城市污水處理廠工藝流程包括一級處理部分、二級處理部分和污泥處理部分。這三部分的工藝選擇是相互關聯的。
在一級處理中,一般情況下,粗格柵、進水泵房、細格柵、沉砂池是所有污水處理廠的*單元。在污水生物除磷系統中一般不采用曝氣沉砂沉。初沉池的設置與否取決于:
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膜污染是指與膜接觸的料液中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜的物理、化學或生物作用,引起物質在膜表面或膜孔內吸附、沉積,造成膜孔徑減小或堵塞,使膜通量變小且分離性能降低的現象。由于膜污染限制了膜的滲透通量,降低了膜的使用壽命和膜的分離效率,嚴重制約著膜技術的應用和發展。因此,關于膜法處理廢水過程中的膜污染的研究一直備受關注。
筆者主要從膜前預處理工藝、膜材料、膜孔徑的選擇方面介紹了對膜污染的防治措施,旨在給膜技術處理領域研究人員的研究提供一個簡單的參考。
要預防和控制膜污染,首先要了解各種膜過程的過濾機理。一般來說,微/超濾過程主要遵循篩分機理,反滲透過程遵循溶解-擴散機理。相應地,反滲透膜的污染一般為膜面污染,而微/超濾膜的污染一般為表面凝膠層污染和孔內吸附及孔堵塞引起的膜污染。表面污染一般為可逆膜污染,而孔內堵塞和吸附一般為不可逆膜污染。
在明確了各種膜過程的過濾機理以后,可以從以下幾個方面來預防和控制膜污染。
1 預處理工藝的選擇
預處理是指在原料液過濾前加入適當的藥劑,以改變料液或溶質的性質,或對料液進行絮凝、過濾,去除較大的懸浮粒子或膠狀物質,或調整料液的pH以去除膜污染物,從而減輕膜的負荷和污染。
在選擇預處理工藝之前,首先要明確預處理的目的。膜前進行預處理主要是為了防止或減少膜污染,將膜污染降低到低水平。因此,可以根據不同膜過程的需求和進水要求選擇合適的預處理工藝。首先,需在實驗室確定各種膜過程中的關鍵污染物,去除或減少對膜污染起主要作用的關鍵組分。預處理的目的并不是去除所有污染物,而是去除對膜有污染或損害的關鍵污染物,因此處理要適度,過度的預處理反而會引起新的膜污染。
1.1 污水中無機結垢物質引起的膜污染的預處理工藝選擇
在雙膜系統運行過程中,結垢主要發生在反滲透膜元件上,如果超濾進水中的硬度和堿度過高,則容易在反滲透膜段發生結垢,引起反滲透產水通量快速下降。因此,要減少反滲透膜段的結垢污染,需要對污水進行膜前預處理。防止反滲透膜結垢的預處理方式主要有以下幾種:添加阻垢劑、調酸、除硬等。
添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢,還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類:六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優點是操作簡單,膜前無任何處理步驟,且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水COD,高回收率下可能失效,阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。
通過調酸,可使碳酸鈣維持溶解狀態。調酸處理的優點是操作簡單,污水pH不高時,成本低于除硬處理;缺點是調酸處理對Ca、Mg離子無去除作用,濃水側Ca、Mg離子含量仍較高,且對管路防腐要求較高。此外,僅采用加酸控制碳酸鈣結垢時,要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數必須為負數。
污水中膠體引起的膜污染的預處理工藝選擇
膠體污染主要發生在超濾膜元件上,如果反滲透進水中鐵、錳、硅等含量超過一定值,則在反滲透膜元件也會形成污堵,因此,必須控制進水中的鐵、錳、硅等含量。
膠體的粒徑范圍為1 nm~1μm,在水中通常帶電。膠體粒子之間由于靜電斥力的作用,不會發生聚合,很難自然沉降。因此,必須根據膠體物質的特性,在水中加入特定化學藥劑或采用其他方法,使其沉淀下來。
超濾膜前脫除膠體的方法主要有凝聚、絮凝(包括電絮凝)、混凝或氣浮等。凝聚是在廢水中投加帶正離子的混凝藥劑,大量正離子在膠體粒子之間的存在可以消除膠體粒子之間的靜電排斥,從而使微粒聚結。常用的凝聚劑有硫酸鋁、*、明礬、氯化鐵等。絮凝是在廢水中加入高分子混凝藥劑,高分子混凝藥劑溶解后,會形成高分子聚合物,這種高聚物的結構是線型結構,線的一端拉著一個微小粒子,另一端拉著另一個微小粒子,在相距較遠兩個粒子之間起著黏結架橋的作用,使得微粒逐漸變大,終形成大顆粒的絮凝體,加速顆粒沉降。常用的絮凝劑有聚丙烯酰胺(PAM)、聚鐵(PE)等。凝聚與絮凝結合在一起使用的過程為混凝過程。混凝對原水的懸浮物、有機物及膠體物質等雜質都有去除效果,操作簡單,處理成本低,是目前國內外應用普遍的水處理方法。據文獻報道,一般混凝+過濾可去除60%的膠體硅,混凝+澄清過濾可去除90%的膠體硅。
1.3 污水中有機物引起的膜污染的預處理工藝選擇
在污水處理過程中,脫除和濃縮有機物是主要目標。在雙膜系統運行過程中,有機物引起的膜污染在超濾和反滲透膜段都有體現。由于煉油污水中的大分子有機物相對較多,因此超濾膜段大分子有機物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴重。有機物容易吸附在膜面上引起膜通量急劇下降,當高分子質量的有機物為憎水性或帶正電荷時,這種吸附過程更易進行;當pH>9時,膜表面及有機物均呈負電荷,因此,高pH有利于防止有機物污染。但以乳化狀態出現的有機物會在膜表面形成有機污染薄層,引發嚴重的膜性能衰減,必須在預處理部分除去。
酒店用品洗滌污水處理一體化設備目前來說,膜前預處理去除有機物的方式可分為以下2大類:物理化學法和生物法。物理化學法主要包括吸附法、絮凝劑混凝沉淀法、高級氧化法;生物法主要為膜前深度生化處理,包括接觸氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中,吸附法常用的吸附劑為活性炭,但活性炭吸附費用較高,并且再生困難,容易產生二次污染。絮凝法可有效去除水中的懸浮性物質,防止膜發生膠體污染。高級氧化法可有效去除水中難降解有機物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機物、氨氮、油,并截留大量懸浮物,BAF尤其對氨氮去除效果好。不同的預處理方法各有優勢,必須結合實際廢水水質篩選出相應的有機物去除手段。
污水處理工藝主要包括三大類:1、物化法,2、活性污泥法3、生物膜法。其中,物化法包括加藥澄清、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法等;活性污泥法包括氧化溝、A2/O、SBR、AB法等;生物膜法包括曝氣生物濾池、生物轉盤、接觸氧化池、生物流化床等工藝。因MBR屬于生化與膜法的結合,相當于提標或者替代二沉池的一種手段或者工藝,本文不再敘述,僅做生化部分的介紹。下面主要介紹目前國內城鎮污水處理較常見的幾種污水處理工藝。
一、氧化溝工藝
1、工藝簡介
氧化溝又名氧化渠,因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動,因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長,有機負荷低,其本質上屬于延時曝氣系統。
氧化溝利用連續環式反應池作生物反應池,混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續循環,氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置,向反應池中的物質傳遞水平速度,從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環。
氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成,溝體的平面形狀一般呈環形,也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀,溝端面形狀多為矩形和梯形。
2、工藝優點
①循環流量大,使進水達到快速混合稀釋,具有很強的抗沖擊負荷能力。同時,由于氧化溝負荷低,一般是在延時曝氣條件下運行,水和固體停留時間長,固體總量大,因而對沖擊負荷也有較強的緩沖作用;
②運行中水力條件好,不會產生污泥沉積,因而使出水水質穩定;
③由于表曝型氧化溝采用倒傘型表面曝氣機,它的支承方式為浮軸式,機械受力比較合理,因此具有使用壽命長、易于維修管理、能*穩定運行等特點。采用倒傘型表明曝氣機,供氧能力大,設備數量少,日常維護工作量極小,且對運行管理人員沒有特殊要求;
④可以通過改變曝氣機的工作數量、轉速調整其供氧氧能力和可節省電耗;
⑤該工藝由于泥齡長,污泥在氧化溝中趨于相對穩定,不需要消化。
⑥該工藝流程簡單,構筑物少,控制管理較方便。
3、工藝缺點
①池深淺,占地面積相對較大,基建投資較大,使得工程造價和征地費用增加;②存在污泥膨脹問題;③存在泡沫問題;④存在污泥上浮問題;⑤需要設置單獨的二沉池和污泥回流系統。
適用范圍
廣泛應用于大、中、小城市。
A2/O工藝
1、工藝簡介
A2/O是一種有效的除磷脫氮工藝,是一種深度二級處理工藝,是傳統活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合,生物池通過曝氣裝置、推進器(厭氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、好氧段。A2/O生物除磷脫氮系統的活性污泥中,菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在除磷方面利用聚磷菌的好氧聚磷,厭氧釋磷起到除磷效果,脫氮方面在好氧階段硝化,厭氧階段反硝化起到脫氮的作用。