未来污水处理厂 | 污水工艺历史回顾:滴滤池与活性污泥

文摘   科技   2024-05-09 10:09   加拿大  

GL环境:“污水Go”平台简介

“污水Go”是GL环境建立的基于模拟仿真和人工智能技术提供污水处理厂模拟仿真软件产品;软件使用和工艺建模培训;模型应用咨询(如, 基于虚拟试验的创新工艺开发;基于模型的工艺比较选择,基于模拟的工艺评估与优化,节能降耗方案优化,碳排放计算与优化)的综合支持平台。

我们的目标是支持,帮助我们客户,合作伙伴:

1)优化现状污水处理厂;

2)建设未来污水处理厂;

推动污水高效管理的模型化,智慧化,数字化,促进污水行业转型,进步。。。

在气候变化与人工智能时代,污水处理工艺未来如何发展,是我们面临的挑战,也是水行业的机会。走向未来,从回顾历史,认知现状出发。。。

- The begin -

1. "Trickling filter"(滴滤池)是一种常见的生物降解废水的处理技术。它是一种生物过滤器,利用固定在滤料表面上的微生物来降解污水中的有机污染物(通常以BOD去除为指标):

  • 滴滤池结构:通常由一个圆筒形的反应器组成,内部填充着一种粗糙的介质,如砾石、碎石、塑料填料等。废水从上方滴入滤料床,通过滤料时被微生物附着和生长,并进行有机物的降解。滤料提供了大量的表面积,增加了微生物生长的位置。

  • 滴滤池运行:方式包括两种主要类型:定期流和连续流。在定期流中,废水定期地通过滤料,然后暂停一段时间以允许滤料表面的微生物氧化和沉淀。在连续流中,废水持续流过滤料床,微生物附着和生长的同时,有机物被逐步降解。

  • 滴滤池应用:滴滤池通常用于中小型污水处理厂或工业废水处理,它们具有较低的能耗、操作简便、成本较低等优点。


    发展历史:滴滤池(Trickling Filter)作为一种污水处理技术,其发展历史可以追溯到19世纪末和20世纪初的早期阶段:以下是滴滤池技术的

  • 早期阶段:19世纪末和20世纪初,城市化和工业化的加速发展导致了城市污水处理的需求增加。早期的污水处理方法主要是物理处理,例如沉淀池。在这个时期,人们开始尝试利用生物作用来处理污水。最初的滴滤池设计非常简单,通常是一个圆筒形容器,内部填充石块或砾石等介质,污水从上方滴入,通过滤料床,被附着在滤料表面的微生物降解。

  • 技术改进:随着对污水处理技术研究和理解的深入,滴滤池设计和运行方式得到了改进和优化。20世纪中叶,随着微生物学和生物工程学的发展,人们对滴滤池内微生物降解有机废物的过程有了更深入的理解,这促进了滴滤池技术的进一步发展和应用。

  • 目前现状:在不同地区和不同应用场景有所不同。比较普遍的观察是应用范围有限,在污水处理领域的主流应用相对较少,主要集中在中小型污水处理厂以及特殊的工业废水处理场景中;基本原理相对成熟,但仍然存在一些改进空间,包括滤料的优化、运行参数的调整、一些研究机构和工程公司在不断地对滴滤池技术进行改进和优化。


来源:Lesson 24: Trickling Filter Calculations (mecc.edu)

2. 活性污泥

1914年确实也是活性污泥工艺发展的重要时期。在这一年,英国的工程师Edward Ardern和William Lockett提出了一种称为"Activated Sludge"(活性污泥)的污水处理方法,并于1914年在曼彻斯特的Davyhulme污水处理厂首次成功应用。这个方法通过将曝气池中的微生物与污水混合,使微生物降解有机物,并在沉淀池中通过沉降将污泥与处理水分离。这一突破性的发现开创了现代活性污泥工艺的先河,成为了当时污水处理技术领域的重要里程碑。1914年的这个事件被认为是活性污泥工艺发展历史上的一个重要节点。

来源Historia Sanitaria:埃德温.阿德恩(后排左一)和威廉.洛克特(第一排右一)

自此,活性污泥工艺成为一种常见且广泛应用的污水处理技术,其主要包括以下几个关键步骤:

  • 预处理:首先,进入污水处理厂的原始污水经过预处理,包括网格筛、格栅、砂沉池等物理处理过程,去除大颗粒物、固体废物和沉淀物等。

  • 曝气池:预处理后的污水进入曝气池。曝气池是活性污泥工艺的关键单元之一,污水中的有机物通过氧化反应被微生物降解为CO2。曝气池内提供充足的氧气,以促进微生物的生长和活动。

  • 沉淀池:曝气后的污水和活性污泥混合进入沉淀池。在沉淀池中,活性污泥沉降下来,完成泥水分离,清水从池上方流出。出水通过进一步消毒处理,排放到环境,或者再用,如农田灌溉、工业用水等。

  • 回流污泥: 沉淀池底部一部分污泥回流到曝气池中,维持曝气池内的污泥浓度,并保持良好的微生物群落。

  • 剩余污泥:沉淀池底部一部分污泥从生物系统中排出,称为剩余污泥。剩余污泥需要合适的处理处置以免造成二次污染。处理处置方式包括浓缩,厌氧消化、厌氧/好氧消化、脱水等,最终产生的污泥可以用于土壤改良、填埋或焚烧等。

些步骤构成了活性污泥工艺的基本流程。

根据不同的排放标准和污水特性,活性污泥工艺形成了多种多样的结构类型,如A2O工艺,UCT工艺,SBR工艺,氧化沟工艺。

活性污泥法的原理形象说法:微生物“吃掉”了污水中的有机物,这样污水变成了干净的水。污染物从污水中转移到了剩余污泥中和变成的二氧化碳。它本质上与自然界水体自净过程相似,只是经过人工强化,污水净化效果更好。

活性污泥发展里程碑

110年的活性污泥发展应用史,内容丰富,多彩,我们计划用系列的公众号文章进行分享,分享一些里程碑的节点。下面是初步计划的几篇:

  • 活性污泥1976:污水处理工艺与数学模型融合开发的起点

  • 活性污泥1980:UCT通用活性污泥模型

  • 活性污泥1984:活性污泥BNR设计与生物除磷机理模型

  • 活性污泥1987:IWA通用活性污泥模型与生物除磷机理模型

  • 气候变化时代城市污水脱氮除磷活性污泥的可持续方向2010

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-The End-

GL环境知识库:污水处理工艺发展简史

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