再生紙廢水處理生化處理階段生物接觸氧化工藝與SBR工藝對(duì)比分析

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簡(jiǎn)介： 生物接觸氧化法是一種好氧生物膜法工藝，接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長(zhǎng)在填料表面，部分則是絮狀懸浮生長(zhǎng)于水中。該工藝兼有活性污泥法與生物濾池二者的特點(diǎn)。
關(guān)鍵字：再生紙廢水處理 生物接觸氧化工藝 SBR工藝對(duì)比分析

1.工藝論述

　　1.1 生物接觸氧化工藝簡(jiǎn)介

　　生物接觸氧化法是一種好氧生物膜法工藝，接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長(zhǎng)在填料表面，部分則是絮狀懸浮生長(zhǎng)于水中。該工藝兼有活性污泥法與生物濾池二者的特點(diǎn)。

　　池內(nèi)加設(shè)適宜形狀和比表面積較大的生物膜載體填料，這樣在填料表面形成生物膜，由于內(nèi)部的缺氧環(huán)境勢(shì)必形成生物膜內(nèi)層供氧不足甚至處于厭氧狀態(tài)，這樣在生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物形成的長(zhǎng)食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD部分厭氧降解為可生化的有機(jī)物。

　　由于池內(nèi)填充了大量的生物膜載體填料，填料上下兩端多數(shù)用網(wǎng)格狀支架固定，當(dāng)填料下部的曝氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，維修工作將十分麻煩。

　　填料易老化，一般4－6年需更換一次。

　　由于前端物化處理后廢水中SS含量較低，生物膜固著的載體較少，導(dǎo)致生物膜比重較小，極易造成脫膜，掛膜不穩(wěn)定。脫落的生物膜和絮狀污泥在二沉池沉淀效果較差，易導(dǎo)致出水SS超標(biāo)。

　　1.2 SBR工藝簡(jiǎn)介

　　在序批式反應(yīng)器系統(tǒng)（Sequencing Batch Reactor簡(jiǎn)稱(chēng)SBR法）中，曝氣池、二沉池合二為一，在單一反應(yīng)池內(nèi)利用活性污泥完成污水的生物處理和固液分離，SBR是污水活性污泥生化處理系統(tǒng)的先驅(qū)，然而直到最近幾年隨著監(jiān)控與測(cè)試技術(shù)的飛速發(fā)展，這一技術(shù)才得以完全更新并被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（US EPA）推薦為一項(xiàng)低投資、低操作成本及低維修費(fèi)用，高效益的環(huán)境處理新技術(shù)。據(jù)EPA調(diào)查，在污水流量一定時(shí)，選擇SBR要比傳統(tǒng)的活性污泥法處理費(fèi)用節(jié)省許多，這一點(diǎn)已被大量的工程實(shí)例所證實(shí)。

　　工藝運(yùn)行方式

　　 SBR工藝主體構(gòu)筑物由SBR反應(yīng)池組成，SBR反應(yīng)池的運(yùn)行操作由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水和待機(jī)五個(gè)階段組成。

　　 進(jìn)水期：污水進(jìn)入反應(yīng)池。

　　 反應(yīng)期：污水進(jìn)入反應(yīng)池中發(fā)生生化反應(yīng)，在這階段可以只混合不曝氣，或既混合又曝氣，使污水處在反復(fù)的好氧-缺氧中，反應(yīng)期的長(zhǎng)短一般由進(jìn)水水質(zhì)及所要求的處理程度而定。

　　 沉降期：在此階段反應(yīng)器內(nèi)混合液進(jìn)行固液分離，因該階段在完全靜止條件下進(jìn)行，表面水力和固體負(fù)荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。

　　 排水期：當(dāng)沉淀階段結(jié)束，設(shè)置在反應(yīng)池末端的潷水器開(kāi)動(dòng)，將上清液緩緩潷出池外，當(dāng)池內(nèi)水位降到低水位時(shí)停止?jié)?/p>

　　 待機(jī)期：本處理系統(tǒng)多池運(yùn)行，在每池潷水后完成了一個(gè)運(yùn)行周期，在實(shí)際操作中，潷水所需時(shí)間往往小于理論最大時(shí)間，故潷水完成后兩周期間閑置時(shí)間就是待機(jī)期，該階段可視污水的水質(zhì)、水量和處理要求決定其長(zhǎng)短或取消。在此階段可以從反應(yīng)池排出剩余活性污泥。反應(yīng)池排出的剩余污泥泥齡長(zhǎng)，已基本穩(wěn)定。

　　SBR法與其它活性污泥處理技術(shù)比較有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　 SBR系統(tǒng)以一組反應(yīng)池取代了傳統(tǒng)方法及其它變型方法中的初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池，整體結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的管線傳輸，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單且更具有靈活性。

　　SBR反應(yīng)池具有調(diào)節(jié)池均質(zhì)的作用，可最大限度地承受高峰BOD₅濃度及有毒化學(xué)物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的影響。

　　在污水流量低于設(shè)計(jì)值時(shí)，SBR系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)液位計(jì)的設(shè)定值使用反應(yīng)池部分容積，或調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間，從而避免了不必要的電耗。其它生物處理方法則無(wú)這樣的功能。

　　因?yàn)閷?duì)于每個(gè)反應(yīng)單體而言出水是間斷的，在高負(fù)荷時(shí)活性污泥不會(huì)流失，因而可以保持SBR系統(tǒng)在高負(fù)荷時(shí)的處理效率。而其它的生物處理方法在高流量負(fù)荷時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)活性污泥流失的問(wèn)題。

　　SBR在固液分離時(shí)整體水體接近完全靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)發(fā)生短流現(xiàn)象，同時(shí)，在沉淀階段整個(gè)SBR反應(yīng)池容積都用于固液分離，較小的活性污泥顆粒都可得到有效的固液分離，因此，SBR的出水質(zhì)量高于其它的生物處理方法。

　　易產(chǎn)生污泥膨脹的絲狀細(xì)菌在SBR反應(yīng)池中因反應(yīng)條件的不斷的循環(huán)變化而得到有效的抑制。而污泥膨脹問(wèn)題是其它活性污泥方法中很常見(jiàn)且很難控制的問(wèn)題之一。

　　采用了穩(wěn)定的自動(dòng)化控制和先進(jìn)的探測(cè)儀器和設(shè)備，以保證出水水質(zhì)達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2001）和當(dāng)?shù)?label class="lb" onclick="g('環(huán)保');">環(huán)保部門(mén)的要求。

　　模塊設(shè)計(jì)而有利于處理規(guī)模增加時(shí)的擴(kuò)建工程。

　　處理流程簡(jiǎn)潔，控制靈活，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)控制指標(biāo)處理水量，改變運(yùn)行周期及工藝處理方法，適應(yīng)性很強(qiáng)。

　　2.工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)比較

　　下面選擇兩個(gè)方案分別對(duì)生物接觸氧化和SBR工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析。

　　2.1 方案一   

　　2.1.1 原水水量水質(zhì)

　　Q                3600m³/d

　　COD_Cr             1700mg/l

　　BOD₅              450mg/l

　　SS               1250mg/l

　　2.1.2 兩種工藝對(duì)比分析的基礎(chǔ)條件

　　廢水經(jīng)過(guò)收漿后進(jìn)入超效淺層氣浮系統(tǒng)去除掉大部分的SS，后進(jìn)入水解酸化階段。兩種工藝比較的基礎(chǔ)是水解酸化處理后的廢水，水質(zhì)情況如下：

　　COD_Cr             425mg/l

　　BOD₅              160mg/l

　　SS               50mg/l

　　排水水質(zhì)均要求達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544－2001）再生紙標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)COD_Cr不大于70mg/l。

　　污泥處理系統(tǒng)相同不做比較。

　　電費(fèi)按0.5元/度考慮。

　　2.1.3 生物接觸氧化工藝

　　2.1.3.1 工藝設(shè)計(jì)   

　　生物接觸氧化池

　　數(shù)量             2  座

　　單池尺寸         10×9×5.5m

　　負(fù)荷             1.0kgBOD₅/m³·d

　　接觸時(shí)間         3.6h

　　實(shí)際停留時(shí)間     6h

　　填料層高度       3m

　　曝氣系統(tǒng)采用散流式曝氣器曝氣。

　　鼓風(fēng)機(jī)房

　　數(shù)量             1間

　　尺寸             9.9×7.2×3.3m

　　設(shè)3臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，二用一備。

　　型號(hào)             HSR-150

　　流量             17.15Nm³/min

　　轉(zhuǎn)速             1180rpm

　　風(fēng)壓             58.8kPa

　　功率             30kw

　　平流沉淀池

　　數(shù)量             1座

　　表面負(fù)荷         1.0m³/m²·h

　　尺寸             25×6×6.0m

　　有效水深         2.5m

　　污泥斗深         2.5m

　　設(shè)行車(chē)刮泥機(jī)1臺(tái)。

　　型號(hào)             SHG6000

　　功率             3.75kw

　　2.1.3.2 投資估算

　　方案一生物接觸氧化系統(tǒng)投資估算見(jiàn)表1。

　　表1 方案一生物接觸氧化系統(tǒng)投資估算

序號(hào)名稱(chēng)規(guī)   格單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）合價(jià)（萬(wàn)元）1接觸氧化池10×9×5.5m座211.17522.352鼓風(fēng)機(jī)房9.9×7.2×3.3m座14.994.993平流沉淀池25×6×6.0m座118.9218.924散流式曝氣器SSB600座1250.00851.065填料及支架φ150M³5400.02010.806鼓風(fēng)機(jī)HSR-150座310.5010.507行車(chē)刮泥機(jī)SHG6000臺(tái)17.507.508多用管閥電氣    1.009小計(jì)    77.11

　　2.1.3.3 運(yùn)行成本分析

　　風(fēng)機(jī)24小時(shí)運(yùn)行，耗電30×2×24＝1440度

　　行車(chē)刮泥機(jī)12小時(shí)運(yùn)行，耗電3.75×12＝45度

　　生化部分噸水電費(fèi) 0.206元/噸水

　　填料更換（按使用5年考慮）10.8×10000/5/365/3600＝0.016元/噸水

　　生化部分運(yùn)行成本0.222元/噸水

　　2.1.3.4 構(gòu)筑物占地

　　構(gòu)筑物占地面積425.04m²。

　　2.1.4 SBR工藝

　　2.1.4.1 工藝設(shè)計(jì)

　　數(shù)量             2  座

　　單池尺寸         24×10×5.5m

　　最高水位         5.0m

　　最低水位         2.5m

　　超高             0.5m

　　污泥負(fù)荷         0.08kgBOD₅/kgMLSS·d

　　污泥濃度         3000mg/L

　　反應(yīng)池運(yùn)行周期   8小時(shí)

　　每池內(nèi)設(shè)1套潷水器，潷水速度600m³/h。

　　SBR反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥采用重力排至貯泥池。

　　曝氣系統(tǒng)采用散流式曝氣器曝氣。

　　鼓風(fēng)機(jī)房

　　數(shù)量             1間

　　尺寸             9.9×7.2×3.3m

　　設(shè)3臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，二用一備。

　　型號(hào)             HSR-150

　　流量             17.15Nm³/min

　　轉(zhuǎn)速             1180rpm

　　風(fēng)壓             58.8kPa

　　功率             30kw

　　2.1.4.2 投資估算

　　方案一SBR系統(tǒng)投資估算見(jiàn)表2。

　　表2 方案一SBR系統(tǒng)投資估算

序號(hào)名稱(chēng)規(guī)   格單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）合價(jià)（萬(wàn)元）1SBR反應(yīng)池24×10×5.5m座222.0544.102鼓風(fēng)機(jī)房9.9×7.2×3.3m座14.994.993散流式曝氣器SSB600座3340.00852.844潷水器XEF-600座216.0016.005鼓風(fēng)機(jī)HSR-150座310.5010.506小計(jì)    76.43

　　2.1.4.3 運(yùn)行成本分析

　　風(fēng)機(jī)18小時(shí)運(yùn)行，耗電30×2×18＝1080度

　　噸水電費(fèi)         0.15元/噸水

　　2.1.4.4 構(gòu)筑物占地

　　構(gòu)筑物占地面積575.04m²。

　　2.2 方案二   

　　2.2.1 原水水量水質(zhì)

　　Q                18000m³/d

　　COD_Cr             1200mg/l

　　BOD₅              300mg/l

　　SS               900mg/l

　　2.2.2 兩種工藝對(duì)比分析的基礎(chǔ)條件

　　廢水經(jīng)過(guò)收漿后進(jìn)入超效淺層氣浮系統(tǒng)去除掉大部分的SS，后進(jìn)入生化階段。兩種工藝比較的基礎(chǔ)是氣浮處理后的廢水，水質(zhì)情況如下：

　　COD_Cr             380mg/l

　　BOD₅              180mg/l

　　SS               50mg/l

　　排水水質(zhì)均要求達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544－2001）再生紙標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)COD_Cr不大于70mg/l。

　　污泥處理系統(tǒng)不做比較。

　　 電費(fèi)按0.5元/度考慮。

　　2.2.3 生物接觸氧化工藝

　　2.2.3.1 工藝設(shè)計(jì)   

　　生物接觸氧化池

　　數(shù)量             2  座

　　單池尺寸         27×20×5.5m

　　負(fù)荷             1.0kgBOD₅/m³·d

　　接觸時(shí)間         4.32h

　　實(shí)際停留時(shí)間     7.2h

　　填料層高度       3m

　　曝氣系統(tǒng)采用散流式曝氣器曝氣。

　　鼓風(fēng)機(jī)房

　　數(shù)量             1間

　　尺寸             13.2×7.2×3.3m

　　設(shè)5臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，四用一備。

　　型號(hào)             HSR-200

　　流量             27.82Nm³/min

　　風(fēng)壓             58.8kPa

　　功率             45kw

　　轉(zhuǎn)速             810r/min

　　輻流式沉淀池

　　數(shù)量             1座

　　表面負(fù)荷         1.06m³/m²·h

　　尺寸             φ30×6.0m

　　池邊水深         3.5m

　　設(shè)全橋刮吸泥機(jī)1臺(tái)。

　　型號(hào)             SSG30

　　功率             1.5kw

　　2.2.3.2 投資估算

　　方案二生物接觸氧化系統(tǒng)投資估算見(jiàn)表3。

　　表3  方案二生物接觸氧化系統(tǒng)投資估算

序號(hào)名稱(chēng)規(guī)   格單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）合價(jià)（萬(wàn)元）1接觸氧化池27×20×5.5m座240.2380.462鼓風(fēng)機(jī)房13.2×7.2×3.3m座16.656.653輻流式沉淀池φ30×6.0m座163.2963.294散流式曝氣器SSB600座7500.00856.385填料及支架φ150M³32400.0264.806鼓風(fēng)機(jī)HSR-200座54.321.507全橋刮吸泥機(jī)SSG30臺(tái)126.0026.008多用管閥電氣    2.009小計(jì)    271.07

　　2.2.3.3 運(yùn)行成本分析

　　風(fēng)機(jī)24小時(shí)運(yùn)行，耗電45×4×24＝4320度

　　行車(chē)刮泥機(jī)24小時(shí)運(yùn)行，耗電1.5×24＝36度

　　生化部分噸水電費(fèi)0.121元/噸水

　　填料更換（按使用5年考慮）64.8×10000/5/365/18000＝0.02元/噸水

　　生化部分運(yùn)行成本0.131元/噸水

　　2.2.3.4 構(gòu)筑物占地

　　構(gòu)筑物占地面積1881.54m²。

　　2.2.4 SBR工藝

　　2.2.4.1 工藝設(shè)計(jì)

　　數(shù)量             4  座

　　單池尺寸         40×18×5.5m

　　最高水位         5.0m

　　最低水位         2.9m

　　超高             0.5m

　　污泥負(fù)荷         0.075kgBOD₅/kgMLSS·d

　　污泥濃度         3000mg/L

　　反應(yīng)池運(yùn)行周期   8小時(shí)

　　每池內(nèi)設(shè)2套潷水器，潷水速度750m³/h。

　　SBR反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥采用重力排至貯泥池。

　　曝氣系統(tǒng)采用散流式曝氣器曝氣。

　　鼓風(fēng)機(jī)房

　　數(shù)量             1間

　　尺寸             13.2×7.2×4.2m

　　設(shè)5臺(tái)三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，四用一備。

　　型號(hào)             HSR-200

　　流量             27.82Nm³/min

　　風(fēng)壓             58.8kPa

　　功率             45kw

　　轉(zhuǎn)速             810r/min

　　2.2.4.2 投資估算

　　方案二SBR系統(tǒng)投資估算見(jiàn)表4。

　　表4  方案二SBR系統(tǒng)投資估算

序號(hào)名稱(chēng)規(guī)   格單位數(shù)量單價(jià)（萬(wàn)元）合價(jià)（萬(wàn)元）1SBR反應(yīng)池40×18×5.5m座447.27189.082鼓風(fēng)機(jī)房13.2×7.2×4.2m座16.656.653散流式曝氣器SSB600座20000.008517.004潷水器XEF-750座48.0032.005鼓風(fēng)機(jī)HSR-200座54.321.506小計(jì)    266.23

　　2.2.4.3 運(yùn)行成本分析

　　風(fēng)機(jī)18小時(shí)運(yùn)行，耗電45×4×18＝3240度

　　噸水電費(fèi)         0.09元/噸水

　　2.2.4.4 構(gòu)筑物占地

　　構(gòu)筑物占地面積2975.04m²。

　　3.兩種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

　　兩種工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析見(jiàn)表5。

　　表5  生物接觸氧化工藝與SBR工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

項(xiàng)目生物接觸氧化工藝SBR工藝技術(shù)可行性生物膜中形成了由厭氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物形成的長(zhǎng)食物鏈的生物群落，能有效地將不能好氧生物降解的COD部分厭氧降解為可生化的有機(jī)物。整個(gè)過(guò)程在缺氧-好氧環(huán)境中交替進(jìn)行，易產(chǎn)生污泥膨脹的絲狀細(xì)菌在反應(yīng)池中因反應(yīng)條件的不斷的循環(huán)變化而得到有效的抑制。由于物化處理后廢水中SS含量較低，生物膜固著的載體較少，導(dǎo)致生物膜比重較小，極易造成脫膜。脫落的生物膜比重較小，在二沉池沉淀效果較差，易導(dǎo)致出水SS超標(biāo)。固液分離時(shí)整體水體接近完全靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)發(fā)生短流現(xiàn)象，同時(shí)，在沉淀階段整個(gè)反應(yīng)池容積都用于固液分離，固液分離徹底，表面水力和固體負(fù)荷低，沉淀效率高，出水水質(zhì)有保證。操作管理氧化池出水需設(shè)置泥水分離系統(tǒng)，一般設(shè)二沉池或氣浮，整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜，操作管理不夠方便。系統(tǒng)集進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置于一體，無(wú)需設(shè)置二次沉淀池，整體結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的管線傳輸，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單且更具有靈活性。    由于填料和支架的存在，曝氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)維修困難，重新掛膜相對(duì)困難。    多池運(yùn)行，曝氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可向其它池子倒換，維修方便，啟動(dòng)迅速。    約每4-6年需更換一次填料。    完全混合，可長(zhǎng)期運(yùn)行。投資    設(shè)備較多，一次性投資較大。    形式簡(jiǎn)單，一次性投資較小。運(yùn)行費(fèi)用    較高。    較低。占地面積    構(gòu)筑物占地面積較小，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際占地面積需考慮通道和公共面積。    構(gòu)筑物占地面積較大。

　　鑒于以上對(duì)比分析，在統(tǒng)一水質(zhì)水量和統(tǒng)一出水要求的基礎(chǔ)上，SBR工藝具有明顯優(yōu)勢(shì)。但在實(shí)際操作中應(yīng)按照客觀條件和要求縝密分析，以采取合適的處理工藝。