BNR工藝
添加時(shí)間：2015/1/19 10:30:44 來源：國美(天津)水技術(shù)工程有限公司
BIONUTRE工藝，簡稱BNR工藝，是采用生物脫氮除磷的技術(shù)。
BNR工藝的核心設(shè)計(jì)理念是：缺氧曝氣。在缺氧曝氣區(qū)，既存在氧化污水中的有機(jī)物反應(yīng)，同時(shí)也發(fā)生著硝化/反硝化和短程反硝化反應(yīng)。缺氧曝氣是所有BNR工藝的關(guān)鍵，具體工藝形式有ORBAL 氧化溝、VLR立環(huán)反應(yīng)器 、VertiCel反應(yīng)器等。
ORBAL氧化溝工藝
一、典型的ORBAL氧化溝工藝
ORBAL氧化溝是一種很有特色的氧化溝工藝，該工藝非常適用于污水常規(guī)二級生物處理，在去除污水中的碳源污染的同時(shí)，還能進(jìn)行生物脫氮與生物除磷。
ORBAL氧化溝是由若干同心溝道組成的多溝道氧化溝系統(tǒng)，溝道平面呈圓形或橢圓形，具有完全混合式及推流式反應(yīng)池系統(tǒng)的特征，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，易于適應(yīng)多種進(jìn)水情況和出水要求的變化，具有很強(qiáng)的靈活性。ORBAL氧化溝與標(biāo)準(zhǔn)單溝道氧化溝相比，需氧量可節(jié)省20%~35%，從而大大降低了能耗，節(jié)約了運(yùn)行成本。該工藝操作控制簡單，維護(hù)管理方便，通常情況下只需定期為曝氣機(jī)軸承添加潤滑油即可。
典型的ORBAL氧化溝有三個同心溝道。三個溝道由于進(jìn)水負(fù)荷和供氧量的不同，溶解氧濃度形成明顯的梯度分布：外溝溶解氧一般接近于0mg/L，中溝溶解氧平均為1mg/L，內(nèi)溝溶解氧平均為2mg/L，從而在三個溝道內(nèi)形成了恒定的曝氣缺氧區(qū)和好氧區(qū)，為生物硝化和反硝化提供了條件，達(dá)到生物脫氮的目的。發(fā)生在外溝道的“同時(shí)硝化/反硝化”和“短程反硝化”作用更加強(qiáng)了系統(tǒng)的脫氮功能。另外由于外溝道內(nèi)溶解氧濃度為0mg/L，在C/N比適宜的情況下，硝酸鹽很快被反硝化成氮?dú)猓瑫r(shí)微生物在此條件下過度釋放磷之后在好氧狀態(tài)下再對磷進(jìn)行過量吸收，達(dá)到同時(shí)脫氮和除磷的效果。ORBAL氧化溝如果設(shè)置內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，脫氮率可達(dá)95%或以上。
ORBAL氧化溝經(jīng)過幾十年不斷的工藝發(fā)展和設(shè)備改良，現(xiàn)在全世界已有上千座城市污水處理廠和工業(yè)廢水處理廠采用此工藝及相關(guān)設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)良好，效果顯著。
二、合建式ORBAL氧化溝工藝
合建式ORBAL氧化溝是將二沉池與氧化溝合建，將二沉池建于氧化溝中心，形成一個大的同心圓結(jié)構(gòu)。這種形式，既可以節(jié)省占地，同時(shí)又減少了土建與管道的工程量，減少水頭損失，節(jié)省了投資與運(yùn)行經(jīng)費(fèi)。
ORBAL氧化溝作為較優(yōu)化的工藝之一，可以在城市污水處理工程中推廣應(yīng)用，尤其適用于中小規(guī)模的污水處理廠。目前，全國已有數(shù)百余座城市污水處理廠采用了ORBAL氧化溝工藝，這些污水處理廠的成功運(yùn)行，已經(jīng)驗(yàn)證了上述大部分優(yōu)點(diǎn)。
為緩解部分地區(qū)用地緊張的局面，可靈活選用合建式ORBAL氧化溝結(jié)構(gòu)。在重慶市南川等地的污水處理廠采用了合建式ORBAL氧化溝工藝，現(xiàn)已投入運(yùn)行幾年，處理效果良好。
三、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)
ORBAL工藝的關(guān)鍵設(shè)備為轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動水平軸帶動轉(zhuǎn)碟旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)碟旋轉(zhuǎn)時(shí)起到充氧和推動水流水平流動的雙重功能，可防止污泥沉淀，達(dá)到很好的處理效果。曝氣轉(zhuǎn)碟的充氧性能及動力特性可通過增減轉(zhuǎn)碟數(shù)量，改變浸沒水深，或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的混合效率是其他任何曝氣設(shè)備無法相比的。該設(shè)備的高混合效率，保證了在大多數(shù)全負(fù)荷條件下生物過程性能最優(yōu)。此設(shè)備不僅適用于ORBAL工藝，同時(shí)也適用于其他溝型的氧化溝工藝。
我公司的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
■世界領(lǐng)先的技術(shù)
由ORBAL氧化溝工藝及轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)設(shè)備的創(chuàng)始公司原Siemens Water Technologies LLC.（USFilter Envirex公司）授權(quán)國美（天津）水技術(shù)工程有限公司在中國獨(dú)家制造，按照技術(shù)授權(quán)方的技術(shù)及品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，具有美國產(chǎn)品同等的質(zhì)量。
碟片注塑模具由技術(shù)授權(quán)方提供，全部采用技術(shù)授權(quán)方指定的原裝進(jìn)口的原料，產(chǎn)品返銷美國及世界其他地區(qū)。
■精心篩選的碟片原材料
碟片采用高強(qiáng)度聚苯乙烯，具有較高的強(qiáng)度及抗沖擊性能，耐腐蝕，壽命≥20年；聚苯乙烯碟片重量輕，比重≤1，大大低于國內(nèi)同類產(chǎn)品的重量，明顯改善水平軸及軸承的受力情況，降低了水平軸的撓度，提高了軸承的使用壽命。
VLR立環(huán)生物反應(yīng)工藝
一、工藝概述
VLR生物反應(yīng)工藝是由ORBAL氧化溝發(fā)展而來的，它與ORBAL氧化溝的不同之處在于氧化溝內(nèi)的污水是在水平回路中循環(huán)流動的，而在VLR中污水則是在繞著水平分流隔板的豎向回路中循環(huán)流動的，VLR由一個混凝土或鋼制的池子組成（依處理規(guī)模及場地限制等因素靈活選擇材質(zhì)及形式），池內(nèi)設(shè)有一個水平隔板，隔板的寬度與池子等寬，長度比池子長度略短。第一個采用VLR工藝的處理廠于1986年建于Hohenwald, TN。目前已有幾十個VLR系統(tǒng)已經(jīng)建成并運(yùn)行，處理水量從0.19萬噸/天到45萬噸/天。
VLR系統(tǒng)通常由不只一個VLR池組成，在這種情況下，多個VLR反應(yīng)器模塊一般以串聯(lián)的形式運(yùn)行。這樣類似于ORBAL氧化溝工藝在池內(nèi)形成了0-1-2的溶解氧梯度，大大提高了整個系統(tǒng)的傳氧效率，節(jié)省系統(tǒng)能耗。
二、工藝特點(diǎn)
u 以奧貝爾(ORBAL)工藝為基礎(chǔ)；
u 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)增強(qiáng)投氧的靈活性；
u 池中水平隔板延長了氣泡在水中的停留時(shí)間，使其可達(dá)傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)的三倍以上，大大增加傳氧效率；
u 利用矩形及較深池體（最深可達(dá)到8.5m），以節(jié)省土建費(fèi)用及用地；
u 規(guī)則外形易于實(shí)現(xiàn)模塊化的工藝組合；
u 設(shè)置雨水溢流槽，VLR系統(tǒng)能夠承受高流量負(fù)荷而不致產(chǎn)生“跑泥現(xiàn)象”，增強(qiáng)了抗水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷能力；
u 提高了污泥的沉降性和穩(wěn)定性；
u 由于VLR系統(tǒng)的需氧量低于相同處理能力的傳統(tǒng)方工藝，故VLR工藝與傳統(tǒng)處理方法相比，可節(jié)省約20%的能耗。
VertiCel高效組合曝氣工藝
一、工藝介紹
VertiCel系統(tǒng)是我公司引進(jìn)的國外先進(jìn)技術(shù)。此系統(tǒng)可用于新廠的設(shè)計(jì)，以及現(xiàn)有采用微孔曝氣工藝的處理廠的升級改造。
在大多數(shù)的污水處理廠中，活性污泥曝氣系統(tǒng)消耗的電能占處理廠總能耗的大部分。這樣，為了降低處理廠的運(yùn)行費(fèi)用，提高曝氣系統(tǒng)的效率是一個主要因素。通常只考慮曝氣設(shè)備的效率，而忽視了系統(tǒng)的整個設(shè)計(jì)對曝氣效率的影響。
VertiCel高效組合曝氣工藝已被證實(shí)能夠節(jié)省大量電能。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是反應(yīng)池分階段串聯(lián)在一起，第一階段反應(yīng)池采用機(jī)械曝氣，第二階段反應(yīng)池采用微孔曝氣。與傳統(tǒng)的微孔曝氣相比，組合曝氣能夠大量節(jié)省能耗。
傳統(tǒng)活性污泥設(shè)計(jì)只有一種曝氣設(shè)備，通常對于設(shè)備和工藝均要確保單一氣源的可靠性。在組合曝氣設(shè)計(jì)中，需要有豐富的工藝工程經(jīng)驗(yàn)將表曝和底曝這兩種差異較大的曝氣設(shè)備整合成一個兼容的系統(tǒng)。
二、工藝特點(diǎn)
1、曝氣效率
根據(jù)不同情況的大量研究， 雖然機(jī)械曝氣和微孔曝氣兩種設(shè)備在清水中的曝氣效率差別很大，但當(dāng)在混合液中考慮了α系數(shù)后，這兩個效率將基本相當(dāng)。
機(jī)械曝氣對表面活性劑的反應(yīng)與微孔曝氣不同。表面活性劑幫助產(chǎn)生更小的水滴，提高氧傳輸?shù)目衫帽砻娣e。這樣，在活性污泥系統(tǒng)中采用機(jī)械曝氣α系數(shù)實(shí)際上能高于1.0。在機(jī)械曝氣的長推流池中進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)，前端測得的α系數(shù)是1.2，出口處是≤1.0。與微孔曝氣相反，機(jī)械曝氣最好的氧轉(zhuǎn)移效率是在工藝系統(tǒng)的前端。
2、溶解氧DO
另一個影響曝氣設(shè)備氧轉(zhuǎn)移效率的是設(shè)計(jì)中采用的DO值。最新的研究表明，將長推流池分隔成幾段處理工序，當(dāng)初始階段的DO為0時(shí)，能夠得到較好的工藝性能。這些研究指出，當(dāng)曝氣池從較低的DO轉(zhuǎn)成較高的DO時(shí)，能夠產(chǎn)生沉降性能較好的活性污泥。
分離的反應(yīng)池（前一半的DO為0，后一半的DO較高）提高系統(tǒng)的氧轉(zhuǎn)移效率。缺氧池中曝氣設(shè)備的氧轉(zhuǎn)移效率能提高20%或者更高。另外，建立了同時(shí)硝化反硝化的環(huán)境。DO為0的曝氣池的反硝化率在沒有內(nèi)循環(huán)的條件下能達(dá)到80%。
3、曝氣缺氧
定義：0 DO的曝氣池或者在缺氧條件下運(yùn)行的曝氣池是曝氣缺氧池。通常的非曝氣缺氧池僅利用了總生物量的一小部分，通常是20%或者更低，而曝氣缺氧池則至少利用總生物量的一半，并且有更多的工藝優(yōu)勢以及節(jié)省能量。
VLR是一種理想的曝氣缺氧立式循環(huán)反應(yīng)池。轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)提供氧傳輸以及混合攪拌。
4、組合曝氣
在較大規(guī)模的污水廠，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，將VLR和微孔曝氣合并在一起作為一種新工藝形式。將機(jī)械曝氣放在處理系統(tǒng)前端的依據(jù)是因?yàn)樗鼈儗⒂凶罡叩?/span>α值。在0 DO條件下傳遞一半的總需氧量，這將進(jìn)一步提高傳氧效率，同時(shí)也通過反硝化獲取氧氣。在第二階段采用微孔曝氣是因?yàn)?/span>α值提高，第二階段微孔曝氣的曝氣效率是它放在第一階段（系統(tǒng)前半部分）時(shí)的兩倍。
這種微孔曝氣之前設(shè)置VLR立環(huán)生物反應(yīng)器的高效組合曝氣被稱為VertiCel，該名稱來源于作為前置曝氣缺氧環(huán)狀池的VLR(vertical)以及后接部分的微孔曝氣單元（Cells）的組合。
VertiCel的節(jié)能特征總結(jié)如下：
l 微孔曝氣用于系統(tǒng)的后半部分，優(yōu)化了微孔曝氣的α系數(shù)；
l 機(jī)械曝氣用于系統(tǒng)的前半部分，優(yōu)化了機(jī)械曝氣的α系數(shù)；
l 系統(tǒng)的前半部分保持曝氣缺氧條件，通過反硝化作用釋放了相當(dāng)多的氧氣；
l 系統(tǒng)的前半部分在0 DO下進(jìn)行氧氣傳輸，有利于提高曝氣設(shè)備的曝氣效率。
