組合式成套污水處理設(shè)備

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組合式成套污水處理設(shè)備保證供貨周期：

逄總

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生物膜法通過(guò)將微生物細(xì)胞固定于反應(yīng)器內(nèi)的載體上，實(shí)現(xiàn)了微生物停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的分離，水處理填料的存在，對(duì)水流起到強(qiáng)制紊動(dòng)的作用，同時(shí)可促進(jìn)水中污染物質(zhì)與微生物細(xì)胞的充分接觸，從實(shí)質(zhì)上強(qiáng)化了傳質(zhì)過(guò)程。生物膜法克服了活性污泥法中易出現(xiàn)的污泥膨脹和污泥上浮等問(wèn)題，在許多情況下不僅能代替活性污泥法用于城市污水處理廠的二級(jí)生物處理，而且還具有運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、更為經(jīng)濟(jì)節(jié)能、具有一定的硝化反硝化功能、可實(shí)現(xiàn)封閉運(yùn)轉(zhuǎn)防止臭味等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)人工強(qiáng)化作用將生物膜引入到城市生活廢水處理的污水處理反應(yīng)器中，便形成了生物膜反應(yīng)器。生物膜反應(yīng)器發(fā)展迅速，由單一到復(fù)合，有好氧也有厭氧，逐步形成了一套較完整的生物處理系統(tǒng)。填料是生物膜技術(shù)的核心之一，它的性能對(duì)城市生活污水處理工藝過(guò)程的效率、能耗、穩(wěn)定性以及可靠性均有直接關(guān)系。

厭氧生物膜法處理工藝：
a、厭氧濾器(AF)：
傳統(tǒng)的好氧生物系統(tǒng)一般容積負(fù)荷在2KgCOD/(m3•d)以下，而在AF發(fā)明之前的厭氧反應(yīng)器一般容積負(fù)荷也在4-5kgCOD/(m3•d)以下。但AF在處理溶解性廢水時(shí)負(fù)荷可高達(dá)10-15 kgCOD/(m3•d)。因此AF的發(fā)展大大提高了城市生活廢水處理的厭氧反應(yīng)器的處理速率，使反應(yīng)器容積大大減少。由于采用了生物固定化的技術(shù)，AF作為高速厭氧反應(yīng)器，使污泥在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間(SRT)*地延長(zhǎng)。SRT的提高可以大大縮短廢水的水力停留時(shí)間(HRT)，從而減少反應(yīng)器容積，或在相同反應(yīng)器容積時(shí)增加處理的水量。這種采用生物固定化延長(zhǎng)SRT，并把SRT和HRT分別對(duì)待的思想推動(dòng)了新一代高速厭氧反應(yīng)器的發(fā)展。SRT的延長(zhǎng)實(shí)質(zhì)是維持了反應(yīng)器內(nèi)污泥的高濃度，在AF內(nèi)，厭氧污泥的濃度可以達(dá)到10-20gVSS/L。AF內(nèi)厭氧污泥的保留由兩種方式完成：其一是細(xì)菌在AF內(nèi)固定的填料表面(也包括反應(yīng)器內(nèi)壁)形成生物膜;其二是在填料之間細(xì)菌形成聚集體。高濃度厭氧污泥在反應(yīng)器內(nèi)的積累是AF具有高速反應(yīng)性能的生物學(xué)基礎(chǔ)，在一定的污泥比產(chǎn)甲烷活性下，厭氧反應(yīng)器的負(fù)荷與污泥濃度成正比。同時(shí)，AF內(nèi)形成的厭氧污泥較之厭氧接觸工藝的污泥密度大、沉淀性能好，因而其出水中的剩余污泥不存在分離困難的問(wèn)題。由于AF內(nèi)可自行保留高濃度的污泥，也不需要污泥的回流。
在AF內(nèi)，由于填料是固定的，廢水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，逐漸被細(xì)菌水解酸化、轉(zhuǎn)化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應(yīng)器高度逐漸變化。因此微生物種群的分布也呈現(xiàn)規(guī)律性。在底部(進(jìn)水處)，發(fā)酵菌和產(chǎn)酸菌占有zui大的比重，隨反應(yīng)器高度上升，產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌逐漸增多并占主導(dǎo)地位。細(xì)菌的種類與廢水的成分有關(guān)，在已酸化的廢水中，發(fā)酵與產(chǎn)酸菌不會(huì)有太大的濃度。細(xì)菌在反應(yīng)器內(nèi)分布的另一特征是反應(yīng)器進(jìn)水處(例如上流式AF的內(nèi)部)細(xì)菌由于得到營(yíng)養(yǎng)zui多因而污泥濃度zui高，污泥的濃度隨高度迅速減少。

b、厭氧流化床反應(yīng)器(AFBR)：
在流化床系統(tǒng)中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜來(lái)保留厭氧污泥，液體與污泥的混合、物質(zhì)的傳遞依靠使這些帶有生物膜的微粒形成流態(tài)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
流化床反應(yīng)器的主要特點(diǎn)可歸納如下：
流態(tài)化能zui大程度使厭氧污泥與被處理的廢水接觸;由于顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度高，液膜擴(kuò)散阻力小，且由于形成的生物膜較薄，傳質(zhì)作用強(qiáng)，因此生物化學(xué)過(guò)程進(jìn)行較快，允許廢水在反應(yīng)器內(nèi)有較短的水力停留時(shí)間;克服了厭氧濾器堵塞和溝流問(wèn)題;高的反應(yīng)器容積負(fù)荷可減少反應(yīng)器體積，同時(shí)由于其高度與直徑的比例大于其它厭氧反應(yīng)器，因此可以減少占地面積。但是，厭氧流化床反應(yīng)器存在著幾個(gè)尚未解決的問(wèn)題。其一，為了實(shí)現(xiàn)良好的流態(tài)化并使污泥和填料不致從反應(yīng)器流失，必須使生物膜顆粒保持均勻的形狀、大小和密度，但這幾乎是難以做到的，因此穩(wěn)定的流態(tài)化也難以保證。其次，一些較新的研究認(rèn)為流化床反應(yīng)器需要有單獨(dú)的預(yù)酸化反應(yīng)器。同時(shí)，為取得高的上流速度以保證流態(tài)化，流化床反應(yīng)器需要大量的回流水，這樣導(dǎo)致能耗加大，成本上升。由于以上原因，流化床反應(yīng)器至今沒(méi)有生產(chǎn)規(guī)模的設(shè)施運(yùn)行。有人認(rèn)為它在今后應(yīng)用的前景也不大。

1、生物膜法污水處理：
生活污水的有機(jī)污染物主要包括：蛋白質(zhì)(40%-60%)，碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%)，此外還含有一定量的尿素。生物膜法依靠固定于載體表面上的微生物膜來(lái)降解有機(jī)物，由于微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長(zhǎng)和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，因此生物膜通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動(dòng)的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖著大量的微生物及微型動(dòng)物，形成由有機(jī)污染物 →細(xì)菌→原生動(dòng)物(后生動(dòng)物)組成的食物鏈。

發(fā)酵(或酸化)階段：在這一階段，上述小分子的化合物在發(fā)酵細(xì)菌(即酸化菌)的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸(簡(jiǎn)寫作VFA)、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等。與此同時(shí)，酸化菌也利用部分物質(zhì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，因此未酸化廢水厭氧處理時(shí)產(chǎn)生更多的剩余污泥。

產(chǎn)乙酸階段：在此階段，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)。
產(chǎn)甲烷階段：這一階段里，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。

在以上階段里，還包含著以下這些過(guò)程：a、水解階段里有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物的水解和脂類水解;b、發(fā)酵酸化階段包含氨基酸和糖類的厭氧氧化與較高級(jí)的脂肪酸與醇類的厭氧氧化;c、產(chǎn)乙酸階段里有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氫氣和由氫氣和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化階段包括由乙酸形成甲烷和從氫氣和二氧化碳形成甲烷。除以上這些過(guò)程之外，當(dāng)廢水含有硫酸鹽時(shí)還會(huì)有硫酸鹽還原過(guò)程。

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生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物和其他一些肉眼可見(jiàn)的生物群落組成。其中細(xì)菌一般有：假單苞菌屬、芽苞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬和動(dòng)膠菌屬以及球衣菌屬，原生動(dòng)物多為鐘蟲、獨(dú)縮蟲、等枝蟲、蓋纖蟲等。后生動(dòng)物只有在溶解氧非常充足的條件下才出現(xiàn)，且主要為線蟲。污水在流過(guò)載體表面時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過(guò)氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對(duì)有機(jī)物的降解。生物膜表層生長(zhǎng)的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過(guò)好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成，通過(guò)生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運(yùn)行。

污泥的這種分布特征賦予AF一些工藝上的特點(diǎn)。首先，AF內(nèi)廢水中有機(jī)物的去除主要在AF底部進(jìn)行(指上流式AF)，AF反應(yīng)器在1m以上COD的去除率幾乎不再增加，而大部分COD是在0.3m以內(nèi)去除的。因此在一定的容積負(fù)荷下，淺的AF反應(yīng)器比深的反應(yīng)器能有更好的處理效率。其次，由于反應(yīng)器底部污泥濃度特別大，因此容易引起反應(yīng)器的堵塞。堵塞問(wèn)題是影響AF應(yīng)用的zui主要問(wèn)題之一。據(jù)報(bào)道，上流式AF底部污泥濃度可高達(dá)60g/L。厭氧污泥在AF內(nèi)的有規(guī)律分布還使得反應(yīng)器對(duì)有毒物質(zhì)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，可以生物降解的毒性物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的濃度也呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，加之厭氧生物膜形成各種菌群的良好共生體系，因此在AF內(nèi)易于培養(yǎng)出適應(yīng)有毒物質(zhì)的厭氧污泥。例如在處理和甲醛廢水中，發(fā)現(xiàn)AF反應(yīng)器內(nèi)的污泥產(chǎn)生了良好的適應(yīng)性，這些有毒物質(zhì)的去除效果和允許的進(jìn)液濃度逐漸上升。AF同時(shí)也具有較大的抗沖擊負(fù)荷能力。一般認(rèn)為在相同的溫度條件下，AF的負(fù)荷可高出厭氧接觸工藝2～3倍，同時(shí)會(huì)有較高的COD去除率。
AF在應(yīng)用上的問(wèn)題除了堵塞和由局部堵塞引起的溝流以外，另一個(gè)問(wèn)題是它需要大量的填料，填料的使用使其成本上升。由于以上問(wèn)題，國(guó)外生產(chǎn)規(guī)模的AF系統(tǒng)應(yīng)用也不是很多。
作為升流式厭氧濾池的革新技術(shù)——厭氧膜床，采用較大顆粒及孔隙率的填料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的小粒徑填料，有效地解決了反應(yīng)器的堵塞問(wèn)題。厭氧膜床具有如下特點(diǎn)：
•有效克服了厭氧濾池易堵塞和出水水質(zhì)差的缺點(diǎn);
•生物固體濃度高，因此可獲得較高的有機(jī)負(fù)荷;
•在厭氧膜床內(nèi)微生物通過(guò)附著在填料表面形成生物膜，以及懸浮于填料孔隙間形成細(xì)菌聚集體，因此在厭氧膜床內(nèi)可以保持較高的生物量。因此可縮短水力停留時(shí)間，耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng);
•啟動(dòng)時(shí)間短，停止運(yùn)行后再啟動(dòng)也較容易;
•不需要回流污泥，運(yùn)行管理方便;
•在水量和負(fù)荷有較大變化的情況下，耐沖擊性較好。

厭氧生物膜法處理工藝在生活污水處理中的應(yīng)用：
(1)、高分子有機(jī)物的厭氧降解階段：
在廢水的厭氧處理過(guò)程中，廢水中的有機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同作用，被zui終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨，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：高分子有機(jī)物因相對(duì)分子質(zhì)量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。因此它們?cè)?階段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被*分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。