鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理A2/O丶MBR和BBR工藝
一體化設(shè)備概述
一體化污水處理設(shè)備是一種集污水收集、處理、排放于一體的設(shè)備，具有占地面積小、處理效果好、運行成本低等優(yōu)點。該設(shè)備采用先進(jìn)的生物處理技術(shù)和物理化學(xué)處理技術(shù)，能夠有效地去除污水中的有機物、氨氮、磷等污染物，達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
污水處理工藝選擇概述
污水處理工藝的選擇是根據(jù)污水進(jìn)水水質(zhì)、出水標(biāo)準(zhǔn)、污水處理廠規(guī)模、排放水體的環(huán)境容量，以及當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)條件、管理水平、自然條件、環(huán)境特點等因素綜合分析研究后確定的。各種工藝有其各自的特點及適用條件，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況、項目的具體特點而定。
污水處理廠工藝選擇原則如下：
①工藝性能先進(jìn)性：工藝先進(jìn)而且成熟，流程簡單，對水質(zhì)適應(yīng)性強，出水達(dá)標(biāo)率高，污泥生成量少且易于處理、處置；
②高效節(jié)能經(jīng)濟(jì)性：耗電量小，運行費用低，投資省，占地少；
?、圻\行管理適用性：運行管理方便，設(shè)備可靠，易于維護(hù)；
?、芪拿魃a(chǎn)安全性：重視環(huán)境，控制噪聲，防治臭氣，創(chuàng)造文明生產(chǎn)條件。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理A2/O丶MBR和BBR工藝
根據(jù)水質(zhì)分析的結(jié)果，本工程進(jìn)水水質(zhì)濃度偏高，BOD5/CODcr=0.2、BOD5/TN=2.1、BOD5/TP=20，需要使用強化脫氮除磷工藝。
根據(jù)對各項污染物去除率的要求，表明污水處理廠需釆用強化生物處理工藝，但生物處理工藝在滿足常規(guī)去除CODcr和BOD5以及SS的同時，必須具備除磷脫氮的功能。通過對國內(nèi)外釆用脫氮除磷工藝的污水廠設(shè)計參數(shù)和運行經(jīng)驗，釆用適宜的除磷脫氮污水生物處理工藝，對表中污染物的去除是能夠得到保證的。
本工程進(jìn)水的TP濃度較高，根據(jù)國內(nèi)外污水處理廠的運行經(jīng)驗，高濃度的TPwanquan依賴于生物除磷是有風(fēng)險的。為保證污水穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放，本工程增設(shè)化學(xué)輔助除磷設(shè)施，與生物除磷相結(jié)合以強化除磷效果，達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
本工程進(jìn)水中的SS濃度較高(以無機顆粒為主)，如果不進(jìn)行預(yù)處理，其對后續(xù)的生化處理系統(tǒng)影響非常大，所以應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施以降低進(jìn)水中的懸浮物濃度。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理A2/O丶MBR和BBR工藝
根據(jù)以上分析，本工程污水處理工藝必須考慮加強除磷脫氮的工藝。根據(jù)水質(zhì)條件分析，本項目污水較適合使用生物脫氮除磷工藝。目前國內(nèi)應(yīng)用的二級污水處理工藝主要包括A2/O、MBR與BBR等，本報告將對這幾種處理工藝進(jìn)行介紹，并進(jìn)一步比選出本工程的推薦工藝。
1. A2/O工藝概述
A2/O是根據(jù)微生物的特性而研究的最典型也最原始的除磷脫氮工藝。A2/O即A-A-O，厭氧-缺氧-好氧流程(Anaerobic -Anoxic-Oxic，簡稱A-A-O或A2/O)。A2/O工藝由厭氧池、缺氧池、好氧池串聯(lián)而成。其流程圖如圖1所示。
它的基本流程是在厭氧-好氧除磷的工藝中加入缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達(dá)到反硝化的目的，在首段的厭氧池主要進(jìn)行磷的釋放，使污水的磷的濃度升高，溶解性的有機物被細(xì)菌吸收使污水中的BOD5濃度下降，另外部分NH3-N因細(xì)胞的合成得以去除，污水中的NH3-N濃度下降。在缺氧池中，反硝化菌利用污水的有機物做碳源，將回流混合液中帶入大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放到空氣，因BOD5濃度繼續(xù)下降，NO3-N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。在好氧池中，有機物被微生物生氧化而繼續(xù)下降，有機N被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO3-N濃度增加，而P隨著聚磷菌的過量攝取。也以較快的速度下降。經(jīng)過多年的實踐檢驗，A2/O工藝在除磷脫氮方面wuketidai，尤其在大型污水處理廠的應(yīng)用，表現(xiàn)出其強大的除磷脫氮功能。
2. MBR工藝概述
傳統(tǒng)的活性污泥工藝(Conventional Activated Sludge, CAS)廣泛地應(yīng)用于各種污水處理中。由于采用重力式沉淀方式作為固液分離手段，因此帶來了很多方面的問題，如固液分離效率不高、處理裝置容積負(fù)荷低、占地面積大、出水水質(zhì)不穩(wěn)定、傳氧效率低、能耗高以及剩余污泥產(chǎn)量大等等。傳統(tǒng)生物處理工藝處理后的水難以滿足越來越嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，同時，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展所帶來的水資源的日益短缺也迫切要求開發(fā)合適的污水資源化技術(shù)，以緩解水資源的供需矛盾。在上述背景下，一種新型的水處理技術(shù)——(Membrane Bioreactor，MBR)應(yīng)運而生。隨著膜分離技術(shù)和產(chǎn)品的不斷開發(fā)，MBR也更具有實用價值，近年來許多國家都投入了大量資金用于開發(fā)此項技術(shù)。
2.1 MBR概述
MBR是指將超、微濾膜分離技術(shù)與污水處理中的生物反應(yīng)器相結(jié)合而成的一種新的污水處理裝置。這種反應(yīng)器綜合了膜處理技術(shù)和生物處理技術(shù)帶來的優(yōu)點。超、微濾膜組件作為泥水分離單元，可以wabquan取代二次沉淀池。超、微濾膜截留活性污泥混合液中微生物絮體和較大分子有機物，使之停留在反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)獲得高生物濃度，并延長有機固體停留時間，極大地提高了微生物對有機物的氧化率。同時，經(jīng)超、微濾膜處理后，出水質(zhì)量高，可以直接用于非飲用水回用。系統(tǒng)幾乎不排剩余污泥，且具有較高的抗沖擊能力。特別1989年Yamamoto將中空纖維膜應(yīng)用于活性污泥處理中，使工藝運行成本大大降低，實際應(yīng)用前景廣闊。因此，MBR是當(dāng)今倍受國內(nèi)外專家學(xué)者重視的一項高新水處理技術(shù)。
2.2 MBR種類
從整體構(gòu)造上來看，MBR是由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成。根據(jù)這兩部分操作單元的組合方式，膜生物反應(yīng)器可分為分置式和一體式(浸沒式)兩種。分置式MBR是指膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置，浸沒式MBR是指膜組件安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部。2種反應(yīng)器的流程如圖6-2所示，分析如表6-2所示。
2.3 MBR工藝優(yōu)缺點
MBR工藝的主要特點如下：
(1)出水水質(zhì)好
由于采用膜分離技術(shù)，不必設(shè)立、過濾等其它固液分離設(shè)備。高效的固液分離將污水中有懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開，不需經(jīng)三級處理即直接可回用，具有較高的水質(zhì)安全性。
(2)占地面積小
膜生物反應(yīng)器生物處理單元內(nèi)微生物維持高濃度，使容積負(fù)荷大大提高，膜分離的高效性使處理單元水力停留時間大大縮短，占地面積減少。同時膜生物反應(yīng)器由于采用了膜組件，不需要沉淀池和專門的過濾車間，系統(tǒng)占地僅為傳統(tǒng)方法的60%。
(3)節(jié)約能源
由于MBR高效的氧利用效率，和dute的間歇性運行方式，大大減少了曝氣設(shè)備的運行時間和用電量，節(jié)省電耗。
與此同時，MBR工藝的主要缺點如下：
(1)對NH3-N去除率不理想
由于MBR工藝的實質(zhì)仍為AO工藝，因此其生物處理能力也與AO工藝接近，從目前的進(jìn)水水質(zhì)來看，本工程的C/N比較低，因此AO工藝并不能將NH3-N去除至目標(biāo)水質(zhì)，而后續(xù)的納濾對BOD、SS及TP的截留效果較好，對NH3-N的去除率并不理想。
(2)水通量較低
由于膜的截留能力較強，導(dǎo)致單位膜面積的水通量較低，因此MBR工藝較多應(yīng)用于水量較小的項目中，對于大規(guī)模污水項目，其膜組配備量較大，因此投資較高。
(3)維護(hù)費用較高
由于膜組件是耗材，一套膜組件的壽命約為2-3年，而更換一套其費用相對較高，導(dǎo)致MBR的維護(hù)費用較其他工藝更高。并且由于國內(nèi)污水內(nèi)所含雜質(zhì)較多，膜很容易被各種尖銳物質(zhì)(如沙粒、竹片等)所劃傷，其更換頻率較國外更高，導(dǎo)致運行成本進(jìn)一步增加。
1.4 BBR工藝概述
BBR生化工藝在城市生活污水的應(yīng)用中主要有以下三個特點：
◆BBR工藝的核心是使用Bacillus菌(芽孢桿菌屬)作為系統(tǒng)的優(yōu)勢菌屬。
◆為了滿足Bacillus菌的生長環(huán)境條件，BBR工藝采用生物膜法(BBR裝置)和活性污泥法(BBR生化池)相結(jié)合的組合生化處理工藝。
◆BBR生化工藝出水可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。
1.4.1 BBR工藝流程
BBR工藝流程如下圖所示：
首先經(jīng)過預(yù)處理的污水進(jìn)入BBR裝置(生物膜法裝置)，在BBR裝置中，通過附著在BBR裝置載體表面上的Bacillus菌吸附和分解進(jìn)水中的有機物、氨氮和磷酸鹽。BBR裝置對有機物的去除率一般可以達(dá)到40-75%。
BBR裝置自流入BBR生化池，在BBR生化池內(nèi)，通過對溶解氧等條件的控制，保證Bacillus菌處于優(yōu)勢地位，最大可能發(fā)揮其高效去除有機物、磷和氮的能力。
BBR生化池的出水自流入二沉池，在二沉池內(nèi)泥水進(jìn)行分離。上清液達(dá)標(biāo)排放。
根據(jù)Bacillus菌生長的需要和工藝特點，需要沉淀池污泥回流(污泥回流)和BBR生化池出水進(jìn)行回流(內(nèi)回流)，污泥回流和內(nèi)回流均至BBR設(shè)備前。
為了保持Bacillus菌的高活性，需要在BBR設(shè)備之前投加促進(jìn)微生物生長和繁殖的營養(yǎng)劑。
1.4.2 BBR工藝特點
BBR工藝的主要特點如下：
◆BBR生化工藝采用了生物膜法(BBR生物轉(zhuǎn)盤裝置)和活性污泥法(BBR生化池)的組合工藝，以保持Bacillus菌去除各種污染物的高性能。
◆BBR生化工藝在處理城市污水時，采用污泥回流保持Bacillus菌的數(shù)量滿足去除有機物的要求；通過內(nèi)回流保持Bacillus菌的高活性和對各種污染物的高去除率。
◆為保持Bacillus菌處于優(yōu)勢地位和對氮、磷較高的高去除效率，BBR生化工藝對溶解氧控制到較低的水平(DO不高于1mg/L)，與傳統(tǒng)生化工藝(一般溶解氧控制在2-4mg/L)相比，BBR生化池所需空氣量少很多，這樣可以很好地降低能耗；加上BBR裝置采用自然通風(fēng)，這樣BBR生化處理工藝相比傳統(tǒng)生化處理工藝的能耗約低30-50%(只對生化部分比較)。
◆BBR生化工藝采用Bacillus菌作為系統(tǒng)的優(yōu)勢菌屬，由于其對有機物、氮和磷的dute去除機理和較高的去除率，通過合理的設(shè)計，其出水可以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。
◆由于Bacillus菌本身具有除臭能力，其生化工藝段、污泥處理段可以不需要進(jìn)行額外的除臭處理，這樣可以減少污水處理廠對除臭系統(tǒng)的投資和運行費用。
◆由于Bacillus菌本身具有自我消毒能力，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥中大腸桿菌屬等指標(biāo)可以比較容易的達(dá)到污泥消毒的要求，對污泥后續(xù)的最終處置(資源化)創(chuàng)造了較好的條件。
◆BBR生化系統(tǒng)整體建設(shè)用地少于傳統(tǒng)工藝。
1.4.3 BBR生化工藝核心技術(shù)——Bacillus菌的使用
① Bacillus菌介紹
芽孢桿菌(Bacillus)，細(xì)菌的一科，能形成芽孢(內(nèi)生孢子)的桿菌或球菌。包括芽孢桿菌屬、芽孢乳桿菌屬、梭菌屬、脫硫腸狀菌屬和芽孢八疊球菌屬等。它們對外界有害因子抵抗力強，分布廣，存在于土壤、水、空氣以及動物腸道等處。
本工藝中利用的芽孢桿菌，主要包括地衣芽孢桿菌、苛性芽胞桿菌、球形芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、浸麻芽孢桿菌等。
?、?Bacillus菌去除污染物機理
A.有機物的去除
Bacillus菌中對蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪有較高的分解能力，去除機理如下：
B.脫氮機理
同傳統(tǒng)的硝化、反硝化脫氮原理不同，Bacillus菌直接吸取胺(有機氮)、氨氮以及銨鹽，為微生物所利用，從而進(jìn)行脫氮，氮元素部分以有機氮的形式進(jìn)入污泥中，并通過剩余污泥的排放從系統(tǒng)中去除，部分轉(zhuǎn)化成氮氣排入空氣中。
C.除磷機理
Bacillus菌屬于革蘭氏陽性菌。與革蘭氏陰性菌相比，革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁比革蘭氏陰性菌(在一般活性污泥工藝中使用的菌類)的細(xì)胞壁厚而均勻，主要通過肽鍵來連接肽聚糖構(gòu)成細(xì)胞壁。革蘭氏陽性菌的細(xì)胞壁包含了大量的磷壁酸。也就是說，在微生物的合成反應(yīng)中，磷酸鹽以磷壁酸的形式進(jìn)入Bacillus菌的細(xì)胞壁中，最后通過剩余污泥的排放從系統(tǒng)中脫磷。
通過Bacillus菌除磷一般去除率在50%以上，為了保證達(dá)標(biāo)，采取輔助化學(xué)除磷。
D.除臭機理
Bacillus菌可將污水中的氨、氨鹽、硫化氫等狀態(tài)的物質(zhì)吸收，去除了臭氣產(chǎn)生成份，大大降低了系統(tǒng)臭氣產(chǎn)生量。
E.消毒機理
Bacillus菌在生長代謝過程中，分泌Bacitracin、Polymyxin、Tyrothicin、Circulin、Gramicidin等抗生素，可以溶解或殺滅處理水中的大腸桿菌及一般細(xì)菌等。
由于系統(tǒng)具有自我消毒能力，剩余污泥基本上不需要進(jìn)行穩(wěn)定化就可以進(jìn)入最終的處理和處置過程。
③ Bacillus菌的特點
◆Bacillus菌具有hao的繁殖能力，在低溫、高鹽度、高壓等jiju嚴(yán)酷的極限環(huán)境中也具有適應(yīng)能力。
◆可分解蛋白質(zhì)和將淀粉分解至葡萄糖的能力。
◆可分解脂肪酸。
◆可吸收轉(zhuǎn)化增殖分解后的物質(zhì)。
◆Bacillus菌屬適氮和硫磺素菌種，可將污水中氮素被氧化前的氨、氨鹽、硫化氫等狀態(tài)的物質(zhì)吸收，去除了臭氣產(chǎn)生成份，降低了系統(tǒng)臭氣產(chǎn)生量。
◆Bacillus菌具有孢子形成能力，在惡劣環(huán)境中能保持活性菌種增殖數(shù)量，維持處理能力。
◆可以分泌抗生素，具有殺菌滅菌的功效。
◆可分泌的酵素具有強力的水分解能力，可分解難分解的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等物質(zhì)，通過對難分解性物質(zhì)的分解、可大幅提高處理效率。
◆能分泌出一種特殊的粘性物質(zhì)，具有很強的吸附過濾能力。
◆含有Bacillus菌的活性污泥的脫水性能非常好。
1.4.4 BBR生化工藝核心設(shè)備——BBR裝置
BBR裝置中的盤片(生物載體)為Bacillus菌提供了一個生長、繁殖的載體，在BBR裝置中保持足夠量的Bacillus菌，同時吸附、分解污水中的污染物。其主要特點如下：
◆BBR盤片是采用優(yōu)質(zhì)材料聚乙稀基樹脂PVDC制造而成的特殊網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
◆該裝置空隙率在97%以上，使其具有較大的比表面積，水和空氣容易進(jìn)出，在均一好氧條件下處理效果好而且穩(wěn)定。
◆BBR盤片質(zhì)量輕(密度在0.05-0.06g/cm3)，不吸水，因此電機功耗較低，后續(xù)的保養(yǎng)和操作也較為簡便。
◆BBR盤片具有dute的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得微生物可以維持較高密度的附著率(約10,000～30,000mg/L)，從而可適應(yīng)流量、有機物負(fù)荷變化造成的沖擊，對低溫也有著jigao的適應(yīng)性。
◆采用優(yōu)質(zhì)材料以及強度jigao的機械結(jié)構(gòu)，使得本裝置可以長期運行。
