ADAT-IAT工艺的由来及其运行过程

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1.A/DAT-IAT工艺的由来

活性污泥法是一种应用广泛且非常具有潜力的废水处理技术[1]。自1914年该技术在英国被应用以来至今已有90多年的历史了,在该技术出现的初期,由于受到理论水平、运行和理等技术条件的限制,使它的应用和推广工作进展缓慢。近50年来,随着对其生物反应和净化机理的广泛深入的研究以及该法在生产应用技术上的不断改进和完善,使它得到了很大的发展。相继出现了多种工艺流程和工艺方法,使得活性污泥法的应用范围逐渐扩大,处理效果不断提高,工艺设计和运行理更加科学化。目前,该方法在废水生物处理中还处于首要地位,据最新资料显示,在全球近6万座城市污水处理厂中,有3万多采用活性污泥工艺,其中美国有9000余座,日本采用活性污泥法的污水厂占污水厂总数的86.7%。活性污泥法是我国目前采用最主要的污水处理工艺,占已建成的污水处理厂总数超过了70%。

活性污泥法得到了广泛的应用,但它还存在一些缺点,给污水处理厂生产运行带来一定的困难。以传统活性污泥法为例,归纳一下活性污泥法在运行中存在的主要问题。

1.活性污泥法对废水水量、水质变化的适应性较差;

2.污泥膨胀问题是活性污泥法自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。它引起污泥结构松散,沉淀压缩性能差,直接影响出水水质,并危害整个生化系统的运作[2];

3.污泥产量大,通常占废水总量的0.5%~1%,成分复杂既含有大量的有机物,又含有害的重金属、病原微生物等,处理和处置费用高[3];

4.脱除磷效果差,一般只有20%~30%左右;

5.曝气结构膨大,占地面积大;

6.运行理操作复杂,理专业水平要求高。

以上概括以传统活性污泥法为中心的工艺在应用中存在的一些问题。国内外许多学者进行了大量的研究和探讨,在传统活性污泥法的基础上进行了各种改进,产生了很多种不同的活性污泥工艺,一些工艺较传统工艺处理功能增强,一些工艺运行更加稳定,而另外一些工艺的费用大大降低或者运行更加方便。这些工艺上的改进,充分满足了各种不同的处理要求。其中SBR法就是为了克服传统活性污泥法的缺点发展起来的。 

20世纪70年代初,美国R.Irvine教授等开展了活性污泥SBR法的初步研究,并于1971年发表了《运用间歇式活性污泥法处理废水》的著名论文,为SBR法以后的发展奠定了理论基础。80年代后,由于现代仪表和控制技术的巨大发展,电磁阀、气动阀、液位传感器、电子定时控制器,龙其是微机等自动控制装置广泛应用于水处理技术,使得SBR法运行操作自动化控制得以实现,在欧、美、澳、日等国家得到了迅速的发展。80年代中期,我国开始对SBR法进行系统研究与应用,1985年虞寿枢等为上海市吴凇肉联厂设计并投产了我国第一座SBR法废水处理设施,刘永凇等人也展开了对SBR法特性的研究。在SBR法的控制技术方面,哈尔滨建筑大学的彭永臻等人对SBR法反应时间的计算机控制参数进行了研究。9

0年代尤其是近几年来,该工艺在我国工业废水处理领域应用非常广泛,在全国各大中城市已有多座SBR法处理设施投入运行,其中采用SBR法处理的废水主要是屠宰废水、苯胺废水、含酚废水、啤酒废水、化工废水、淀粉废水等,为我国的环境保护发挥积极作用。

但传统的SBR法在工程应用中仍存在一定局限性。譬如,若进水量较大,则需要调节反应系统,从而增大投资,而对出水水质有特殊要求,如脱、除磷等,则还需对工艺进行适当改进。因而SBR工艺在设计和运行中,根据不同的水质条件、使用场合和出水要求有了许多新的变化和发展,产生了许多变型,主要包括ICEAS、CASS、IDEA、UNITANK和DAT-IAT等工艺。DAT-IAT工艺是为了克服ICEAS的缺点将预反应池改为与SBR反应池(IAT)分立的预曝气池DAT,DAT池连续进水、连续曝气,IAT池间歇曝气、沉淀和排水,在沉淀阶段不受进水的影响,且增加了从IAT到DAT的回流装置。

根据本课题

处理水质要求,在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池(A),即形成了A/DAT-IAT工艺,由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串联而成的。

2.A/DAT-IAT工艺运行过程

A/DAT-IAT工艺的反应机理及污染物的去除机理与传统活性污泥法、SBR法基本相同,仅是构筑物的构成方式和运行操作不同[4]。它是在一组反应池中,在时间上进行各种目的不同的操作。具体操作工序如下:

1.进水阶段

废水首先连续流入缺氧池,连续进水使得A/DAT-IAT工艺比典型的SBR法更有优越性,不需要调节池和进水控制系统,节约了建设成本和占地面积。缺氧池和DAT池混合液分别通过双层导流设施流入DAT池、IAT池,这样避免了水力短路。

2.反应阶段

缺氧池内的进水与从DAT池中回流来的硝化液完全混合,在反硝化菌的作用下进行脱反应,将NOX--N转化成气,可以利用进水中的有机碳源,减少了外加碳源,甚至不需要外加碳源,同时产生的碱度可以下硝化段的碱度,中和该段产生的H+。缺氧池内不曝气,只搅拌,保持污泥处于悬浮状态。曝气分两部分,DAT池连续曝气,池中水流呈完全混合状态,绝大部分NH3-N被硝化菌转化为NO3―-N。IAT池间歇曝气,难降解有机物和NH3-N在IAT池进一步降解。为了达到更好的沉淀效果,在沉淀阶段前进行短暂的曝气,以除去附着在污泥上的气。

3.沉淀阶段

沉淀阶段相当于传统活性污泥法的二次沉淀池的功能。沉淀阶段只发生在IAT池,混合液中的污泥与上清夜分离。DAT池中的水从底部平缓流入IAT池,对IAT池不会产生干扰,因此其沉淀效率显著高于一般二沉池的动态沉淀。

4.排水阶段

排水水阶段只发生在IAT池,当水位达到最高时,沉淀阶段结束,开始进入排水阶段。排水有专门滗水设备,对沉淀下去的污泥不会产生扰动,当水位达到最低时,停止滗水,剩下的一部分处理水可作循环和稀释用。IAT池不直接排放处理水,因此不像连续进水连续出水的活性污泥法那样容易受负荷变化的影响。IAT池底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用,一部分污泥用污泥连续打回DAT池作为DAT池的回流污泥,多余的剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。

5.闲置阶段

IAT池中沉淀阶段结束到下个周期开始期间会出现一个闲置期,根据废水的性质和处理要求决定其长短或者取消。在该时段内可进行搅拌或曝气,以保持污泥的活性。来源:谷腾水网

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