生化工艺对比选择.doc

7、MSBR(改良型SBR)
MSBR 是80 年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Apua AEROBIC SYSTEM .Inc 所有。MSBR 是连续进水、连续出水的反映器，其实质是A/A/O 系统后接SBR，因此具有A/A/O 的生物脱氮除磷功能和SBR 的一体化、流程简洁、控制灵活等优点。
MSBR系统原理图见图5.1.3.3-6。
现将MSBR 系统的运营原理简介如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充足放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池，有机物在这里被好氧分解、活性污泥充足吸磷后再进入起沉淀作用的SBR 池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR 在1.5Q 回流量的条件下进行反硝化、硝化，或起静置预作用。活力污泥一方面进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧释磷提供更为有利的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q 的回流量，以便进行反硝化。

图5.1.3.3-6 MSBR 工艺流程图

由其工作原理可以看出，MSBR 是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水解决工艺。采用MSBR 工艺时需注意以下几个问题：
（1）设备的运用率较低，这是SBR 工艺的通病，MSBR 工艺虽经多次改善，设备的运用率仍仅有74%。
（2）污水厂成功业绩欠缺，特别是大型污水厂采用MSBR 工艺的更少，国内投入运营的MSBR 工艺的污水厂较少。
（3）MSBR 工艺中污泥浓缩池，工艺计算中规定在30min 内将污泥浓度提高近3 倍（例如从2.4g/L 浓缩到7g/L），由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS 浓度无法平衡。
（4）进入好氧池有4Q，其中1.5Q 回流至缺氧池，1.5Q 通过SBR 池回流至污泥浓缩池，1.0Q 通过SBR 池沉淀排出，因此好氧池内流向较紊乱，如何控制1.0Q 从沉淀段排出是有问题的。
（5）MSBR 工艺各池传动机械设备多，互相之间回流泵多，对控制系统依赖性大，假如自控系统中某一部分出故障时，将导致全厂运营困难。
8、一体化UNITANK 工艺
一体化UNITANK 污水解决工艺是由比利时SEGHERS 公司提出的，该工艺是SBR 法的又一变形和发展，它集合了SBR 和传统活性污泥法的优点。一体化UNITANK系统原理图见图5.1.3.3-7。一体化设计，不仅具有SBR 系统的重要特点，还可像传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运营。它的运营工况与三沟式氧化沟相似，随着工艺的发展，一体化UNITANK系统已有单级和多级之分，以下这样对常规单级UNITANK 工艺进行介绍。

进水
3 2 1
厌/缺/好氧
好 氧
沉 淀
排泥
出水
1 2 3
好 氧
出水
排泥
沉 淀
厌/缺/好氧

图5.1.3.3-7 UNITANK 工艺示意图

一体化常规单级UNITANK 工艺重要有两种运营方式，即单级好氧与脱氮除磷解决系统。
单级好氧UNITANK 工艺的第一个主体运营阶段涉及以下过程：
（1）原污水一方面进入左侧1号池内，在曝气的同时去除BOD ，因该池在上个主体运营阶段作为沉淀池运营时积累了大量通过再生、具有较高吸附及活性的污泥，污泥浓度较高。因而可以高效的降解污水中的有机物；
（2）混合液同时自左向右通过始终作为曝气池从中间2号池，继续曝气，有机物得到进一步降解，同时在推流过程中，左侧1 号池内污泥进入中间2号池，再进入右侧3号池，使污泥在各池内重新分派；
（3）混合液进入作为沉淀池的右侧3号池，停止曝气，泥水分离后，出水通过溢流堰排放，剩余污泥则由底部排出。第一个运营阶段结束后，通过一个短暂的过渡段，即进入第二个主体运营阶段。第二个主体运营阶段过程为污水从右侧3号池进入系统，混合液通过中间2号池再进入作为沉淀池的左侧1号池，水流方向相反，操作过程相同。
通过对系统进行灵活的时间和空间控制，适当的增长水力停留时间，可以实现污水的脱氮除磷。
污水交替进入左侧1号池和中间2号池，在左侧1号池进行缺氧搅拌，以污水中的有机物作为电子供体，将在前一个运营阶段的硝态氮通过兼性菌的反硝化作用实现脱氮；并释放上一阶段运营时沉淀的含磷污泥中的磷。中间2号池在曝气运营时，进行去除有机物、硝化及吸取磷；在进水搅拌时，进行反硝化脱氮，并自左向右推动污泥。右侧3号池作为沉淀池进行泥水分离，上清液作为出水溢出，含磷污泥的一部分作为剩余污泥排出。在进入第二个主体运营阶段前，污水只进入中间2号池，使左侧1 号池中尽也许完毕硝化反映。其后左侧1号池停止曝气，作为沉淀池。然后进入第二个主体运营阶段，污水由右向左流，运营过程相同。
与SBR相比，UNITANK系统重要有以下改善：
（1）UNITANK 系统在恒水位条件下交替运营，水力负荷恒定，因此可以减少对管道、阀门、水泵等水利设施或设备的规格及规定，从而减少系统的成本；
（2）系统反映池的有效容积可以得到连续的使用，其结构因而变得更加紧凑；恒水位系统中可以使用表曝机，出水堰的构造也更加简朴（不需要浮出式出水堰），而恒水位条件下的土建设计不需要考虑水位变化对池体的压力变化；
（3）厌氧及缺氧过程不会像SBR那样混在同一阶段（充水阶段）； 此外，根据具体的情况，如浓度较高的工业废水或浓度较低的城市废水的不同规定，可以采用时间及空间控制的方法，建造可以实现脱氮除磷的小型、中型及大型UNITANK 系统。
一体化UNITANK 工艺集SBR，传统活性污泥法，“三沟式氧化沟”的优点，克服了SBR 间歇进水、“三沟式”占地大的缺陷，使UNITANK 系统因采用“三沟式”近似的运营工况而能连续进水，又采用“传统法”同样的曝气装置而使解决厂的面积减少。
9、CAST 工艺
CAST（Cyclic Activated Sludge Technology） 工艺是澳大利亚开发的一种循环式活性污泥法，是在传统SBR 工艺和ICEAS（Intermittent Cyclic Extended Aeration System） 工艺（周期循环延时曝气系统）基础上发展起来的一种新技术。
每组CAST 系统通常由四个池子组成，每池轮流运转，分别完毕进水、反映、沉淀、闲置和出水工序。在每个池子前设有一个厌氧捕获器（预反映区），部分污泥回流至该区。每个运营周期总时间为4h，天天运转6个周期。每个池子在不同时间的运营状态见表5.1.3.3－8。
CAST 工艺运转周期 表5.1.3.3－8

序号

时间顺序

1
2
3
4
池1
进水/曝气
进水/曝气
沉淀闲置
撇水
池2
沉淀闲置
撇水
进水/曝气
进水/曝气
池3
撇水
进水/曝气
进水/曝气
沉淀闲置
池4
进水/曝气
沉淀闲置
撇水
进水/曝气

从表5.1.3.3－8可以发现，在每一个循环周期中，始终有2 个池子处在进水/曝气状态，此外两个分别处在沉淀/闲置和撇水状态，沉淀和撇水过程均需停止充水和曝气，这样运营方式可以实现整个系统的连续进出水。
CAST 工艺脱氮除磷的原理为：除磷是靠厌氧捕获选择区（预反映区）和曝气反映区（主反映区）完毕。硝化和反硝化在主反映区完毕。从充水/曝气开始，溶解氧（DO）浓度从0 mg/L 逐渐增长到2.0mg/L 的过程中，大约有50%的时间其DO 接近于零，约30% 时间DO 在1mg/L 左右，约20%时间DO 在2mg/L 左右。DO 能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的耗氧速率。一般情况下，耗氧速度较快，当DO 含量不高时，溶解氧很难进入絮体内部，这样在絮体内形成了微缺氧环境，而硝化产生的较多浓度梯度的NO3 -N 可进入絮体内部，使絮体内部发生反硝化作用，使硝化/反硝化过程同时发生，无需专设缺氧区和内回流系统。
CAST 工艺的特点：除具有SBR 工艺一般特点外，兼有推流式和完全混合式活性污泥法的优点。由于存在基质浓度梯度和溶解氧浓度梯度，所以具有推流性质。因而其解决效果较好，具有抗冲击负荷的能力，适应水质的变化。
10、BAF 工艺
BAF反映池是一种高负荷滤池。也即淹没式曝气生物滤池、颗粒填料生物接触氧化池。它的工作原理是采用2～5mm的颗粒填料作为微生物载体，微生物附着于全浸没在水中的颗粒狀滤料上。以鼓气充氧，运用生物膜降解有机物。曝气生物滤池是国际上80年代开发的应用于废水二级解决和深度解决的先进工艺，特别合用于废水深度解决工艺。其技术特性是在床体内充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面积，可附着很大的生物量。用于三级解决其污泥负荷低，因而有很好的出水水质，并且出水水质稳定。
污水解决中采用的曝气生物滤池是在生物氧化基础上，引入自来水解决过滤工艺原理基础上发展起来的一种新工艺，在80 年代初出现在欧洲，重要是在一级强化解决基础上将生物氧化与过滤结合在一起，滤池后可不设二次沉淀池，通过反冲洗再生，实现滤池周期运营。由于其性能良好，应用范围逐渐扩大，至90 年代已日趋成熟，在污水二、三级解决领域中BAF 曝气生物滤池发展不久，其BAF向上流生物滤池是近年来在欧洲发展起来的新一代生物膜污水解决技术。最近十年世界上已有多个国家和地区建成超过70 个BAF 同类型的污水解决厂。其中规模最大的达成41万m3/d。
BAF 工艺属生物膜法，生物膜法重要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3 和微生物细胞物质，污水得到净化。采用鼓风曝气系统结合污水充氧。溶解的有机污染物转化成生物膜，生物膜经反冲洗脱落下来，从系统中去除。
由于BAF 过滤时能有效的截留水中的悬浮物，经BAF生物滤池解决过的水，不再需要进行专门沉淀解决。减少了污水解决设施的占地和投资。但是BAF生物滤池对进水性质有一定的规定，进水的悬浮物一般要小于60mg/L， 故要加前解决设施，同时对出水水质规定较高时还要加混凝沉淀池。
从上述各工艺机理的定性分析来看，每种工艺都各有其优缺陷，均可实现污水脱氮除磷的解决目的。考虑到本工程的具体情况，宜采用生产管理方便、对进水水质变化适应性强、可以保证解决水质的工艺，为了拟定方案的合理性我们从上述各种工艺中初步筛选出“BAF工艺”和“CAST 工艺”两个选择方案，进行经济技术比较，从中推荐一个适合本工程的最佳方案。
BAF工艺与CAST工艺比较 表5.1.3.3－2
序号
费用名称
单位
BAF工艺
CAST工艺
1
工程总投资
万元
6931.89
7111.22
2
年运营费
万元
949.0
1040.3
3
年经营费
万元
547.5
638.8
4
单位成本费用
元/m3
0.52
0.57
5
单位经营成本
元/m3
0.30
0.35
6
单位电耗
度/m3
0.13
0.14

经比较：BAF工艺的投资和运营费用与CAST工艺相差不大，但因进水水质的特点和BOD5/COD比值较低、出水对磷的去除率规定较高和BAF工艺的优点，我们选择“混凝沉淀＋BAF池＋辅助化学除磷”工艺为河北省承德市双滦区污水解决厂的生物反映解决工艺。