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有机负荷、氨氮、一级排放标准
本工程废水的排放既要满足《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92中的一级排放标准,又要满足《厦门市水污染物排放控制标准》DB35/322-1999中的一级排放标准,其中BOD5小于20mg/l,CODCr小于80mg/l,这两个数值决定了在活性污泥工艺的设计中,出水前的最后一级生化工艺必须采用低负荷设计(即有机负荷小于0.15kgBOD/kgMLSS),否则出水的BOD、COD值根本无法达标。
另外,本处理站的出水水质氨氮需小于15mg/l,原水的氨氮为120mg/l,氨氮的在处理系统中除了部分合成生物细胞外(以总氮计,约占剩余污泥的11.4%),大部分需通过硝化菌去除,考虑到废水的总氮大于氨氮,所以剩余污泥11.4%的氨氮量去除率几乎可以忽略不计,故需硝化的氨氮仍以120mg/l计。参考国内外资料[日高桥俊三《活性污泥生物学》]当BOD负荷需在0.10~0.20kgBOD/kgMLSS范围,通过4~6小时的曝气可完成硝化阶段,但如果将BOD负荷提高,曝气时间再长,硝化阶段也不可能完成。由此得出如果出水氨氮要达标,则BOD负荷要低。
为满足高标准的排放标准的要求,本设计中,出水前的最后一级活性污泥工艺有机负荷确定为0.10kgBOD/kgMLSS;同时在低负荷活性污泥池前设一段高负荷(0.50kgBOD/kgMLSS)的活性污泥池,以期望能在较短的停留时间内,去除部分有机物,减少低负荷活性污泥池的处理BOD总量,尽可能减少曝气池的总池容。
DAT-IAT
DAT-IAT工艺为本设计选用的废水处理主体工艺,它是活性污泥工艺的一种变形,具体技术说明如下:
DAT-IAT工艺包括连续进水、连续曝气的高负荷(0.50kgBOD/kgMLSS)活性污泥池DemandAerationTank(DAT)池和以连续进水、间歇曝气、接歇排水低负荷(0.10kgBOD/kgMLSS)活性污泥池IntermittentAerationTank(IAT)两部分。酸化水解池的出水和间歇曝气池尾端的活性污泥同步进入DAT池,并进行连续的高强度曝气,强化了活性污泥的生物吸附作用,“初期降减”功能得到充分的发挥,60%的可溶性有机污染物被去除。
在IAT池中,由于DAT池的调节、均衡作用,进水水质稳定、负荷低,提高了对水质变化的适应性。由于C/N较低,有利于硝化菌的繁育,能够产生硝化反应。又由于进行间歇曝气和沉淀,能够形成缺氧-好氧-厌氧-好氧的交替环境,在去除BOD的同时,取得脱氮除磷的效果。此外由于DAT池的高负荷高强度曝气,强化了生物吸附作用,在微生物的细菌中,贮存了大量的营养物质,在IAT池内可利用这些物质提高内源呼吸的反硝化作用,即所谓的存储性反硝化作用。本池在沉淀和排水阶段也连续进水,这样能够综合利用进水中的碳源和前述的贮存性反硝化作用,具有很强的除磷脱氮功能。
即使是在IAT池的沉淀阶段和滗水阶段,废水进水也是连续的,所以连续的进水是否会对沉淀和排水造成扰动和影响、来不及处理的废水是否会直接从滗水器出水口排出而影响出水效果也是业主通常担心的问题。在设计DAT-IAT池时对其几何尺寸、两池隔墙开孔的数量、面积和布置方式均进行了精心设计,当系统停止曝气后整个反应池成为近乎理想的推流式反应器,污水以极小流速运动,推进速度为2m/h。按沉淀和排水时间2小时计算,总推进距离仅为4m。在沉淀阶段和滗水阶段进入主反应区的污水先经过反应池底部的污泥层,然后沿池子对角线方向前进,池子长宽比的合理设计可保证在排水结束时未处理的水与滗水器还有一段安全距离。另外在沉淀过程中,按其表面负荷计算,仅为0.25m3/m2.h,该值远远低于一般的沉淀池(约为0.85m3/m2.h),所以沉淀效果非常好。
DAT-IAT工艺优点还体现在SVI值较低、污泥易沉淀、不易发生污泥膨胀、仅通过时间的控制就可实现自动运行、剩余污泥量低、污泥龄长、无二沉淀池等。
曝气系统
曝气系统为生物好氧提供必须的氧气,是处理站设计的核心之一,许多废水处理站无法正常运行均由该系统的故障造成。设计的关键是需氧量的计算,许多公司采用经验值计算往往会造成设计容量过大或不足。活性污泥池的需氧主要由三部分组成:去除BOD5所消耗的氧(0.5kgO2/kgBOD)、维持曝气池内污泥好氧所需要的氧(0.11kgO2/kg污泥)、氨氮硝化所需要的氧(4.7kgO2/kgNH3-N),其中氨氮硝化所需的氧接近于其他部分所需氧的总和。许多设计人员在计算需氧量过程中会故意忽略氨氮硝化所需要的氧,以减少曝气量,降低投资和运行成本,增加项目在投标阶段的竞争力,故总是无法达标。
确定需氧量后,选择供氧系统成为关键,目前主要的供氧系统有射流曝气和鼓风曝气两大类。与鼓风曝气相比,射流曝气的优点是噪音小,安装维护简易;其缺点是能耗大,以目前行业内较为常用的水下曝气机和射流器为例,一千瓦的电耗所提供的溶解氧仅为0.9kg;而鼓风机+球冠型微孔曝气器的曝气系统,一千瓦的电耗所能提供的溶解氧为6.5~8.85kg。小型废水处理站可选用射流曝气,对于规模较大的废水处理站则选择鼓风曝气为宜。另外微孔曝气器的性能和参数则是曝气系统能否正常运行的关键,“溶解氧利用率”的高低直接关系到废水处理运行费用的高低。
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