生化反应装置

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一、SBR反应装置
概述
序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初，美国Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国（EPA）的资助下，在印第安那州的Culwer城改建并投产了一个SBR法污水处理厂。SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。 由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。因此，SBR工艺发展速度极快，并衍生出许多种新型SBR处理工艺。
特点
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于污水厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

应用
1、 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。
2、 需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。
3)、水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。
4)、用地紧张的地方。
5、对已建连续流污水处理厂的改造等。
6、 非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。
技术参数表

二、生物接触氧化反应器
概述
生物接触氧化池就是在池内填充填料，已冲氧的废水将填料浸满全部，并已一定的流速流经填料。而填料上布满的生物膜将废水与其接触，在生物膜上的微生物新城代谢的作用下污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化，因此生物接触氧化工艺又称淹没式曝气生物滤池。
接触氧化池有池体、支架、填料、曝气系统、进出水管，排泥装置等组成。池体的作用除净化污水外，还要考虑调料，布水，布气的安装。池体为钢筋混凝土结构。池体低壁设有支持填料的框架和进水进气管支座。池体的厚度一般根据结构强度来设计。填料时生物膜的载体，填料时生物接触氧化法的关键部位，它直接影响处理效果。我公司此次采用的悬挂式组合填料，其特点是比表面积大，空隙率高，水流通畅，阻力小，经久耐用，运输与安装也方便。曝气系统由鼓风机、管道、曝气器组成。支架采用槽钢、角钢和钢筋组成。
特点
1、接触氧化法安装有比表面积较大的填料，有利于微生物的繁殖，这些微生物形成生物膜后具有较大的比表面积，对可利用基质具有较朋的亲和力，呼吸速度低，世代周期长，繁殖缓慢，对营养物的吸收具有较大优势。
2、能去除氨氮、铁、锰等污染物
3、能有效降解藻类和藻毒素。
4、生物活性高。国内采用的生物接触氧化法中，曝气管都设在填料下，不仅供氧充分，而且对生物膜起到了搅拌作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性高。
5、容积负荷高，处理时间短，节约占地面积。接触氧化法的容积负荷可高达 3 ～ 10KgCODcr/ ( m3·d) ，高于 SBR 法的 2～ 5KgCODcr/ ( m3·d) ，因此缩短了处理时间，减少了处理设备的体积，降低了投资。
6、挂膜方便，可以间歇运行
7、出水水质好而稳定。
8、该工艺是国内污水处理较、成熟的处理工艺，能保证污水处理稳定达标
9、该工艺流程简洁明了，处理效果稳定且操作维修方便。
10、该工艺采用生化池污水一次提升，节省动力消耗，有效地降低了工程投
和运行费用。
11、采用生物接触氧化具有较高的容积复负荷，不存在污泥膨胀问题，对冲
负荷和水质变化的耐受性较强，运行稳定，管理方便。
12、水力条件较好，能很好的向生物供氧，形成稳定的生物系统。
13、生物接触氧化法容积负荷高，占地面积小，建设费用较低。 生物接触氧
艺凭借其自身特点得到人们的认可，为人们保护环境的伟大使命贡献着自
的力量。
应用
生物接触氧化技术经过国内研究者和实际工程技术人员几十年实际工程应，
现在已经被广泛的应用在国内污水处理领域。工业污废水有水量变化大、水质不均匀和污染物成分复杂的特点,因此工业水处理工艺的设计难度比较大,要求比较高。生物接触氧化污水处理技术就是一种适应范围广、处理效率高、运行操作简单的水处理技术。该技术在工业水处理领域得到广泛的应用,据统计工业水处理站中50%以上均采用的是生物接触氧化工艺。目前生物接触氧化技术工艺已经被广泛的应用在食品、印染、造纸、化工、医药、生活、养殖、中水回用等污水处理领域。随着填料技术以及设备一体自动化程度的提高将会有更多新型高效生物接触氧化技术与设备被开发与应用在污水处理实际工程中。


接触氧化污染物去除率技术参数

三、MBR反应器
概述
膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。
膜生物反应器技术以其优质的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。尽管还存在较高的运行费用问题，但随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投资也会随之降低。如聚乙烯中空纤维膜，新型陶瓷膜的开发等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各种新型膜生物反应器的开发也使真运行费用大大降低，如在低压下运行的重力淹没式MBR、厌氧MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。因此，从长远的观点来看，膜生物反应器在水处理中应用范围必将越来越广。在水环境标准日益严格的今天，MBR已显示出其巨大的发展潜力，将是新世纪替代传统废水处理技术的有力竞争者。
特点
高MLSS与微滤膜过滤下，出水水质稳定,高品质。高容积负荷下，停留时间短，MBR流程较传统系统简单 ，占地面积减小取代沉淀池、砂滤单元，占地面积较传统方式节省30%，无污泥沉降性问题反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上，耐负荷冲击能力强，有效处理高浓度有机废水。在微滤膜过滤下，分离效果远优于传统沉淀池及砂滤等处理单元，出水水质良好稳定，悬浮物和浊度低，一般低污染度市政废水经过处理后，可直接做为中水道用水或现场资源回收水使用。有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统的硝化效率得以提高，A/O反应下具高效脱氮的功能，A/O、A2O法可有效去除氨氮与磷，尤其适用于水质管制区内使用。微滤膜可拦除大部分细菌等微生物，减少消剂添加量及获得安全的回用水。低能耗，操作运转费用低。生物拦截在池内，可取得较长的SRT高污泥龄之运转下,在生物自解下污泥量减少1/2以上 。低废弃污泥量低于传统活性污泥法、排泥周期长、操作弹性大，生物膜管系统属于过滤系统及高MLSS,可轻易克服变异性大之废水。系统PLC控制设计，操作维护容易，可实现自动化控制，便于管理高生物污泥操作浓度；MLSS =6000 ~10000mg/l ，可减少生物好氧污泥池之体积 可作封闭式设计，低公害，低噪音，低臭味。膜分离大大提高了污水的大分子难降解的物质处理效率。标准移动式模组化设计，快速简单的安装，易于分期扩充，适用于对于旧有污水处理厂进行改造，仅需增设MBR膜组设备。

MBR进出水对照表

应用
膜生物反应器广泛适用于生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行业的有机污水处理。膜生物反应器的产水常用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。适用于各类工业企业、宾馆、饭店、学校、医院、住宅区、洗衣房等的污废水处理、中水处理及原有污水设施的升级改造等。
技术参数表

四、水解酸化反应池
概述
污水生物处理工艺分好氧工艺和厌氧工艺，这两类工艺各有其优缺点。随着生物处理技术的发展，作为生物处理的主角仍是微生物。如何能使好氧生物处理工艺提高污泥浓度，减少氧的消耗‘如何使厌氧生物处理工艺缩短处理时间和提高处理负荷，是值得进一步研究的课题。各种类型有机污染物的厌氧（缺氧）、好氧降解反应过程汇总如下。
好氧（微需氧）过程 厌氧（缺氧）过程
（1）COD→H2O+CO2 （2）COD→CH4+CO2
传统好氧工艺 传统厌氧工艺
（3）NH4+→NO3- （4）NO3-→N2
硝化工艺 反硝化或缺氧工艺
（5）H2S→S0 （6）SO42-→H2S
微需氧或好氧工艺 厌氧反应
（7）R-Cl→CO2+Cl- （8）R3CCl→CH4+CO2+Cl-
好氧反应 厌氧反应
从化学反应式（1）-（8）来看，除反应式（1）、（2）为传统的好氧和厌氧工艺外，其他均为兼性菌的反应。人们过去对于好氧微生物和专性厌氧微生物研究十分充分，而对兼氧性微生物的研究不够。
事实上，利用兼性细菌的工艺人们已开始有所涉及。如，对去除N、P的A²O或AO工艺（反应式（3）、（4）），是利用了兼性菌在好氧条件下进行好氧代谢，而在厌氧条件下进行不同代谢反应的工艺。在含有硫酸盐的有机废水中，厌氧反应将有机物和硫酸盐分别转化为有机酸和硫化氢（反应式（6）），产生的硫化氢被微需氧细菌直接氧化为硫元素。这可以用来去除硫化物并回收硫元素（反应式（5））。研究表明，一些在好氧状态下难降解芳香族和卤代烃在厌氧条件下容易分解（反应式（7）、（8））。
以上反应是一些新工艺的化学反应基础，其基本原理是新工艺开发的基础和生长点。例如，目前国际和国内上流行的AB工艺和序批式活性污泥（SBR）工艺。前者是在A段的高吸附段发生了水解和部分酸化反应，大分子物质降解为小分子物质，所以使得整个工艺的效率大为提高。对于后者而言，在SBR的反应过程同样经历了好氧-缺氧和厌氧的过程。
成功地利用兼性微生物的典型工艺是由北京市环境保护研究院在20世纪80年代开发的水解-好氧生物处理工艺。水解池利用水解和产酸微生物，将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。采用水解-活性污泥法与传统的活性污泥相比，其基建投资、能耗和运行费用可分别节省30%左右。由于水解池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水等，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如纺织废水，印染废水，焦化废水，酿酒废水，化工废水，造纸废水等。

特点
1、水解酸化工艺运行费用低，且其对废水中有机物的去除亦可节省好氧段的需氧量，从而节省整体工艺的运行费用；
2、水解酸化工艺使污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化，而且在理化性质上发生了更大变化，使污水更适宜后继的好氧处理，提高好氧处理的效能；
3、水解酸化工艺的产泥量远低于好氧工艺，并已高度矿化，易于处理； 4、水解酸化工艺可对进水负荷的变化起到缓冲作用，从而为好氧处理创造较为稳定的进水条件；
采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下的优点：
1、水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应的时间和处理的能耗。
2、对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能与消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥，故实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中温消化池。
3、不需要密闭的池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。由于这些特点，可以设计出适应大、中、小型污水处理厂所需的构筑物。
4、反应控制在第二阶段完成之前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善处理厂的环境。
5、、第二阶段反应迅速，故水解池体积小，与初次沉淀池相当，节省基建投资。


应用
水解酸化在工业废水上的应用已经相当成熟，它主要针对有机废水，主要是高浓度和难降解有机废水，水中有机物结构复杂时，水解酸化菌利用H2O的电离将有机物分子中C-C打开，将长链分解为锻炼，支链成直链，固提高了废水的可生化性。目前水解酸化技术工艺已经被广泛的应用在食品、印染、造纸、化工、医药、生活、养殖等污水处理领域。
水解酸化污染物去除率技术参数

五、UASB反应池
概述
上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）。由荷兰Lettinga教授于1977年发明。
污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。
因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。
反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。
UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
工作原理
UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物
在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：①水解—发酵(酸化)细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸，乙醇，糖类，氢和二氧化碳；②乙酸化细菌，它们将步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；③产甲烷菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

特点
1、 污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20~30g/L；
2.、容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/（m³·d）左右，甚至能够高达15~40kgCOD/(m³·d)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。
3.、设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。

UASB污染物去除率技术参数