AAOCS中水回用技术简析

Technical Exchange I技术交流 AAOCS中水回用技术简析 陆 曼 (建设部政策研究中心厨卫所 ，北京 1 00835 ) 摘要 ：AAOCS技术是在综合厌氧、缺氧、好氧处理工艺特点的基础上作了改进，研发出的一 种 集设计 一体化 的集成化 中水处理 设备。本 文对 中水回用 AAOCS工 艺流程 的几个 阶段 进行 了简要 阐述 和分析 。以加深 读者 对此 工 艺的 了解 。 关 键词 ：中水 回用 ；水处 理设 备 ；一体 化 《AAOCS中水回用技术研究》这篇文章发表后，引起读 者对这项技术的关注，应读者要求，在此对AAOCS的各分 段工艺作一简要阐述和分析。 AAOCS技术是在综合厌氧、缺氧、好氧处理工艺特点 的基础上作了改进，研发出的一种集设计一体化的集成化 中水处理设备。 一 、 AAoCS工艺流程 I 2 进水日 口 日 口 日 混凝削 1一 筛分池 2一缺氧池 3一厌氧池 4一MS好氧池 5一污泥沉淀池 6一SG反应池 7一 MDIP沉淀池 8一普通滤池 9一接触池 二 、AAOCS工艺分段简 析 1．筛分段 设置此段的目的主要是去除粒径较大的杂质，如长的 丝状纤维、毛发以及大块废物等，以避免其对后续工艺的影 响和对设备的阻塞。本段拦污栅的栅条间距设计为2mm，可 以在进水管道前，也可以加设在泵的吸水口周围，或单设拦 污池，视场地条件而定。栅条可以采用不锈钢或硬质 PVC、 UPVC(小规模工程 )。 2．缺氧段 在此段 ，反硝化菌利用好氧区回流混合液带来的硝酸 盐，以及污水中可生物降解的有机物作为碳源进行反硝化， 达到同时降解BOD 与脱氮的目的。同时由于将缺氧段放置 在厌氧段的前端，而不是传统的厌氧段在前的形式，可以减 缓来自污泥沉淀池的挟带溶解氧对系统造成的危害。 反硝化反应是由一群异氧性微生物完成的生物化学过 程。它的主要作用是在缺氧 (无分子氧 )的条件下，将硝化 过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成 N，或N，O、NO。该 系统中存在包括假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属和无 色杆菌属等。它们多数是兼性菌，有分子氧存在时，反硝化 菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。在无分 子氧的条件下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N s+和 N。+作为电子受体，Oz一作为受氢体生成 H，O和OH碱度，有 机物则作为碳源及电子从体提供能量并得到氧化稳定。反硝 化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化细菌的同化 作用和异化作用实现的。异化作用是将 NO，一和 NO 一还原为 NO、N，O、N，等气体物质，主要是N，。而同化作用是反硝化 菌将 NO，一和 NO。一还原成 NH。N供新细胞合成之用，氨成为 细胞质的成分，也即同化反硝化。生物反硝化过程可简单地 用下式表 示 ： NOq-+3H(电子供体有机物 )一 1／2N，+H，O+OH— NO9-+6H(电子供体有机物 )一 1／2N，+H 2O+OH一 3．厌 氧段 在没有溶解氧和硝态氨存在的条件下，兼性细菌通过发 酵作用将溶解性 BOD转化为VFAs(Volatile Fatty Acid)。聚 磷菌吸收这些VFA，并将其运送至细胞内，同化成胞内碳能 源储存物 (PH B／PHV)，所需的能量来源于聚磷的水解以及 细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。而在好氧区，聚磷 菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超出生长需要的磷 量，通过PHB／PHV的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚 磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕积存储，磷酸盐从 液相去除。产生的富磷污泥 (新的聚磷菌细胞 )，将在后面的 操作单元中通过剩余污泥的形式得到排放，从而将磷从系统 中除去。除磷的关键在于厌氧区的设置，可以说厌氧区是聚 维普资讯 http://www.cqvip.com 磷菌的 ”生物选择器”，并为聚磷菌提供了竞争优势。同化和 储存发酵产物的能源来自聚磷的水解以及细胞内糖的酵解 ， 储存的聚磷为基质的主动运输、乙酰乙酸盐 (PHB合成前体 ) 的形式提供能量。因此，能吸收大量磷的聚磷菌群体就能在 处理系统中得到选择性增殖 ，并可通过排除高含磷的剩余污 泥达到除磷的目的。选择性竞争的另一个优点是抑制了丝状 菌的增殖，避免了产生沉淀性能差的污泥和后续好氧段的污 泥膨胀，降低好氧池的SVI值。 该段系统中起主要作用的是假单胞菌属和气单胞菌属， 其次是不动杆菌。在该工艺中由于将缺氧段设在了厌氧段的 前端，因而随工艺的延续进入厌氧段的少量反硝化菌也可继 续反硝化随之而来的少量 NO。一，避免 NO 一对厌氧段发酵产 酸菌的影响，有利于整个厌氧段的正常运行。 在总结以往运行经验的基础上 ，提出缺氧和好氧段的 停留时间可分别设置为好氧段的 1／3左右。本工艺中不采 用内循环，只有污泥沉淀池的回流污泥循环，减少了操作 环节。 该工艺中采用先缺氧后厌氧原因：大量的研究表明，硝 酸盐对聚磷菌的活性有不良影响，由此可能造成硝化细菌与 聚磷菌的底物竞争 ，对聚磷菌在好氧段吸磷具有不利影响， 而采用这种方法可以避免上述缺陷：缺氧段反硝化细菌的反 硝化过程需要有充足的外加碳源，前置缺氧段可以避免厌氧 段对来水中有机物的预先降解 (减少了碳源 )，使反硝化细菌 有充足的营养底物进行生化反应。 4． MS好氧段 本段系统中生物膜(Membrane)与活性污泥(active Sludge) 共存，充分发挥膜法与传统活性污泥法的优点。正常运行时， 本段中的活性污泥浓度 (MLSS)在3000mg／L左右，污泥沉 降比在20—30％，生物膜单位面积上的污泥浓度折合成 MLSS 也可达3000mg／L，因此系统中的生物量很大，同时由于生物 膜的存在，实现了系统中微生物的多样性，可保证对有机物 的去除率。 好氧段的生物填料不仅为微生物的栖息提供了场所，而 且也起到了限制曝气气流、均相混合液的作用。研究 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ，流 体的水力半径越小，其所引起的扰动性越大，湍流剪切力越 强，也就是说弗罗德数越大，在同样流速下，流动空间越小 剪切作用越强。因此，在好氧段布置管状填料，一方面利用 气流的上升作用大幅度增强了水流的湍动能量，加强了传 质，另一方面利用湍动水流的剪切作用抑制了气泡与活性污 泥絮体的长大，增加了气泡与活性污泥絮体的比表面积，形 成了曝气池高效率传质的生化环境。 Technical Exchange I技术交流 传统的好氧曝气时间一般为6—8小时，空压机所提供的 能量利用率只有百分之十几或百分之二十左右，而本工艺的 好氧段停留时间最短可做到 40分钟，当采用高效空气扩散装 置时，氧的转移率可达到34％ 左右，此时的气水比为3：1左 右，即可满足要求，并且污泥沉淀池的出水 COD在30mg／L以 下，BOD 低于1Omg／L。因而本工艺可大大节省动力费用，降 低 了运行成本。 5．污泥沉 淀池 污泥沉淀池可视场地采用不同的形式，如平流沉淀池或 斜管沉淀池或竖流式沉淀池。本工艺中一般可采用平流式或 斜管 (板 )沉淀的形式，其前端设置网格絮凝段，合理调整 网格的尺寸及布置形式，可促进来自好氧段活性污泥的絮 凝，增强污泥颗粒的沉降性能。本段的主要目的是泥水分离， 采用逆向流方式，上清液通过潜孔出流至集水槽，这样的集 水方式可避免悬浮物流入后续的混凝沉淀段。污泥回流比可 视不同的水质采用不 同的百分比 ，对 于生活污水 ，可采用百 分之百回流，无需排放剩余污泥。 6．反应 池 反应池的主要作用是让加进系统的混凝剂充分与沉淀颗 粒接触、反应，并絮凝成密度大、易于沉淀的颗粒。在本段 中采用网格反应设备，理论的研究成果与实践表明，网格不 仅可以不打碎絮凝颗粒，而且有助于有效沉淀颗粒的形成。 该反应段增设网格的作用有以下几方面：(1)水流通过 网格的区段是速度激烈变化的区段，颗粒碰撞几率最高的区 段i(2)由于过网水流的惯性作用，矾花产生强烈变形，使 矾花中处于吸附能级低的部分，由于其变形揉动作用达到高 吸附能级的部分，这样使得通过网格之后的矾花更为密实。 另外， 在反应池的进水管道上，在加药点后面加设混合 装置，以使混凝剂在较短的时间内，迅速扩散到水体中。 7．I P沉 淀池 混合反应池的后面设置 IP (Inclined Plate)沉淀池。沉 淀工艺采用了斜板沉淀设备，由于沉淀的空间小，布水阻力 增大，布水均匀，避免沉淀池内水流短路，局部出水不均的 现象发生；由于沉降距离短，水力扰动变弱，颗粒沉降去除 率增大：斜板无侧向约束因而不积泥、不阻塞。尾部采用水 平堰板集水，避免了集水不均引起的局部上升流速过大，带 出矾 花的现象。 这种池形充分发挥了浅池理论，大大减少了池体的占地 面积，并提高了出水水质，出水浊度可降低到5NTU左右 (对 (下转 6O页 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com Technical Exchange I技术交流 然还不存在将雨水作为一种资源利用的必要性，但根据雨水 利用的理念，利用有效方法和措施降渍减污还是有必要的。 如合理提高地面渗透性能，增加地下层蓄水能力，雨水管终 端水处理技术等。同时，各地法律法规保障体系也开始逐步 完善，如北京市政府 2000(66)号令 “北京市节约用水若干 规定“中规定 ：“绿地、道路应当建设低草坪、渗水地面，使 用透水性能好的材料。城镇地区的机关、企业、事业单位院 内应当建设雨水收集利用的设施。鼓励单位和居民庭院建设 雨水利用设施和渗水井。“ 雨水处理技术就其目的而言，分为两类。一是收集处理 后利用，二是收集处理后减污排放。 对雨水进行处理是为了减少污染物总量，主要根据流体 力学原理，利用旋流离心分离、格栅、过滤等工艺方式 ，去 除水中的悬浮物，改善排水水质。 这种处理装置一般就设在雨水管道的终端，通常为地埋 式，图 1～4为几种商品化的雨水管终端处理装置。 图3和 4所示装置可利用虹吸原理自行对格栅和滤料进 行反冲洗。这几种雨水处理装置都有较好的处理效果，适用 于口径较小的雨水管，如住宅小区内雨水系统。 ■ 图 1 雨水旋流分离器 图2 雨水旋流过滤分离器 一 强 图 3 雨水格栅分离器 图4 雨水过滤分离器 国外内工程实践表明，解决城市雨水及渍水问题，单纯 依靠管渠方式疏排是一种被动且效果单一的方式。如何在延 缓雨水在地表层乃至城区生态环境中的滞留时间，而又不形 成地面渍水，才是面向城市雨水工程的科学思维。从这个意 义上说，雨水利用、提高城区绿化面积、改善地面渗水性都 是城市雨水工程的有机组成部分，有必要统筹考虑。团口 作者简 介 熊红松 ，男 ，高级工程师 ，研究方向 ：城市排水技术。 (上接55页 ) 三级回用水 )。而且排泥方式较为简单，使用穿孔管排泥即 可，操作上也较为方便。 8．普通 滤池 普通滤池的作用是过滤沉淀池出水，进一步降低水中的 悬浮物含量，以达到中水回用的浊度指标。并滤去较大的病 原微生物，提高中水的感观指标。普通滤池的设计与应用较 为广泛，不再赘述。 _圜■由 _ 9．接触 池 设置接触池，使加进来的消毒剂与水体充分接触，并提 供给消毒剂杀灭病原菌的场所。接触时间可设为3O分钟。消 毒剂可采用CIO2、CI2、CaCIO、KMnO4或03，在卫生要求不 是很高的地方可采用CaCIO，较为实用。叵口 作者简 介 陆曼，男，工程师，研究方向：中水处理。 维普资讯 http://www.cqvip.com