用环流反应沉淀一体式装置处理城市污水 钱小蕴_中华水网
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用环流反应沉淀一体式装置处理城市污水

来 源:中华水网   发布时间:2013-12-10 移动版

  我国城市化、工业化进程的加速,人们面临的环境状况也越来越严峻。水资源的需求呈逐年增长、水资源被加速污染以及现有的处理设施对被污染水体不能完全有效处理等状况使“水危机”日趋严重。针对我国目前污水处理的现状,介绍了采用环流反应沉淀一体式等装置来处理城市污水,具有高效、低耗及便于运行管理等特点。环流生物反应器具有传质效率高、结构简单、流场均匀、剪切力小等特点。自1955年法国学者Lefrancoi s首先将气升式环流反应器用于生化反应而获得专利以来,报道气升式环流反应器应用于气液相化学反应、生物需氧发酵、废水生化处理等方面的文献越来越多。

  清华大学高级研究员陈筛林等用17 L的环流生物反应器处理皂化废水的实验结果表明,对于CO Dl 400m g/L的原水,出水CO D可达到约100 m g/L,而水力停留时间仅6 h,污泥浓度高达5-9 g/L。这一结果充分显示了环流生物反应器在废水处理方面的优势。然而,真正将气升式环流生物反应器应用于污水处理的实例还较少,这主要是由于传统的环流生物反应器在放大、造价以及生化反应的性能评价等方面都存在一些问题。

  事实上,在废水生化处理中,系统涉及气一液一固三相传质,液体表现出非牛顿流体特性。在特性参数的选择方面,目前多以气含率作为表征参数,而在实际需氧生化反应中或反应器的放大设计中,人们更关心的是该反应器的充氧性能参数。环流生物反应器一般为圆形截面,在平面上直接放大较为困难,需采用多导流筒来解决放大问题,但这样可能会导致反应器整体流场的不均匀。另外,当环流生物反应器用于污水处理时,一般还需分建沉淀池,并加设污泥回流设备,这样不仅占地面积增大,还要额外消耗污泥回流所需的电能。如果将反应器与沉淀池建成一体式,同时将圆形截面改为矩形截面,则可弥补上述种种不足。

  1反应沉淀一体式矩形环流生物反应器(RPIR)

  RPIR采用矩形横截面的结构,由反应区、沉淀区、污泥斗三部分组成。反应区由4块导流板分为升流区和降流区两部分,在升流区下部装有曝气器。这种反应器在x方向上的放大类似于圆形环流反应器,具有一定极限,但在y方向上的放大则可无限延伸,因此其工业放大较为容易,同时矩形横截面结构的占地面积利用率最高。当对流体进行曝气时,升流区与降流区中的流体因为存在密度差而形成循环流动。经过循环曝气后的流体在沉淀区沉淀,上清液溢流排出。因为反应区与沉淀区在底部相连,沉淀污泥可自动返回到反应区,故不需要污泥回流设备也能维持较高的污泥浓度。在工程应用上,环流反应沉淀一体式污水处理装置在土建、占地、运行费用和处理效果方面都比传统活性污泥法有着明显的优势。

  2PRIR的改进

  2.1投加生物填料的PRIR

  生物脱氮一直被公认为是一种经济、有效的方法,它包括硝化和反硝化两个阶段。分建多个反应池采用前置或后置反硝化的方式进行,但前置反硝化存在混合不充分、脱氮效率不高的缺点,而后置反硝化也存在内源反硝化效率低、需要外加碳源的弊端。近几年,许多研究者发现硝化、反硝化现象的存在,并对此进行了广泛的研究,西班牙巴利阿多利德大学超临界流体专家F.Fdez—Pol anco等在流化床反应器中都实现了同时硝化、反硝化过程,即将硝化和反硝化两个过程统一在1个反应器中进行,这样不但可节省占地面积和投资,使脱氮工艺更加经济合理,而且由于没有硝酸盐的影响,对厌氧聚磷菌的释磷也十分有利。在RPIR中,本身污泥浓度较高,在维持一定的溶解氧(DO)的情况下,可以在活性污泥菌胶团中形成好氧一缺氧一厌氧微环境,这是使反应器具有较好的脱氮除磷效果的原因。但这个过程不易控制。根据文献报道,在反应器中加入适当的填料,并能控制适宜的操作条件,使其形成稳定良好的好氧一缺氧一厌氧微环境,硝化、反硝化脱氮和奢侈吸磷过程均可以实现。

  2.2环流反应与过滤一体式中水装置

  环流反应与过滤一体式中水装置采用矩形截面结构,将反应区、沉淀区、污泥斗、过滤单元四部分集中在一个设备模块中。反应区由3块导流板分为升流区和降流区两部分,原污水从反应区底部进入污泥斗,污泥斗底部的厌氧区使污水首先进行厌氧释磷,释磷后的污水进入升流区,在升流区下部装曝气器,当对流体进行曝气时,升流区和降流区中的流体因为存在密度差而形成循环流动,污染物在此得到好氧硝化;循环曝气后的污水在填料强化区(缺氧区)进行反硝化反应,达到深度脱氮的效果;经过厌氧、缺氧和好氧生物反应后的流体在沉淀区经斜管沉淀后,活性污泥返回反应区,上清液溢流入过滤单元进行过滤。同时,沉淀区底部的活性污泥经排泥管不定时排出,达到除磷的效果。过滤单元通过溢流管道与沉淀池顶端连接,底部设清水排出管道,该管道上接通往沉淀区中下部一定位置的反冲洗管,并在过滤单元滤层以上一定位置设反冲洗出水管。正常过滤时,电磁阀部分打开,经过沉淀的水经溢流管进入过滤单元进行过滤,过滤后的清水经过过滤单元底部清水管排出回用。沉淀区顶部装液位计,当过滤单元被污染,使过滤阻力增大,液位便上升,当上升到一定位置,电磁阀部分打开。沉淀区上部起到高位水箱的作用,利用压差通过反冲洗管从底部进入过滤单元,对滤料进行水反冲,同时在滤料底部进行曝气,实现气液反冲洗,反冲洗水返回到原水池。环流反应与过滤一体式中水装置的出水再经消毒处理后,出水可以达到城市杂用水水质标准。这种集反应、沉淀、过滤于一体的中水处理设备,具有自动反冲洗、无动力污泥回流和投资少、设备小巧紧凑、占地面积小、便于运行管理等特点,适合于在建筑小区和离散型工业园区对所产生的局部废水就地回用。

钱小蕴,中华水网
 

  3结语

  由RPIR、投加生物填料的RPIR和环流反应与过滤一体化中水装置组成的全套技术,可以根据出水水质标准的不同,分别用于中小规模的常规类型的城市污水处理排放、中小规模化工废水处理、分散建筑小区的中水回用等不同领域,与传统工艺相比,具有高效、低耗、占地省、基建费用低、运行管理方便等特点。

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