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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(jiàn)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(wèn)題：(1)工藝流程較長(zhǎng)，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(zhǎng)，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(zhǎng)。(5)硝化過(guò)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(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)。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(kāi)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(zhǎng)速率，即在較高溫度下(30℃～4O℃)，硝化菌的生長(zhǎng)速率明顯低于亞硝酸菌的生長(zhǎng)速率。因此通過(guò)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(wèn)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(guò)程可少產(chǎn)污泥33%～35%左右，反硝化過(guò)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(guò)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(chǎng)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)物質(zhì)。物質(zhì)通過(guò)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(guò)膜所需的時(shí)間越短，混合物中各組分透過(guò)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(kāi)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(guó)外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫(kù)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(guò)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(guó)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(kāi)發(fā)為新的水資源。我國(guó)采用“微絮凝纖維過(guò)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(kāi)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(wàn)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(guó)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(yíng)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(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)。
酸化池中的反應(yīng)是厭氧反應(yīng)中的一段。
厭氧池是指沒(méi)有溶解氧，也沒(méi)有硝酸鹽的反應(yīng)池。缺氧池是指沒(méi)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(jiǎn)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(zhǎng)，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(lái)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(guò)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(zhǎng)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(wú)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(wú)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(wú)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(zhǎng)。厭氧過(guò)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(guò)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。
