AO一體化污水處理設(shè)備

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一、厭氧生物處理的基本原理
廢水厭氧生物處理是指在無(wú)分子氧條件通過(guò)厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化炭等物質(zhì)的過(guò)程，也稱為厭氧消化。它與好氧過(guò)程低根本區(qū)別，在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、硫、氮等為受氫體。
厭氧生物處理是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完成，因而可粗略地將厭氧消化過(guò)程劃分為三個(gè)連續(xù)的階段，即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

*階段為水解酸化階段。復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機(jī)物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類、醛類等。這個(gè)階段主要產(chǎn)生較高級(jí)脂肪酸。
由于簡(jiǎn)單碳水化合物的分解產(chǎn)酸作用要比含氮有機(jī)物的分解產(chǎn)氨作用迅速，故蛋白質(zhì)的分解在碳水化合物分解后產(chǎn)生。
含氮有機(jī)物分解產(chǎn)生NHз,除了提供合成細(xì)胞物質(zhì)的氮源外，在水中部分電離，生成NH⒋HCOз, 具有緩沖消化液pH的作用，故有時(shí)也把繼碳水化合物分解后的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)氨過(guò)程稱為性減退期。
第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段。在產(chǎn)氫產(chǎn)氨細(xì)菌的作用下，*階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化戍成乙：酸和H⒉,在降解有機(jī)酸時(shí)還生成CO⒉
第三階段為產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷細(xì)菌將乙酸、乙。酸鹽、CO⒉和H⒉等轉(zhuǎn)化為甲烷. 此過(guò)程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一徂把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的1∕3，后當(dāng)者約占2∕3.
上述三個(gè)階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)而異，對(duì)含纖維素、半纖維素、果膠和貲類等污染物為主的廢水，水解階段往往成為速度限制步驟；簡(jiǎn)單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對(duì)含這類有機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷階段通常成為速度限制步驟。雖然厭氧消化過(guò)程可分為以上三個(gè)階段，但是在厭氧反應(yīng)器中，三個(gè)階段是同時(shí)進(jìn)行的，并保持某種程度的平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡一旦被pH、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，則首先將使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致低級(jí)脂肪酸的積累和厭氧進(jìn)程的異常變化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拐麄€(gè)厭氧消化過(guò)程受到破壞。
但是，厭氧生物處理法也存在下列缺點(diǎn)：
（1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧生物處理的啟動(dòng)和處理時(shí)間比好氧生物處理時(shí)間長(zhǎng)。
（2）出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好氧處理。
（3）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜和嚴(yán)格，對(duì)有毒有害物質(zhì)的影響較敏感。
生物滴濾法(Biotrickling filter)
生物滴濾法的基本原理： 生物滴濾法處理VOCs的原理與生物過(guò)濾法基本相同,它是介于生物過(guò)濾法與生物洗滌法之間的一種生物處理技術(shù)。生物滴濾反應(yīng)器中一般填充惰性填料,如陶瓷、碎石、珍珠巖、塑料材質(zhì)填料等，在此系統(tǒng)中填料僅為微生物提供一定的附著表面。廢氣同生長(zhǎng)在惰性填料上的生物膜（微生物）接觸,從而被生物降解。
雖然生物法在處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣方面有很多的優(yōu)點(diǎn)和好處，但是它也有一些不足，生物法的缺點(diǎn)主要是所能承載的污染物負(fù)荷不能太高,因而一般占地較大。另外,對(duì)于氣態(tài)污染物生物進(jìn)化的機(jī)制了解還不充分,設(shè)計(jì)和運(yùn)行基本還停留在經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)的水平,造成一些設(shè)備的運(yùn)行效果不穩(wěn)定。

添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類：六偏磷酸鈉、有機(jī)磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，膜前無(wú)任何處理步驟，且添加劑量可精確控制;缺點(diǎn)是會(huì)增加濃水COD,高回收率下可能失效，阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當(dāng)時(shí)仍有可能堵膜。
通過(guò)調(diào)酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態(tài)。調(diào)酸處理的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，污水pH不高時(shí)，成本低于除硬處理;缺點(diǎn)是調(diào)酸處理對(duì)Ca、Mg離子無(wú)去除作用，濃水側(cè)Ca、Mg離子含量仍較高，且對(duì)管路防腐要求較高。此外，僅采用加酸控制碳酸鈣結(jié)垢時(shí)，要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數(shù)必須為負(fù)數(shù)。

污水中有機(jī)物引起的膜污染的預(yù)處理工藝選擇
在污水處理過(guò)程中，脫除和濃縮有機(jī)物是主要目標(biāo)。在雙膜系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有機(jī)物引起的膜污染在超濾和反滲透膜段都有體現(xiàn)。由于煉油污水中的大分子有機(jī)物相對(duì)較多，因此超濾膜段大分子有機(jī)物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴(yán)重。有機(jī)物容易吸附在膜面上引起膜通量急劇下降，當(dāng)高分子質(zhì)量的有機(jī)物為憎水性或帶正電荷時(shí)，這種吸附過(guò)程更易進(jìn)行;當(dāng)pH>9時(shí)，膜表面及有機(jī)物均呈負(fù)電荷，因此，高pH有利于防止有機(jī)物污染。但以乳化狀態(tài)出現(xiàn)的有機(jī)物會(huì)在膜表面形成有機(jī)污染薄層，引發(fā)嚴(yán)重的膜性能衰減，必須在預(yù)處理部分除去。
目前來(lái)說(shuō)，膜前預(yù)處理去除有機(jī)物的方式可分為以下2大類：物理化學(xué)法和生物法〔12, 13, 14, 15〕。物理化學(xué)法主要包括吸附法、絮凝劑混凝沉淀法、高級(jí)氧化法;生物法主要為膜前深度生化處理，包括接觸氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中，吸附法常用的吸附劑為活性炭，但活性炭吸附費(fèi)用較高，并且再生困難，容易產(chǎn)生二次污染。絮凝法可有效去除水中的懸浮性物質(zhì)，防止膜發(fā)生膠體污染。高級(jí)氧化法可有效去除水中難降解有機(jī)物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機(jī)物、氨氮、油，并截留大量懸浮物，BAF尤其對(duì)氨氮去除效果好。不同的預(yù)處理方法各有優(yōu)勢(shì)，必須結(jié)合實(shí)際廢水水質(zhì)篩選出相應(yīng)的有機(jī)物去除手段。
AO一體化污水處理設(shè)備污水中微生物引起的膜污染的預(yù)處理工藝選擇
微生物污染是指微生物在膜水界面上積累、凝結(jié)形成一層生物膜，影響膜系統(tǒng)性能的現(xiàn)象。細(xì)菌的大小一般為1~3 μm.微生物可以看成是膠體物質(zhì)，可以按照膠體污染的預(yù)處理方法或在超濾膜系統(tǒng)得到去除。然而，微生物的繁殖能力很強(qiáng)，在適宜的生存條件下會(huì)迅速生長(zhǎng)。
膜元件容易受到微生物污染的原因有3種：一是膜系統(tǒng)具有較大的膜表面積，增加了黏附細(xì)菌的可能性;二是膜的過(guò)濾會(huì)將細(xì)菌遷移至膜表面;三是預(yù)處理也是生物污染源，預(yù)處理投加的絮凝劑、殺菌劑或阻垢劑過(guò)量，會(huì)成為微生物的營(yíng)養(yǎng)源，并且膜組件內(nèi)部的潮濕陰暗為微生物生長(zhǎng)提供了理想環(huán)境。若在污水進(jìn)入膜系統(tǒng)前不對(duì)微生物加以殺滅，這些微生物將以膜為載體借助濃水段的營(yíng)養(yǎng)鹽而繁殖生長(zhǎng)，嚴(yán)重威脅膜系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。因此，污水在進(jìn)入膜系統(tǒng)前必須進(jìn)行合理的殺菌處理，有效的除菌手段是保證膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。
殺菌按性質(zhì)可分為化學(xué)殺菌和物理殺菌?；瘜W(xué)殺菌主要采用殺菌劑，殺菌劑的作用方式可分為殺菌作用和抑菌作用。污水處理中常用的殺菌劑可分為無(wú)機(jī)殺菌劑和有機(jī)殺菌劑，也可按化學(xué)性質(zhì)分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。無(wú)機(jī)殺菌劑以氧化型為主，如二氧化氯、臭氧等，有機(jī)殺菌劑主要是陽(yáng)離子的季銨鹽類物質(zhì)。
氧化性殺菌劑是強(qiáng)氧化劑，能夠氧化微生物體內(nèi)起新陳代謝作用的酶而殺滅微生物。氧化性殺菌劑的特點(diǎn)是殺菌速度快、成本較低，但藥劑使用過(guò)程存在一定的安全隱患;非氧化性殺菌劑是以致毒劑作用使微生物的酶系統(tǒng)失去活性，破壞細(xì)胞的新陳代謝，破壞細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中還原性物質(zhì)的影響，對(duì)pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補(bǔ)氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場(chǎng)組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等〔16〕。超聲波與磁場(chǎng)組合殺菌能夠自動(dòng)周期性地、有規(guī)律地產(chǎn)生各種頻率的強(qiáng)大直流脈沖電磁波，直接擊穿細(xì)菌的細(xì)胞壁而導(dǎo)致細(xì)菌死亡，同時(shí)污水在這種直流脈沖電場(chǎng)作用下，迅速發(fā)生微弱的氧化還原反應(yīng)，在陽(yáng)極區(qū)附近產(chǎn)生一定量的氧化性物質(zhì)與細(xì)菌作用，破壞了細(xì)菌正常的生理功能，使細(xì)胞膜過(guò)氧化而死亡，從而達(dá)到殺菌目的。

高濃度氨氮廢水的處理方法可以分為物化法、生化聯(lián)合法和新型生物脫氮法。
1、物化法
1.1、吹脫法
在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)系進(jìn)行分離的一種方法。一般認(rèn)為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關(guān)。
吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進(jìn)行了研究，控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25℃,氣液比控制在3500左右，滲濾液pH控制在10.5左右，對(duì)于氨氮濃度高達(dá)2000～4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。吹脫法在低溫時(shí)氨氮去除效率不高。
采用超聲波吹脫技術(shù)對(duì)化肥廠高濃度氨氮廢水（例如882mg/L）進(jìn)行了處理試驗(yàn)。工藝條件為pH＝11，超聲吹脫時(shí)間為40min，氣水比為l000：1試驗(yàn)結(jié)果表明，廢水采用超聲波輻射以后，氨氮的吹脫效果明顯增加，與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脫后氨氮在100mg/L以內(nèi)。
沸石脫氨法
利用沸石中的陽(yáng)離子與廢水中的NH4+進(jìn)行交換以達(dá)到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而，蔣建國(guó)等[4]探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結(jié)果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力，當(dāng)沸石粒徑為30～16目時(shí)，氨氮去除率達(dá)到了78.5%，且在吸附時(shí)間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進(jìn)水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。
用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過(guò)的豬肥廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果，其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率，綜合考慮經(jīng)濟(jì)原因和水力條件，床高18cm（H/D=4），相對(duì)流量小于7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。
應(yīng)用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問(wèn)題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時(shí)，產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。