美麗鄉(xiāng)村生活污水處理系統(tǒng)
水解是指有機(jī)物進(jìn)入微生物細(xì)胞前、在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。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)完成生物催化反應(yīng)。
酸化是一類典型的發(fā)酵過(guò)程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。
從機(jī)理上講，水解和酸化是厭氧消化過(guò)程的兩個(gè)階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理?？紤]到后續(xù)好氧處理的能耗問(wèn)題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。混合厭氧消化工藝中的水解酸化的目的是為混合厭氧消化過(guò)程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩相厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸相是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開(kāi)，以創(chuàng)造各自的*環(huán)境。
處理過(guò)程
厭氧生化處理的概述
廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧的條件下通過(guò)厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過(guò)程。
厭氧生化處理過(guò)程：高分子有機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
1、水解階段
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
2、發(fā)酵（或酸化）階段
發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱為酸化。
3、產(chǎn)乙酸階段
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
4、甲烷階段
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
水解酸化分析
高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)谒怆A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)程通常較緩慢，多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。
酸化階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。
總結(jié)
水解階段是大分子有機(jī)物降解的必經(jīng)過(guò)程，大分子有機(jī)想要被微生物所利用，必須先水解為小分子有機(jī)物，這樣才能進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)進(jìn)一步降解。酸化階段是有機(jī)物降解的提速過(guò)程，因?yàn)樗鼘⑺夂蟮男》肿佑袡C(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這也是為何在實(shí)際的工業(yè)廢水處理工程中，水解酸化往往作為預(yù)處理單元的原因。
兩點(diǎn)普遍認(rèn)同的作用：
1、提高廢水可生化性：能將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子。
2、去除廢水中的COD：既然是異養(yǎng)型微生物細(xì)菌，那么就必須從環(huán)境中汲取養(yǎng)分，所以必定有部分有機(jī)物降解合成自身細(xì)胞。
污水深度處理工藝曝氣生物濾池技術(shù)
曝氣生物濾池工藝(簡(jiǎn)稱BAF)是繼滴流濾池和干燥過(guò)濾系統(tǒng)之后的第三代污水處理生物膜反應(yīng)器,它充分發(fā)揮了生物代謝作用、物理過(guò)濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級(jí)捕食作用,不僅具有生物膜技術(shù)優(yōu)勢(shì),同時(shí)也起著有效的空間濾池作用[3]。曝氣生物濾池的基本原理是在一級(jí)強(qiáng)化的基礎(chǔ)上,以顆粒狀填料及其附著生長(zhǎng)的生物膜為主要處理介質(zhì),充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過(guò)濾作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級(jí)捕食作用,實(shí)現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)的去除。曝氣生物濾池借鑒了生物接觸氧化反應(yīng)器和深床過(guò)濾的設(shè)計(jì)原理,省去了二次沉淀設(shè)備。BAF存在的主要問(wèn)題如下所示,①曝氣生物濾池對(duì)進(jìn)水懸浮物要求較高,控制在60mg/1以下,這樣對(duì)曝氣生物濾池前的處理工藝提出較高要求。②曝氣生物濾池水頭損失較大,由于停留時(shí)間短,硝化不充分,產(chǎn)泥量較大,污泥穩(wěn)定性較差,進(jìn)一步處理困難。③除磷效果一般,需加化學(xué)除磷。④缺少選擇性能高、成本低的濾料,沒(méi)有統(tǒng)一的濾料標(biāo)準(zhǔn)體系。
美麗鄉(xiāng)村生活污水處理系統(tǒng)污水深度處理工藝電吸附技術(shù)(EST)
目前生產(chǎn)中對(duì)于廢水的處理大量采用炭材料吸附來(lái)進(jìn)行重金屬離子、有機(jī)污染物和有色物質(zhì)的脫除,應(yīng)用的主要有活性炭,包括粒狀活性炭和纖維狀活性炭。盡管活性炭等在吸附去除水中和氣流中的污染物應(yīng)用方面有很多優(yōu)勢(shì),但也存在一定的缺點(diǎn)。電吸附的優(yōu)勢(shì)為:可吸附去除難生物降解的有機(jī)物質(zhì);凈化程度好,可用于處理稀溶液體系;能耗小,操作成本低。因此電吸附技術(shù)在廢水處理和水的深度凈化、有機(jī)物的分離和回收、吸附劑的再生等方面有著良好的應(yīng)用前景。此外電吸附方法還可以被用來(lái)富集有價(jià)值的化學(xué)或生物物質(zhì)。EST系統(tǒng)由原水箱、水泵、前置過(guò)濾器、EST模塊、后置過(guò)濾器、成品水箱、管閥系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、檢測(cè)儀表及電氣控制系統(tǒng)等組成。EST模塊對(duì)原水中余氯、有機(jī)物、高價(jià)離子的濃度沒(méi)有特別限制,所以對(duì)預(yù)處理的要求主要在于泥沙、懸浮物的過(guò)濾去除,通?？刹捎肞P濾材過(guò)濾、沙濾等手段。如果對(duì)成品水有較高要求,可以在EST模塊后加精密過(guò)濾器、UV殺菌器或臭氧殺菌器以及其他后置處理裝置。EST模塊的工作是間隙式的,在電極飽和后,需要對(duì)其進(jìn)行再生。
污水深度處理工藝膜分離法
膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。它的大特點(diǎn)是分離過(guò)程中不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅(qū)動(dòng)力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。微濾可以除去細(xì)菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜對(duì)SBR二級(jí)出水進(jìn)行深度處理,滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求。超濾用于去除大分子，對(duì)二級(jí)出水的COD和BOD去除率大于50%。北京市高碑店污水處理廠采用超濾法對(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，回用污水用于洗車，每年可節(jié)約用水4700m3。反滲透用于降低礦化度和去除總?cè)芙夤腆w，對(duì)二級(jí)出水的脫鹽率達(dá)到90%以上，COD和BOD的去除率在85%左右，細(xì)菌去除率90%以上。
緬甸某電廠采用反滲透膜和電除鹽聯(lián)用技術(shù)，用于鍋爐補(bǔ)給水。經(jīng)反滲透處理的水，能去除絕大部分的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物。納濾介于反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為0.5～1.0MPa，納濾膜的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有離子選擇性，它對(duì)二價(jià)離子的去除率高達(dá)95%以上，一價(jià)離子的去除率較低，為40%～80%。采用膜生物反應(yīng)器－納濾膜集成技術(shù)處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結(jié)果，出水COD小于100mg/L，廢水回用率大于80%。我國(guó)的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界進(jìn)水平尚有較大差距。今后的研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)、制造高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關(guān)鍵問(wèn)題。
生物曝氣流化床技術(shù)是介于生物接觸氧化工藝和生物曝氣濾池工藝的一種新的水處理工藝，它吸取了生物接觸氧化工藝和生物曝氣濾池的優(yōu)點(diǎn)，具有出水水質(zhì)好、生物量大、處理負(fù)荷高、脫氮除磷效果好、無(wú)須反沖洗等優(yōu)點(diǎn)。目前，它已經(jīng)開(kāi)始在城市污水處理、小區(qū)生活污水處理、工業(yè)廢水處理、微污染源水預(yù)處理、城市污水二級(jí)出水回用處理等方面。
國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)
現(xiàn)在生物接觸氧化工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水處理中的各個(gè)方面，可以說(shuō)是已經(jīng)比較成熟的工藝。而生物曝氣濾池工藝是近年來(lái)我國(guó)比較成功從國(guó)外引用并迅速推廣的一種新型污水處理工藝。
