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分子氧條件通過厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化炭等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。它與好氧過程低根本區(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復(fù)雜的生物化學(xué)過程，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程劃分為三個連續(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、不溶性有機物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產(chǎn)生較高級脂肪酸。
由于簡單碳水化合物的分解產(chǎn)酸作用要比含氮有機物的分解產(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，故有時也把繼碳水化合物分解后的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)氨過程稱為性減退期。
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)生的各種有機酸被分解轉(zhuǎn)化戍成乙：酸和H⒉,在降解有機酸時還生成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.
上述三個階段的反應(yīng)速度依廢水性質(zhì)而異，對含纖維素、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，對含這類有機物為主的廢水，產(chǎn)甲烷階段通常成為速度限制步驟。雖然厭氧消化過程可分為以上三個階段，但是在厭氧反應(yīng)器中，三個階段是同時進(jìn)行的，并保持某種程度的平衡，這種動態(tài)平衡一旦被pH、溫度、有機負(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)果會導(dǎo)致低級脂肪酸的積累和厭氧進(jìn)程的異常變化，嚴(yán)重時甚至?xí)拐麄€厭氧消化過程受到破壞。
但是，厭氧生物處理法也存在下列缺點：
（1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧生物處理的啟動和處理時間比好氧生物處理時間長。
（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的原理與生物過濾法基本相同,它是介于生物過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。
雖然生物法在處理揮發(fā)性有機廢氣方面有很多的優(yōu)點和好處，但是它也有一些不足，生物法的缺點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,對于氣態(tài)污染物生物進(jìn)化的機制了解還不充分,設(shè)計和運行基本還停留在經(jīng)驗和現(xiàn)場實驗獲取數(shù)據(jù)的水平,造成一些設(shè)備的運行效果不穩(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、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優(yōu)點是操作簡單，膜前無任何處理步驟，且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水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)時仍有可能堵膜。
通過調(diào)酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態(tài)。調(diào)酸處理的優(yōu)點是操作簡單，污水pH不高時，成本低于除硬處理;缺點是調(diào)酸處理對Ca、Mg離子無去除作用，濃水側(cè)Ca、Mg離子含量仍較高，且對管路防腐要求較高。此外，僅采用加酸控制碳酸鈣結(jié)垢時，要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數(shù)必須為負(fù)數(shù)。

污水中有機物引起的膜污染的預(yù)處理工藝選擇
在污水處理過程中，脫除和濃縮有機物是主要目標(biāo)。在雙膜系統(tǒng)運行過程中，有機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物相對較多，因此超濾膜段大分子有機物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴(yán)重。有機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)量的有機物為憎水性或帶正電荷時，這種吸附過程更易進(jìn)行;當(dāng)pH>9時，膜表面及有機物均呈負(fù)電荷，因此，高pH有利于防止有機物污染。但以乳化狀態(tài)出現(xiàn)的有機物會在膜表面形成有機污染薄層，引發(fā)嚴(yán)重的膜性能衰減，必須在預(yù)處理部分除去。
目前來說，膜前預(yù)處理去除有機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。高級氧化法可有效去除水中難降解有機物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機物、氨氮、油，并截留大量懸浮物，BAF尤其對氨氮去除效果好。不同的預(yù)處理方法各有優(yōu)勢，必須結(jié)合實際廢水水質(zhì)篩選出相應(yīng)的有機物去除手段。
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，在適宜的生存條件下會迅速生長。
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;二是膜的過濾會將細(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、殺菌劑或阻垢劑過量，會成為微生物的營養(yǎng)源，并且膜組件內(nèi)部的潮濕陰暗為微生物生長提供了理想環(huán)境。若在污水進(jìn)入膜系統(tǒng)前不對微生物加以殺滅，這些微生物將以膜為載體借助濃水段的營養(yǎng)鹽而繁殖生長，嚴(yán)重威脅膜系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。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機殺菌劑和有機殺菌劑，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。無機殺菌劑以氧化型為主，如二氧化氯、臭氧等，有機殺菌劑主要是陽離子的季銨鹽類物質(zhì)。
氧化性殺菌劑是強氧化劑，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是殺菌速度快、成本較低，但藥劑使用過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pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等〔16〕。超聲波與磁場組合殺菌能夠自動周期性地、有規(guī)律地產(chǎn)生各種頻率的強大直流脈沖電磁波，直接擊穿細(xì)菌的細(xì)胞壁而導(dǎo)致細(xì)菌死亡，同時污水在這種直流脈沖電場作用下，迅速發(fā)生微弱的氧化還原反應(yīng)，在陽極區(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。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。
采用超聲波吹脫技術(shù)對化肥廠高濃度氨氮廢水（例如882mg/L）進(jìn)行了處理試驗。工藝條件為pH＝11，超聲吹脫時間為40min，氣水比為l000：1試驗結(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，氨氮去除率達(dá)到了78.5%，且在吸附時間、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)厭氧消化過的豬肥廢水時發(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)濟原因和水力條件，床高18cm（H/D=4），相對流量小于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題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時，產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。