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20噸/天一體化生活污水處理設備設施
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20噸/天一體化生活污水處理設備設施
如何進行厭氧生物處理反應器的啟動和運行?
廢水厭氧生物處理反應器成功啟動的標志,是在反應器中培養(yǎng)出活性高、沉降性能優(yōu)良并適于待處理廢水水質的厭氧污泥。由于厭氧微生物,特別是產甲烷菌增殖很慢,厭氧反應器的啟動需要一個較長的時間,這被認為是厭氧反應器的一個不足之處。在實際工程中,生產性厭氧反應器建造完成后,快速順利地啟動反應器成為整個廢水處理工程中的關鍵性因素。
UAsB反應器的啟動可分為兩個階段,階段是接種污泥在適宜的馴化過程中獲得一個合理分布的微生物群體,第二個階段是這種合理分布群體的大量生長、繁殖。
(1)接種污泥 在生物處理中,接種污泥的數(shù)量和活性是影響反應器成功啟動的重要因素。不同的污泥接種量宏觀地表現(xiàn)為反應器中污泥床高度不同。污泥床高度對反應區(qū)的水流的影響較大,一般污泥床厚度以2m左右為宜,如太厚會加大溝流和短流。
(2)反應器的升溫速率不同種群產甲烷細菌適宜的生長溫度范Χ均有嚴格要求??刂坪侠淼纳郎赜欣诜磻髟诙虝r間內成功啟動。研究發(fā)現(xiàn),反應器升溫速率過快,會導致其內部污泥的產甲烷活性短期下降,為了確保反應器在短時間內快速啟動,建議較合理的升溫速率為在2~3℃/d。
在兩相厭氧反應器運行中控制兩相分離的方法有 哪些?
在兩相厭氧反應器運行中控制兩相分離的方法有:物理化學法和動力學控制法。
(1)物理化學法在產酸相反應器中投加產甲烷細菌的選擇性抑制劑(如和四氯化碳等)來抑制產甲烷細菌的生長;或者向產酸相反應器中供給一定量的氧氣,調整反應器內的氧化還原電λ,利用產甲烷細菌對溶解氧和氧化還原電λ比較敏感的特點來抑制其在產酸相反應器中的生長;或者調整產酸相反應器的pH值在較低水平(如5.5~6.5之間),利用產甲烷細菌要求中性偏堿的pH值的特點來保證在產酸相反應器中產酸細菌占優(yōu)勢,而產甲烷細菌受到抑制;采用可通透有機酸的選擇性半透膜,使得產酸相的末端產物中只有有機酸才能進入后續(xù)的產甲烷相反應器,從而實現(xiàn)產酸相和產甲烷相分離。這些方法均是選擇性地促進產酸細菌在產酸相反應器中的生長,而在一定程度上抑制產甲烷細菌的生長,或者是選擇性地促進產甲烷細菌在產甲烷相反應器中生長,以實現(xiàn)產酸細菌和產甲烷細菌的分離,從而達到相分離的目的。
(2)動力學控制法產酸細菌和產甲烷細菌在生長速率上存在著很大的差異,一般來說,產酸細菌的生長速率很快,其世代時間較短,一般在10~30min范Χ內;而產甲烷細菌的生長很緩慢,其世代時間相當長,一般在4~6d。因此,將產酸相反應器的水力停留時間控制在一個較短的范Χ內,可以使世代時間較長的產甲烷。
經過十多年的開發(fā)研究,BioWin數(shù)學模擬軟件幾乎包括了其他各種軟件的大部分功能并形成了自己的特點,例如能夠模擬整個污水處理廠(包括污水、污泥以及污泥處理后的上清液的處理工藝)的pH變化,預測厭氧消化系統(tǒng)中的pH值和沼氣(包括CO2、CH4和H2)的構成,使用技術上*的單一模型矩陣,這種廣泛和綜合的解決方案使得模型校正要求大大減少,設計更加準確。
目前采用的新的BioWin 3.0 是污水處理工藝模擬方面的一個重要進展。BioWin 模型的動力學參數(shù)和化學計量參數(shù)已經通過大量的研究和工程應用得到校正。因此,在工程應用時模型校正的工作量大大減少。
化學需氧量高意味著水中含有大量還原性物質,其中主要是有機污染物。化學需氧量越高,就表示江水的有機物污染越嚴重,這些有機物污染的來源可能是、化工廠、有機肥料等。如果不進行處理,許多有機污染物可在江底被底泥吸附而沉積下來,在今后若干年內對水生生物造成持久的毒害作用。在水生生物大量死亡后,河中的生態(tài)系統(tǒng)即被摧毀。
人若以水中的生物為食,則會大量吸收這些生物體內的毒素,積累在體內,這些毒物常有致癌、致畸形、致突變的作用,對人極其危險。另外,若以受污染的江水進行灌溉,則植物、農作物也會受到影響,容易生長不良,而且人也不能取食這些作物。但化學需氧量高不一定就意味著有前述危害,具體判斷要做詳細分析,如分析有機物的種類,到底對水質和生態(tài)有何影響。是否對人體有害等。如果不能進行詳細分析,也可間隔幾天對水樣再做化學需氧量測定,如果對比前值下降很多,說明水中含有的還原性物質主要是易降解的有機物,對人體和生物危害相對較輕。
去除方法:
提供了一種清洗水系統(tǒng)的方法和一種用于該方法的單過硫酸鉀化合物。含有低濃度(<0.5%)的氧代二硫酸鉀副產物的單過硫酸鉀用于該方法。由于含有低的氧代二硫酸鉀,該化合物不受單過硫酸鉀化合物的嚴格使用限制。本文還提供了一種聚糖涂料,用于控制單過硫酸鉀的分解率。使用該涂料,單過硫酸鉀能夠連續(xù)使用而不是定期沖擊式處理。含有低氧代二硫酸鉀化合物使該方法的使用與是否使用水系統(tǒng)無關。
A/O法除磷是通過將富含磷的剩余污泥排除到系統(tǒng)外而實現(xiàn)的,而且也是生物除磷的途徑,只有維持較高的剩余污泥排放量才能保證系統(tǒng)的除磷效果,這樣系統(tǒng)的泥齡也不得不相應地降低。因此A/O法除磷系統(tǒng)要求較低的泥齡,一般認為SRT應在7~10天之間,也有人認為SRT在3天左右時,系統(tǒng)仍能維持比較好的除磷效率,故佳值為4~5天。如果SRT過高,剩余污泥排放量較小,污泥“夾帶”排出系統(tǒng)的磷的總量不多,系統(tǒng)的除磷效率就會大大降低,同時,聚磷菌多為短泥齡微生物,SRT較高時,污泥的活性和沉降性能均會下降;但SRT也不能過低,這會導致混合液污泥大量流失,對降解BOD5和除磷反而不利,所以降低系統(tǒng)的SRT,必須以保證BOD5的有效去除為前提。
另外,一般來說厭氧區(qū)的停留時間越長,除磷效果越好。但過長的停留時間,并不會太多地提高除磷效果,且會有利于絲狀菌的生長,使污泥的沉淀性能惡化,因此厭氧段的停留時間不宜過長。剩余污泥的處理方法也會對系統(tǒng)的除磷效果產生影響,因為污泥濃縮池中呈厭氧狀態(tài)會造成聚磷菌的釋磷,使?jié)饪s池上清液和污泥脫水液中含有高濃度的磷,因此有必要采取合適的污泥處理方法,避免磷的重新釋放。
化學需氧量表示在強酸性條件下重鉻酸鉀氧化一升污水中有機物所需的氧量,可大致表示污水中的有機物量。COD是指標水體有機污染的一項重要指標,能夠反應出水體的污染程度。
所謂化學需氧量(COD),是在一定的條件下,采用一定的強氧化劑處理水樣時,所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標。水中的還原性物質有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等,但主要的是有機物。
因此,化學需氧量(COD)又往往作為衡量水中有機物質含量多少的指標。化學需氧量越大,說明水體受有機物的污染越嚴重?;瘜W需氧量(COD)的測定,隨著測定水樣中還原性物質以及測定方法的不同,其測定值也有不同。目前應用普遍的是酸性*氧化法與重鉻酸鉀氧化法。*(KMnO4)法,氧化率較低,但比較簡便,在測定水樣中有機物含量的相對比較值時,可以采用。重鉻酸鉀(K2Cr2O7)法,氧化率高,再現(xiàn)性好,適用于測定水樣中有機物的總量。有機物對工業(yè)水系統(tǒng)的危害很大。嚴格的來說,化學需氧量也包括了水中存在的無機性還原物質。通常,因廢水中有機物的數(shù)量大大多于無機物質的量,因此,一般用化學需氧量來代表廢水中有機物質的總量。在測定條件下水中不含氮的有機物質易被*氧化,而含氮的有機物質就比較難分解。因此,耗氧量適用于測定天然水或含容易被氧化的有機物的一般廢水,而成分較復雜的有機工業(yè)廢水則常測定化學需氧量。
回流比(R)的影響
前已述及,A/O工藝保證除磷效果的極為重要的一點,就是使系統(tǒng)污泥在曝氣池中“攜帶”足夠的溶解氧進入二沉池,其目的就是為了防止污泥在二沉池中因厭氧而釋放磷,但如果不能快速排泥,二沉池內泥層太厚,再高的DO也無法保證污泥不厭氧釋磷,因此,A/O系統(tǒng)的回流比不宜太低,應保持足夠的回流比,盡快將二沉池內的污泥排出。但過高的回流比會增加回流系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)的能源消耗,且會縮短污泥在曝氣池內的實際停留時間,影響B(tài)OD5和P的去除效果。如何在保證快速排泥的前提下,盡量降低回流比,需在實際運行中反復摸索。一般認為,R在50~70%的范圍內即可。我廠的污泥回流比基本上控制在50%左右。
水力停留時間(HRT)的影響
對于運行良好的城市污水生物脫氮除磷系統(tǒng)來說,一般釋磷和吸磷分別需要1.5~2.5小時和2.0~3.0小時??傮w來看,似乎釋磷過程更為重要一些,因此,我們對污水在厭氧段的停留時間更為關注,厭氧段的HRT太短,將不能保證磷的有效釋放,而且污泥中的兼性酸化菌不能充分地將污水中的大分子有機物分解為可供聚磷菌攝取的低級脂肪酸,也會影響磷的釋放;HRT太長,也沒有必要,既增加基建投資和運行費用,還可能產生一些副作用??傊?,釋磷和吸磷是相互關聯(lián)的兩個過程,聚磷菌只有經過充分的厭氧釋磷才能在好氧段更好地吸磷,也只有吸磷良好的聚磷菌才會在厭氧段超量地釋磷,調控得當會形成一個良性循環(huán)。我廠在實際運行中摸索得到的數(shù)據(jù)是:厭氧段HRT為1小時15分~1小時45分,好氧段HRT為2小時~3小時10分較為合適。
中水回用,顧名思義,就是水質介于上水和下水之間的、可重復利用的再生水,是污水經處理后達到一定的回用水質標準的水。中水回用一般采用的方法有:
一、物理處理法:膜濾法,它是在外力的作用下,將被分離的溶液以一定的流速沿著濾膜表面流動,使其溶液中溶劑和低分子量物質,以及無機離子從高壓側透過濾膜進入低壓側,并作為濾液而排出。
二、物理化學法:砂濾、活性炭吸附、浮選、混凝沉淀等。
三、生物處理法:采用活性污泥法、接觸氧化法、生物轉盤等生物處理方法。另外,膜生物反應器工藝(MBR工藝),是現(xiàn)代膜分離技術與生物技術有機結合的一種新型廢水生物處理技術,是利用膜分離裝置,再將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質有效截留,替代二沉池,使生化反應池中的活性污泥濃度(生物量)大大提高;實現(xiàn)水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)的分別控制,將難降解的大分子有機物質截留在反應池中不斷反應、降解。膜是一種起分子級分離過濾作用的介質,當溶液或混和氣體與膜接觸時,在壓力下,或電場作用下,或溫差作用下,某些物質可以透過膜,而另些物質則被選擇性的攔截,從而使溶液中不同組分,或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級的分離。膜技術在水處理中應用是利用水溶液(原水)中的水分子具有透過分離膜的能力,而溶質就其他雜質不能透過分離膜,在外力作用下對水溶液(原水)進行分離,獲得純凈的水,從而達到提高水質的目的。
曝氣生物濾池特點
曝氣生物濾池是在生物反應器內裝填高比表面積的顆粒濾料,以提供微生物膜生長的載體,并根據(jù)污水的不同流向分為下向流或上向流,污水由上向下或由下向上流過濾料層,在濾料層下部鼓風曝氣,空氣與污水逆向或同向接觸,使污水中的有機物和填料表面生物膜通過生化反應得到去除,濾料同時起到物理過濾作用。曝氣生物濾池大的特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體,節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池和污泥回流,在保證處理效果的前提下使處理工藝簡化,曝氣生物濾池具有容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、所需基建投資少、占地面積小、處理出水水質好等特點,又由于曝氣生物濾池沒有污泥膨脹問題,微生物不會流失,能保持較高的生物濃度,因此日常管理簡單。
硝化和反硝化工藝流程
除碳及硝化
對于去除氨氮,可采用兩段曝氣生物濾池,兩段法可在2座濾池中馴化不同功能的優(yōu)勢菌種,各負其責,提高生化處理效率。段生物濾池以去除污水中碳化有機物為主,在該濾池中,優(yōu)勢生長的微生物為異氧菌,沿濾池高度方向從進水端到出水端有機物濃度梯度處于遞減,其降解速率也呈遞減趨勢,由于有機物降解速度較快,此時自氧微生物處于抑制狀態(tài)。第二段生物濾池主要對污水中的氨氮進行硝化,在該段生物濾池中,由于進水中有機物濃度較低,異養(yǎng)微生物較少,而優(yōu)勢生長的微生物為自養(yǎng)性硝化菌,將污水中的氨硝化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。在濾池硝化時,氨氮的去除一定程度上取決于有機負荷,當BOD5有機負荷高于3•0kg/m3•d時,氨氮明顯受到抑制,采用曝氣生物濾池同步除碳和硝化時,必須降低有機負荷。因此在采用曝氣生物濾池工藝去除有機物時,首先必須根據(jù)同類污水處理出水的數(shù)據(jù)選擇適當?shù)娜莘e負荷,并在設計時留有一定的余量,同時除碳和硝化時,必須降低有機負荷,好控制在2kg/m3•d以下。Boller等人根據(jù)中試研究提出硝化生物濾池,濾料適宜的表面負荷為0•4gNH3-N/m2•d。