三大核心技术
人工快渗技术

一、人工快渗工作原理

CRI系统是在快速渗滤系统的基础上,填充渗透性能良好的CRI介质,采用干湿交替的运转方式,利用滤料表面生长的丰富生物膜对污水中的污染物质进行物理化学吸附以及生物降解。在淹水期,污水自上而下流经滤料层,由于滤料呈压实状态,利用滤料粒径较小的特点,滤料中粘土性矿物和有机质的吸附作用以及生物膜的生物微絮凝作用,截流和吸附污水中的悬浮物和溶解性物质;在落干期,滤料表面的生物膜在好氧状态下对附着在填料内部的污染物进行好氧生物降解,从而使污染物在系统中得以最终去除。

1、有机污染物去除机理

 CRI系统对有机污染物的去除主要由机械过滤截留、吸附和生物降解共同完成。不溶性有机物通过渗滤池的过滤截留、沉淀作用,可以很快的被截留并被微生物利用,可溶性有机物则通过砂层生物膜的吸附、吸收以及生物代谢降解过程而被分解去除。

过滤截留、沉淀和吸附作用在CRI系统中主要起调解作用,有机污染物的真正去除主要靠生物降解。有机物在淹水期积累,在落干期被氧化分解是CRI系统的重要特征。在CRI系统中,当污水流经快渗池时,水中绝大部分颗粒状有机物由于渗滤介质颗粒以及生物膜和生物絮体的截留、沉淀和吸附作用而与污水分离,在淹水期,部分颗粒状和大分子物质被逐渐水解为溶解性的、可被微生物直接利用的有机物,并与进水中的溶解性、小分子有机物一起被微生物降解,在落干期,积累的有机物可以在较长时间内逐渐水解和被微生物吸收利用,使CRI系统的纳污能力得以恢复。

 在CRI系统中,快渗池上部介质处于厌氧-好氧交替环境,生物膜的组成比较复杂,生物量也相对较大,其中主要包括专性好氧菌、专性厌氧菌和兼性菌等,对于专性厌氧菌来说,其对生存环境的要求要比好氧菌严格得多。而在CRI系统中,落干期要长于淹水期,也就是说厌氧—好氧交替带中好氧时间要长于厌氧时间,从而限制了交替带厌氧菌的发育。因此,发生在厌氧—好氧交替带的好氧生物降解是CRI系统去除有机物的主要机制。

有机物的去除机理

2、氮类污染物去除机理

污水中的有机氮通过微生物的氨化作用转化为NH4+-N,氨化作用在好氧、厌氧和兼性厌氧的环境下均可发生,氨氮的硝化作用分两步进行,第一步是NH4+-N氧化为NO2--N的过程,这一过程由亚硝酸菌完成,通过硝化作用,亚硝酸菌从中获得生长所必需的能量。第二步是由硝酸菌将NO2+- -N进一步氧化为NO3--N 的过程。

氨化作用和硝化作用只是改变氮的形态,真正的脱氮作用并没有发生,微生物的反硝化作用可以把硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化成气态氮,因而可以被看成是氮元素以气态的形式被永久地从系统中去除,其中反硝化作用所需的碳源从污水中的有机物或微生物细胞组分中得到。在落干期,快渗池内发生的主要过程是吸附态氨氮的硝化,还存在的反应是吸附态氨氮与有机氮之间的相互转化。

综述所述,在快渗池内发生氮类污染物的各种转化中,氨氮和硝氮是两个最重要的中间产物,而氨氮的硝化反应和氨氮的吸附反应是两个最重要的转化过程。

 

氮类污染物的去除机理

3、磷的去除机理

         CRI系统对污水中磷的去除主要是通过填料的过滤、离子交换、吸附、共沉淀等作用和微生物的分解作用共同完成的。

污水中的有机磷及溶解性较差的无机磷酸盐都不能直接被快渗系统的微生物吸收利用,必须经过磷细菌的代谢活动将有机磷化合物转变成磷酸盐,将溶解性差的磷化合物溶解,才能被快渗系统中的微生物或填料吸附利用,从而将磷从废水中去除,一般认为磷的转化由解磷菌和聚磷菌两大类微生物所共同作用完成,解磷菌代谢产生的酸可以分解不溶性的磷,聚磷菌则富集磷。

 一般认为CRI系统对磷的去除途径主要是填料的吸附和沉淀作用,污水中的磷与可溶性或不可溶性的铁、铝、镁等形成不溶性的磷酸盐而去除,或磷以阴离子的形式与填料表面的离子发生交换而被吸附在基质表面。


二、CRI系统工艺流程以及工艺特点

1、CRI系统工艺流程

CRI系统分预处理单元(隔栅、预沉池、砂滤池等)和主反应单元(快渗池)两部分,如下图所示:

CRI系统工艺流程示意图

 CRI处理工程在工艺流程上都是以人工快渗池为主体,预处理方式采用砂滤池或者平流沉淀池。预处理构筑物去除水体中部分SS和颗粒有机物,防止后续的人工快渗系统发生堵塞;同时在一定程度上降低进入快渗池的污染物的浓度,提高后续人工快渗池的水力负荷。污水通过快渗池,产生综合的物理、化学和生物反应使污染物得以去除,其中主要是生物化学反应。一般预系统可以采用普通沉淀、一级强化絮凝工艺等。清水收集系统的功能是收集经过快渗系统处理的清洁水以供回用。经过CRI系统处理后的出水可回用于绿化、冲洗路面和冲厕等。

2、CRI系统的运转方式

CRI系统采用干湿交替的运转方式,即在各快渗池里淹水和落干相互交替运行,一般每日3~5个周期。此外,在适当时间间隔内,要对快渗池表层填料进行常规翻晒保养。

3、CRI系统工艺特点

与常规的活性污泥法比较,CRI系统具有如下特点:

①不产生活性污泥,省去活性污泥的处理费用,不会造成因活性污泥处置不当而引起对环境的二次污染;

②建设投资费用省;

③运行费用低;

④出水效果好,出水水质可以达到《城镇污水处理厂污染物的排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准或景观及绿化回用水的水质标准;

⑤便于操作,易于管理和维护,对操作人员学历素质要求不高;

⑥抗冲击负荷强,CRI系统停止运行较长时间后,经3~5天的翻晒保养即可迅速恢复正常运行。

4、CRI系统的处理效果

 CRI系统对污染物的去除效果为:CODcr达85%以上,BOD5达90%以上,SS达95%以上,氨氮去除率为90%左右,总磷的去除率可达50~70%以上。

城市生活污水经该工艺处理后一般达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准或达到人体非直接接触的景观回用水及绿化回用水的水质要求;受污染的水体经过该工艺处理后,可达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)V类标准,是河流水体水环境修复工程的新型工艺。

三、CRI系统工艺应用范围以及推广应用情况

目前,CRI系统工程已广泛应用于北京、广东、广西、重庆、四川、山西、山东、江苏、安徽、湖南、湖北、黑龙江和香港等十几个省、市和地区,建设了60多个实用工程,单个工程处理规模从几十吨/日、几百吨/日、千吨/日、万吨/日到十万吨/日不等,总处理规模近60万吨/日。作为成功进入污水处理市政领域的新型生态处理工艺,CRI系统涉及的领域包括城市和工业园区污水处理、中小城镇生活污水处理、农村污水处理及面源污染防治、受污染河道生态修复及污水资源化等。


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