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作者:山东恒隆机械有限公司发布时间:2021-07-26 18:03:13

1.1污水来源及其组成和危害

    养殖场污水主要包括尿、部分粪便和冲洗水,属高浓度有机污水,而且悬浮物和氨氮含量大。这种未经处理的污水进入自然水体后,使水中固体悬浮物、有机物和微生物含量升高,改变水体的物理、化学和生物群落组成,使水质变坏。污水中还含有大量的病原微生物将通过水体或通过水生动植物进行扩散传播,危害人畜健康。为了做到经济效益、社会效益和环境效益的三者有机结合,使企业走可持续发展的道路,必须对其污水进行有效的治理。

1.2 污水处理的主要内容及方案比较

1.2.1 主要内容

  由于废水中BOD,COD浓度高,并还有较高浓度的氮、磷、粪大肠菌群等,为达到排放标准,需设计一套完整的处理工艺系统。首先需通过厌氧反应来降低COD、BOD的浓度,再通过有效的脱氮除磷工艺来降低氮磷的浓度,从而达到安全排放。[1]

1.2.2方案比较

方案一:

    中格栅调节池UASBA/O沉淀池消毒排放

A2/O工艺的基本原理:A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高。[2]

A2/O工艺的优点:

(1)污染物去除效率高,运行稳定,有较好的耐冲击负荷。 

   (2)污泥沉降性能好。

   (3)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

   (4)脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响,因而脱氮除磷效率不可能很高。

   (5)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程zui为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

   (6)在厌氧—缺氧—好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀。

   (7)污泥中磷含量高,一般为2.5%以上。

A2/O工艺的缺点:

   (1)反应池容积比A/O脱氮工艺还要大;

   (2) 污泥内回流量大,能耗较高;

   (3)用于中小型污水厂费用偏高;

   (4) 沼气回收利用经济效益差;

   (5)污泥渗出液需化学除磷。[1]

方案二:

    中格栅沼气池SBR消毒排放

    SBR工艺原理:

    在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥,当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时,微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢,将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离,废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。

    SBR工艺特点:

   (1)理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。

   (2)运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。

   (3)耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲击。

   (4)工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。

   (5)处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。

   (6)反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。

   (7)SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。

   (8)脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果。   

   (9)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。

    SBR工艺的缺点:

   (1)间歇周期运行,对自控要求高;

   (2)变水位运行,电耗增大;

   (3)脱氮除磷效率不太高;

   (4)污泥稳定性不如厌氧硝化好。

方案三:

中格栅调节池UASB氧化沟沉淀池消毒排放

氧化沟技术简介:

    氧化沟(oxidation ditch)又名连续循环曝气池(Continuous loop reactor),是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点,已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。至今,氧化沟技术己经历了半个多世纪的发展,在构造形式、曝气方式、运行方式等方面不断创新,出现了种类繁多、各具特色的氧化沟。从运行方式角度考虑,氧化沟技术发展主要有两方面:一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理;另一方面是按空间顺序安排为主对污水进行处理。属于前者的有交替和半交替工作式氧化沟;属于后者的有连续工作分建式和合建式氧化沟。

氧化沟技术原理:

氧化沟又名氧化渠,因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动,因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长,有机负荷低,其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成,沟体的平面形状一般呈环形,也可以是长方形、L形、圆形或其他形状,沟端面形状多为矩形和梯形。[2]

氧化沟工艺特点:

   (1)构造形式多样性

    基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形,而沟渠的形状和构造则多种多样,沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统;多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠,也可以是相互平行,尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟,合建的氧化沟又有体内式和体外式之分,等等。多种多样的构造形式,赋予了氧化沟灵活机动的运行性能,使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行,并结合其他工艺单元,以满足不同的出水水质要求。

   (2)曝气设备的多样性

    常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式,如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟,采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等,与其他活性污泥法不同的是,曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设,数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定,曝气装置的作用除供应足够的氧气外,还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度,以维持循环及活性污泥的悬浮状态。

   (3)曝气强度可调节

    氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节:通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深,进而改变曝气装置的淹没深度,使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响,从而可以对进水流速起到一定的调节作用;其二是通过直接调节曝气器的转速:由于机电设备和自控技术的发展,目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的,从而可以调节曝气强度的推动力。

    (4)简化了预处理和污泥处理

     氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长,悬浮装有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定,姑氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长,负荷低,排出的剩余污泥已得到高度稳定,剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化,而只需进行浓缩和脱水。

    氧化沟工艺的缺点:

  (1)污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化沟中污泥负荷过高,溶解氧浓度不足,排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀;非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高,细菌吸取了大量营养物质,由于温度低,代谢速度较慢,积贮起大量高粘性的多糖类物质,使活性污泥的表面附着水大大增加,SVI值很高,形成污泥膨胀。

  (2)泡沫问题  

由于进水中带有大量油脂,处理系统不能完全有效地将其除去,部分油脂富集于污泥中,经转刷充氧搅拌,产生大量泡沫;泥龄偏长,污泥老化,也易产生泡沫。

  (3)污泥上浮问题  

当废水中含油量过大,整个系统泥质变轻,在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间,易造成缺氧,产生腐化污泥上浮;当曝气时间过长,在池中发生高度硝化作用,使硝酸盐浓度高,在二沉池易发生反硝化作用,产生氮气,使污泥上浮;另外,废水中含油量过大,污泥可能挟油上浮。

  (4)流速不均及污泥沉积问题  

在氧化沟中,为了获得其独特的混合和处理效果,混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为,zui低流速应为0.15m/s,不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘,转刷的浸没深度为250~300mm,转盘的浸没深度为480~ 530mm。与氧化沟水深(3.0~3.6m)相比,转刷只占了水深的1/10~1/12,转盘也只占了1/6~1/7,因此造成氧化沟上部流速较大(约为0.8~1.2m,甚至更大),而底部流速很小(特别是在水深的2/3或3/4以下,混合液几乎没有流速),致使沟底大量积泥(有时积泥厚度达1.0m),大大减少了氧化沟的有效容积,降低了处理效果,影响了出水水质。

    zui终通过各方面综合考察,选择*的方案。

1.3污水处理的工艺设计及说明

养殖场废水处理方法可简单地归纳为物理处理法、物理化学处理法、化学处理法和生物处理法,应用zui广泛的是生物处理法,即主要通过微生物的生命过程把污水中的有机物转化为新的微生物细胞以及简单形式的无机物,从而达到去除有机物的目的。[3]

    养殖污水的特点是排放集中、水力冲击负荷强、有机质浓度高、水解酸化快、沉淀性能好,且养殖场采用干清粪方式收集粪便,污水中以冲洗水为主。据此我们采用“调节池+缺氧池+好氧池+终沉池+兼性塘”工艺处理本项目污水。

1.3.1工艺流程框图

                          图1 工艺流程图

1.3.2工艺流程特点分析

废水自流进入格栅池,其作用是去除污中固体悬浮物,然后废水流至调节池,在调节池内有效地进行水量和水质调节,经提升泵送入缺氧池,在缺氧池,污水经厌氧消化,去除部分污染物质,部分难降解的有机物质在此转化为易降解的物质有利于好氧消化处理。流入好氧池后,填料上吸附的大量活性生物膜,在氧气充足的条件下,生物膜内的菌体大量吞食污水中的有机污染物,进行新陈代谢,zui大程度地去除水中的有机污染物,同时老化的生物膜在气体的冲刷下自然脱落,净化后的污水自流进入沉淀池,水中的悬浮物沉淀到污泥斗中,污泥在斗中经过一段时间的浓缩后,定期回流到调节池,剩余污泥排入干化池进行干化和回收处理,出水经兼性塘进行后续处理后达标排放。

2.构筑物的作用及特点

2.1格栅池的作用及特点

格栅的主要特点:

   (1)格栅和水流形成35°角,因为折流的形成,即使厚度小于格栅缝隙的许多污物也能被分离出来;

   (2)格栅装备有冲洗装置,挡耙装置,具有自净功能;

   (3)圆柱形结构使格栅比传统格栅过水流量增大,水头损失减少,而且格栅前的堆积平面减少;

   (4)所有与水接触的部件都由不锈钢制作成,并经过酸洗纯化处理,在所有的民用污水和大多数工业用水中,防腐性能强,寿命长;

   (5)通过格栅一体化打捞,输送,压缩处理,即节省了占地面积,也减少了垃圾的后继处理费用;

   (6)几乎不需要维修,旋转点上无需加油,驱动装置加油次数极少;

工作原理

设备与水平面呈35°安装在水渠中,污水从鼓的端头流入鼓中,水通过栅网的栅缝流出, 固体垃圾被过滤在栅网筐内,带有耙齿的清洁臂在圆周运动时清理格栅缝隙,耙齿伸入栅网中,将固体取出,当清洁臂处于zui高点时,通过水的冲洗及挡渣板的作用, 将垃圾从耙齿上清除下来,并掉入垃圾收集装置螺旋输送斗中,在输送过程中通过变螺距的作用被脱水,在zui上端压缩区被挤干,而挤压水被回流至水渠, 垃圾zui后送入集装箱或后继设备,再进行处理。

2.2浓缩池的作用及特点

    (1)原理:采用压力溶气浮选方法,通过压力溶气罐溶入过量空气,然后突然减压释放出大量的微小气泡,并附着在污泥颗粒周围,使其相对密度减小而强制上浮,从污泥表层获得浓缩。

  (2)适用条件:适用于相对密度接近1的活性污泥的浓缩污泥,如活性污泥(相对密度1.005),生物过滤法污泥(相对密度1.025),尤其是采用接触氧化法时,脱落的生物膜含大量气泡,比重更接近于1,用浮选浓缩较为有利。

  (3)气浮浓缩的工艺流程,可分为无回流,用全部污泥加压气浮;有回流水,用回流水加压气浮两种方式运行。

  进水室的作用,是使减压后的溶气水大量释放出微细气泡,并迅速附着在污泥颗粒上。

  气浮池的作用,是上浮浓缩,在池表面形成浓缩污泥层由刮泥机刮出池外。

  不能上浮的颗粒沉至池底,随设在池底的清液排水管一起排出;部分清液回流加压,并在溶气罐中压入压缩空气,使空气大量地溶解在水中。

  减压阀的作用,是使加压溶气水减压至常压,进入进水室起气浮作用。

气浮浓缩可以使污泥含水率从99%以上降低到95%~97%,澄清液的悬浮物浓度不超过0.1%。

2.3调节池的作用及特点

 调节池的作用及特点:

(1)提供对污水处理负荷的缓冲能力,防止处理系统负荷的急剧变化。

(2)减少进入处理系统污水流量的波动。使处理污水时所用化学品的加料速率稳定,适合加料设备的能力。

(3)在控制污水的PH值、稳定水质方面,可利用不同污水自身的中和能力,减少中和作用中化学品的消耗量。

(4)防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学系统。

(5)当系统暂时停止排放污水时,仍能对处理系统继续输入污水,保证系统的正常运行。[5]

2.4水解酸化池作用

水解-酸化工艺的基本原理:

水解-酸化工艺可以从有机物的厌氧分解过程的分析得出。有机物的厌氧分解一般可以分解为三个阶段,*阶段是由兼性细菌产生的水解酶类将大分子物质或不溶性物质水解成低分子可溶性的有机物,这一阶段主要是促使有机物增加溶解性。第二阶段为产酸和脱氢阶段。它把水解形成的溶性小分子由产酸菌氧化成为低分子的有机酸等,并合成新的细胞物质。第三阶段是由产甲烷细菌把第二阶段的产物进一步氧化成甲烷、二氧化碳等,并合成新的细胞物质。难降解的有机化合物通常都是一些大分子的有机化合物、纤维素等,这类污染物的降解首先要经过水解过程,而好氧微生物的水解能力很弱,致使有机物降解缓慢。

   (1)厌氧生物处理恰恰利用了水解-酸化阶段,使一些难降解的物质得到降解。只要适应水解-酸化的微生物菌群生成,就可以使一些难降解的物质得到降解。1967年,人们发现氯代烃在厌氧条件下可以脱氯而分解为较易生物降解的中间体。

   (2)在水解和酸化阶段,主要微生物为水解菌和产酸菌,他们均为兼性细菌,利用水解菌和产酸菌,将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物,改善废水的可生化性,为后续处理创造有利条件。

由于原污水浓度较高,内含大量的氨氮等有机物,好氧生化难以降解,故在生物接触氧化池前设置厌氧脱氮装置。水解酸化池内填料采用立体弹性聚丙烯挂膜式填料,材料强度高、抗老化。比表面积达220m2/m3,不堵塞、无死角,厌氧微生物菌容易着床,有利于生物膜生长,提高其活性,同时又作为反硝化细菌的载体。设计停留时间为4小时。确保污水在兼氧的条件下,由于兼性脱氮菌的作用,将NO2—N和NO3—N还原成N2,排入空气中,同时有机物分解,完成脱硝过程,zui后达到脱氮同时去除大量有机物使污水得到净化。

按理论计算,氧化1kg的NH3-N需用3.4kg的氧气,因此为了提高氧的转移率,水解酸化池中曝气装置设计采用微孔曝气,该曝气头为膜式微孔曝气,曝气头不易堵塞,气量由入孔处的阀门来调节,以保证缺氧中的溶解氧小于0.5mg/L。

2.5接触氧化池的作用及特点

    接触氧化池是一种生物挂膜法为主,兼有活性泥的生物处理装置,通过提供氧源,污水中的有机物被微生物所吸附、降解,使水质得到净化。

    一般设计过程中考虑接触氧化时间以5小时为宜,内部设高比表面积弹性填料,填充率为70%,比表面积近600m2/m3,在设计面积负荷时也应充分考虑冬天气温较低的情况下也能确保较好的处理效率。因此设计负荷应选择比较低的值:0.83kg/m3日。填料使用寿命在8年。池内氧气由罗茨风机提供。气水比也同时考虑较高的值:15∶1。曝气形式:微气孔曝气,曝气头考虑采用目前水处理较先进的胶膜曝气头。该装置在运行过程中永远不会出现堵塞现象,具有曝气气孔小,氧的利用率高等优点,与传统曝气形式相比,具有*的优点。

    接触氧化是一种以生物膜法为主兼有活性污泥法的生物处理工艺。经过充分充氧的污水,浸没全部填料并以一定的速度流经填料,生满生物膜的填料表面经过与充氧的污水充分接触,使水中有机物得到吸附和降解,从而使污水得到进化。     由于大量微生物被固定在填料层表面,形成高浓度的污泥床,俗称生物膜,它具有较强的耐负荷冲击。

    此种结构由于没有或极少量地产生悬浮性的活性污泥,因而不会产生污泥膨胀,这也是此法的一大特点。

    此阶段产关键在于填料层的生物培养与落床,只要运行初期将此项工作做好,运行期间基本不用过问其他问题。

    由于填料骨架替代了活性污泥法中的悬浮性作用,因面不需污泥回流,此举大降低了运行管理程序。

2.6兼性塘作用及特点

  兼性塘是应用zui广泛的一种稳定塘,塘深为1.0~2.0m,塘的上层阳光能够透入的部位为好氧层,其净化机理同好氧塘,在塘的底部,由沉淀的污泥和衰死的藻类、细菌形成污泥层,这里由于缺氧,厌氧微生物起主导作用,进行着厌氧发酵,称为厌氧层。   

好氧层与厌氧层之间为兼性层,这里溶解氧很低,一般白昼有溶解氧存在,而夜间处于厌氧状态,在这层存在着兼性微生物,这类微生物既可利用游离的分子氧,又能在厌氧条件下从硝酸盐离子或碳酸盐离子中摄取氧。   

兼性塘的生物比较丰富,厌氧区有产酸、产甲烷菌,产生代谢产物如乙酸、二氧化碳和甲烷等。由于水力停留时间较长,可繁育出世代期较长的细菌,如硝化菌等。这里除降解有机物外,还可进行硝化反应。

兼性塘中存在着3个区域:表层好氧区,好氧菌与藻类共生,具有好氧塘的特点;底层厌氧区,积累在此区域内的固体杂质被厌氧菌充分分解;中部为好氧区与厌氧区之间的过渡区即兼性区,存在着可起两种作用的兼性菌,并通过兼性菌分解有机物。   兼性塘适用于BOD5浓度为200~500mg/L的废水,去除效率可达到70%~85%。

2.7污泥干化场作用

高粘度污泥干化设备一般采用热风旋片干燥机,根据污泥粘度不同可采用双轴旋片干燥机(立式、卧式)、三轴旋片干燥机(卧式),可将初含水85%以下的高湿物料一次烘干到终含水12%以下,干燥时间短,一般为2-10分钟。由于高速搅拌叶片激烈搅拌潮湿物料,湿物料能与热风良好接触。物料在机内前半部分水分蒸发较快,机内热风温度急剧下降,因此,即使使用高温热风,物料的温升也不高。通过渗滤或蒸发等作用,从污泥中去除大部分含水量,使污泥可以回收利用。

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