25噸/日一體化污水處理設(shè)備
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傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)
廢水中的氮以有機(jī)氮、氨氮、亞硝氮和硝酸鹽4種形態(tài)存在…。如生活污水有機(jī)氮占含氮量的4O%～60%，氨氮占5O%～60%，硝態(tài)氮僅占0%一5%。傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)遵循已發(fā)現(xiàn)的自然界氮循環(huán)機(jī)理，廢水中的有機(jī)氮依次在氨化菌、亞硝化菌、硝化菌和反硝化菌的作用下進(jìn)行氨化反應(yīng)、亞硝化反應(yīng)、硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)后終轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)舛绯鏊w，達(dá)到了脫氮目的。
傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)是目前應(yīng)用廣的廢水脫氮技術(shù)。硝化工藝雖然能把氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，消除氨氮的污染，但不能*消除氮污染。而反硝化工藝雖然能*氮素的污染，但不能直接去除氨氮。因此，傳統(tǒng)生物脫氮工藝通常由硝化工藝和反硝化工藝組成。由于參與的菌群不同和工藝運(yùn)行參數(shù)不同，硝化和反硝化兩個(gè)過程需要在兩個(gè)隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行，或者在時(shí)間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行…傳統(tǒng)生物脫氮途徑就是人為創(chuàng)造出硝化菌、反硝化菌的生長環(huán)境，使硝化菌和反硝化菌成為反應(yīng)池中的優(yōu)勢(shì)菌種。由于對(duì)環(huán)境條件的要求不同，硝化反硝化這兩個(gè)過程不能同時(shí)發(fā)生，而只能序列式進(jìn)行，即化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下，反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。
常見的工藝有三級(jí)生物脫氮工藝、二級(jí)生物脫氮工藝和合建式缺氧一好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)等。傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在不少問題：(1)工藝流程較長，占地面積大，基建投資高。(2)由于硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度，特別是在低溫冬季，造成系統(tǒng)的HRT較長，需要較大的曝氣池，增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用。(3)系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮效果，必須同時(shí)進(jìn)行污泥和硝化液回流，增加了動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用。(4)系統(tǒng)抗沖擊能力較弱，高濃度NH，一和NO：一廢水會(huì)抑制硝化菌生長。(5)硝化過程中產(chǎn)生的酸度需要投加堿中和，不僅增加了處理費(fèi)用，而且還有可能造成二次污染。因此，人們積極探討開發(fā)低耗的新型生物脫氮新工藝。
新型生物脫氮技術(shù)
隨著科學(xué)的發(fā)展，近年來發(fā)現(xiàn)了好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌，硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用，反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行，某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化；許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異養(yǎng)硝化菌，并能把NH3一氧化成NO：一后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)；氨的氧化不僅可以在好氧條件下進(jìn)行，也可以在厭氧條件下進(jìn)行。這些新發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)生物脫氮理論的認(rèn)識(shí)，為研發(fā)生物脫氮新工藝奠定了基礎(chǔ)。
短程硝化反硝化
傳統(tǒng)的生物脫氮工藝經(jīng)過一系列反應(yīng)，是全程硝化反硝化。中間浪費(fèi)了一個(gè)將亞硝氮轉(zhuǎn)化硝氮，硝氮又轉(zhuǎn)化為亞硝氮的過程。1975年，Voets等進(jìn)行經(jīng)NO：一途徑處理高濃度氨氮廢水研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了硝化過程中NO一積累的現(xiàn)象，并提出了短程硝化反硝化生物脫氮的概念。短程硝化反硝化生物脫氮是將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，阻止NO：一的進(jìn)一步硝化，然后直接進(jìn)行反硝化。然而，硝化菌能夠迅速地將NO：一轉(zhuǎn)化為NO，一，將NH的氧化成功地控制在亞硝酸鹽階段并非易事。目前，經(jīng)NO一途徑實(shí)現(xiàn)生物脫氮成功應(yīng)用的報(bào)道還不多見。影響NO一積累的控制因素比較復(fù)雜，主要有溫度、pH、游離氨(FA)、溶解氧(DO)、游離羥胺(FH)以及水力負(fù)荷、有害物質(zhì)和污泥泥齡等。
目前比較有代表性的工藝為SHAR—ON工藝oSHARON工藝是由荷蘭DeIft技術(shù)大學(xué)于1997年開發(fā)的。該工藝采用的是CSTR反應(yīng)器，適合于處理高濃度含氮廢水(>0．5gN／L)，其成功之處在于巧妙地利用了硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長速率，即在較高溫度下(30℃～4O℃)，硝化菌的生長速率明顯低于亞硝酸菌的生長速率。因此通過控制溫度和HRT可以自然淘汰掉硝酸菌，使反應(yīng)器中的亞硝酸菌占優(yōu)勢(shì)，使氨氧化控制在亞硝酸鹽階段。
與全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下的優(yōu)點(diǎn)：(1)硝化階段可減少25%左右的需氧量，降低了能耗；(2)反硝化階段可減少40%左右的有機(jī)碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用；(3)反應(yīng)時(shí)問縮短，反應(yīng)器容積可減小30%～40%左右；(4)具有較高的反硝化速率(NO一的反硝化速率通常比NO，一的高63%左右；(5)污泥產(chǎn)量降低(硝化過程可少產(chǎn)污泥33%～35%左右，反硝化過程中可少產(chǎn)污泥55%左右)；(6)減少了投堿量等。對(duì)許多低COD／NH’比廢水(如焦化和石化廢水及垃圾填埋滲濾水等)的生物脫氮處理，短程硝化反硝化顯然具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
同時(shí)硝化反硝化
同時(shí)硝化反硝化，即硝化與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)完成¨引。SND生物脫氮的機(jī)理目前已初步形成了三種解釋，即宏觀環(huán)境解釋、微環(huán)境理論和生物學(xué)解釋。宏觀環(huán)境解釋認(rèn)為l1¨：由于生物反應(yīng)器的混合形態(tài)不均，可在生物反應(yīng)器內(nèi)形成缺氧及(或)厭氧段，即宏觀環(huán)境。例如，在生物膜反應(yīng)器中，生物膜采用了系列稀釋分離、平板劃線分離，顯微單細(xì)胞分離等多種方法，但均以失敗告終。用傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方法，了解到ANAMMOX菌混培物的一些基本生理生化特征。在鑒定厭氧氨氧化菌的過程中，嘗試了現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)¨引。研究表明厭氧氨氧化菌廣泛存于自然界中，用普通好氧活性污泥、好氧硝化活性污泥、好氧硝化顆粒污泥、反硝化污泥、SBR泥、河涌底泥、UASB顆粒污泥、城市污水處理廠污泥、垃圾填埋場處理滲濾液的污泥等¨加’，而且都成功啟動(dòng)了ANAMMOX反應(yīng)器，啟動(dòng)時(shí)間也由兩百天縮短到兩個(gè)月。目前要解決的問題是實(shí)際廢水中氨氮含量高，但是亞硝氮含量非常低，而且要求的反應(yīng)溫度過高(32℃)，這些都限制了厭氧氨氧化反應(yīng)器的實(shí)際運(yùn)用。
25噸/日一體化污水處理設(shè)備膜分離技術(shù)，是利用一張?zhí)厥庵圃斓?，有選擇透過性的薄膜，在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術(shù)，是根據(jù)混合物的物理性質(zhì)的不同用過篩的方法將其分離，或根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)分離開物質(zhì)。物質(zhì)通過分離膜的速度（溶解速度）取決于進(jìn)入膜的速度和進(jìn)入膜的表面擴(kuò)散到膜的龍眼、另一表面的速度（擴(kuò)散速度）。而溶解速度*取決于被分離于膜材料之間化學(xué)性質(zhì)的差異，擴(kuò)散速度除化學(xué)性質(zhì)外還與物質(zhì)的分子量有關(guān)，速度越大，透過膜所需的時(shí)間越短，混合物中各組分透過膜的速度相差越大，則分離效率越高。
膜分離技術(shù)在城市污水深度處理中的應(yīng)用
城市污水深度處理和回用開始于20世紀(jì)60年代。城市污水具有量大、集中、水質(zhì)較為穩(wěn)定的特點(diǎn)，是一種潛在的水資源。城市污水深度處理通常以污水處理廠的二級(jí)或三級(jí)排放液為水源，用反滲透（RO）對(duì)它進(jìn)行后的脫鹽，脫COD、BOD以及微量有機(jī)物和重金屬離子的脫除，出水水質(zhì)可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。但由于某些主觀原因，目前大多不直接用作飲用水。國外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫進(jìn)行自然凈化（通常需存放兩年），也有用作工業(yè)冷卻水，鍋爐用水等非飲用目的。城市缺水制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，把城市的二級(jí)出水進(jìn)行處理后再生回用是解決水源短缺的一條途徑。二級(jí)排放液在進(jìn)RO裝置前需進(jìn)行預(yù)處理，以使進(jìn)水水質(zhì)符合RO裝置的使用要求。預(yù)處理的好壞是RO技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵?，F(xiàn)在，RO前采用MF或UF預(yù)處理的深度水處理過程已成為非直接飲用水回用工程中城市廢水處理的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外都在積極地采用膜技術(shù)大規(guī)模地把城市污水開發(fā)為新的水資源。我國采用“微絮凝纖維過濾+膜濾”對(duì)洗浴廢水進(jìn)行了研究，試驗(yàn)表明，此工藝具有出水穩(wěn)定、占地面積小的特點(diǎn)。天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠引進(jìn)挪威SBR序批式活性污泥法*工藝，每天可提供10萬噸二級(jí)生化處理出水作為水源，使污水深度處理后回用成為可能。我國的城市污水再生回用并不普及，膜技術(shù)在深度處理的應(yīng)用相對(duì)也很少，今后我們還需在污水的再生回用和深度處理技術(shù)上進(jìn)行研究。
厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，利用這類微生物分解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。
高分子有機(jī)物的厭氧降解過程可以被分為四個(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)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
（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程，在此過程中溶解性有機(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)。
酸化池中的反應(yīng)是厭氧反應(yīng)中的一段。
厭氧池是指沒有溶解氧，也沒有硝酸鹽的反應(yīng)池。缺氧池是指沒有溶解氧但有硝酸鹽的反應(yīng)池。
酸化池——水解、酸化、產(chǎn)乙酸，限制甲烷化，有pH值降低現(xiàn)象。工藝簡單，易控制操作，可去除部分COD。目的提高可生化性；
厭氧池——水解、酸化、產(chǎn)乙酸、甲烷化同步進(jìn)行。需要調(diào)節(jié)pH，不易操作控制，去除大部分COD。目的是去除COD。
缺氧池——有水解反應(yīng)，在脫氮工藝中，其pH值升高。在脫氮工藝中，主要起反硝化去除硝態(tài)氮的作用，同時(shí)去除部分BOD。也有水解反應(yīng)提高可生化性的作用。
水解酸化池內(nèi)部可以不設(shè)曝氣裝置，控制停留時(shí)間再水解、酸化階段，不出現(xiàn)厭氧產(chǎn)氣階段，前兩個(gè)階段的COD去除率不是很高，因?yàn)樗哪康闹皇菍⒋蠓肿拥淖兂尚》肿佑袡C(jī)物，一般去除率在20%左右，產(chǎn)氣階段的COD去除率一般在40%左右，但這是產(chǎn)生的硫化氫氣體要進(jìn)行除臭處理，且達(dá)到產(chǎn)氣階段的停留時(shí)間要較前兩階段長，也就是要出現(xiàn)厭氧狀態(tài)。缺缺氧池內(nèi)要設(shè)置曝氣裝置，控制溶解氧在0.3-0.8mg/l，利用兼氧微生物及生物膜來降解廢水中的有機(jī)物，接觸氧化池內(nèi)的曝氣器要慎重選擇，既要保證供氧量，又要確保有利于生物膜的脫落、更新。一般不選用微孔曝氣器作為池底的曝氣器。
好氧池就是通過曝氣等措施維持水中溶解氧含量在4mg/l左右，適宜好氧微生物生長繁殖，從而處理水中污染物質(zhì)的構(gòu)筑物；
厭氧池就是不做曝氣，污染物濃度高，因?yàn)榉纸庀娜芙庋跏沟盟w內(nèi)幾乎無溶解氧，適宜厭氧微生物活動(dòng)從而處理水中污染物的構(gòu)筑物；
缺氧池是曝氣不足或者無曝氣但污染物含量較低，適宜好氧和兼氧微生物生活的構(gòu)筑物。
不同的氧環(huán)境有不同的微生物群，微生物也會(huì)在環(huán)境改變的時(shí)候改變行為，從而達(dá)到去除不同的污染物質(zhì)的目的。
好氧池的作用是讓活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，進(jìn)一步把有機(jī)物分解成無機(jī)物。去除污染物的功能。運(yùn)行好是要控制好含氧量及微生物的其他各需條件的*，這樣才能是微生物具有大效益的進(jìn)行有氧呼吸。
厭氧處理是利用厭氧菌的作用，去除廢水中的有機(jī)物，通常需要時(shí)間較長。厭氧過程可分為水解階段、酸化階段和甲烷化階段。
水解酸化的產(chǎn)物主要是小分子有機(jī)物，使廢水中溶解性有機(jī)物顯著提高，而微生物對(duì)有機(jī)物的攝取只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過胞外酶的分解才得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝。例如天然膠聯(lián)劑（主要為淀粉類），首先被轉(zhuǎn)化為多糖，再水解為單糖。纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖與葡萄糖。半纖維素被聚木糖酶等水解成低聚糖和單糖。
