探究活性污泥法在高原生活污水处理中的应用

2019-02-01 作者:地理   |   浏览(187)

  北极星水处理网讯:摘要:高原地区因海拔较高,普遍存在低温、低压、低氧的现象,传统污水处理技术难以发挥全部作用,且高原地区地广人稀,建立集中式生活污水处理厂成本较大,分散式活性污泥法更适合。本文从高原生活污水特征和活性污泥法入手,分析活性污泥法在高原生活污水处理中的应用。

  引言:海拔高度在1000米以上且地势较为平坦的地区被称为高原,我国高原地区主要是青藏高原和云贵高原,高原地区具有独特的气候特点,那里气压低、含氧量低、温度低,因此高原地区的污水处理需要对氧气、温度需求量更低的处理技术。且在我国无论是青藏高原还是云贵高原都是多条河流的发源地,地表水和地下水的污染治理和环境保护不容忽视。

  高原地区地广人稀、经济发展相对落后,且由于海拔高的原因气压低、含氧量低、昼夜温差大,导致大多数业内相对成熟的生活污水处理技术在进入高原地区后出现效率降低、效果退化的现象,且大多数需要提高能耗才能维持处理效果,在冬季承受冲击能力弱。高原城市和农村地区随着我国整体经济情况转好,生活方式发生改变,尤其是原本农村地区的旱厕改为水冲厕,虽然为当地人民带去便捷,但由于地广人稀导致排出的污水没有经过处理就进入地表水系,对水质造成极大的影响;而城市地区的污水处理技术无法达到应有的效果,因此我国云贵高原和青藏高原的地表水系和地下水都出现较为严重的污染情况,无法稳定保持I类水体标准,防治任务艰巨。

  活性污泥法是利用好氧微生物与污水混合并曝气,利用微生物将污水中的有机污染物分解,利用生物絮凝体胶团对无机、有机污染物进行吸附,从而将污染物从被处理水体中分离,达到进行污水净化处理的目的。传统活性污泥法净化水体,主要建立沉淀池、曝气池、浓缩池等构筑物组成污水处理工艺流程,生活污水进入处理厂区后经过格栅截留大部分漂浮物和悬浮物;在沉淀池中分离可沉淀的无机物和部分有机物;污水进入活性污泥池后经过曝气装置与污泥充分混合,利用微生物分解有机物、利用胶团吸附悬浮物和有机物,从而形成新的活性污泥;处理后的混合液经过二次沉淀池进行固液分离,净化后的水体经过消毒基本达到排放水体的保证,可以进行外排。

  活性污泥法是目前大多数城市进行污水处理的重要工艺,但由于高原地区的低氧和低温环境,活性污泥法在高原地区适应情况不佳,存在能耗高、污泥产量多、冬季抗冲击能力弱的现象,且在低温环境下运行容易出现净化后水体质量不达标的现象,这种水体进行外排同样会对高原地区地表和地下水系造成污染和破坏,且增加了高原生活污水处理的成本,对可持续发展无益。活性污泥法虽然单独使用的效果有所欠缺,但其不失为一种良好的污水处理技术,可以通过与其他对温度、氧气量依赖性不强的水处理技术进度搭配,提高高原地区生活污水处理工艺的效果和抗冲击能力。

  活性污泥的低氧工艺是一种较为新型的水处理技术,尚未能够得到严格的定义,低氧工艺将好氧、厌氧、兼氧环境合为一体,利用低溶解氧环境下活性污泥出现丝状菌导致污泥膨胀的特性,建立丝状菌的生物滤网,利用滤网的过滤作用和生物降解作用去除水中细小的悬浮物和有机物,有效改善处理后水体的质量,且丝状菌不会持续增殖,降低了爆发恶性污泥膨胀的几率,对维持活性污泥污水处理系统稳定性有很大作用。

  在低氧环境下,当溶解氧浓度在1mg/L时,污泥产量有大幅度降低,因为在不同溶解氧浓度条件下,微生物对有机物降解的特性有较大差异,例如溶解氧浓度大于2mg/L时,微生物以溶解氧作为电子受体,被处理水体中大部分有机物被氧化为无机物,微生物从中获取能量用于增殖;厌氧条件下,作为电子受体的不再是微生物自身,而是以碳氮硫等有机物为电子受体,进行不彻底的氧化反应;当溶解氧浓度在1mg/L时,囊括了好氧、厌氧两种氧化反应,两种反应同时进行,不仅污泥产量有所降低,有机物去除效果也稳定在94%左右。

  活性污泥法过程中溶解氧浓度低会影响硝化反应的进行,但会促进硝化反应与反硝化反应同步的状态生成,节省了对氧气量的消耗,又不会影响处理工艺中脱氮的效果。在常规活性污泥法中硝化反应和反硝化反应是两个不同的步骤,但当溶解氧浓度在1mg/L时,硝化反应与反硝化反应可以在同一个反应空间内同时存在,因为溶解氧浓度从微生物与污水混合絮状物中心到边缘逐渐升高,氨氮由絮状物外向内的过程是硝化反应到反硝化反应的过程,且这个过程较短,形成硝化反应与反硝化反应同步的状态,溶解氧浓度上升或下降都会打破这个平衡。除磷的原理与脱氮原理相似,在絮状物边缘进行吸磷,在絮状物中心进行释磷。

  高原地区冬季低温环境下,活性污泥活性弱,对水处理的效果波动性大,因此单独设置活性污泥法不能良好的对冲击进行抵御,采用生物转盘与活性污泥进行搭配的工艺可以提高水处理技术的适应性和抗冲击能力,因为生物转盘中菌种bacillus(芽孢杆菌)能够适应低温环境,在高原地区低温环境中具有优势。生物转盘的孔隙率在97%以上,比表面积较大,但因采用密度较小的材料制成且不吸水,因此生物转盘运行过程中对电能的消耗较小;生物转盘通过bacillus菌种和其他微生物共同生长发育在表面形成一层膜状生物污泥,也就是被称为生物膜的物质。污水与生物转盘接触,微生物和菌种利用有机物作为营养物质,进而对污水进行净化处理;微生物和菌种需要的氧气通过生物转盘的转动获取,当转盘旋转体离开水面时,生物膜可以透过水层吸收空气中的氧气,当转盘进入污水中时,微生物对污水中的有机物进行分解,不断在生物转盘转动过程中形成好氧和厌氧环境,不断在代谢过程中分解有机物。

  在生物转盘与活性污泥相结合的水处理工艺中,生物转盘的转速对于处理后水体质量有较大影响,转速决定了生物转盘中微生物污水的接触时间和溶解氧量,当转速过慢时,生物转盘的厌氧环境大于有氧环境,不利于有机物的去除;当转速过快时又容易引起生物膜的脱落,消耗大量能量。经过试验可知,当生物转盘转速在每分钟4~8r之间时,能够满足对氨氮的去除,又不过早脱落生物膜;当生物转盘转速超过每分钟6r时会使总氮的去除效率下降;而对于磷的去除效率则是在转速为每分钟3~4r时最高,因此生物转盘应当设置为每分钟4r。

  结束语:囿于高原地区的低氧、低压、低温环境,活性污泥法在高原生活污水处理中作用受限,因此不能直接使用,且能耗量上升,需要前置处理技术,与多种处理技术进行配合,提高污泥活性、提高能源利用率,为我国高原地区水资源保护和污染水体治理提供技术支持。

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