离心式油水分离器的工作原理及结构组成离心式油水分离器的工作原理及结构组成 采用高效填料的新型生物接触氧化法 摘 要介绍采用高效填料的新型生物接触氧化法在某生物制品研究所生产、生活垃圾污水处理站的应用情况综述该生物接触氧化法的优缺点介绍高效填料与传统填料相比所具有的优点阐述离心式油水分离器的工作原理及结构组成指出该接触氧化设备在调试运行中常见的问题和运行管理中应注意的事项。 关键字污水 生物接触氧化 填料 生物膜 除油 1 概述 目前我国城市污水的处理量仅为排放总量的10左右1大量的污水进入自然水体导致了严重的水环境污染使已十分严重的水资源短缺状况更加严...
离心式油水分离器的工作原理及结构组成 采用高效填料的新型生物接触氧化法 摘 要介绍采用高效填料的新型生物接触氧化法在某生物制品研究所生产、生活污水处理站的应用情况综述该生物接触氧化法的优缺点介绍高效填料与传统填料相比所具有的优点阐述离心式油水分离器的工作原理及结构组成指出该接触氧化设备在调试运行中常见的问题和运行管理中应注意的事项。 关键字污水 生物接触氧化 填料 生物膜 除油 1 概述 目前我国城市污水的处理量仅为排放总量的10左右1大量的污水进入自然水体导致了严重的水环境污染使已十分严重的水资源短缺状况更加严峻尤其是含有病原菌、传染病菌的污水进入自然水体更是给病菌的传播创造了条件。 目前采用生物接触氧化法处理生活污水等有机污水的技术已相当成熟该生物接触氧化法的实质之一是在池内充填经特殊加工后充满微孔、比表面积极大的JW-?填料已经充氧的污水浸没全部填料并以一定流速流经填料在填料上布满生物膜污水与生物膜广泛接触在微生物的新陈代谢功能的作用下污水中有机污染物得到去除污水得到净化。另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供其所需氧的同时气浮除去水中的油污并起到搅拌与混合作用。 2 生物接触氧化设备 2.1 生物接触氧化池 接触氧化池由池体、填料、支架、曝气装置、布水装置及排泥管道等部件所组成。池体为矩形钢结构JW-?填料均匀分层装填下部中心进水、PPR穿孔管布气水、气同向流动。污水处理设备正常运行1520d后填料微孔发生堵塞造成接触氧化池涌水加大曝气量 定时进行反冲洗。接触氧化池构造示意见图1。 图1 接触氧化池构造示意图 2.2 生物过滤沉淀池 该过滤沉淀池的结构下部为沉淀区为减小设备整体占地面积并增加沉淀体积沉淀区设计为矩形结构下部设置排泥管将沉淀区污泥排出。在滤池上部装填一定量粒径较小的JW-?滤料滤料表面生长着高活性的生物膜使滤池系统具备比较好的抗冲击负荷能力污水流经时利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化。最上部装填一定量的石英砂截留污水中的悬浮物且保证脱落的生物膜不会随水流漂出。运行一段时间后随着生物膜的新陈代谢脱落的生物膜及滤料上截留的杂质持续不断的增加滤料水头损失增大需对滤池进行反冲洗以释放截留的悬浮物以及更新生物膜此为反冲 洗过程。生物过滤沉淀池特点为需定量曝气、高过滤速度、截留悬浮物、定期反冲洗。过滤沉淀池构造示意见图2。 图2 过滤沉淀池构造示意图 3 处理站规模、水质及处理效率 某生物制品研究所生活垃圾污水处理站设计处理水量150m3/d主要处理住宅区生活垃圾污水生产废水处理站设计处理水量300m3/d主要处理实验室与试制车间产生的有机废水。生活垃圾污水水质较简单生产废水与生活垃圾污水水质相似但其中含有大量的病原菌和传染病菌。水质及处理效率见表1、表2。 生活垃圾污水污染物处理率表 表1 时间2004年1月5日1月7日 单位mg/L 指标 CODcr BOD5 SS 油类 氨氮 LAS 处理前 370.2 170.3 224 10.04 44.84 2.967 处理后 47.4 17.0 30.2 1.40 6.09 0.218 处理效率 87.2 90.0 86.6 86.1 86.4 92.7 一级
100 20 70 10 15 5.0 生产废水污染物处理率表 表2 时间2004年1月5日1月7日 单位mg/L 指标 CODcr BOD5 SS 油类 氨氮 LAS 处理前 455.6 130.1 214 28.42 7.79 1.285 处理后 54.1 18.2 35 4.2 0.10 0.149 处理效率 88.1 86 83.6 85.2 88.4 98.7 一级标准 100 20 70 10 5.0 15 从表1、表2看出六项主要污染物的去除率都在80以上处理后平均浓度均未超过《污水综合排放标准》GB5084-1996中的一级标准限值。处理后的部分生产、生活污水用作该研究所景观用水能保证鱼类、荷花等在此存活剩余部分用于所内及周边绿化充分实现了水资源的回用节省了水资源。 4 处理成本 本文提及的生产、生 活污水处理站运行成本为1.06元/m3低于同规模污水处理站处理成本。运行成本包括电费、人员工资、二氧化氯发生器运行所需氯酸钠购买费用、设备维护费用和设备折旧费用。 5 工艺
排放的污水先进入化粪池进行厌氧水解反应将不溶性有机物降解为溶解性物质同时在产酸菌的协同下将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质为后续生化处理创造条件。废水经格栅去除一些纤维和较大颗粒物后进入曝气调节池气浮除油在调节池停留一段时间匀质匀量后进入生物接触氧化池进行生化处理。该池内设置特种填料填料淹没在废水中长满生物膜废水与生物膜接触过程中水中的有机物被微生物吸附氧化分解和转化为新的生物膜从填料上脱落的生物膜随污水进入过滤沉淀池沉淀去除污水得到净化。生化处理后的污水立即进入消毒清水池加入二氧化氯消毒。经过生化和消毒处理后pH值、CODcr、BOD5、SS等指标一般均能达到排放标准。处理过程中产生的污泥区别对待生活垃圾污水产生的污泥经过堆肥后用于农肥生产废水产生的污泥运往危废处理中心。工艺流程示意见图3。 图3 工艺流程示意图 6 曝气 设备是采用罗茨风机池内采用穿孔管进行曝气当气泡上升时向废水供应氧气可以使生物接触氧化池有足够的溶解氧又有适当的曝气搅拌强度。气水比不易过大一般取0.51.01若气水比过大会有部分老化脱落的生物膜和固体颗粒被冲出生物接触氧化池而导致出水浊度升高。 7 填料 生物填料的物理特征、化学稳定性有无生物毒害、吸附特征、粒径、材质、孔隙率等对微生物的吸附生长和接触氧化设备效能有着重要的影响。生物接触氧化设备中采用的多为颗粒性硬性填料可大致分为悬浮性密度1和沉没性两大类密度1。研究表明2、3悬浮填料在截留SS、降解CODcr等方面要优于沉没填料但悬浮填料需要加固着装置增加了接触氧化设备的复杂程度也会使反冲洗的水头损失增加太快。填料的粒径对处理效果也有很大的影响粒径较小能大大的提升处理效率但同时也会缩短运行周期增加反冲洗次数和强度。 JW-?填料为沉没性硬性填料在德国等欧洲国家的污水处理中得到了广泛的应用。该填料内部贯通微孔比表面积大1000m2/g左右物理化学性质稳定耐酸耐碱性能优越常规使用的寿命长不易老化。填料比重轻远小于全瓷填料和金属填料的密度和堆比重从而具有操作重量轻的优点。此外本设计填料装填方法打破传统装填方法分多层装填每层留有一定间距反冲洗时完全靠穿孔管加大曝气量使填料在一定空间内翻滚以除去老化生物膜。 该填料常规使用的寿命一般为56年随着填料的不断消耗可以补充新料老化填料也可进行再生处理。 8 生物膜 生物膜固着在表面粗糙度极大的JW-?填料上其生物固体平均停滞时间污泥龄较长因此在生物膜上能够生长世代时间比较久、比增殖速度很小的微生物。在生物膜上还可能大量出现丝状菌而且没有污泥膨胀的可能。生物膜上生长繁育的生物类型广泛种属繁多食物链长且较为复杂。 9 本生物接触氧化法主要特征 9.1 优点 1生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链微生物丰富除细菌和多种种属原生动物和后生动物外还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌。 2由于进行曝气生物膜表面不断地接受曝气吹脱有利于保持生物膜的活性抑制厌氧膜的增殖能够保持较高浓度的活性生物量。 3对冲击负荷有较强的适应能力在间歇运行条件下仍能够保持良好的处理效果。 4污水在生物接触氧化法组合池总停滞时间一般控制在1.52.0h 比活性污泥法48h和氧化沟工艺1520h的要短得多。 5污泥生成量少污泥颗粒较大易于沉淀不会产生污泥膨胀。 6简单易操作、运行方便、易于维护管理不需污泥回流不产生污泥膨胀现象也不产生滤池蝇。 9.2 缺点 1如设计或运行不当容易造成填料堵塞。 2布水、曝气不易均匀容易在局 部部位出现死角。 10 除油 生物制品生产的全部过程产生的废液中含有油类物质包括乳化油和浮油。生产过程中产生的废水水量及水质均不稳定据生产废水处理站运作情况知污水中油类物质浓度过大时易引起填料堵塞影响处理效果出水水质不达标。 10.1 油类性质 乳化油的油珠粒径小于10μm一般为0.12μm。往往因水中含有表面活性剂使油珠成为稳定的乳化液。乳化油油滴表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜阻碍了油滴的合并使油滴不易用沉淀法从废水中分离出来。去除乳化油主要是破乳消除乳化剂的作用。 浮油的油珠粒径较大一般大于100μm易浮于水面形成油膜或油层。 10.2 油水分离器工作原理 该油水分离器在化学絮凝剂的作用下能有效地去除工业和生活垃圾污水中油脂和固体悬浮物并自动分离出这些物质大幅度的降低污水因油脂而引起的CODcr和BOD5含量使污水达到排放标准。该离心式油水分离器使用先进的附壁效应及溶气气浮原理合理的解决去除乳化油的技术。 未经处理的污水与化学絮凝剂一起经污水泵混合后进入附壁效应室和扩散反应室旋转。此时垂直水流转化为水平流在旋转作用下水流射向分离室壁。由于附壁效应重量较轻的油珠偏转分离同时使部分处理后的污水加压、溶气、释放、形成微气泡它能粘附憎水性油珠使之上浮分离。溶气量可通过调整溶气罐工作所承受的压力来实现。 化学絮凝剂的作用是使含有表面活性剂的乳化油凝聚成较大的油珠。浮渣可通过池表面刮板刮至油渣收集器。该浮渣含水率低、浓度高可供有关部门生产含油副产品或焚烧。水 中泥渣沉入分离室罐底在重力作用下排入泥渣收集器。泥渣可焚烧处理。分离出的水经金属筒体下边的出口进入溢流槽由出水管排出。 10.3 油水分离器的组成 该离心式油水分离器主要由以下几部分所组成 1油水分离器主体由附壁效应室、扩散反应室、分离室、气浮释放器、刮泥机、浮渣排放管、溢流槽和排放出水口等组合焊接制成 2溶药投药装置 3溶气发生装置 10.4 油水分离器与传统隔油池优缺点比较 该油水分离器与传统的隔油池相比具有投资少、运行的成本低简单易操作、效率高等优点。 11 设施安装运行调试中的问题 11.1 安装环境 为便于设备的运输和处理过程中污水在设备中的均匀分配设备体积不能太大故GJW-?S系列污水设备的设计采用模块式组合。 设备正常运行的最佳水温要求在1020?最低水温为04?。北方室内冬季采暖室内温度一般都保持在15?左右完全满足该设备的最佳运行温度。该套设备就是针对北方的天气特征情况设计室内安装运行可间歇运转也可连续运转年运行天数可达360d。设备置于地面建筑物内易于控制、管理简单易操作。 11.2 运行管理中应注意的问题 11.2.1 运行中宜出现的问题及解决对策 在调试运行过程中生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大、出水浑浊、处理效果劣化的现象时有发生。经分析发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态其附着力下降在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降这又进一步造成缺氧如此形成恶性循环致使处理效果恶化。 在调试运行初期发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧结果由于气泡搅动强度增大造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理解决措施应是减小曝气量待脱落的生物膜 随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平若水温适宜则23日后生物膜就可恢复正常。 11.2.2 运行管理中应注意的事项 1加强生物相观察 在正常运行和生物膜降解能力良好时生物膜上的生物相相对来说比较稳定细菌和原生动物之间有着制约关系。 在运行过程中若有机物负荷或营养状况有较大变化则原生 动物中固着性钟虫、枝虫消失丝状菌稀少菌胶团结构松散而游泳性草履虫、钟虫大 量出现出水水质变差。 反之若原来出水水质较差如果出现钟虫、枝虫、丝状菌菌胶 团结构紧密而游泳性草履虫、钟虫减少则说明环境条件有了改善出水水质变好。因 此原生动物纤毛虫特别是钟虫、枝虫是生物接触氧化系统运转良好的有价值的指示 性生物。 2控制进水pH值 影响生物接触氧化池正常运作的因素主要有温度、pH值、 溶解氧和营养物。pH值较易测定对于pH值过高或过低的废水要进行pH值的调节处 理控制生物接触氧化池pH值在6.5-9.5之间。否则氧化池中微生物易受损害影响生物 相和处理效果。 3防止填料的堵塞 防止填料堵塞除在设计过程中选择适宜的填料外 在运行过程应定时加大气量对填料进行反冲洗通常是1520d反冲洗一次每次反冲洗 30分钟左右。这对于填料上衰老生物膜的脱落促进生物膜的新陈代谢防止填料堵塞 很有效。 12 环境经济效益分析 废水净化处理后用作景观用水及所内及周边绿化不仅实 现了水资源的循环利用、节省了水资源也产生了一定的经济效益。环境经济效益估 算如下 工程总投资101生活污水处理站125.75生产废水处理站226.75万元 运行成本 费300150×1.06477元/d 节省水费1.6×450720元/d 减少排污收费0.5×1501.1×300405元/d 产生经济效益8元/d 投资回收期226.75×104/648元/d×360d9.7a 13 结束语 生物接触氧化设备是一种发展较快的生物处理技术具有占地面积小、出水水 质好、投资省、运行的成本低处理成本仅为1.06元/m3污水、运行灵活方便、易于管理、 抗冲击能力强等特点。采用该项生物接触氧化法处理工艺处理有机污水是切实可行 的。 参考文献 1.张忠祥钱易.城市可持续发展与水污染防治对策.北京中国建筑工业 出版社1994.67. 2.A.Mannetal.Performance of floating and sunken media biological aerated filters under unsteady state condition.Wat.Res.1999.334:11081113. 3.A.Mannetal.A comparison of floating and sunken media biological aerated filters for nitrification.J.Chem.Techn.Biotech.1998.72:273279.
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