未來城市污水廠升級改造
復合式生物處理系統(tǒng)的研究在國外已有20多年的歷史,該工藝將生物膜工藝與活性污泥工藝有機地融合于同一池中,達到省地和延長污泥齡的目的。
隨著人口的增長和生產(chǎn)規(guī)模的擴大,許多采用活性污泥法的城市污水處理廠都面臨著污泥負荷超過設計水平以及出水氮磷不能達標兩大問題。這是由于單純活性污泥法生物硝化脫氮雖然較成熟,但占地面積大,停留時間長,處理效果穩(wěn)定性較差,泥齡難以控制,且需回流大量污泥。尤其低溫時,處理效果更差。生物膜法的生物量大,污泥齡長,抗沖擊負荷,具有良好的硝化功能,
尤其在低溫季節(jié),生物膜法的脫氮效果明顯比活性污泥法要好,并且污泥回流量少。但整體來說,傳統(tǒng)單一技術(shù)脫氮除磷效果不是很好,很難適應社會發(fā)展的需要。生物膜-活性污泥復合工藝綜合了兩者的優(yōu)點,特別適合脫氮。其原因是長泥齡的生物膜為生長緩慢的硝化菌提供了非常有利的生存環(huán)境,達到有效的硝化效果,而活性污泥的泥齡相對較短,主要起去除有機物的作用。這樣就避免了普通活性污泥工藝中為了達到硝化目的而不得不延長泥齡,極可能導致污泥膨脹的困境。因此,這種共池工藝的污泥負荷比單純的活性污泥工藝要低許多,處理效率高,而系統(tǒng)更穩(wěn)定。在相同污泥負荷下,該工藝則更緊省地而且高效。在復合系統(tǒng)內(nèi)由于曝氣的作用,懸浮狀態(tài)和填料表面附著狀態(tài)的微生物處于好氧狀態(tài),主要由去除有機物的異養(yǎng)菌和硝化、亞硝化菌組成,這部分細菌起去除有機物、將氨氮氧化為亞硝酸型氮和硝酸型氮的作用。從填料表面的好氧區(qū)到填料的內(nèi)部,由于受到氧轉(zhuǎn)移的影響,形成中間兼氧區(qū)、內(nèi)部厭氧區(qū),存在兼性反硝化細菌,將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氮氣,起到去除總氮的作用。
由以上的分析可知,用復合式生物處理系統(tǒng)改造傳統(tǒng)活性污泥法,是一種經(jīng)濟高效的途徑。
1.國內(nèi)外城市污水廠升級改造
利用復合工藝改造曝氣池的方式主要有兩種。一是在挪威等國家成功應用的多級移動床生物膜法,另一種是使用彈性立體生物填料的懸浮和附著生物相結(jié)合的A/O處理工藝(如果需要除磷則需要A/A/O工藝)。它們都不用改變原有工藝的主體構(gòu)造。
國外采用的活性污泥法和生物膜法復合工藝,其典型技術(shù)是移動床生物膜反應器(MBBR)。MBBR技術(shù)是通過向曝氣池內(nèi)投加懸浮載體的方法,形成生物移動床,充分發(fā)揮活性污泥和生物膜的各自優(yōu)勢,達到高效節(jié)能的目的。國外已有許多專家、學者對MBBR工藝進行了深入的研究。在過去的10年中,移動床生物膜技術(shù)在挪威等西方國家得到了較快發(fā)展。由于MBBR可減小現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的體積,易于對現(xiàn)有污水處理廠進行技術(shù)改造,且處理效果良好,現(xiàn)在有100多個基于此技術(shù)的污水處理廠在世界上的17個國家投入使用或在建造之中,它們主要用于去除市政污水或工業(yè)廢水中的有機物質(zhì)及氨氮。MBBR工藝雖然效率高,但由于移動填料價格昂貴,所以其在國內(nèi)的應用受到很大的限制。
而彈性立體生物填料由于其相對低廉的價格,更適合于我國國情。實際應用中,一種安裝方式是按屜架形式固定填料,做成單元屜架,吊裝入池后固定。不需要增加新的池容,只需適當改造現(xiàn)有曝氣池的曝氣系統(tǒng),即可利用A/O工藝達到高效脫氮除磷的目的。
大連春柳河污水處理廠改造工程中采用德國林德公司研究開發(fā)的LINPOIR工藝,在不增加池容的條件下,提高了原有處理能力。
2.結(jié)論
我國城市污水處理率僅為10%,需要建設大量的城市污水處理廠,但我國城市建設資金遠不能滿足這方面的要求。復合式生物處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定可靠,具有極強的抗沖擊負荷的能力,同時可有效的脫除氮磷等營養(yǎng)物質(zhì),是一種高效的污水處理工藝,配合新型的載體技術(shù),該工藝在除磷和脫氮能力方面仍有潛力可挖,在當今水體富營養(yǎng)化形勢日益緊迫的情況下,可以預計,該工藝將會與活性污泥法一樣成為城市污水處理廠的主要工藝。運用該工藝,可在現(xiàn)有污水處理廠構(gòu)筑物基礎上,綜合考慮各方面因素,投加價格適宜、效果顯著的生物載體,收到不增加現(xiàn)有污水處理廠建設規(guī)模,卻顯著提高系統(tǒng)處理能力、穩(wěn)定性的效果,而且解決了二沉池的問題,以最小的投資升級現(xiàn)有的系統(tǒng)。在我國未來城市污水廠升級改造,復合式生物處理技術(shù)將具有極為廣闊的應用前景。