清华大学科技成果——多级环流曝气及厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技术.pdf

清华大学科技成果——多级环流曝气及厌氧-好氧耦合环流

曝气污水生物处理技术

成果简介

利用生物方法进行污水处理，已经经历了一个多世纪的发展。但

是，在活性污泥法的应用中，仍然存在以下主要缺点：曝气池占地面

积很大，曝气后气体排放造成二次污染；曝气过程中活性污泥、空气

和污水三相混合不均匀，氧传递速率较慢，氧气利用率不高，使得曝

气效率低；剩余污泥排放量大。本研究室基于多年来对环流反应器流

体力学特性和工程应用的研究，提出了采用多级环流装置作为活性污

泥曝气的新方式，并经过10多年的基础、应用以及工业化研究，形

成了一套高效的活性污泥的处理污水的新工艺—多级环流曝气工艺。

该工艺可改善氧的传质，增加氧的利用率，从而减少动力消耗；该工

艺还可减少生物处理过程中剩余污泥的产量，减轻处理污泥的负担；

同时，该工艺的生物处理构筑物占地面积显著减小，可节约投资。该

工艺已经完成了20吨/天的工业中试，通过了专家鉴定；并在处理印

染污水等方面已经建成了工业应用装置，目前运行良好。

在多级环流曝气工艺的基础上，针对含有中低浓度难降解有机物

的污水，本研究室又开发了厌氧-好氧耦合环流曝气污水生物处理技

术，以提高难降解有机物的处理效率。通过在多级环流塔内的悬浮污

泥中添加具有特殊孔隙结构和尺度的载体材料，利用氧的传递阻力在

载体内部形成厌氧菌生存的环境，构成专性厌氧菌生长区。通过被动

扩散和流体的冲刷作用，有机物可以扩散进入载体内部，并被厌氧菌

降解，同时载体内部的厌氧降解产物也可进入流化床主体，实现厌氧

生物降解和好氧生物降解的耦合。该工艺具有高效的好氧降解过程和

厌氧降解过程，且将厌氧和好像过程结合在一个装置中进行，高度集

成化，设备投资小、处理效率高、占地面积小。该工艺已经在含酚废

水、PTA废水、炼油废水方面已经开展了大量的工艺开发和工业模拟

实验，取得了理想的处理效果。

技术指标

（1）多级环流曝气：溶解氧浓度可达到6mg/L以上，较廊道式

曝气池，占地面积可减小80%以上，处理时间可缩短50%以上。

（2）厌氧-好氧耦合环流曝气：COD的容积负荷可达到7g/L∙d以

上，对COD浓度小于2500mg/L的含酚废水、PTA废水等废水，COD

去除率达到95％以上。

应用说明

该技术主要针对各类石化、化工及其他含有难降解有机物废水的

处理，小规模现场集成式污水处理（如机场、远郊住宅小区等）以及

污水的点源治理。

多级环流曝气应用包括两种方式：①以环流曝气塔式设备替换现

有的曝气池、初沉池；②在现有的深度在4m以上的廊道式曝气池进

行改造。

多级环流曝气塔为新型塔式曝气处理设备为专利设备，具有处理

效率高，占地面积小等显著优势。20吨/天的工业中试结果（乙烯综

合废水，COD约为1000mg/L，）显示，和该厂现有的廊道式曝气池相

比，占地面积可减小80%以上，处理时间可缩短50%以上，出口废水

稳COD定在60mg/L以内，特别适合于土地资源紧张、处理效率要求

高的生产、生活部门。多级环流曝气塔顶部还有集成的泥水分离器，

可将出水中的污泥分离，在污泥沉降良好的情况下，可直接排放，不

需要初沉和二沉设备，使设备投资、能耗以及占地面积大幅度降低；

即使对沉降性能不佳的污泥，也可达到初沉的作用，节省初沉设备和

运行费用。

通过对现有的深度在4m以上的廊道式曝气池进行改造，也可实

现多级环流曝气，方法是在曝气池内改造曝气系统，加装多级导流筒

内构件。其改造简单，投资小，但对废水处理的效果有显著的提高。

采用多级环流曝气后，曝气池内的溶解氧浓度提高50%（可达到6mg/L

以上）以上，悬浮污泥浓度提高30%以上，在达到相同处理效果的前

提下，水力停留时间可减小50%以上，处理负荷提高50%以上，特别

适合于对现有装置增容的技术改造。由于溶解氧浓度高，剩余污泥的

产量也显著降低。

厌氧-好氧耦合环流曝气工艺，通过在多级环流曝气塔中添加高

孔隙率的聚合物填料，在填料内部形成的缺氧环境，可发生水解-酸

化反应，通过水解-酸化将难降解有机物降解为挥发性脂肪酸，进一

步由装置中主体的悬浮污泥进行好氧代谢，实现了厌氧—好氧生物降

解的耦合，提高了难降解有机物的降解效率。工业模拟装置的研究表

明，对COD浓度达到3500mg/L的含酚废水，采用厌氧-好氧耦合环

流曝气工艺，24h