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ADAT-IAT工藝的由來及其運行過程

更新時間:2017-07-18點擊次數(shù):446

1.A/DAT-IAT工藝的由來 

  活性污泥法是一種應用廣泛且非常具有潛力的廢水處理技術[1]。自1914年該技術在英國被應用以來至今已有90多年的歷史了,在該技術出現(xiàn)的初期,由于受到理論水平、運行和管理等技術條件的限制,使它的應用和推廣工作進展緩慢。近50年來,隨著對其生物反應和凈化機理的廣泛深入的研究以及該法在生產(chǎn)應用技術上的不斷改進和完善,使它得到了很大的發(fā)展。相繼出現(xiàn)了多種工藝流程和工藝方法,使得活性污泥法的應用范圍逐漸擴大,處理效果不斷提高,工藝設計和運行管理更加科學化。目前,該方法在廢水生物處理中還處于首要地位,據(jù)資料顯示,在近6萬座城市污水處理廠中,有3萬多采用活性污泥工藝,其中美國有9000余座,日本采用活性污泥法的污水廠占污水廠總數(shù)的86.7%?;钚晕勰喾ㄊ俏覈壳安捎弥饕奈鬯幚砉に嚕家呀ǔ傻奈鬯幚韽S總數(shù)超過了70%。

  盡管活性污泥法得到了廣泛的應用,但它還存在一些缺點,給污水處理廠生產(chǎn)運行帶來一定的困難。以傳統(tǒng)活性污泥法為例,歸納一下活性污泥法在運行中存在的主要問題。

  1.活性污泥法對廢水水量、水質(zhì)變化的適應性較差;

  2.污泥膨脹問題是活性污泥法自產(chǎn)生以來一直伴隨并常常發(fā)生的一個棘手的問題。它引起污泥結構松散,沉淀壓縮性能差,直接影響出水水質(zhì),并危害整個生化系統(tǒng)的運作[2]

  3.污泥產(chǎn)量大,通常占廢水總量的0.5%~1%,成分復雜既含有大量的有機物,又含有害的重金屬、病原微生物等,處理和處置費用高[3]; 

  4.脫氮除磷效果差,一般只有20%~30%左右;

  5.曝氣結構膨大,占地面積大;

  6.運行管理操作復雜,管理專業(yè)水平要求高。

  以上概括以傳統(tǒng)活性污泥法為中心的工藝在應用中存在的一些問題。外許多學者進行了大量的研究和探討,在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎上進行了各種改進,產(chǎn)生了很多種不同的活性污泥工藝,一些工藝較傳統(tǒng)工藝處理功能增強,一些工藝運行更加穩(wěn)定,而另外一些工藝的費用大大降低或者運行更加方便。這些工藝上的改進,充分滿足了各種不同的處理要求。其中SBR法就是為了克服傳統(tǒng)活性污泥法的缺點發(fā)展起來的。  

  20世紀70年代初,美國R.Irvine教授等開展了活性污泥SBR法的初步研究,并于1971年發(fā)表了《運用間歇式活性污泥法處理廢水》的論文,為SBR法以后的發(fā)展奠定了理論基礎。80年代后,由于現(xiàn)代儀表和控制技術的巨大發(fā)展,電磁閥、氣動閥、液位傳感器、電子定時控制器,龍其是微機等自動控制裝置廣泛應用于水處理技術,使得SBR法運行操作自動化控制得以實現(xiàn),在歐、美、澳、日等國家得到了迅速的發(fā)展。80年代中期,我國開始對SBR法進行系統(tǒng)研究與應用,1985年虞壽樞等為上海市吳凇肉聯(lián)廠設計并投產(chǎn)了我國*座SBR法廢水處理設施,劉永凇等人也展開了對SBR法特性的研究。在SBR法的控制技術方面,哈爾濱建筑大學的彭永臻等人對SBR法反應時間的計算機控制參數(shù)進行了研究。90年代尤其是近幾年來,該工藝在我國工業(yè)廢水處理領域應用非常廣泛,在各大中城市已有多座SBR法處理設施投入運行,其中采用SBR法處理的廢水主要是屠宰廢水、苯胺廢水、含酚廢水、啤酒廢水、化工廢水、淀粉廢水等,為我國的環(huán)境保護發(fā)揮積極作用。

  但傳統(tǒng)的SBR法在工程應用中仍存在一定局限性。譬如,若進水量較大,則需要調(diào)節(jié)反應系統(tǒng),從而增大投資,而對出水水質(zhì)有特殊要求,如脫氮、除磷等,則還需對工藝進行適當改進。因而SBR工藝在設計和運行中,根據(jù)不同的水質(zhì)條件、使用場合和出水要求有了許多新的變化和發(fā)展,產(chǎn)生了許多變型,主要包括ICEAS、CASS、IDEA、UNITANK和DAT-IAT等工藝。DAT-IAT工藝是為了克服ICEAS的缺點將預反應池改為與SBR反應池(IAT)分立的預曝氣池DAT,DAT池連續(xù)進水、連續(xù)曝氣,IAT池間歇曝氣、沉淀和排水,在沉淀階段不受進水的影響,且增加了從IAT到DAT的回流裝置。

  根據(jù)本課題處理水質(zhì)要求,在DAT-IAT工藝基礎上前置一個缺氧池(A),即形成了A/DAT-IAT工藝,由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串聯(lián)而成的。

  2.A/DAT-IAT工藝運行過程

  

     缺氧攪拌  曝氣   曝氣         缺氧攪拌  曝氣   沉淀        缺氧攪拌  曝氣   潷水

  圖2.1  A/DAT-IAT工藝工序

  Figure2.1  DAT-IAT technique working procedure

  A/DAT-IAT工藝的反應機理及污染物的去除機理與傳統(tǒng)活性污泥法、SBR法基本相同,僅是構筑物的構成方式和運行操作不同[4]。它是在一組反應池中,在時間上進行各種目的不同的操作。具體操作工序如下:

  1.進水階段

  廢水首先連續(xù)流入缺氧池,連續(xù)進水使得A/DAT-IAT工藝比典型的SBR法更有*性,不需要調(diào)節(jié)池和進水控制系統(tǒng),節(jié)約了建設成本和占地面積。缺氧池和DAT池混合液分別通過雙層導流設施流入DAT池、IAT池,這樣避免了水力短路。

  2.反應階段

  缺氧池內(nèi)的進水與從DAT池中回流來的硝化液*混合,在反硝化菌的作用下進行脫氮反應,將NOX-N轉(zhuǎn)化成氮氣,可以利用進水中的有機碳源,減少了外加碳源,甚至不需要外加碳源,同時產(chǎn)生的堿度可以下硝化段的堿度,中和該段產(chǎn)生的H+。缺氧池內(nèi)不曝氣,只攪拌,保持污泥處于懸浮狀態(tài)。曝氣分兩部分,DAT池連續(xù)曝氣,池中水流呈*混合狀態(tài),絕大部分NH3-N被硝化菌轉(zhuǎn)化為NO3-N。IAT池間歇曝氣,難降解有機物和NH3-N在IAT池進一步降解。為了達到更好的沉淀效果,在沉淀階段前進行短暫的曝氣,以除去附著在污泥上的氮氣。

  3.沉淀階段

  沉淀階段相當于傳統(tǒng)活性污泥法的二次沉淀池的功能。沉淀階段只發(fā)生在IAT池,混合液中的污泥與上清夜分離。DAT池中的水從底部平緩流入IAT池,對IAT池不會產(chǎn)生干擾,因此其沉淀效率顯著高于一般二沉池的動態(tài)沉淀。

  4.排水階段

  排水水階段只發(fā)生在IAT池,當水位達到高時,沉淀階段結束,開始進入排水階段。排水有專門潷水設備,對沉淀下去的污泥不會產(chǎn)生擾動,當水位達到低時,停止?jié)?,剩下的一部分處理水可作循環(huán)和稀釋用。IAT池不直接排放處理水,因此不像連續(xù)進水連續(xù)出水的活性污泥法那樣容易受負荷變化的影響。IAT池底部沉降的活性污泥大部分作為該池下個處理周期使用,一部分污泥用污泥泵連續(xù)打回DAT池作為DAT池的回流污泥,多余的剩余污泥引至污泥處理系統(tǒng)進行污泥處理。

  5.閑置階段

  IAT池中沉淀階段結束到下個周期開始期間會出現(xiàn)一個閑置期,根據(jù)廢水的性質(zhì)和處理要求決定其長短或者取消。在該時段內(nèi)可進行攪拌或曝氣,以保持污泥的活性。

 

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