活性污泥法的发展和演变 ? ? 传统的活性污泥法或称普通活性污泥法,经不断发展,已有多种运行方式。 1.渐减曝气 在推流式的传统曝气池中,混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。因此等距离均量地布置扩散器是不合理的。实际情况是:前半段氧远远不够,后半段供氧超过需要。渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器,使布气沿程变化,而总的空气用量不变,这样可以提高处理效率。 2.分步曝气 在30年代,纽约市污水厂的曝气池空气量供应不足,厂总工程师把入流的一部分从池端引到池的中部分点进水,见(图6-10),解决了问题。使同样的空气量,同样的池子,得到了较高的处理效率。 3.完全混合法 美国1950年以前建造的曝气池全是狭长的条形池,按推流设计。由于前段需氧量很大,因而通过渐减曝气池来解决。但是,一般池子只有中段(约全长的 1/3处)需氧速率与氧传递速率配合的比较好一些,见(图6-11)。在池的前段,因食料多,微生物的生长率高,需氧率也就很大,因而即使渐减曝气也不能根本解决问题,实际的需氧速率受供氧速率控制和制约。图中需氧和供氧率之间池前后两块面积应相等。 这样的供氧和需氧情况,当受到冲击负荷时,前段阴影面积扩大,后段阴影面积缩小,严重时,后段面积全部消失,出现全池缺氧情况。 从上面二种运行方式看,传统活性污泥法的重要矛盾是供氧和需氧的矛盾,为了解决这个矛盾,渐减曝气是通过布气的方法来改善,分步曝气则是通过进水分配的均匀性上来改善。 为了根本上改善长条形池子中混合液不均匀的状态,在分步曝气的基础上,进一步大大增加进水点,同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合,它就是完全混合的概念,见(图6-12)。在完全混合法的曝气池中,需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡,因而完全混合法有如下特征: ①池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同,生活环境也基本相同; ②人流出现冲击负荷时,池液的组成变化也较小,因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担,而不是象推流中仅仅由部分回流污泥来承担。因而完全混合池从某种意义上来讲,是一个大的缓冲器和均和池。它不仅能缓和有机负荷的冲击,也减少有毒物质的影响,在工业污水的处理中有一定优点; ③池液里各个部分的需氧率比较均匀。 为适应完全混和的需要,机械曝气的圆形池子也得到了发展。机械曝气器很象搅拌机,而圆形池子便于完全混合。 4.浅层曝气 1953年,派斯维尔(Pasveer)曾计算并测定氧在10℃静止水中的传递特性,如图14-25所示。他发现了气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的特点。在水的浅层处用大量空气进行曝气,就可获得较高的氧传递速率。为了使液流保持一定的环流速率,将空气扩散器分布在曝气池相当部分的宽度上,并设一条纵墙,将水池分为二部分,迫使曝气时液体形成环流。 根据联邦德国埃姆歇实验站的测定结果,深度与单位能量吸氧率的关系见(图6-13)。因而扩散器的深度放置在水面以下0.6~0.8m范围为宜,此时与常规深度的曝气池相比,可以节省动力费用。此外,由于风压减小,风量增加,可以用一般的离心鼓风机。 浅层曝气池水深为3~4m,以浅者为好。深宽比在1.0-1.3之间,供气量为30~40 m3/3(水)·h,风压lOkPa左右,动力效率可达1.8-2.6kg02/kW·h。 浅层曝气与一般曝气相比,空气量是增大,但风压仅为一般曝气的1/3~1/4,故电耗并不增加而略有下降。浅层池适用于中小型规模的污水厂。但由于布气系统进行维修上的困难,没有得到推广应用。 5.深层曝气 曝气池的经济深度是按基建费和运行费用来决定的。根据长期的经验,并经过多方面的技术经济比较,经济深度一般为4~5m。但随着城市的发展,普遍感到用地紧张,为了节约用地,从60年代开始,研究发展了深层曝气法。 一般深层曝气池水深可达10~20m。70年代以来,国外又发展了超深层曝气法,又称竖井或深井曝气,水深竟达150-300m,大大节省了用地面积。同时由于水深大幅度增加,可以促进氧传递速率,从而提高了曝气池处理污水的负荷。但对深层曝气的特性和经济效果,还不能说已十分清楚。 深井曝气法的实际装置直径为1.0~6.0m,深度为50-150m。井中分隔成两个部分,一面为下降管,另一面为上升管。污水及污泥从下降管导入,由上升管排出。在深井靠地面的井颈部分,局部扩大,以排除部分气体。经处理后的混合液,先经真空脱气(也可以加一个小的曝气池代替真空脱气,并充分利用混合液中的溶解氧),再经二次沉淀池固液分离。混合液也可用气浮法进行固液分离。(图6-14a)为深井曝气法处理流程。 在深井中可利用空气作为动力,促使液流循环。采用空气循环的方法是启动时先在上升管中比较浅的部位输入空气,使液流开始循环,待液流完全循环后,再在下降管中逐步供给空气。液流在下降管中与输入的空气一起,经过深井底部流人上升管中,并从井颈顶管排出,并释放部分空气。由于下降管和上升管的气液混合物存在着密度差,故促使液流保持不断循环。深井曝气池简图见(图6-14b)。 深井曝气法中,活性污泥经受压力的变化较大,有时加压,有时减压,实践表明这时微生物的活性和代谢能力并无异常变化。但合成和能量的分配有一定变化,运行中发现二氧化碳的量比常规曝气多30%,污泥产量低。 深井曝气池内,气液紊流大,液膜更新快,促使KI。值增大,同时气液接触时间增长,溶解氧的饱和浓度也由深度的增加而增加。国外已建成了几十个深井曝气处理厂。国内也正在开展研究。但是,当井壁腐蚀或受损时污水是否会通过井壁渗透,污染地下水,这个问题必须严肃认真地对待。 6.高负荷曝气或变型曝气 有些污水厂只需要部分处理,因此产生了高负荷曝气法。曝气池中的 MLSS,约300~500mg/L,曝气的时间比较短,约2~3h,处理效率仅约65%左右,有别于传统的活性污泥法,故常称变型曝气。 7.克劳斯(Kraus)法 美国有一酿造厂,污水的碳水化合物含量有时特别高,给城市污水厂的运行造成很大困难,常引起污泥膨胀。膨胀的活性污泥不易在二次沉淀池中沉淀,而随水流带走,不仅降低了出水水质,而且造成回流污泥量不足,进而降低了曝气池中混合液悬浮固体浓度。如不及时采取措施加以解决,就会使系统中的活性污泥愈来愈少,从根本上破坏曝气池的运行。 克劳斯工程师把厌氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝气,然后再进入曝气池,成功地克服了高碳水化合物的污泥膨胀问题。这个过程称为克劳斯法。消化池上清液中富有氨氮,可以供应大量碳水化合物代谢所需的氮。此外,消化池上清液挟带的消化污泥比重较大,有改善混合液沉淀性能的功效。 8.延时曝气 延时曝气在40年代末到50年代初在美国流行起来。特点是曝气时间很长,达24h甚至更长,MLSS较高,达到3 000-6 000mg/L,活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态,剩余污泥少而稳定,无需消化,可直接排放。适用于污水量很小的场合,最先是牛奶场,后来用于村庄和风景区、旅社等。近年来,国内用于高层建筑生活污水处理。设备可用钢板装配,由厂商供应。
活性污泥法的发展和演变.doc
下载此电子书资料需要扣除0点,