HCR高效射流反应器基本原理

HCR高效射流反应器基本原理
一.HCR法(高效射流反应器)基本原理
该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃,它融合了当今的高效射流曝气,物相强化传递.,紊流剪切等技术,并具
有深井曝气和流化污泥床的特点.因此空气转化率高的特点,反应器的容积负荷大,水的停留时间短.污水处理效果好. HCR系统主要包括:集成反应器,两相喷头,气浮池及其配套的管路和水泵等.集成反应器为圆形容器,其外筒两段被封闭,连接着各种管道;内筒两段开口.两相喷头安装在反应器上部的正中央,循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器,
由于负压作用吸入大量空气.水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区,把吸入的空气分散成细小的气泡.富含溶解氧的污水经导流管达到反应器的底部,又向上
反流形成环流,再经剪切取向下射流,如此循环往复运行.于是污水被反复充氧,气泡和微生物菌团被不断剪切细化,并
形成致密细小的絮凝体.
HCR法具有处理负荷高,抗冲击负荷,氧利用率高,占地面积小,操作运行灵活等特点.多利用在高浓度的废水生活处理.
二.生物脱氮工艺的基本原理
生物脱氮是利用自然界氮的循环原理,采用人工法予以控制.首先,污水中的有机氮,蛋白氮在好氧条件下转换成氨氮,然
后由硝化菌变成硝酸盐氮,这个阶段称为好氧硝化,随后在
缺氧条件下,由反硝化菌作用,并外加碳源提供能量,使硝酸盐氮变成氮气逸出,这个阶段称为缺氧反硝化.整个脱氮过
程过程就是氮的分解还原反应,反应能量从有机物中获取.
在硝化和反硝化的过程中,影响脱氮效率的因素是温度,溶
解氧,PH值以及反硝化的碳源等.生物脱氮系统中,消化菌增长缓慢,所以要有足够的污泥泥龄.反硝化菌的生长主要在
缺氧条件下进行,并且要有充裕的碳源提供能量,才可促使
反硝化作用顺利进行.
由此可见,生物脱氮系统这中消化和反硝化反应需要具备如下条件:
硝化阶段:足够的溶解氧值在2mg/L以上.合适的温度,最好是20度.不低于10度,足够长的污泥泥龄,合适的PH值条件. 反硝化阶段:硝酸盐的存在,缺氧条件DO值0.2mg/L左右,充足的碳源,合适的PH值.
通过上述原理,可组成缺氧与好氧池,即所谓A/O系统,A/O
系统的设计中要控制的几个主要参数就是足够的污泥泥龄
与进水的碳氮比.
生物脱氮的影响因素:从生物脱氮的原理看出,两者要求的
有些方面是相互制约的.要正常发挥脱氮系统的效率,详细
分析进水水质是十分重要的:(1)COD浓度,(2)TKN/COD比值,(3)水温.
本工程现有的生化处理系统的部分进水经预处理后直接引
入本工程的处理系统.一方面增加了现有生化处理系统的停留时间,同时也利用了进水中的碳源.
三.A/O脱氮工艺
A/O脱氮工艺为连续进水,连续排水的缺氧反应池与好氧反
应池分别独立的活性污泥系统或接触氧化系统.其特征是缺氧反应池与好氧反应池分别设置(空间分割),相互隔离互不干涉,通常缺氧反应池设置在好氧反应池前,称为"前置反硝化工艺".为了达到反硝化的目的,A/O脱氮工艺需要好氧池
出水回流至缺氧池前段.
A/O工艺主要包括A级生化池和O级生化池,即缺氧段和好氧段.
缺氧段,池中的微生物为兼性微生物,将NO2-,NO3-转化为N2,
而且还利用部分有机碳源合成新的细胞物质.所以缺氧池不仅具有一定的有机物去除功能,减轻后续好氧池的有机负荷,而且可使难降解的大分子有机物变成为易降解的小分子有
机物,提高可生化性.缺氧池的主要作用是去除氮减少水体
的富营养化.缺氧池中设置调料作为细菌载体,比表面积大,附着微生物量多,从而增加其处理能力.好氧段混合液回流
到缺氧池作为电子接受体,通过硝化作用最终消除氮污染. 好氧曝气段,本阶段是本工艺的关键处理单元.经过厌氧水
解后的工业废水,由低部进入接触氧化池.接触氧化池装有
组合式填料,污水流经填料层,悬浮物和有机物被截流和吸附,并被填料生物膜上的微生物吸附和降解,有机污染物进一步得到降解.独特的填料结构和填料装填形式使得接触氧化池不易堵塞,也不会产生污泥膨胀等问题.而且填料使用时间长,不必更换.
A/O接触氧化法多应用在生化性较好,并对氨氮去除要求较高的废水处理.在工业废水和生活废水处理中应用比较广泛.
四.工艺流程说明
1.废水调节池:
针对化工废水成分复杂及水质不均衡的特点,必须加以均化池调节,以减轻因浓度波动给后续的处理单元造成的冲击负荷.
2.HCR池:
该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃,它融合了当今的高效射流曝气,物相强化传递,紊流剪切等技术,并具有深井曝气和流化污泥床的特点.因此空气转化率高的特点,反应器的容积负荷大,水的停留时间短.污水处理效果好. HCR系统主要包括:集成反应器,两相喷头,气浮池及其配套的管路和水泵等.集成反应器为圆形容器,其外筒两段被封闭,连接着各种管道;内筒两段开口.两相喷头安装在反应器上部的正中央,循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器,
由于负压作用吸入大量空气.水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区,把吸入的空气分散成细小的气泡.富含溶解氧的污水经导流管达到反应器的底部,又向上反流形成环流,再经剪切取向下射流,如此循环往复运行.于是污水被反复充氧,气泡和微生物菌团被不断剪切细化,并形成致密细小的絮凝体.出水排入气浮池,部分回流与进水混合.
HCR池反应器的特点:
(1)系统占地少,基建费用低.
(2)空气转化利用律高,容积负荷和污泥负荷高.HCR池的曝气方式采用射流式,并通过垂向循环混合,使溶解氧达到最大值,这一过程实际上吸取深井曝气依靠压头溶氧的优点.高速喷射形成紊流水力剪切,使气泡高度细化均匀,决定了该方式对空气的转化利用率高.具实验测定,其空气氧的转化利用率可高达50%溶解氧含量易保持在5mg/L以上.足够的DO是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件,这也是HCR工艺的优势所在.一般情况下,HCR系统的污泥浓度在
10g/L左右.最高可超过20g/L.反应器生物量之大,决定了其负荷值必然高.试验和已有工程的运行结果显示,HCR池的容积负荷最大可达到70kgBOD5/m3.d,小时可达到70
kgBOD5/m3.d.其污泥负荷值可以超过6kgBOD5/kgSS.d.
(3)固液分离效果好,剩余污泥量少.HCR工艺混合废水中的微生物菌团颗粒小,沉将性能好,这是其显著特点之一,污泥在沉淀池中的停留时间一般在40分钟左右.该工艺降解
1kgBOD所产生的剩余污泥量,比其它好氧方法平均减少40%左右,从而大大减少了污泥处理量.剩余污泥量量较少的原因主要有两个:其一.强烈的曝气使微生物代谢速度快,由此引起的生化反应可能加大内源消耗,剩余污泥量相对少;其二,由于反应器中混合废水被高速循环液剪切,微生物的团粒被不断分割细化,团粒内部的气孔减少,使其密度相对增加,总的体积减少.
(4)抗冲击能力强:HCR为完全混合型运行方式,原水先于回流废水合流,然后再进入反应器,并立即被快速循环混合.高浓度COD或有毒废水冲击系统时,他们在进入反应器之前实际上已经被稀释,进入反应器后有被迅速混合,使冲击液的浓度大大降低,从而有效的提高了HCR系统抗冲击负荷的能力.此外,强烈的曝气使微生物代谢速度快后,也可减少冲击所造成的部分影响.
(5)系统操作灵活简单,处理效果有保障:HCR系统的反应器循环水量,补充曝气量,污泥回流量等都可以根据需要进行调节,便于选择最佳的组合效果.正因为如此,采用HCR工艺容易保证较高的COD去除率.
3.初沉池:
HCR系统出水经沉淀主要絮凝高浓度活性污泥,部分排入污泥池,部分排入污泥回流井经提升泵至回流,与内循环液混
合进入HCR池,以保证HCR池的活性污泥浓度.初沉池采用辅流式沉淀池,污泥的浓缩效果明显好于气浮池.
4.A/O生物接触氧化池:
考虑本项目进水氨氮较高,生物接触氧化工艺采用A/O法生物脱氮工艺.生物脱氮是在微生物的作用下,将有机氮和
NH3-N转化为N2和NxO气体的过程,一般废水中从在着有机氮,NH3-N和NxO-N等形式的氮,而本工程中以NH3-N和有机氮为主要形式.在生物处理过程中,有机氮被异氧微生物氧化
分解,即通过氨化作用转化成为NH3-N,而后经硝化过程转化变为NxO-N,最后经过反硝化作用使NxO-N转化为N2,而逸出大气.本工程生物接触氧化池是利用好氧微生物进行生化处理的构筑物,功能是对废水中含碳有机物进行降解和对废水中的氨氮进行硝化.来自废水中的含碳有机物在此池中进行较为彻底的氧化分解,生成CO2和H2O.好氧池中的填料采用性能稳定的组合纤维填料,该填料不仅比表面积大,且水流特
性十分优越,鼓风机采用微孔曝气方式,以使填料上的生物
膜在好氧条件下与废水中的有机物充分接触,使得废水中的有机物得以充分氧化.出水通过回流到A段进水端,利用缺氧池兼性反硝化细菌,以部分废水中的有机碳源作为电子供体使水中的硝态氮(电子受体)完成反硝化,从而达到氮的去除.
考虑到瞬间高浓度进水,为确保处理效果,本设计在曝气池内增加填料数量以增加微生物载体的表面积及延长接触处理时间.
生物接触氧化池出水进二沉池进行泥水分离,浓缩污泥排入污泥池,澄清水达标排放.
5.二沉池:
由于本项目水量较大,采用斜管沉淀法去除出水中污泥以达到固液分离,去除的污泥排入污泥池.
6.污泥处理:好氧污泥及气浮浮渣排入污泥池,经过污泥药剂调理后,通过污泥泵进带式压滤机压滤形成泥饼外运,滤液回流至调节池2.带式压滤机放置于污泥脱水机房,响应辅助设备包括污泥泵,加药调理系统,空压机及其它辅助设备.污泥经脱水后含水率为80%左右.。