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污水厂排污管设计报告

发布时间:2022-01-22 14:29:06

Ⅰ 室内外综合管网设计 排污,生活污水处理及利用工程设计 属于什么设计

需要环境工程(水污染防治工程)专项设计资质,设计资质分甲级乙级,要看你污水处理量的规模才能确定是否一定要甲级的设计资质

Ⅱ 市政污水管道的原地面高差与设计不符 报告怎么写

依据设计施工图内容,标注的编号某污水管道标高为某数值,经现场勘查,实际测量为某某数值,地面标高为某数值,与图纸所述内容不符。特此提出设计变更申请,请某某给予确认后续变更施工方案。

Ⅲ 底层的排污管怎么设计如何正确的安装排污管

首先我们需要了解:

1、一般室内把卫生间的排水称谓污水,洗脸间、洗衣机和厨房的排水称谓废水,因此无论污水或废水都统称谓排水。

2、室外生活污水(废水)管道的排水称谓排污管;排放雨水的管道称谓雨水管;这2种排水都统称为:室外排水管道工程。

3、污水(废水)排水管道系统与雨水排水管道系统是不能混流排放的。

4、室外排污管道的工程量计算是按照室外污雨水排水工程施工图纸进行计算的。室内与室外管道的计算分界点是以室内排污管道伸出室外的第一个排污井。


所以说安装在外面能够更换,只不过是换的时候麻烦一些,但最少也要十年八年才换吧!但是安装在墙内的话,想换,不说比登天还难,但也不是想怎么样换就能换的。但是也有很多村庄的自建房还是停留在院内 室外 自挖排污坑。 在农民自家水井作为饮用水使用的话,距离排污坑比较近,会导致二次污染,威胁自己饮水健康。 如果必须要挖污水坑,建议有水井的远离水井。


室外较好,虽易受到破坏,但更换也方便。万一管子泄露污物也弄不到室内。管子夜间排水声音也不会影响到室内休息。虽然外墙会难看了点。总体还是外墙好。



Ⅳ 给排水:污水管道系统的设计步骤有哪些

第二章 污水管道系统的设计 一、填空题 1.污水在管道中的水深h和管道直径的比值称为(设计充满度),当h/D=1时称为(满流);h/D<1时称为(不满流)。 2.污水管道的最小设计流速为(0.6m/s)。 3.给定设计充满度条件下,管径越大,相应的最小设计坡度值越(小)。 4.管道定线一般按(主干管)、(干管)、(支管)顺序依次进行。 5.管道衔接的方法通常有(水面平接)和(管顶平接)两种。当坡度很大时,可采用(跌水连接)。 二、名词解释 1.日变化系数、时变化系数、总变化系数 日变化系数:一年中最大日污水量和平均日污水量的比值; 时变化系数:最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值; 总变化系数:最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。 2.设计流速 设计流速:和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度。 3.不计算管段 若设计管段的排水面积小于估算的设计管段的排水面积,即直接采用最小管径和相应的最小坡度而不再进行水利计算。这种管段成为不设计管段。 4.覆土厚度、埋设深度 管道埋设深度有两个意义: 覆土厚度:指管道外壁顶部到地面的距离; 埋设深度:指管道内壁底到地面的距离。 5.本段流量、传输流量、集中流量 本段流量:是从管段沿线街坊流来的污水量; 转输流量:是从上游管段和旁侧管段流来的污水量; 集中流量:是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。 三、简答题 1.污水管段定线的一般原则和方法是什么? 在城镇总平面图上确定污水管道的位置和走向,称作污水管道系统的定线。正确的定线时合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件,是污水管道系统设计的重要环节。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序进行。定线应遵循的主要原则:应尽可能的在管线较短和埋设较小的情况下,让最大区域的污水能自流排出。 为了实现这一原则,在定线时必须很好的研究各种条件,使拟定的线路能因地制宜的利用其有利因素而避免不利因素。 定线时应充分利用地形,是管道的走向符合地形趋势,一般宜顺坡排水;污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征,并应便于用户接管排水(低边式布置、周边式布置、穿坊式布置);污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置;采用的排水体制也影响管道定线;主干管的布置在坚硬密实的土壤中;还需考虑街道宽度和交通情况;产生大流量的污水排出口接入污水干管起端是有利的。 2.何谓污水管道系统的控制点?通常情况下如何确定其控制点的高程? 在污水排水区域内,对管道系统的埋深起控制作用的地点成为控制点。确定控制点的标高,一方面应根据城市的竖向规划,保证排水区域内各点的污水都能排出,并考虑发展,在埋深上适当留有余地;另一方面,不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。 3.当污水管道的埋设深度已接近最大允许埋深而管道仍需继续向前埋设时,一般采取什么措施? 4.城市污水回用工程的意义?回用系统的组成? 城市污水经处理后,达到回用要求的水质标准,而在一定范围内重复使用的供水系统称为城市的污水回用系统。城市污水经处理再利用,可作为城市第二水源再再利用,既可节约水资源,又使污水无害化,起到保护环境、控制水污染、缓解水资源不足的重要作用。 城市污水回用系统一般由收集系统、再生水厂、再生水输配系统和回用水管理等部分组成。

Ⅳ 污水管改造方案怎么写

管道工程施工工艺和具体流程:一、施工工艺: 路基填方地段,管道和检查井的施工,与路基填筑互相配合,当路基填筑高于污水管顶0.5时,先开沟槽,埋设污水管道和检查井,尔后继续施工路基。当路基填筑至级配碎石层底面标高时,施工雨水管道和检查井。机械开挖管沟槽,边坡1:0.25。 路基挖方地段,路槽开挖,挖管道沟槽,进行污、雨水管道和检查井施工。机械开挖管沟槽,边坡1:0.25,机械吊装管就位。 管道沟槽开挖后,必须进行沟槽地基承载力测定,测定采用重型击实法进行测定,地基承载能力满足设计要求后方可浇注混凝土垫层,如地基承载能力不满足设计要求,必须采取回填碎石垫层的方式进行处理,处理后在进行地基承载能力确定。 测量放线,雨、污水管道线,,每隔20m设中心桩,排水管道放线,每隔10m设中心桩。管道检查井处、变换管径处均应设中心桩,必要时要设置护桩或控制桩。排水管道抄平后,应绘制管路纵断面图水管线测量工作,应有正规的测量记录本,认真详细记录。测定碎石垫层承载力满足要求后,将在垫层上按设计要 求支模板,并浇注凝土枕基,混凝土采用C15混凝土,混凝土达到设计强度后才能进行布管工作。待枕基混凝土达到设计强度后,将管道吊装到枕基上, 并用红砖固定其位置确保两管道的中心线一致,保证管道轴线在同一直线上,不允许管道中心线交错。管道布设好后在枕基上标明管道接口线及模板安装线, 支设模板时必须对进行加固,并采取措施防止模板漏浆,在进行大于500的管道接口施工时应将钢丝网按设计要求固定在混凝土管上。 二、布管 1.1严格按设计、按规范布管。 1.2应使用专用工具。 1.3线管连接要牢固。 1.4管口要封堵。 1.5弯曲要合理。 1.6走向要正确。 1.7绑扎要牢固。 1.8管道轴线不得交错。 三、雨、污水管道承插口柔性连接施工方法本工程污水管道的接口设计考虑到本工程位于##区,管道易于沉降所以采用承插式柔性接口,以防管道不均匀沉降和提高管道的密封性能。承插式胶圈柔接口安装时应注意以下事项: ①安装前应彻底清洁接头内的表面、凹槽,止推圈和橡胶圈,应确保其无油污灰尘 ②安装密封圈时应确保密封圈与凹槽、管壁均匀贴合,并在安装前使用润滑剂封圈。 ③填打胶圈出现“棉花”、吓司鼻”、“凹兜”、或“跳井”时,可利用铁牙将接口间隙适当撑大,进行调整处理。 ④錾子应贴插口壁按由下向上的顺序打,使胶圈沿一个方向依次均匀入承口水线。 填胶圈的质量标准:胶圈压缩率符合要求;胶圈填至无小台承口外缘距离均匀;无“麻花”、“闷鼻”、“曰兕”、“跳井”现象本工程检查井分为雨水检查井和污水检查井,检查井均采用方形检查井,均采用砖砌。四、管道的闭水试验(1)、闭水试验的目的是检验排水管道的严密性。 ( (2)、管道做闭水试验前应检查管道及检查井外观质量格,沟内有无积水,全部预留孔是否已经封闭,管道两端堵板的承载力是否经验算大于水压力的合力。 (3)、闭水试验将分段进行,以两检查井间混凝土管道为一个试验对象,试验时将两闭,并在两端设置胶管,进水口处胶管为注水胶管,混凝土管另一端胶管为排气管。 (4)、注水前应再次检查管道的外观质量、管口封堵情况,检查合格后方可注水。(5)、注水以排气管道出水且出水流量与注水口注水进量一致为止,注水结束后应测量两端胶管水位并做记录。(6)、闭水试验时间为12h,12h后应重新测定两端胶管的水位值,看其差值是否满足设计要求。(7)、本工程雨、污水管道均采用DN600管道,12h后其允许渗水量为30.6,如不满足要求应重新检查管道的严密性,找出漏水位置从新处治。 五、回填管道回填土的土质应采用砂或土质较好的土。当采用开槽中的较好土质作为回填土时,应将土块、砾石、异物等去除。管安装完成后,应邀请设计、建设部门等有关单位,进行隐蔽验收,然后抓紧回填土施工。 回填时先由管道的两侧向管底均匀回填砂土,然后在两侧部分同时分层回填夯实禁止只由一侧回填。 直径700mm以上的管道,回填夯实后,应再次量测管内的各部分安装尺寸,检查管道有无异常并作记录,以备确认和对问题进行研究处理。

Ⅵ 室外排水设计规范对污水管道设计参数做了哪些规定

参照室外排水设计规范,提出建筑室外排水设计需要注意的一些问题
1.小区污水重力排入城市污水管道系统时设计计算中注意
当小区位于市区之内或地形坡度许可小区污水能直接排入市政污水管道时,这时小区污水管道可按接管进行水力计算,计算方法通常是列表计算,不过在设计参数选择时应该充分考虑到小区污水管道排出点城市污水干管的埋深,合理运用落差以减小管道的管径。最后小河能否重力排入城市污水管道系统,校核结果若不能排入,可适当放大某些管道的管径,适当减小敷设坡度以达到排入目的;如果接入管道落差太大则可设计跌水井。
2.室外管材
(1)室外无压排水管一般很少采用金属管,只有当排水管需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方(污水泵站的进水管和出水管)才采用金属管材,较为罕见的为混凝土及钢筋混凝土管,双壁波纹管,HDPE高密度缠绕管在室外得到广泛应用。
(2)钢筋混凝土管的管口形式常用的有平口管,企口管,承插口管,借口一般分为柔性接口,刚性接口,半柔性接口。
柔性接口:橡胶圈接口,沥青油膏,石棉沥青卷材料。
刚性接口:水泥砂浆,钢丝网水泥砂浆抹带接口。
半柔性接口:石棉水泥接口
对于接口要求强度较高,严密性闭水性较好的污水管宜采用柔性或半柔性接口。
纵向管线布置:电力,电讯,煤气,给水,热力,雨水,污水
3.污水检查井管径间距
不大于160mm不大于30m大于200mm不大于40m

Ⅶ 环境工程 污水处理厂工艺设计毕业设计 希望高手帮帮忙!谢谢!

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加载絮凝磁分离工艺
20000吨/日市政污水处理技术建议书

1、工程概况
污水处理厂的日处理能力为20000吨/日,设计出水水质达到一级B标准(暂)
2、工程规模
正常处理量:20000吨/日
峰值处理量:24000吨/日
3、设计进出水水质
1)进水水质(需业主提供实际数据)
PH=6~9;CODcr≤500mg/L;BOD5≤280mg/L;
悬浮物≤300mg/L;总磷≤5.0mg/L;氨氮≤40.0mg/L

2)出水水质(需业主提供出水标准,暂定为一级B)
PH=6~9;CODcr≤60mg/L;BOD5≤20mg/L;
悬浮物≤20mg/L;总磷≤1.0mg/L;氨氮≤15.0mg/L;
总氮≤20.0mg/L;粪大肠杆菌≤10000/L。
4、加载絮凝磁分离(简称BFMS)工艺原理和优势
BFMS技术是在传统的絮凝工艺中,加入磁粉,以增强絮凝的效果,形成高密度的絮体和加大絮体的比重,达到高效除污和快速沉降的目的。磁粉的离子极性和金属特性,作为絮体的核体,大大地强化了对水中悬浮污染物的絮凝结合能力,减少絮凝剂用量,在去除悬浮物,特别是在去除磷、细菌、病毒、油、重金属等方面的效果比传统工艺要好。由于磁粉的比重高达5.0×10³kg/m³,大约是砂子的两倍,混有磁粉的絮体比重增大,絮体快速沉降,速度可达20米/时以上,整个水处理从进水到出水可在10分钟左右完成。污泥中的磁粉,利用磁粉本身的特性使用磁鼓进行分离后回收并在系统中循环使用。高梯度磁过滤器捕集流过水中的残余微小颗粒,磁过滤器依照设定的要求被自动清洗,以达到高度净化出水的目的。根据在美国采用BFMS作深度水处理的报告,磁过滤器可达到去除26纳米病菌的结果。下面图示说明了BFMS工艺的处理过程。

BFMS Process 加载絮凝磁分离工艺

絮凝/ + 加载絮凝+ 沉淀分离+磁过滤
Coagulation+Baiiasted Flocculation+Solids Separation+Magnetic Separation

该工艺以前在工程中应用很少,原因是磁种的回收技术一直没有很好的解决,而现在这一技术难点已成功地被突破,磁种的回收率达到99%以上,该工艺技术在美国也进行了项目示范和商业项目运行。我们公司已在国内申请多项专利,形成了公司的自主知识产权。在过去三年中,我们公司用250吨/日的中试车已在城市污水处理、中水回用、地表水和地下水以及自来水处理、江水、湖水、河道水处理、高磷废水处理、造纸废水处理、采矿废水处理、炼油和油田废水处理方面成功的做了多项不同运行参数的试验,取得很好的结果;10000吨/日的中试车已于2007年5月在青岛李村河入海口的城市污水投入运行一个月,运行良好。在北京金源经开污水处理厂的出水进行除高磷深度处理运行月余,处理效果佳。作为奥运会应急城市污水处理工程,在北京清河污水厂安装了4×10000吨/日和2×5000吨/日共6组BFMS系统,综合处理效果好。该技术在胜利油田应用于处理采油废水的东营胜利油田一期工程(5000吨/日)已经投入使用,油田500吨/日地下水BFMS项目和30000吨/日采油水BFMS项目也在实施中。

与其他工艺相比,磁分离技术具有以下优点:
1) BFMS工艺能应用于城市污水的一级、二级、三级、中水和各种工业污水以及饮用水。
2) 处理效果好,其出水质与超滤膜出水相媲美,BFMS工艺能有效地从水中除去微粒污染物、微生物污染物和部分已溶解于水中的污染物,如:COD、BOD、悬浮物、总磷、色度、浊度等,特别是对磷有强大的去除效果。也能结合生物工艺非常有效和经济地脱氮。
3) 耐冲击负荷能力强,对水质的冲击有独特的耐冲击能力。当前段工序出现故障时,或其他有害金属离子进入污水处理系统,污水可直接进入磁分离系统,系统仍然能够保持较高的去除效果,大幅度去除水中污染物。
4) 占地极小,20000吨/日BFMS系统的占地约为400㎡左右,另加走道、加药及操作设施总占地约700㎡左右。
5) 投资低,比膜处理有明显的优势。
6) 运行成本低,设备使用寿命长,除了正常的维护外,不用更换部件而造成高昂的二次投资。
7) 运行管理方便,启动快捷,运行管理简单。

5、污水处理厂工艺设计建议
根据工程运行经验,去除污水中的漂浮物和泥砂,保证污水厂的连续运行,进入BFMS系统的污水进行预处理是必备的。依据BFMS系统的工作原理,常规预处理即可,即粗、细格栅和沉淀池。预处理也可考虑采用污水粉碎泵。
BFMS技术具有强大除磷和悬浮物能力,同时对其他指标(氮除外)也有较强的去除能力。对处理城市污水,因BFMS技术脱氮能力较差,建议后续的生化工艺(如BAF、SBR、A/O等)仅按氨氮负荷进行设计,通过调整BFMS系统的加药量即可保证剩余的CODcr和BOD5达到排放要求。因生化脱氮需要必须的碳源,若BFMS系统去除率太高会导致生化系统的碳源不足,微生物生长缓慢,脱氮能力达不到,因此建议对污泥贮池铺设备用管道系统,回流污泥作为备用碳源。

6、工艺流程
考虑市政污水的水质特点,结合BFMS技术的工艺优点,综合考虑投资和运行效果,建议污水处理厂的工艺流程如下:

市政污水

定期外运

达标排放

BFMS技术是污水厂处理工艺的重要部分,对BFMS系统排除的剩余污泥必须进行处理。

下图仅为BFMS工艺流程图:

污水厂来水 出水

污泥脱水系统

BFMS系统平面图布置如下:

7、BFMS系统设计
1)BFMS系统共2套,单套处理量10000吨/日。
2)其他
(1)BFMS系统建议放在室内,设备空间要求L30×W20×H10米,采用轻钢结构形式。
(2)污泥处理建议不采用浓缩池,直接采用污泥贮池和污泥浓缩脱水一体机,处理BFMS系统排出的剩余污泥。在正常运行时BFMS系统排除的污泥的含水率在98-99%。
(3)配套电压为380V,每套BFMS系统装机容量为61KW(不含进水泵),运行负荷为40KW。总装机容量为122KW,总运行负荷为80KW。
(4)每套BFMS系统配套操作人员每班1人,4班3运转,均应经过上岗培训。
(5)污泥产量:0.4kgGS/m³废水。
8、BFMS系统水处理成本
1)直接运行成本:0.2446元/吨污水
A药剂:
絮凝剂干粉(29%纯度):2500元/吨;投加浓度以20ppm(AL2O3)计,成本为0.17元/吨污水;
PAM晶体:25000元/吨;投加浓度以1ppm计,成本为0.025元/吨污水.
B电耗
0.041度/吨污水,电费以0.57元/度计,则成本为0.0234元/吨污水.
C人工:0.014元/吨污水
D维修、维护0.012元/吨污水
2)总成本:0.3244元/吨污水
A直接运行成本:0.252元/吨污水
B固定资产折旧(平均年限法)15年:0.052元/吨污水
C经营管理及其他费用:0.031元/吨污水
9、20000吨/日BFMS系统投资
本工程共需2套10000吨/日BFMS系统,20000吨/日BFMS系统投资为********元(包括设计、安装、调试及系统设备)。
10、说明:
*由于对实际污水状况不了解,未进行水的测试,故BFMS系统的运行费用只是估算,具体数据需待做试验后再确定。

Ⅷ 去关于污水处理厂处理的实践报告3000个字

环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展,城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加,2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为439.5亿吨,比上年增加1.5%。其中工业废水排放量207.2亿吨,比上年增加2.3%;城镇生活污水排放量232.3亿吨,比上年增加0.9%,其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重,劣V类水体占60%以上;淮河干流水质以III-V类水体为主,支流及省界河段水质仍然较差;黄河水系总体水质较差,干流水质以III-IV类水体为主,支流污染普通严重;松花江水系以III-IV类水体为主;珠江水系水质总体良好,以II类水体为主;长江干流及主要一级支流水质良好,以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺,已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题,丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主,逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2],到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3,城市污水处理率要达到50%,预计需新建污水处理厂1000余座,而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择,因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺,具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来,城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法,它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好等优点。但却普遍存在着基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题,且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,从可持续发展的角度来看,并不适合中国国情。由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有:
(1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀现象;工艺设备不能满足高效低耗的要求。
(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必要增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂。
(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题,就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高,耐冲击负荷性能好,产泥量低,占地面积少,便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。
1.生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多,成分复杂。但对于生活污水来说,其有机成分归纳起来主要包括:蛋白质(40%-60%),碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物 →细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上,实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离,载体填料的存在,对水流起到强制紊动的作用,同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触,从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题,在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中,便形成了生物膜反应器。近年来,物物膜反应器发展迅速,由单一到复合,有好氧也有厌氧,逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一,它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
(1)、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料,即指那些高分子的有机物,这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段:高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵(或酸化)阶段:在这一阶段,上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段:这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里,还包含着以下这些过程:a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解;b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化;c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外,当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述(见图1)
(2)厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器(AF)
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/(m3?d)以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/(m3?d)以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/(m3?d)。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率,使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立,还在于它采用了生物固定化的技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时,SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度,在AF内,厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在AF内固定的填料表面(也包括反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础,在一定的污泥比产甲烷活性下,厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时,AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好,因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥,也不需要污泥的回流。
在AF内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部(进水处),发酵菌和产酸菌占有最大的比重,随反应器高度上升,产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关,在已酸化的废水中,发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处(例如上流式AF的内部)细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高,污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先,AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行(指上流式AF),据Young和Dahab报道[4], AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在0.3m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大,因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理三氯甲烷和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下,AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍,同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外,另一个问题是它需要大量的填料,填料的使用使其成本上升。由于以上问题,国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计,国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(S?pecial Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点:
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点;
生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力较强;
启动时间短,停止运行后再启动也较容易;
不需要回流污泥,运行管理方便;
在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器(AFBR)
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下:
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触;
由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间;
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题;
高的反应器容积负荷可减少反应器体积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。
但是,厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一,为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次,一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比,区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。Bruce J.Alderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小型污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述,采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的核心方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些优势。但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。此外,残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的缺点,并取得了较好的效果。进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生态体系,有较高的微生物浓度,一般可达10~20g/l;氧的利用率高,可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度,易于管理和操作。随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。
固定化载体的发展
(1)固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。由于比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易堵塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。
(2)悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易堵塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响使用寿命,其寿命一般为1~2年。半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞;COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小(87-93m2/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。
组合式填料,是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团,气泡切割性能好而设计的新型填料,在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束,其平面有如盾形,故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3,空隙率98%-99%,具有挂膜快,生物总量大,不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料,在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%,BOD5去除率达80%~90%,与之类似的还有灯笼式(或龙式)和YDT弹性立体填料。
(3)分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料,种类繁多。特点是无需固定和悬挂,只需将之放置于处理装置之中,使用方便,更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等,具有充氧性能好,挂膜快,使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料,填料粒径2~4 mm,有巨大的比表面积,使反应器中单位体积内可保持较高的生物量,而且填料上的生物膜较薄,其活性相对较高,具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准,在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用,这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后,在现有的技术条件下,要达到二级出水标准,需要相当长的停留时间,结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势,但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲,厌氧处理仅仅提供了一种预处理,它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时,普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除,因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术,是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明,两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前,在实际生产中,应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度,氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中,以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中,后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中,后处理方法比较多样化,二沉池+氯消毒、淹没滤池+二沉池+氯消毒、氧化沟等,最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本,城镇生活污水一般采用厌氧消化+好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池+好氧滤池以及厌氧滤池+接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统,广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外,由上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点,[9,10,11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12,13]近年来,Ricardo Franci Goncalves等[14,15]进行的小试和中试的研究结果表明,采用UASB和淹没式曝气生物滤池(BF)组合工艺处理生活污水,两段HRT分别为6h和0.17h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上,并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言,有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时,厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高,使产气量增加、剩余污泥量减少,可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行,在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下,即使环境温度低于10℃(平均气温5.9℃),对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响,温度在4.5-23℃范围内,TKN的去除率在46.4-87.3%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能,为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。

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