小型一體化污水處理系統(tǒng)
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水解工藝是一種新開發(fā)出來的工藝過程，它是指復(fù)雜的有機(jī)物分子，在水解酶參與下加以水分子分解為簡單化合物的反應(yīng)，酶的催化反應(yīng)效率要比相應(yīng)無酶反應(yīng)高106-1013倍，反應(yīng)是在缺氧條件下進(jìn)行的。
厭氧反應(yīng)分為四個階段：水解、酸化、酸性衰退和甲烷化。在水解階段，固體物質(zhì)溶解為溶解性物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)。在酸化階段，有機(jī)物降解為各種有機(jī)酸。水解和產(chǎn)酸進(jìn)行得較快，難以把它們分開。起作用的主要微生物是水解菌和產(chǎn)酸菌。
這里所說的水解工藝，就是利用厭氧工藝的前兩段，即把反應(yīng)控制在第二階段，不進(jìn)入第三階段。在水解反應(yīng)器中實際上完成水解和酸化兩個過程。但為了簡化稱呼，簡稱為“水解”。
水解工藝系統(tǒng)中的微生物主要是兼性微生物，它們在自然界中的數(shù)量較多，繁殖速度較快。而厭氧工藝系統(tǒng)中的產(chǎn)甲烷菌則是嚴(yán)格的專性厭氧菌，它們對于環(huán)境的變化。如pH值、堿度、重金屬離子、洗滌劑、氨、硫化物和溫度等的變化，比水解菌和產(chǎn)酸菌要敏感得多，并且生產(chǎn)緩慢(世代周期長)。
重要的區(qū)別是水解工藝是在缺氧的條件下反應(yīng)，而厭氧工藝則是在厭氧條件下反應(yīng)。所謂厭氧(anaerobic)作用是指的無氧(溶解氧DO=0)，而缺氧(anexic)作用是指無氧或微氧(DO<0.3-0.5mg/l)。
相對厭氧處理而言，水解反應(yīng)的水力停留時間較短，反應(yīng)一般在4-18小時完成。水解工藝運(yùn)行穩(wěn)定，受外界氣溫變化影響小，一般說水溫在5-40℃之間，因為水解菌種由中溫菌和低溫菌兩種菌種協(xié)同作用。水解池不產(chǎn)生如厭氧反應(yīng)那樣的臭味，且池子越深，效率越高，池深可達(dá)8.5-9m，可節(jié)省用地。
水解菌種不同于厭氧工藝的甲烷菌，它是一種兼性菌種;而甲烷菌則是單一專性菌種，只要底物發(fā)生變化，甲烷菌就要衰亡。而水解工藝的水解菌種具有易繁殖性及強(qiáng)適應(yīng)性，使水解工藝較厭氧工藝有突出的優(yōu)點，能適應(yīng)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化。
水解池的CODCr去除率一般為30-50%(某些工程可達(dá)60-80%);
固體懸浮物的水解率為50-65%;
水解--好氧工藝與全好氧工藝相比，能耗可節(jié)省40%左右;
占地面積比厭氧工藝或純好氧工藝節(jié)省20-30%;
解--好氧工藝(H/O)的CODCr總?cè)コ士蛇_(dá)95-98%;
好氧生物處理就是在水體中有溶解氧存在的條件下，通過好氧微生物一系列生命活動，把水體中的有機(jī)物做為C源消耗掉，從而達(dá)到污水處理的目的。
好氧微生物在合適的營養(yǎng)條件和生存環(huán)境下，生長代謝速度是很快的，處理裝置啟動的時間短但是效率高;而且對環(huán)境溫度的敏感較厭氧處理低，對中低濃度的有機(jī)廢水處理效果很好，可以很直接就達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。
物理法
物理法是用物理的手段對受污染地下水進(jìn)行治理的一種方法，概括起來又可分為：
①屏蔽法
該法是在地下建立各種物理屏障，將受污染水體圈閉起來，以防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿，在受污染水體周圍形成一道帷幕，從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水墻、振動樁阻水墻、板樁阻水墻、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等，原理都與灰漿帷幕法相似。總的來說，物理屏蔽法只有在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永jiu性的封閉方法，多數(shù)情況下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一種臨時性的控制方法。
②被動收集法
該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道，在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng)，將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來，或?qū)⑺惺芪廴镜叵滤占饋硪员闾幚淼囊环N方法。被動收集法一般在處理輕質(zhì)污染物(如油類等)時比較有效，它在美國治理地下水油污染時得到過廣泛的應(yīng)用。
水動力控制法
水動力控制法是利用井群系統(tǒng)，通過抽水或向含水層注水，人為地改變地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據(jù)井群系統(tǒng)布置方式的不同，水力控制法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井，通過注水井向含水層注入清水，使得在該注水井處形成一地下分水嶺，從而阻止上游清潔水體向下補(bǔ)給已被污染水體;同時，在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。而下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴(kuò)散，同時在上游布置一排抽水井，抽出清潔水并送到下游注入。同樣，水動力控制法一般也用作一種臨時性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的擴(kuò)散蔓延。
抽出處理法
抽出處理法是當(dāng)前應(yīng)用很普遍的一種方法，可根據(jù)污染物類型和處理費用來選用，大致可分為三類：
①物理法。包括：吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣吹法和焚燒法等。
②化學(xué)法。包括：混凝沉淀法、氧化還原法、離子交換法和中和法等。
③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法和土壤處置法等。受污染地下水抽出后的處理方法與地表水的處理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出處理中，井群系統(tǒng)的建立是關(guān)鍵，井群系統(tǒng)要能控制整個受污染水體的流動。處理后地下水的去向有兩個，一是直接使用，另一個則是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層;另一方面還可加速地下水的循環(huán)流動，從而縮短地下水的修復(fù)時間。
原位處理法
原位處理法是地下水污染治理技術(shù)研究的熱點，不但處理費用相對節(jié)省，而且還可減少地表處理設(shè)施，zui大程度地減少污染物的暴露，減少對環(huán)境的擾動，是一種很有前景的地下水污染治理技術(shù)。原位處理技術(shù)又包括物理化學(xué)處理法及生物處理法。
污水整個過程為通過粗格柵的原污水通過污水提升泵提升后，流經(jīng)格柵或者砂濾器，之后進(jìn)入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進(jìn)入初次沉淀池，以上為一級處理，初沉池的出水進(jìn)入生物處理設(shè)備，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床)，生物處理設(shè)備的出水進(jìn)入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進(jìn)入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進(jìn)入污泥濃縮池，之后進(jìn)入污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被后利用。
典型的五種工藝
(1)間歇活性污泥法(SBR)
間歇活性污泥法也稱序批式活性污泥法(SequencingBatchreactor-SBR)，它由個或多個SBR池組成，運(yùn)行時，廢水分批進(jìn)入池中，依次經(jīng)歷5個獨立階段，即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置。進(jìn)水及排水用水位控制，反應(yīng)及沉淀用時間控制，一個運(yùn)行周期的時間依負(fù)荷及出水要求而異，一般為4～12h，其中反應(yīng)占40%，有效池容積為周期內(nèi)進(jìn)水量與所需污泥體積之和。比連續(xù)流法反應(yīng)速度快，處理效率高，耐負(fù)荷沖擊的能力強(qiáng);由于底物濃度高，濃度梯度也大，交替出現(xiàn)缺氧、好氧狀態(tài)，能抑制專性好氧菌的過量繁殖，有利于生物脫氮除磷，又由于泥齡較短，絲狀菌不可能成為優(yōu)勢，因此，污泥不易膨脹;與連續(xù)流方法相比，SBR法流程短、裝置結(jié)構(gòu)簡單，當(dāng)水量較小時，只需一個間歇反應(yīng)器，不需要設(shè)專門沉淀池和調(diào)節(jié)池，不需要污泥回流，運(yùn)行費用低。
(2)吸附再生(接觸穩(wěn)定)法
這種方式充分利用活性污泥的初期去除能力，在較短的時間里(10～40min)，通過吸附去除廢水中懸浮的和膠態(tài)的有機(jī)物，再通過液固分離，廢水即獲得凈化，BOD5可去除85%～90%左右。吸附飽和的活性污泥中，一部分需要回流的，引入再生池進(jìn)一步氧化分解，恢復(fù)其活性;另一部分剩余污泥不經(jīng)氧化分解即排入污泥處理系統(tǒng)。分別在兩池(吸附池和再生他)或在同一池的兩段進(jìn)行。它適應(yīng)負(fù)荷沖擊的能力強(qiáng)，還可省去初次沉淀池。主要優(yōu)點是可以大大節(jié)省基建投資，適于處理含懸浮和膠體物質(zhì)較多的廢水，如制革廢水、焦化廢水等，工藝靈活。但由于吸附時間較短，處理效率不及傳統(tǒng)法的高。
小型一體化污水處理系統(tǒng)氧化溝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊型式。
氧化溝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊型式。它的平面象跑道，溝槽中設(shè)置兩個曝氣轉(zhuǎn)刷(盤)，也有用表面曝氣機(jī)、射流器或提升管式曝氣裝置的。曝氣設(shè)備工作時，推動溝液迅速流動，實現(xiàn)供氧和攪拌作用。與普通曝氣法相比，氧化溝具有基建投資省，維護(hù)管理容易，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，污泥產(chǎn)量少，還有較好的脫N、P作用，適應(yīng)負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點。
(4)連續(xù)進(jìn)水周期循環(huán)延時曝氣活性污泥法(ICEAS)
ICEAS反應(yīng)器前部設(shè)有預(yù)反應(yīng)區(qū)(占池容積的10%)。反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，并實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水，間歇排水。預(yù)反應(yīng)區(qū)一般處在厭氧和缺氧狀態(tài)，有機(jī)物在此被活性污泥吸附，該區(qū)還具有生物選擇作用，抑制絲狀菌生長，防止污泥膨脹。被吸附的有機(jī)物在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)被活性污泥氧化分解。反應(yīng)連續(xù)進(jìn)水，解決了來水與間歇進(jìn)水不匹配的矛盾。但該工藝沉淀效果較差、凈化效果變差，易發(fā)生污泥膨脹，污泥負(fù)荷較低，反應(yīng)時間長，設(shè)備容積增大，投資較大。
(5)生物脫氮除磷工藝(A/A/O)
污水首先進(jìn)入?yún)捬醭嘏c回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，廢水中易生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為聚磷菌可以吸收小分子有機(jī)物(如VFA)，并以PHB的形式貯存在體內(nèi)，其所需的能量來自聚磷鏈的分解。隨后，廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌利用廢水中的有機(jī)基質(zhì)對隨回流混合液帶入的NO3-進(jìn)行反硝化。廢水進(jìn)入好氧池時，廢水中有機(jī)物的濃度較低，聚磷菌主要是通過分解體內(nèi)的PHB而獲得能量，供細(xì)菌增殖，同時將周圍環(huán)境中的溶解性磷吸收到體內(nèi)，并以聚磷鏈的形式貯存起來，隨后以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。系統(tǒng)中好氧區(qū)的有機(jī)物濃度較低，正有利于該區(qū)中自養(yǎng)硝化菌的生長。厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合，能同時具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能;工藝簡單，水力停留時間較短;SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹;污泥中磷含量高，一般為2.5%以上;厭氧-缺氧池只需輕緩攪拌，使之混合，而以不增加溶解氧為度;沉淀池要避免發(fā)生厭氧-缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)和反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀;脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果則受回流污泥中挾帶DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效果不可能提高。
物化法主要用于對廢水進(jìn)行預(yù)處理，該方法包括:混凝沉淀法、吸附法、離子交換法、萃取法、擴(kuò)散滲析法、電滲析法等。
厭氧生物法
廢水的厭氧處理在有機(jī)物含量較高時很適用。由于厭氧處理時，污泥產(chǎn)生量少，對營養(yǎng)元素要求低，同時產(chǎn)生的甲烷可作潛在的能源，可消除氣體排放的污染，投資成本一般較低，運(yùn)行管理費用也大大低于好氧工藝。在制糖工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。
好氧生物法
好氧生物法主要有活性污泥法和生物膜法。
序批式活性污泥法，主要構(gòu)筑物是SBR反應(yīng)池，在該池中依次完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、潷水、排泥等過程。該工藝相對于連續(xù)式活性污泥法有處理構(gòu)筑物少、污泥好氧穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、氧利用率高、污泥膨脹的概率低、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點。
厭氧—好氧處理工藝
厭氧生物處理法適用于高濃度有機(jī)廢水的處理，且具有能耗小、去除負(fù)荷高、并可回收沼氣做能源等優(yōu)點，但其出水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；而好氧生物處理法適用于處理濃度較低的廢水，具有凈化后出水水質(zhì)好等優(yōu)點。
因此目前在高濃度有機(jī)廢水的處理工程中，常集厭氧、好氧處理的優(yōu)點于一身，構(gòu)成厭氧—好氧組合工藝，即高濃度有機(jī)廢水首先經(jīng)厭氧法處理，出水再經(jīng)好氧法進(jìn)行進(jìn)一步凈化，在實際應(yīng)用中取得良好效果。
膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池（或潷水器）在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。屬于活性污泥法+膜分離。
