超水深供气式射流曝气工程设计刘光辉

中国环保产业2005.338ConstructionCultureSquare技术研究TechnologicalStudy刘光辉(广东南方科学城环保科技产业有限公司，广东广州510620)摘要:以污水处理工程实例，介绍了超水深供气式射流曝气SBR法污水处理工艺的特点、处理效果和可靠性，对其脱氮效果进行了详细的分析。关键词:味精污水;供气式射流曝气;SBR;硝化;反硝化;脱氮效果中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1006-5377(2005)03-0038-02超水深供气式射流曝气工程设计SBR(SequencingBatchReactor)是常见的间歇式活性污泥法的简称。随着自控技术的发展，SBR系统的自动化程度越来越高，运行管理逐渐简化，因而得到越来越广泛的应用。1工程概况广州某味精厂污水处理工程设计规模为2000m3/d，该厂污水属中高浓度有机污水，进水CODcr在2000mg/L左右，瞬间可达4000mg/L，BOD5为1500mg/L，可生化性好，但进水氨氮浓度很高，一般约为100mg/L，有时高达200mg/L。1.1工艺流程及主要设计参数污水厂主要工艺流程如下:原污水→格栅→调节池→曝气池→缓冲池→活性炭过滤→达标排放↓污泥浓缩池→带式压滤机脱水→污泥外运该工程是根据原有旧污水处理机构改造而成，SBR曝气池为两个圆型池，直径15m，高10m。因为水深9m，已超出自吸式射流曝气活性污泥法的常规水深，很难靠射流曝气器产生的负压将空气带入污水中，所以该设计采用供气式射流曝气。运行周期为16h，进水1.5h，搅拌1h，曝气8h，沉淀1.5h，排水1.5h，排泥1.5h，闲置1h。设计进水水质CODcr2000mg/L，BOD51500mg/L，NH3-N100mg/L，MLSS3500mg/L。设计出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。1.2启动运行过程该工程于2000年7月完成改造并进行培菌启动。培菌初期采用广州市大坦沙城市污水处理厂的污泥进行接种培养。大坦沙污水厂采用A2/O工艺，其污泥除磷脱氮功能好，符合本工程的要求，所以加快了培菌过程，出水水质很快达到了排放标准。在开始几天，由于微生物没有完全驯化，故泡沫非常多，一星期后，泡沫减少到正常情况。1.3出水水质及效果分析根据4年来的运行情况，SBR池的出水CODcr≤80mg/L，NH3-N≤5mg/L，经过活性炭过滤后CODcr≤40mg/L，NH3-N≤1mg/L2主要特点2.1超水深供气式射流曝气本设计将原有两个厌氧池改造成SBR池，直径15m，高10m。目前国内采用射流曝气的设计水深一般不超过5m。为充分利用该池，故本设计采用超水深供气式射流曝气供氧，设计水深9m。射流水泵采用立式污水泵，干式安装，流量为1225m3/h，扬程为11.5m。供气罗茨鼓风机风量为JetAerationEngineeringDesignwithAirSupplyofExcessDeepWaterLiuGuanghuiCHINAENVIRONMENTALPROTECTIONINDUSTRY2005.339ConstructionCultureSquare技术研究TechnologicalStudy63.7m3/min，风压88.2kPa。该设计的另一特点是在反硝化阶段，可关掉罗茨鼓风机停止供气，用射流水泵进行搅拌，省去了潜水搅拌机，可以取得很好的反硝化效果进行脱氮。2.2射流吸水坑曝气池中间设计了一个射流水泵的吸水坑，池中水流在垂直方向有一个从下到上的循环，再加上射流器的布置使得水流在水平方向逆时针流动，于是整个曝气池中水流呈上升的螺旋状流动。这样不但能有很好的均匀搅拌作用，而且，当水流从射流器中喷出来时，污水中溶解氧含量最高，到污水上升进入射流吸水坑中射流水泵的吸水管准备再次充氧时，溶解氧最低，从而提高了充氧效率。2.3虹吸管式排水曝气池中的排水管为一条DN400的环状钢管，环管部分下接排水短管DN150，长500mm，间距400mm，共72根。在其中一根短管引一条DN32的虹吸破坏管至池体外，该破坏管距短管底部200mm。在排水阶段当水面下降至该位置时，空气通过破坏管进入排水短管，然后进入排水总管，破坏虹吸过程，停止排水。同时，该装置可防止水面的浮渣从排水系统排出。2.4废物利用由于该味精厂工艺生产过程中会产生废旧活性炭，故本工程采用活性炭过滤，做为最后一道处理工艺，确保出水达标排放。实践表明，活性炭过滤器对CODcr和BOD5的去除率均为50%。3脱氮效果分析3.1脱氮机理废水进入曝气池后，细菌通过氨化作用将废水中的有机氮转化成氨。在曝气阶段及其它合适的条件下，氨可通过硝化作用被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。在停止曝气进入反硝化阶段时，硝态氮在无氧条件下可通过反硝化作用转化成分子态氮。供气式射流曝气SBR法正是根据这一原理对污水进行脱氮处理。硝化作用的方程式:NH+4+2O2→NO-3+2H++H2O反硝化作用的方程式:2NO-3+5H2A→N2+2OH-+4H2O+5A3.2硝化阶段射流曝气器的充氧分析根据射流曝气充氧的传质理论和紊流射流理论，氧要从空气进入污水中，必须克服气膜和液膜的阻力。由于氧难溶于水，故其传递的阻力主要来自液膜。气量、气泡直径、气液接触面积、液体紊动程度都将影响曝气充氧性能。该工程中的供气式射流曝气器是由喷嘴、吸入室、混合室三个部分组成。射流曝气器射流在混合室内形成的穿透段，具有卷吸作用而带入由罗茨鼓风机送来的大量空气，接着在混合室内形成的充满段，由于剧烈的混掺作用，将空气破碎成微小气泡，并使水中的溶解氧瞬间达到饱和。这些微小气泡、溶解氧达到饱和的液体通过射流作用高速进入曝气池内，造成池内液体的紊动，从而增加了氧的传递速率。该工程射流曝气用曝气池的混合液作为射流器的工作流体，因此在混合室内迅速地进行着污水-污泥-氧气三者间的传质与反应，这是与其它任何活性污泥法所不同的特点。其水-水同相射流时产生的剪切力使射流边界上形成旋涡和紊流，这对射流曝气充氧也起了重要作用。同时高速射流将微生物菌胶团打碎，使微生物和污水中的有机物充分接触，提高了反应速度及微生物的活性。3.3反硝化阶段射流曝气器的搅拌作用在反硝化时，关掉风机停止供气，让射流水泵单独运转，利用射流曝气器进行搅拌，不但省掉了潜水搅拌机，而且从最终的出水氨氮指标看，该方法的反硝化效果明显高于其他传统方法。4结论射流曝气器构造简单、无运动部件、无磨损，工作可靠、不易堵塞、易维修管理。在广东某啤酒厂设计的射流曝气器已运行了十多年，很少出现故障。特别是超水深供气式射流曝气器，氧总转移系数大，氧利用率高，每度电可充2～3kg氧，是一种很值得推广的先进曝气方法。同时超水深供气式射流曝气SBR法除了具备射流曝气SBR法的所有优点外，还可进一步减少占地面积，特别适用于一些土地紧张的企业。参考文献:(略)