美(mei)麗(li)鄉(xiang)村(cun)壹(yi)體(ti)化(hua)汙水處(chu)理系(xi)統

SBR是序(xu)批式間(jian)歇活性(xing)汙泥法(fa)的(de)簡稱(cheng),是近(jin)年(nian)來(lai)被(bei)國內(nei)外(wai)引(yin)起重視、研究(jiu)並大力推廣應用的(de)壹(yi)種汙水生(sheng)物處(chu)理新技(ji)術。CASS工(gong)藝是壹(yi)種循(xun)環式活性(xing)汙泥法(fa),是SBR工藝(yi)的(de)更(geng)新變(bian)型(xing)。之所以出(chu)現CASS工藝,是因為(wei)SBR有(you)其(qi)自(zi)身(shen)難(nan)以(yi)克(ke)服(fu)的(de)缺點,但(dan)CASS工藝(yi)不(bu)可*替代(dai)SBR。本(ben)文(wen)在(zai)分(fen)析這(zhe)兩種工藝原理的(de)基礎(chu)上,對兩者(zhe)進行(xing)了(le)較(jiao)為(wei)詳(xiang)細的(de)比(bi)較。
原理及(ji)工藝(yi)特點
原理
SBR工(gong)藝是通過(guo)時(shi)間(jian)上的(de)交替(ti)運行(xing)實現傳(chuan)統(tong)活性(xing)汙泥法(fa)的(de)運行(xing)全過(guo)程。該(gai)工(gong)藝只有(you)壹(yi)個SBR池(chi),但(dan)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)調(tiao)節(jie)池、曝氣(qi)池(chi)和沈澱池的(de)功能(neng)。運(yun)行(xing)過(guo)程分(fen)為(wei)進(jin)水、曝(pu)氣、沈澱、潷水、閑(xian)置(zhi)五個階(jie)段(duan)。壹(yi)個運(yun)行(xing)周(zhou)期(qi)內(nei),各(ge)階(jie)段(duan)的(de)運行(xing)時(shi)間(jian)、反應器混(hun)合液體(ti)積的(de)變化(hua)及(ji)運行(xing)狀(zhuang)態(tai)等(deng)都可以根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)汙水的(de)性質(zhi)、出水水質(zhi)及(ji)運行(xing)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)等(deng)靈(ling)活掌(zhang)握。

CASS工藝包(bao)括充水—曝(pu)氣、充(chong)水—泥水分(fen)離、潷(bi)水和(he)充水—閑(xian)置(zhi)等(deng)四個(ge)階(jie)段(duan)。不(bu)同(tong)的(de)運行(xing)階(jie)段(duan),根(gen)據(ju)需(xu)要調(tiao)整(zheng)運(yun)行(xing)方(fang)式。CASS工藝(yi)共(gong)分(fen)為(wei)三(san)個(ge)反應區(qu):生(sheng)物選(xuan)擇區(qu)(DO<0.2mg do="">0.5mg/L)和(he)好氧(yang)區(qu)(DO=(2～3)mg/L)。生(sheng)物選(xuan)擇器為(wei)CASS前(qian)端(duan)的(de)小(xiao)容積區(qu),通(tong)常(chang)在(zai)厭(yan)氧或(huo)兼氧條(tiao)件(jian)下(xia)運行(xing)。有(you)機汙染物通(tong)過三(san)個(ge)區(qu)的(de)連續(xu)降解,可以達(da)到(dao)很好的(de)處(chu)理效果,同(tong)時(shi)能(neng)夠(gou)實現脫(tuo)氮除磷(lin)。
工藝(yi)特點
與傳統(tong)活性(xing)汙泥法(fa)相(xiang)比(bi),SBR工藝(yi)所具(ju)有(you)的(de)優點非(fei)常(chang)明顯(xian):工藝簡單(dan),調節(jie)池體(ti)積小(xiao)或(huo)不(bu)設,無(wu)二(er)沈池(chi)和汙泥回流(liu),運(yun)行方(fang)式靈(ling)活;結(jie)構緊(jin)湊(cou),占地(di)少(shao),基建(jian)、運行(xing)費(fei)用低(di);反應過(guo)程濃度(du)梯(ti)度(du)大(da),不(bu)易(yi)發生汙泥膨脹;抗負(fu)荷沖擊能(neng)力(li)強(qiang),處(chu)理效果好;厭(yan)氧(缺(que)氧)和好氧(yang)交(jiao)替(ti)發生,同(tong)時(shi)脫(tuo)氮除磷(lin)而不(bu)需(xu)額外(wai)增(zeng)加(jia)反應器。
CASS工(gong)藝(yi)與其(qi)他(ta)工藝相(xiang)比(bi),特點如下(xia):CASS池的(de)變容運行提高(gao)了(le)系(xi)統對水量水質(zhi)變化(hua)的(de)適應性(xing)和(he)操(cao)作的(de)靈(ling)活性(xing);選(xuan)擇器的(de)設置(zhi)加(jia)強(qiang)了(le)微(wei)生(sheng)物對磷(lin)的(de)釋放、反硝化(hua)、對有(you)機物的(de)吸附(fu)吸收(shou)等(deng)作用,增(zeng)加(jia)了(le)系(xi)統運行(xing)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing);周(zhou)期(qi)內(nei)反應器以(yi)厭(yan)氧—缺(que)氧—好氧(yang)—缺(que)氧(yang)—厭(yan)氧的(de)方式運行(xing),有(you)比(bi)較理(li)想(xiang)的(de)脫氮除磷(lin)效果。
生物降(jiang)解能(neng)力(li)比(bi)較
SBR工(gong)藝(yi)在(zai)反應階(jie)段(duan),基質濃度(du)隨(sui)時(shi)間(jian)由高(gao)到(dao)低(di)變(bian)化(hua),微生(sheng)物經歷了(le)對數(shu)生(sheng)長(chang)期(qi)、減(jian)速(su)生長(chang)期(qi)和(he)衰減期(qi),其(qi)降解有(you)機物的(de)速(su)率(lv)也(ye)相(xiang)應地(di)由(you)零級(ji)反應向(xiang)壹(yi)級(ji)反應過(guo)渡(du)。由(you)於(yu)SBR系(xi)統的(de)非(fei)穩(wen)態(tai)運(yun)行(xing),反應器中生物相(xiang)十(shi)分(fen)復(fu)雜(za),微(wei)生物的(de)種類繁多,各(ge)種微生物交(jiao)互作用,強(qiang)化(hua)了(le)工(gong)藝(yi)的(de)處(chu)理效能(neng);采(cai)用該(gai)法(fa)處(chu)理COD濃度(du)可達幾(ji)百(bai)到(dao)幾(ji)千(qian)毫克每(mei)升,其(qi)去除率(lv)均比(bi)傳統(tong)活性(xing)汙泥法(fa)高,而(er)且可去除壹(yi)些理(li)論(lun)上難以(yi)生物降(jiang)解的(de)有(you)機物質(zhi)。

CASS工藝從(cong)汙染物的(de)降解過(guo)程來(lai)看,汙水以(yi)相(xiang)對較(jiao)低(di)的(de)流量連(lian)續(xu)進入(ru)反應池(chi),被(bei)混(hun)合液稀(xi)釋到(dao)相(xiang)對較(jiao)低(di)的(de)濃度(du)。從(cong)空間(jian)上看CASS工藝為(wei)*混(hun)合式,而在(zai)時(shi)間(jian)上則為(wei)推(tui)流式,基質濃度(du)逐漸(jian)降(jiang)低(di),濃度(du)梯(ti)度(du)從(cong)大到(dao)小(xiao),在(zai)曝氣(qi)階(jie)段(duan)有(you)機物得(de)到(dao)*降(jiang)解。通(tong)過(guo)對沈澱階(jie)段(duan)和(he)排(pai)水階(jie)段(duan)汙水進(jin)入(ru)反應池(chi)後(hou)基質在(zai)主(zhu)反應區(qu)內(nei)擴(kuo)散規律(lv)的(de)研究(jiu),發現基質擴散前(qian)沿(yan)邊(bian)界(jie)在(zai)反應器水平(ping)方(fang)向(xiang)和垂直方(fang)向(xiang)都與(yu)沈澱時(shi)間(jian)的(de)自(zi)然(ran)對數(shu)呈(cheng)函(han)數(shu)關(guan)系(xi)。
類似的(de)脫氮除磷(lin)過程
廢(fei)水的(de)脫氮除磷(lin)要求(qiu)經歷厭(yan)氧壹(yi)缺氧(yang)壹(yi)好氧(yang)這(zhe)樣(yang)壹(yi)個過(guo)程,而(er)SBR工(gong)藝在(zai)時(shi)間(jian)上的(de)靈(ling)活控(kong)制,不(bu)僅(jin)可以很容易地(di)實現好氧(yang)、缺(que)氧(yang)和厭(yan)氧,而(er)且很容易在(zai)好氧(yang)條(tiao)件(jian)下(xia)增(zeng)大(da)曝氣量、延(yan)長曝(pu)氣(qi)時(shi)間(jian)和增(zeng)加(jia)汙泥齡來(lai)強(qiang)化(hua)硝化(hua)反應及(ji)聚磷(lin)菌過(guo)量攝磷(lin);也(ye)可以在(zai)缺氧(yang)條件(jian)下(xia)方便地(di)投加(jia)原汙水或(huo)提高(gao)汙泥濃度(du)等(deng)方式使(shi)反硝化(hua)過程更(geng)快(kuai)地(di)完成;還可以在(zai)厭(yan)氧條(tiao)件(jian)下(xia)通過(guo)攪拌(ban)促(cu)進(jin)聚(ju)磷(lin)菌充(chong)分(fen)地(di)釋磷(lin)。
CASS工藝(yi)的(de)脫氮除磷(lin)效果則更(geng)為(wei)明(ming)顯(xian)。生物選(xuan)擇器的(de)設置(zhi)為(wei)除磷(lin)創造(zao)了(le)有(you)利(li)條件(jian)。來(lai)自(zi)主(zhu)反應區(qu)高(gao)濃度(du)汙泥和廢(fei)水充(chong)分(fen)混(hun)合,汙泥中的(de)反硝化(hua)菌以(yi)汙水中的(de)有(you)機物為(wei)碳源(yuan),還(hai)原硝態氮(汙泥中的(de)硝態氮壹(yi)般(ban)為(wei)2mg/L)為(wei)氮氣(qi),實現脫(tuo)氮。
聚(ju)磷(lin)菌在(zai)厭(yan)氧條(tiao)件(jian)下(xia)分(fen)解體(ti)內(nei)的(de)聚磷(lin)酸(suan)鹽(yan)釋放到(dao)水中,獲得(de)能(neng)量用於(yu)吸(xi)收(shou)廢(fei)水中的(de)有(you)機酸(suan)合成聚β—羥(qiang)基丁(ding)酸(suan)(PHB)並儲存於細胞(bao)內(nei),這(zhe)是壹(yi)個過(guo)量的(de)釋放磷(lin)的(de)過程,為(wei)好氧(yang)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)過量攝磷(lin)創造(zao)先(xian)決(jue)條件(jian)。由(you)於廢(fei)水的(de)進入(ru),在(zai)此區(qu)域(yu)還(hai)發(fa)生比(bi)較明(ming)顯(xian)的(de)反硝化(hua),其(qi)去除的(de)氮占(zhan)總(zong)去除率(lv)的(de)20%左(zuo)右。
在(zai)缺氧(yang)區(qu),微(wei)量曝(pu)氣可以強(qiang)化(hua)反硝化(hua)功能(neng),也(ye)可不(bu)曝(pu)氣進行除磷(lin)。對主(zhu)反應區(qu)的(de)曝氣(qi)強度(du)進(jin)行控(kong)制,使(shi)溶液處(chu)於好氧(yang)而(er)活性(xing)汙泥內(nei)部(bu)則基本(ben)處(chu)於缺(que)氧狀態,從(cong)而可以實現同(tong)步硝化(hua)和反硝化(hua)。
經濟性(xing)和(he)運行方(fang)式比(bi)較
美(mei)麗(li)鄉(xiang)村(cun)壹(yi)體(ti)化(hua)汙水處(chu)理系(xi)統經濟性(xing)比(bi)較
SBR工(gong)藝(yi)只需(xu)要壹(yi)個序(xu)批式間(jian)歇反應池(chi)即(ji)可,與傳(chuan)統(tong)活性(xing)汙泥法(fa)相(xiang)比(bi),不(bu)需(xu)設置(zhi)二(er)沈池(chi)、汙泥回流(liu)及(ji)汙泥回流(liu)設備。若水量水質(zhi)相(xiang)對穩(wen)定(ding),也(ye)可不(bu)設調節(jie)池。Ketchum等(deng)人(ren)的(de)統計(ji)結(jie)果表明(ming),采(cai)用SBR工(gong)藝(yi)處(chu)理小(xiao)城鎮(zhen)汙水,要(yao)比(bi)普通(tong)活性(xing)汙泥法(fa)節(jie)省(sheng)基建(jian)投資30%以上。另外(wai),系(xi)統的(de)布置(zhi)緊湊(cou),占地(di)面(mian)積較少(shao)。由(you)於SBR工藝(yi)曝(pu)氣是間(jian)斷的(de),曝氣(qi)供氧(yang)時(shi)的(de)推動(dong)力比(bi)平(ping)時(shi)高(gao)20%～30%,氧的(de)轉移(yi)率(lv)高,所以運(yun)行費(fei)用比(bi)傳統(tong)活性(xing)汙泥法(fa)低。
從(cong)CASS工藝(yi)投入(ru)運(yun)行(xing)的(de)實例(li)分(fen)析,該(gai)工(gong)藝與其(qi)他(ta)工藝相(xiang)比(bi)具(ju)有(you)壹(yi)定的(de)經濟優勢(shi)。首(shou)先(xian),建(jian)設費(fei)用低(di),比(bi)普通(tong)曝(pu)氣(qi)法(fa)省(sheng)25%,無(wu)初沈池(chi)、二(er)沈池(chi);其(qi)次(ci),占地(di)面(mian)積少(shao),比(bi)普通(tong)曝(pu)氣(qi)法(fa)省(sheng)20%～30%;另外(wai),運(yun)行費(fei)用低(di),自(zi)動(dong)化(hua)程度(du)高(gao),管理(li)方(fang)便,脫(tuo)氮除磷(lin)不(bu)需(xu)要另加(jia)藥劑,運行費(fei)用省(sheng)25%左(zuo)右。統計(ji)數(shu)據(ju)表明(ming)CASS工(gong)藝(yi)具(ju)有(you)的(de)經濟優勢(shi),所以在(zai)設計(ji)過(guo)程中應優先(xian)考慮。

填料的(de)功能(neng)
在(zai)廢(fei)水生(sheng)化(hua)處(chu)理中，對有(you)機汙染物進(jin)行分(fen)解的(de)主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)者(zhe)是細菌在(zai)細菌的(de)外(wai)表有(you)壹(yi)粘層(ceng)，使(shi)細菌具(ju)有(you)結(jie)臺(tai)附(fu)著(zhe)能(neng)。廢(fei)水處(chu)理裝置(zhi)中采(cai)用填(tian)料以後(hou)，使(shi)微生(sheng)物有(you)了(le)壹(yi)個附(fu)著(zhe)場(chang)所， 細菌在(zai)填料表面(mian)的(de)附(fu)著(zhe)和相(xiang)互結(jie)合(he)， 就形成了(le)生(sheng)物膜。
活性(xing)汙泥法(fa)中，細菌以(yi)結合(he)成菌膠(jiao)團(tuan)的(de)形式存在(zai)並始(shi)終(zhong)處(chu)於壹(yi)種動態狀況， 對有(you)機汙染物的(de)吸收(shou)分(fen)解是以形(xing)成更(geng)多的(de)微生(sheng)物為(wei)主(zhu)。 廢(fei)水就(jiu)相(xiang)當於是微生(sheng)物的(de)壹(yi)種培(pei)養(yang)基，在(zai)充氧(yang)和水流(liu)運動(dong)的(de)作用下(xia)，微生(sheng)物培(pei)養(yang)繁殖的(de)數(shu)量越(yue)來(lai)越(yue)多，需(xu)要用剩余汙泥的(de)形式排(pai)出。
細菌在(zai)填料上附(fu)著(zhe)形成生物膜，其(qi)功能(neng)形(xing)式就不(bu)同(tong)於活性(xing)汙泥法(fa)。生物膜法(fa)中，細菌附(fu)著(zhe)在(zai)填料上穩(wen)定(ding)生(sheng)存(cun)，廢(fei)水中的(de)汙染物是被微(wei)生(sheng)物吸(xi)收(shou)分(fen)解的(de)對象(xiang)，微(wei)生物以(yi)充分(fen)發揮分(fen)解功(gong)能(neng)為(wei)主(zhu)，把(ba)有(you)機汙染物分(fen)解為(wei)不(bu)可生他(ta)物或(huo)者(zhe)CI-I M c 等(deng)，新生(sheng)繁(fan)殖的(de)數(shu)量只與老(lao)化(hua)脫落的(de)生物膜相(xiang)平(ping)衡。因此(ci)，填(tian)料不(bu)僅(jin)使(shi)微生(sheng)物有(you)了(le)壹(yi)個固(gu)定(ding)附(fu)著(zhe)的(de)場(chang)所，還使(shi)細菌的(de)分(fen)解功(gong)能(neng)得(de)到(dao)加(jia)強(qiang)，新生(sheng)繁(fan)殖的(de)數(shu)量減(jian)少(shao)。

孔(kong)隙可變性(xing)

從(cong)微觀(guan)上看，填料微單(dan)元與微(wei)單(dan)元之壹(yi)間(jian)，應處(chu)於壹(yi)種相(xiang)對運(yun)動(dong)—— 孔隙可變狀(zhuang)’態(tai)。細菌在(zai)填料上附(fu)著(zhe)後，如果是靜止(zhi)，則對有(you)機汙染物的(de)接觸(chu)氧化(hua)作用、吸(xi)收(shou)分(fen)解作用和(he)自(zi)身(shen)的(de)新陳(chen)代(dai)謝(xie)作用都會(hui)減(jian)弱。如(ru)果(guo)暑處(chu)於壹(yi)種有(you)壹(yi)定局(ju)限的(de)相(xiang)對運(yun)動(dong)，根據(ju)運(yun)動加(jia)強(qiang)作用的(de)原理， 能(neng)夠(gou)使(shi)填料的(de)諸(zhu)功能(neng)作用都得(de)到(dao)加(jia)強(qiang)。
硬(ying)填(tian)料中，除以(yi)砂(sha)和細石為(wei)填(tian)料的(de)流化(hua)床有(you)填(tian)料微單(dan)元的(de)孔隙(xi)可變性(xing)以(yi)外(wai)，其(qi)它(ta)都不(bu)可能(neng)存(cun)在(zai)。轉盤形式也(ye)只是使(shi)膜整(zheng)體(ti)運動而(er)不(bu)存(cun)在(zai)孔隙(xi)可變性(xing)。
“軟(ruan)”是 變” 的(de)基礎(chu)，軟(ruan)性(xing)填料就存(cun)在(zai)孔隙(xi)可變的(de)潛在(zai)優勢(shi)。這(zhe)種優勢(shi)發(fa)揮是否(fou)良(liang)好，關(guan)鍵(jian)取(qu)決(jue)於填(tian)料微單(dan)元—— 軟絲(si)是否(fou)能(neng)產(chan)生(sheng)良(liang)好的(de)運動(dong)性，這(zhe)就與坎性填(tian)料的(de)加(jia)工(gong)和(he)固(gu)定方法(fa)有(you)關(guan)。填料微單(dan)元有(you)運(yun)動， 孔(kong)隙(xi)可變就(jiu)行(xing)。運動程度(du)和(he)可變幅(fu)度(du)應該(gai)是略(lve)小(xiao)和微(wei)動(dong)， 運(yun)動太強烈(lie)和孔隙可變幅(fu)度(du)太大， 則會(hui)適(shi)得(de)其(qi)反破壞生(sheng)物膜的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。以(yi)細石為(wei)填(tian)料的(de)流化(hua)床， 微(wei)單(dan)元運動(dong)強(qiang)烈(lie)，孔隙可變幅(fu)度(du)太大，生物膜穩(wen)定(ding)性(xing)就(jiu)差。
A/O法(fa)即(ji)為(wei)缺(que)氧/好氧(yang)生(sheng)化(hua)處(chu)理法(fa)，是國外(wai)20世(shi)紀七(qi)十(shi)年(nian)代(dai)末(mo)開(kai)發(fa)出(chu)來(lai)的(de)壹(yi)種汙水處(chu)理新工(gong)藝(yi)，它(ta)不(bu)僅(jin)能(neng)去(qu)除汙水中的(de)BOD5、CODcr而且能(neng)有(you)效的(de)除氮。
A段(duan)池(chi)又稱(cheng)為(wei)缺(que)氧池，或(huo)水解池(chi)。水解的(de)機理從(cong)化(hua)學(xue)的(de)角度(du)來(lai)說(shuo)，絕大多(duo)數(shu)化(hua)合物在(zai)壹(yi)定條(tiao)件(jian)下(xia)與水接(jie)觸(chu)都會(hui)發(fa)生水解反應，水解反應可使(shi)共(gong)價鍵(jian)發生(sheng)變化(hua)和斷(duan)裂，即(ji)化(hua)合物在(zai)分(fen)子結(jie)構和(he)形(xing)態(tai)上發生(sheng)了(le)變(bian)化(hua)。生物水解是靠(kao)生物酶(mei)的(de)催化(hua)作用而(er)加(jia)速(su)反應的(de)，在(zai)有(you)酶(mei)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)催化(hua)反應速(su)度(du)要(yao)比(bi)無(wu)酶(mei)條(tiao)件(jian)下(xia)高出(chu)108-1011倍(bei)。生(sheng)物水解就(jiu)是指(zhi)復(fu)雜(za)的(de)有(you)機物分(fen)子經加(jia)水在(zai)缺氧(yang)條件(jian)下(xia)，由於(yu)水解酶(mei)的(de)參與被分(fen)解成簡單(dan)的(de)化(hua)合物的(de)反應，生(sheng)物水解反應實際上包(bao)括了(le)水解和(he)酸(suan)化(hua)兩個過程，酸(suan)化(hua)可使(shi)有(you)機物降(jiang)解為(wei)有(you)機酸(suan)。
另外(wai)A/O工(gong)藝還有(you)很好的(de)脫氮功(gong)能(neng)。汙水在(zai)進入(ru)A段(duan)後(hou)再(zai)進(jin)入(ru)O段(duan)，汙水在(zai)好氧(yang)段(duan)，有(you)機物（BOD5）被(bei)好氧(yang)微(wei)生(sheng)物氧(yang)化(hua)分(fen)解，有(you)機氮通(tong)過(guo)氨化(hua)作用和(he)硝化(hua)作用轉化(hua)為(wei)硝態氨，硝態氨通過(guo)汙泥回流(liu)進(jin)入(ru)缺(que)氧(yang)段(duan)，汙水經缺氧段(duan)時(shi)，活性(xing)汙泥中的(de)反硝細菌利(li)用硝態氮和(he)汙水中的(de)CODcr進行(xing)反硝化(hua)用，使(shi)硝態氮轉化(hua)為(wei)分(fen)子態(tai)氮而(er)逸入(ru)空(kong)氣(qi)中而得(de)到(dao)有(you)效的(de)去除，達(da)到(dao)同(tong)時(shi)去(qu)除BOD5和(he)脫(tuo)氮的(de)很好效果。