, test indicates that the removal rate of TN is higher and the production of sludge is lower in the process of micro -aerationanoxicaeration than the other one, with the TN removal efficiency of 81. 1, the average sludge production rate of 0. 065 kg MLSS kg CODCr. Keywords coupling bioreactor, low C N ratio, low DO and sludge reduction TREATMENTOFCOKINGWASTERWATERBYADOPTINGMICRO-ELECTROLYSIS- MEMBRANE BIOREACTORWang Qingsheng Guo Chunyu Li Jing et al 26 Abstract Micto -electrolysis is used to remove partial pollutantsin coking wastewater, thus raising biodegradability of the wasterwater, which provides a basis for adopting the micro -electrolysis membrane bioreactor process. The results show that the micro -electrolysis technology not only removes most of pollutants in the wastewater, its removal rate is up to 70 or so, but also improves its biodegradability. Keywords micro -electrolysis, membrane bioreactor, treat and coking wastewater THE PRINCIPLE AND FULL -SCALE APPLICATION OF REVERSED A 2 O PROCESS FOR REMOVING NITROGEN AND PHOSPHORUSBi Xuejun Zhang Bo 29 Abstract Based on expatiating the technical principle of reversed A2 O process, it is analyzed the effect of removing nitrogen and phosphorus in full -scale application of reversed A2 O process. The full -scale application indicates that the reversedA2 O process is adapted to the real conditions of municipalwastewater in China, which is simple and convenient and high-level effciency . Keywords reversed A2 O process, removal of nitrogen and phosphorus, principle and application LAB-SCALE CONTINUOUS PURIFICATION OF NITROGEN -TYPE EUTROPHIC WATERBODY BY OENANTHE DECUMBENCES ON FLOATING -BEDS Zheng Chong Zheng Shaokui Yang Zhifeng et al 31 Abstract Lab -scale continuous purification of nitrogen -type eutrophic waterbody was investigated using oenanthe decumbences on floating- beds at a water temperature of 12. 0～ 18. 7 ℃. The CODCrremovals averaged 14. 02. 4 and 6. 04. 0, respectively, when HR T transferred from 3d to 1d. For TN, they amounted to 34. 65. 8 and 65. 35. 4. For TP, they were 8. 41 . 6 and 10. 7 2. 1. The increase in influent CODCror TN loading was concomitant with the increase in CODCror TN removal. The empiric ula can individually matchwith the pollutant concentration along with the distance in the reactor. Keywords free flow surface constructed wetland; oenanthe decumbences on floating -bed, NOx-N, eutrophication and laboratory -scale continuous treatment COMPARISON OF TWO MODIFIED ACTIVATED SLUDGE PROCESSES FOR TREATING URBAN SEWAGEYuan Peisheng Zhang Hongrong Chen Xianming et al 34 Abstract It isintroduced the characteristics of two modified activated sludge processes, i. e. oxidation ditch processand baileke process. The development trend of the two processes is also analyzed according to the conditions of their actual applications. Keywords urban sewage, oxidation ditch, activated sludge process and comparison APPLICATION OF TREATING DYEING WASTEWATER BY DOUBLE EFFECT COAGULANT- FACULTATIVE HYDROLYSIS -SBRLi Simin Zhang Jiankun Su Chengyuan et al 36 Abstract Dyeing wastewater has high chroma and poor biodegradability , aswell as change inwater flow and quality etc, which is difficult to be treated by microbe. A double effect coagulant-facultative hydrolysis -SBR combined technique was introduced to treat the dyeing wastewater. The running result showed that, it can effectivelly remove the CODCr, BOD5, SS. The quality of the effluent meets the national discharging standard GB4287 -92. Keywords dyeing wastewater, double effect coagulant, facultative hydrolyzation, SBR and shock loading PURIFICATION OF VOLATILE ORGANIC AND ODOR GASES WITH LOW CONCENTRATION BY BIOSun Peishi Wang Jie Wu Xianhua et al 38 Abstract According to subject researches. It is introduced briefly that the basic strains and use conditions of purifying waste gases by bio, aswell as payoffs and uses of strain base, batch production line of strains and preliminary industrial use etc. Keywords purification of waste gas by bio, special strains for gas purification and practical study 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 3, Jun. , 2006