小型成套生活污水处理设备

小型成套生活污水处理设备

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循环式活性污泥法该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于SBR工艺的一种变型。
该工艺投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果，已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理中。
1 工作原理
CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，如图1所示，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、出水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。
1-生物选择器；2-预反应区；3-主反应区

1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长。生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%。当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。
2)预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可将其省去。
3)主反应区在可变容积*混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从0缓慢上升到2.5mg/L来保证硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行。
a．硝化反硝化。同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺氧混合程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生。通常认为在系统中，氮去除机制与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧(DO))的浓度梯度有关，这样硝化菌存在于高溶解氧区或正氧化还原点位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还原点位(OPR)下活性十足。CAST工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使其从0逐渐上升到2.5mg/L左右，这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化，由于氧在活性污泥絮体内的传递受到限制，而具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体内部有效地进行反硝化。另外，该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应区，顺序经过缺氧-好氧-厌氧环境，尤其在非曝气阶段0.5h-1.0h内污泥层以胞内在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源，进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定的反硝化作用。

磁混凝工艺技术特点
磁混凝工艺沉淀表面负荷可达20~40m3/m2h;同时具有优良的沉淀效果，可与普通石英砂过滤相媲美。磁混凝工艺的技术特点是：
(1)极短的混凝与沉淀时间，总计HRT<20分钟，占地面积小;
(2)沉淀出水SS<5mg/L，浊度<1.0NTU;
(3)优异的除磷效果，TP<0.02mg/L;
(4)由于系统内部具有5g/L以上的磁粉，因此耐受流量及固体负荷冲击;
(5)磁粉损耗低，折合费用0.005元/m3。
主要优点
磁混凝工艺虽然是混凝沉淀工艺，但是SS及TP可以直接达到一级A要求，因此比较适合污水厂SS和TP的一级A提标，同时可去除部分COD和BOD5。除了出水指标SS及TP外，在工程上磁混凝还有如下优点：
(1)磁混凝水头损失较少，本质上是混凝沉淀工艺，较过滤水头损失很少，而出水达到过滤的效果。磁混凝最低水位差约0.6m，主要体现在沉淀池出水槽跌水损失。

(2)磁混凝占地面积很小。10万吨的双组磁混凝占地面积约600m2，常规老污水厂一般能够满足此要求。对于新建污水厂，磁混凝较常规混凝沉淀过滤节约占地面积，非常容易布置。在现状污水厂，往往有绿化等非生产富余面积，这些空余面积一般能够满足磁混凝的面积需求。在发达城市，土地成本越来越高，磁混凝工艺节约土地的价值将越来越突出。
(3)运行费较低。对于城市污水的深度处理，磁混凝的运行药剂费很省，混凝剂PAC约5~10mg/L，PAM约0.5~1.0mg/L，磁粉损耗率约1.0mg/L，以上消耗品合计费用约0.02~0.025元/m3。磁混凝电耗大约0.025kWh/m3，主要体现在搅拌机、污泥泵以及磁粉回收系统。
主要缺点
(1)国内应用案例较少，磁混凝技术尚未全面推广;
(2)与其他滤池相比，增加了磁粉投加费用及混合液回流电耗。
(1)活性砂滤池过滤效率较高，运行费用低，水头损失大，主要适用于小型污水厂的提标改造。
(2)高效纤维滤池滤速快，占地小，但水头损失大，设备费用高。
(3)纤维转盘滤池占地面积小，自动化程度高，水头损失小，但滤布维护费用高。
(4)磁混凝滤池占地面积小，除磷效果佳，运行费用低，但技术尚未全面推广。

膜分离技术，是利用一张特殊制造的，有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，是根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离开物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到膜的龙眼、另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度*取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。

膜分离技术在城市污水深度处理中的应用
城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行最后的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。二级排放液在进RO装置前需进行预处理，以使进水水质符合RO装置的使用要求。预处理的好坏是RO技术应用成败的关键。