MBR膜地埋式一體化污水處理設(shè)施
生物脫氮法
微生物去除氨氮過(guò)程需經(jīng)兩個(gè)階段。第yi階段為硝化過(guò)程，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過(guò)程。第二階段為反硝化過(guò)程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無(wú)氧或低氧條件下，被反硝化菌(異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類很多)還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。在此過(guò)程中，有機(jī)物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見(jiàn)的生物脫氮流程可以分為3類，分別是多級(jí)污泥系統(tǒng)、單級(jí)污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。
多級(jí)污泥系統(tǒng)
此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點(diǎn)是流程長(zhǎng)、構(gòu)筑物多、基建費(fèi)用高、需要外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用高、出水中殘留一定量甲醇等。
單級(jí)污泥系統(tǒng)
單級(jí)污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比，A/O工藝具有流程簡(jiǎn)單、構(gòu)筑物少、基建費(fèi)用低、不需外加碳源、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。
后置式反硝化系統(tǒng)，因?yàn)榛旌弦喝狈τ袡C(jī)物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近100%的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成，通過(guò)改換進(jìn)水和出水的方向，兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng)，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高，且一般必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng)。
生物膜系統(tǒng)
將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器，即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系統(tǒng)。
物化除氮
物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。
折點(diǎn)氯化法
不連續(xù)點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種，利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氮?dú)舛鴮⑺邪比コ幕瘜W(xué)處理法。該方法還可以起到殺菌作用，同時(shí)使一部分有機(jī)物無(wú)機(jī)化，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯，還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。
生物處理法根據(jù)參與作用的微生物的需氧情況，可分為好氧法和厭氧法兩大類。一般情況，好氧法比較適用于較低濃度污水，如乙烯廠污水;而厭氧法較適用于處理污泥和較高濃度的污水。好氧生物處理法可分為活性污泥法和生物膜法兩大類?；钚晕勰喾ㄊ撬w自凈的人工強(qiáng)化方法，是一種依靠活性污泥工作主體的去除污水中有機(jī)物的方法。存在于活性污泥中的好氧微生物必須在有氧氣存在的條件下才能起作用。在污水處理生化系統(tǒng)的曝氣池中，充氧效率與好氧微生物生長(zhǎng)量成正相關(guān)性。溶解氧的供給量要根據(jù)好氧微生物的數(shù)量、生理特性、基質(zhì)性質(zhì)及濃度來(lái)綜合考慮。這樣，活性污泥才能處在jia的降解有機(jī)物的狀態(tài)。根據(jù)試驗(yàn)表明，曝氣池中溶解氧維持在3～4mg/L為宜，若供氧不足，活性污泥性能差，導(dǎo)致廢水處理效果下降。為保證有充足的供氧，必須依靠一種設(shè)備來(lái)完成，例如曝氣器。
曝氣原理
曝氣是使空氣與水強(qiáng)烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌?？諝庵械难跬ㄟ^(guò)曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進(jìn)行傳質(zhì)轉(zhuǎn)移，這種傳質(zhì)擴(kuò)散的理論，目前應(yīng)用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。
雙膜理論認(rèn)為，在“氣水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài);氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對(duì)流，在一定條件下會(huì)出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散透過(guò)液膜進(jìn)入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障°，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障°有效的方法是快速變換“氣液”界面。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長(zhǎng)氣泡與液體的接觸時(shí)間。曝氣設(shè)備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。
曝氣類型與曝氣器的功能
曝氣類型大體分為兩類：一類是鼓風(fēng)曝氣，一類是機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣是采用曝氣器￡擴(kuò)散板或擴(kuò)散管在水中引入氣泡的曝氣方式。一般乙烯廠的污水處理多采用這種方式。機(jī)械曝氣是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。
所有的曝氣設(shè)備，都應(yīng)該滿足下列3種功能：
①產(chǎn)生并維持有效的氣水接觸，并且在生物氧化作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度;
②在曝氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生足夠的混合作用和水的?環(huán)流動(dòng);
③維持液體的足夠速度，以使水中的生物固體處于懸浮狀態(tài)。
MBR膜地埋式一體化污水處理設(shè)施污水處理工藝目前已相當(dāng)成熟，其核心技術(shù)為活性污泥法或生物膜法，都屬于二級(jí)處理范疇。生物處理的原理是通過(guò)生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機(jī)物的分解和生物體的合成，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)變成無(wú)害的氣體產(chǎn)物（CO2）、液體產(chǎn)物（水）以及富含有機(jī)物的固體產(chǎn)物（微生物群體或稱生物污泥）。多余的生物污泥在沉淀池中經(jīng)沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。根據(jù)污水的水量、水質(zhì)和出水要求及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，選用合理的污水處理工藝，這對(duì)污水處理的正常運(yùn)行、處理費(fèi)用具有決定性的作用。下面，我們對(duì)生活污水處理常規(guī)工藝A／O、A2／O及SBR進(jìn)行對(duì)比分析。
A／O工藝法，也叫厭氧好氧工藝法，主要用于水處理方面。A就是厭氧段，主要用于脫氮除磷；O就是好氧段，主要用于去除水中的有機(jī)物。它除了可去除廢水中的有機(jī)污染物外，還可同時(shí)去除氮、磷，對(duì)于高濃度有機(jī)廢水及難降解廢水，在好氧段前設(shè)置水解酸化段，可顯著提高廢水可生化性。
工藝特征：
A／O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0．2mg／L，O段DO＝2～4mg／L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化（有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4＋），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3－N（NH4＋）氧化為NO3－，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3－還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理。
優(yōu)點(diǎn)：
（1）效率高。該工藝對(duì)廢水中的有機(jī)物，氨氮等均有較高的去除效果。當(dāng)總停留時(shí)間大于54h，經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過(guò)混凝沉淀，可將COD值降至100mg／L以下，其他指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，總氮去除率在70％以上。
（2）流程簡(jiǎn)單，投資省，操作費(fèi)用低。該工藝是以廢水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設(shè)置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的堿度相應(yīng)地降低了硝化過(guò)程需要的堿耗。
（3）缺氧反硝化過(guò)程對(duì)污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN－在缺氧段中去除率在67％、38％、59％，酚和有機(jī)物的去除率分別為62％和36％，故反硝化反應(yīng)是為經(jīng)濟(jì)的節(jié)能型降解過(guò)程。
（4）容積負(fù)荷高。由于硝化階段采用了強(qiáng)化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術(shù)，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國(guó)外同類工藝相比，具有較高的容積負(fù)荷。
（5）缺氧／好氧工藝的耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大或污染物濃度較高時(shí)，本工藝均能維持正常運(yùn)行，故操作管理也很簡(jiǎn)單。通過(guò)以上流程的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時(shí)，也降解酚、氰、COD等有機(jī)物。結(jié)合水量、水質(zhì)特點(diǎn)，我們推薦采用缺氧／好氧（A／O）的生物脫氮（內(nèi)循環(huán)）工藝流程，使污水處理裝置不但能達(dá)到脫氮的要求，而且其它指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
缺點(diǎn)：
（1）由于沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有*功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低。
（2）若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運(yùn)行費(fèi)用。另外，內(nèi)循環(huán)液來(lái)自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到90％。
（3）影響因素水力停留時(shí)間（硝化段＞6h，反硝化段＜2h）污泥濃度MLSS（＞3000mg／L）污泥齡（＞30d）N／MLSS負(fù)荷率（＜0．03）進(jìn)水總氮濃度（＜30mg／L）。
水解在化學(xué)上指的是化合物與水進(jìn)行的一類反應(yīng)的總稱。比如，酯類物質(zhì)水解生成醇和有機(jī)酸的反應(yīng)。在廢水生物處理中，水解指的是有機(jī)物(基質(zhì))進(jìn)入細(xì)胞前，在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。這一階段為典型的特征是生物反應(yīng)的場(chǎng)所發(fā)生在細(xì)胞外，微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來(lái)完成生物催化氧化反應(yīng)(主要包括大分子物質(zhì)的斷鏈和水溶)。研究表明，自然界的許多物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪等)能在好氧、缺氧或厭氧條件下順利進(jìn)行水解。
