每天20噸地埋式污水處理設(shè)備設(shè)施

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每天20噸地埋式污水處理設(shè)備設(shè)施

厭氧穩(wěn)定是由一類非貯磷菌屬的兼性厭氧菌發(fā)酵反應(yīng)的結(jié)果，是一種脫氫氧化行為。厭氧穩(wěn)定削減的曝氣耗氧量可達(dá)20%～30%。厭氧穩(wěn)定對含糖比大，有機(jī)物濃度高的污水較為合適。從削減曝氣耗氧量的角度出發(fā)，厭氧穩(wěn)定應(yīng)是一個(gè)有利于產(chǎn)生并釋放H2和CO2的過程，這個(gè)過程應(yīng)促進(jìn)NAD的再氧化并避免降解產(chǎn)物的還原。

為控制水污染的日益加劇，目前國內(nèi)正大舉興建城鎮(zhèn)污水處理廠。這是一項(xiàng)保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，但也是一項(xiàng)只見投入，不見直接產(chǎn)出的公益行為。其不僅需要投入大筆的基建資金，而且還要付出可觀的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。一些地方大力籌資建成了污水處理廠，但卻因難以承擔(dān)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用而不能充分發(fā)揮環(huán)境效益。因此，降低能耗，節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用對發(fā)展城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)具有舉足輕重的作用。

在常規(guī)城鎮(zhèn)污水處理中，曝氣供氧的能耗大，約占全廠總能耗的50%。因此，降低曝氣耗氧量是節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的首要環(huán)節(jié)。降低曝氣耗氧量的途徑有兩條：，前置預(yù)處理設(shè)施，削減進(jìn)入曝氣區(qū)的耗氧量；第二，優(yōu)選運(yùn)行條件和擴(kuò)散裝置，提高氧利用率。本文將就前者作進(jìn)一步的探討。
 

厭氧預(yù)處理對曝氣耗氧量的削減作用

在A/O、A2/O系統(tǒng)中，厭氧區(qū)可去除水中大部分有機(jī)物。過去，一直將這種現(xiàn)象主要?dú)w因于貯磷菌的吸收和貯存PHB的作用。因PHB是過渡產(chǎn)物，在好氧區(qū)將作為碳源而被氧化。故這一過程并不削減后續(xù)的曝氣耗氧量。然而，近年來的理論和實(shí)踐都證明，厭氧區(qū)不僅具有吸收和貯存基質(zhì)的功能，而且還產(chǎn)生脫氫氧化作用，并可大幅度削減繼后的曝氣耗氧量。

早先的發(fā)現(xiàn)和實(shí)踐的證明

早在1983年，Lan等就發(fā)現(xiàn)在曝氣區(qū)前設(shè)置一個(gè)厭氧區(qū)，可降低曝氣區(qū)50%的耗氧量。繼后，Randall等(1984～1987年)多次證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，并將這一現(xiàn)象命名為“厭氧穩(wěn)定”。Bordacs等(1988年)在曝氣區(qū)前加了一只厭氧選擇器，平均降低了30%的曝氣耗氧量。其降低幅度與F/M(BOD/MLVSS)有關(guān)：當(dāng)F/M為0.2時(shí)，降低36%，當(dāng)F/M為0.8時(shí)，降低20%。王凱軍等(1988年)將初沉池改成厭氧池，厭氧反應(yīng)1.67～2.5 h后，曝氣耗氧量降低約50%。McClintock等[3](1993年)應(yīng)用A2/O 工藝與常規(guī)活性污泥法進(jìn)行對比研究，前者厭氧、缺氧反應(yīng)各1h，在同等的除氮效果下，A2/O 工藝所需的曝氣時(shí)間由3.2h縮短至1.7h，曝氣耗氧量降低近1/2。

化學(xué)處理技術(shù)

使用化學(xué)方法對重金屬工業(yè)廢水進(jìn)行處理，可分為化學(xué)沉淀法、電解法以及氧化還原法。首先，在化學(xué)沉淀法方面，在實(shí)際處理工作中，可在廢水中加人可溶性化學(xué)藥劑，使其與廢水中處于離子狀態(tài)的無機(jī)污染物相接觸，進(jìn)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水或者難以溶于水的其他化合物?；衔锟梢栽谒谐恋?，終可以讓工業(yè)廢水得到很好的凈化。這一方法適用于汞、鋅、鉛和鉻等重金屬離子的凈化處理。其次，在電解法方面，主要是通過電解槽中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，對重金屬工業(yè)廢水中的污染物進(jìn)行處理。廢水中含有的可溶解性污染物能夠在電解中的氧化還原反應(yīng)作用下，析出沉淀物或者溢出氣體，進(jìn)而達(dá)到凈化廢水的目的。這一方法主要適用于氰和鉻等重金屬離子廢水的凈化處理。后，在化學(xué)還原法方面，若廢水中的重金屬離子處于高價(jià)態(tài)，具有較大的毒性，則可以運(yùn)用這一方法對其進(jìn)行還原至低價(jià)態(tài)，將其分離后除去。
 

物理化學(xué)處理技術(shù)

在廢水處理中的物理化學(xué)處理技術(shù)同樣涵括三種基本方法，具體如下：種是物理/化學(xué)吸附法。吸附材料通常為蓬松結(jié)構(gòu)，其比表面積比較高，又或者某些吸附材料具有比較特殊的功能基團(tuán)，可以對廢水中的重金屬離子產(chǎn)生物理吸附作用或者化學(xué)吸附作用。在這方面的吸附劑常見的有活性炭、累托石、沸石以及硅藻土等。而活性炭是早被運(yùn)用和常見的一種吸附劑，能夠?qū)Χ喾N重金屬離子都產(chǎn)生吸附作用，具有較大的吸附容量，只是其造價(jià)比較貴，使用壽命短，操作費(fèi)用也比較高。第二種為離子交換法，主要是通過離子交換劑中的離子與重金屬工業(yè)廢水中的離子產(chǎn)生交換反應(yīng)，從而去除廢水里的有害離子。這種方法可以實(shí)現(xiàn)貴重金屬離子的回收，一般適用于有機(jī)廢水與放射性廢水等方面的處理工作。第三種則為膜分離法，主要是采用特殊的半透膜，借助外界推動力使得溶液中滲透出一種溶質(zhì)與溶劑，從而分離水中的重金屬離子。而膜截留組分粒徑大小以及膜性能都存在差異性，所以膜分離法也可以分為微濾、納濾、超濾、電滲析以及反滲透等分離法。這種方法作為新型的重金屬離子分離技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)顯著，比如分離效率高、操作比較簡單便利、沒有二次污染、能耗比較低，同時(shí)其分離產(chǎn)物容易被回收、自動化程度也比較高，只是膜污染物和膜惡劣等方面的問題導(dǎo)致這一技術(shù)很難進(jìn)一步發(fā)展，需針對這一領(lǐng)域展開深人的研究。

在高效的廢水處理工藝方面，各國學(xué)者相繼開發(fā)了各種高效厭氧生物反應(yīng)器，如厭氧生物濾池（AF）上流式厭氧污泥床（UASB）和厭氧流化床（AFB）等。美國教授Dague等人把好氧生物處理的序批式反應(yīng)器(SBR）運(yùn)用于厭氧處理，開發(fā)了厭氧序批式反應(yīng)器（AnaerobicSequencingBatchReactor），簡稱為ASBR。Dague等人發(fā)現(xiàn)在ASBR中可以形成顆粒污泥，污泥沉降快且易于保留在反應(yīng)器內(nèi)，具有高SRT，低HRT。雖然ASBR運(yùn)行上類似于厭氧接觸法，但ASBR的固液分離在反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行，不需另設(shè)澄清池，不需真空脫氣設(shè)備。出水時(shí)反應(yīng)器內(nèi)部生物氣的分壓使沉淀污泥不易上浮，沉降性能良好。另外，ASBR中不需UASB中的復(fù)雜的三相分離器。ASBR具有工藝簡單、運(yùn)行方式靈活、生化反應(yīng)推動力大并耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。

形成顆粒污泥是ASBR的基本特征

顆粒污泥中厭氧微生物鄰近程度遠(yuǎn)小于絮狀體污泥。厭氧消化成功的關(guān)鍵在于反應(yīng)器中保持多種微生物之間的平衡，特別是能夠保持低氫分壓。從熱力學(xué)上考慮，產(chǎn)乙酸菌把長鏈揮發(fā)酸轉(zhuǎn)化為乙酸的反應(yīng)只有在氫分壓-5低于101.325×10kPa情況下才能發(fā)生，這說明利用CO2和H2的產(chǎn)甲烷菌對產(chǎn)乙酸菌關(guān)系重大。厭氧顆粒污泥中不同菌種之間鄰近的共生關(guān)系有利于厭氧消化過程的順利進(jìn)行，中間產(chǎn)物及H2及時(shí)被不同菌種消耗掉可以使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，這是顆粒污泥在機(jī)理上的優(yōu)勢。絮狀體污泥盡管也發(fā)生H2及中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化，但顆粒污泥中的微生物固定在顆粒上，使中間產(chǎn)物所需傳送的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)要近于離散的絮狀污泥。Mecart和Smith發(fā)現(xiàn)顆粒污泥與分散的絮狀體污泥相比較，前者的氫分壓低對。利用速率快，Thide等人對比研究了顆粒污泥與懸浮污泥運(yùn)行的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以乙醇為基質(zhì)時(shí)，顆粒污泥較懸浮污泥的基質(zhì)轉(zhuǎn)化率高75%，以甲酸為基質(zhì)時(shí)，在顆粒污泥中基質(zhì)轉(zhuǎn)化速率為0.275/min。這充分證明顆粒污泥中厭氧微生物鄰近度近于絮狀體污泥，可以提高污泥活性。由于在ASBR中形成了顆粒污泥，使處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠處理高濃度有機(jī)廢水。

在接種成熟的顆粒污泥時(shí)，ASBR啟動所需時(shí)間可以大大縮短，這就克服了普通厭氧法啟動慢的缺點(diǎn)。

ASBR能在常溫下處理低濃度廢水

大多數(shù)高效厭氧反應(yīng)器主要為中溫消化。ASBR能夠在常溫時(shí)處理廢水，溫度低時(shí)基質(zhì)去除率低，但ASBR出水中微生物流失量少，使反應(yīng)器內(nèi)可保持高的生物量，這可以抵消由于低溫造成的基質(zhì)去除率低的影響。

低濃度有機(jī)廢水在總污水排放量中占很大的比重，甲烷化能力低，采用常規(guī)的厭氧消化處理技術(shù)難于奏效，好氧生物處理成本昂貴，ASBR能有效地處理低濃度有機(jī)廢水。Ndon和Dague[3]1997年研究了ASBR處理CODCr為1000、800、600和400mg/L的人工合成廢水，當(dāng)溫度為35－15℃、HRT為48h和24h時(shí)，各種進(jìn)水濃度CODcr去除率超過了90%，在15℃低溫下進(jìn)水CODcr為600和400mg/L時(shí)，ASBR對CODcr的去除率仍然超過了85%。

曝氣增氧技術(shù)

缺氧是黑臭水體普遍特征?；謴?fù)水體耗氧復(fù)氧平衡、提高水體溶解氧濃度是水環(huán)境治理和水生態(tài)恢復(fù)的首要前提。曝氣增氧是水體增氧的主要方法，能快速提高水體溶解氧，并兼有造流、凈化抑藻和底泥修復(fù)作用。德國薩爾河、英國泰晤士河、中國的蘇州河及溫瑞塘河的許多河段等治理中都使用了曝氣增氧的方法。