日處理20噸地埋式生活污水處理設備

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污染物的去除途徑

1.3.1 BOD 的去除

BOD 的去除機理包括土壤吸附和生物氧化作用。在慢速、快速和漫流系統(tǒng)中，BOD 的去除基本上都在土壤表層進行的，微生物的生長和表層中形成的生物膜對污水中有機物的去除起主要作用，其主要反應為氧化反應。Amy[4]認為，在土壤滲濾過程中，有機物在滲流區(qū)內的去除機理主要是生物降解，吸附只是小部分。同時室內土壤滲濾模擬試驗結果也表明，以參數(shù)DOC 表明的有機物通過降解作用可以減少50%～60%；Quanrud[5]的研究還表明對于二級和三級進水(美國標準，相當于我國二、三級出水標準)而言，經過土壤滲濾處理系統(tǒng)的有機物出水濃度基本上是一致的，說明穩(wěn)定的出水濃度并不依靠進水的濃度，土壤滲濾系統(tǒng)有很大的緩沖能力。

Gary Amy 和Wilson 等研究了在美國野外實驗條件下，運用土壤滲濾系統(tǒng)去除二級和三級污水的可能性。結果表明，DOC 和TOX(總有機鹵化物)的平均去除率分別為90%和80%[6]。

影響MBR工藝系統(tǒng)運行效果的4個重要指標分別是污泥濃度(MLSS)、COD負荷、溫度、pH，對其分別進行分析。1污泥濃度(MLSS)的影響：蔡嵐嵐等對污水處理廠好氧池與膜池中MLSS的變化及同期COD和NH3-N的去除效果的研究表明，盡管進水水質波動較大，但是MBR處理系統(tǒng)的出水水質非常穩(wěn)定，對COD和NH3-N的平均去除率分別為91.9%和98.1%。這是因為MBR反應池內維持了較高的污泥濃度，好氧池的平均MLSS為8.4g/L，膜池的平均MLSS可高達10.23g/L以上。隨著MLSS的增高，微生物量也就增加，對水質水量的變化適應能力加強，抗沖擊負荷能力變強。

　　2COD負荷的影響：由于MBR出水水質穩(wěn)定，所以其動力學參數(shù)COD污泥負荷和容積負荷隨進、出水的COD濃度變化而變化。鄭祥等對毛紡廢水處理的實驗研究表明，在系統(tǒng)運行初期MLSS僅為0.32g/L，污泥負荷高達3.71g/(kg·d)，系統(tǒng)出水COD在15~45mg/L之間，對COD的平均去除率達90%左右;系統(tǒng)運行10d后，MLSS升至0.9g/L，COD污泥負荷降至1.40kg/(kg·d);系統(tǒng)進入穩(wěn)定運行期，COD污泥負荷一般在0.60~1.80kg/(kg·d)之間，此時出水的COD值<25mg/L，對COD的平均去除率92%。在系統(tǒng)的穩(wěn)定運行期，由于進水COD的波動而污泥負荷曾一度升至5.85kg/(kg·d)，但出水水質和各項指標的去除率并無大的變化，表明MBR系統(tǒng)具有較強的抗沖擊負荷的能力。

沉淀區(qū)(分離區(qū))

沉淀區(qū)位于UASB反應器頂部，其作用是使由于水流的夾帶作用而隨上升水流進入出水區(qū)的固體顆粒(主要是污泥懸浮層中的絮凝性污泥)在沉淀區(qū)沉淀下來，并沉淀區(qū)底部的斜壁滑下而重新回到反應區(qū)內(包括污泥床和污泥懸浮層)，以保證反應器中污泥不致流失而同時保證污泥床中污泥的濃度。沉淀區(qū)的另一個作用是可以通過合理調整沉淀區(qū)的水位高度來保證整個反應器的氣室的有效空間調試，而防止集氣室究竟的破壞。氣泡帶著污泥和水一起上升進入沉淀區(qū)，UASB反應器具特色的部分——三相分離器就設在這個區(qū)域。上升的氣泡碰到三相分離器下部的折射板的四周，并穿過水層進入氣室。在三相分離器外部的沉淀區(qū)污泥發(fā)生絮凝沉淀并在重力作用下沒三相分離器的外壁下滑回反應區(qū)，而經泥水分離后的處理出水則從沉淀區(qū)溢流堰上部排出。

布水系統(tǒng)

布水系統(tǒng)是UASB反應器的關鍵部分之一，其合理設計對于反應器的良好運行至關重要。布水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的作用，使進水與污泥充分接觸，大限度地利用反應器內的厭氧污泥，防止進水的通過污泥床時出現(xiàn)溝流和死角。由于厭氧反應器產生的沼氣對污泥床中的顆粒污泥有一定的攪拌作用，在一定程度上可防溝流的形成，因此產氣量越大，形成溝流的可能越小，反之亦然。

在具有一定生產規(guī)模的各種厭氧反應器中已成功地采用了各式各樣的布水系統(tǒng)，但許多屬于技術，其設計參數(shù)未公開。布水系統(tǒng)的設計包括進水方式的選擇和布水點的布置。UASB反應器所采用的進水方式大致可分為間隙式進水、脈沖式進水、連續(xù)均勻進水和連續(xù)進水與間隙回流相結合的進水方式等幾種。進水方式的選擇應根據(jù)進水濃度及進水流量而定，通常采用的是連聲均勻進水方式；僅在進水濃度很高，使得設計停留時間長，進水流量小時考慮他幾種進水方式。布水點的布置則應根據(jù)布水點數(shù)量，可選擇一管一點或一管多點的布水方式。

在植物生長季節(jié)，土壤中植物根系活動非?；钴S。一方面，植物通過根系吸收土壤及廢水中的水分和N、P 等營養(yǎng)元素，作為構造植物體所需物質，一些非植物生長必需物質如金屬離子和部分有機物也可以隨植物體蒸騰拉力被植物吸收并積累。通過這一過程可以去除廢水中大量的營養(yǎng)型污染物和部分有機物。另一方面，根際土壤由于土質疏松及植物根系的傳導作用，具有充分的氧氣，同時根系所分泌的酶、氨基酸等為微生物的生存提供了必要的養(yǎng)分，因此為污染物的降解提供了有利條件。根系分泌物中的酶還可以為廢水中污染物的轉化與固定提供催化機制，加速其降解及固定速率。

兩相厭氧化法是一種將水解酸化的過程和甲烷化過程分開在兩個反應器內進行，從而使兩類微生物才能在各自的佳條件下生長繁殖，進行厭氧消化的方法。個反應器的作用是水解和酸化有機底物使之成為可被甲烷菌利用的有機酸；其次是作為緩沖器，由底物濃度和進水量引起的負荷沖出得到緩沖，有害物質也得到稀釋，一些難降解物質得到截流。第二個反應器的作用是嚴格保持適當?shù)膒H和厭氧條件，以利于甲烷菌的生長；其次是降解有機物，產生含甲烷較多的消化氣，截留懸浮固體，保證出水水質。

兩相厭氧法依照廢水水質情況，可以采用不同的方法組合。

采油污水的特征

　　采油污水是指油田在被開采過程中所產生的各項液體類污染物，包括原油、各種難分解液體以及微生物等。而其之所以被劃分為污水的類別當中，主要是因為其具有如下特征：一是油田開采所產生的各類液體的礦化度較高，很容易污染其他水源造成水資源的浪費;二是因為這些液體中因為是油田開采過程中所產生的廢棄水，因而其內含有的各種細菌(如TGB等)較多;三是因為其內含有的因油田開采過程中產生的各種浮油、乳化油、分散油較多，且這些雜質難以處理和降解，因為這些化學特征，所以將采油污水定性為污水類別。

　　常見采油污水處理技術概述

　　采油污水化學處理法

　　化學處理法是國內處理采出水的常用方法，處理關鍵是對不同的水質，開發(fā)出的水處理藥劑。據(jù)相關的實驗研究表明，利用污水處理藥劑可以極大程度的節(jié)省石油企業(yè)的污水處理經費。下面以河南油田污水處理實例進行分析：河南油田再利用化學處理法處理采油污水時，所花費的污水處理藥劑制作費共花費了約190萬元，共處理污水量約為8000立方米左右，相比較原來采用傳統(tǒng)污水處理方法共節(jié)省經費約150余萬元。由此可見，化學處理法對于石油企業(yè)而言是一項具備經濟價值的科學方法。

對磷的去除

　　潛流型人工濕地對磷的去除作用包括吸收、化學沉積、植物和藻類吸收、微生物作用等，其中基質吸附起主要作用[13]?；|的理化性質對磷的去除串有很大影響。Zhu等研究了鎂、鈣、鐵、鋁和磷的吸附關系，發(fā)現(xiàn)鈣與磷的吸附相關性量強。Geller也認為鈣與鐵、鋁相比對磷具有更強的結合能力，潛流型濕地系統(tǒng)對磷的去除能力決定于這些礦質元素在基質中的含量。A Drizo等[17]比較分析丁7種基質對磷的去除能力，發(fā)現(xiàn)飛灰和頁巖具有大的磷吸收．然后是鋁土礦、石灰石，綜合比較各種性能，A.Drizo認為頁巖適合作為潛流型濕地系統(tǒng)的基質。H．Brizo等分析了13種丹麥不同地區(qū)沙的理化性質和除磷能力，這些沙對磷的去除能力差別極大，決定磷的去除能力呈沙中鈣的含量，作者同時也研究了一些人工合成基質的除磷能力，他認為將這些人工基質中的一種或幾種和沙混合使用可以顯著提高潛流型濕地系統(tǒng)的除磷能力。

曝氣生物濾池的調試

　　 處理生活污水時，掛膜采用直接掛膜法。在連續(xù)充氧曝氣的情況下，小水量連續(xù)進水，進水量控制在總水量的1/4。每天對曝氣生物濾池的進出水質進行化驗。15 d后，出水水質即有明顯的變化。在此期間，由于進水量小，池內的生物量少，反沖周期不宜過短，一般控制在5 d左右。經過45 d的運行后，進水量從800 m3/d逐步增加到3 500 m3/d（實際水量少于設計水量），此時COD負荷達到1.7 kg/（m3·d）。出水COD≤40 mg/L，去除率≥90％，達到了預期設計的要求。反沖洗周期也從開始時的5 d縮短為2 d。

　　在曝氣生物濾池的運行中，反沖洗是維持曝氣生物濾池功能的關鍵。影響反沖洗效果的因素有反沖洗的程序、時間和強度[1]。反沖洗的程序一般為先用氣沖5 min，強度10 L/（m2·s），再氣水聯(lián)合反沖15 min，氣沖強度10 L/（m2·s），水沖強度6 L/（m2·s），后是水洗5 min，水沖強度6 L/（m2·s）。由于反沖洗后，濾料層以上還有許多懸浮物，在濾池開始進水運行后，出水仍需通過反沖洗出水管道回流到調節(jié)池，以免纖維過濾器的過快失效。經過2 h的漂洗后，濾池出水的SS即恢復正常。此時，關閉反沖洗出水閥門，濾池恢復到正常運行狀態(tài)。

上流式厭氧污泥床(UASB)反應器MBR工藝分類：MBR工藝主要由三部分組成，即：提水泵、生物反應器和膜組件。這三個組成件在污水處理中所擔負的功能不同，其中，提水泵主要是為污水處理提供動力或壓力;生物反應器則主要是降解污染物，膜是一種介質，發(fā)揮的功能主要是對特殊污染物和混合液進行分離和萃取。(1)根據(jù)膜組件在膜生物反應器中所起的作用不同，MBR分為分離膜生物反應器(BSMBR)、無泡曝氣膜生物反應器(MABR)和萃取生物反應器(EMBR)三類。(2)根據(jù)膜組件和生物反應器的組合方式，MBR可以分為一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。(3)根據(jù)膜組件類型，MBR可以分為中空纖維MBR、管式MBR、板框式(平片式)MBR、卷式MBR和毛細管式MBR。(4)根據(jù)膜組件材料，MBR可以分為有機膜和無機膜。(5)根據(jù)壓力驅動形式，MBR可以分為外壓式和抽吸式。(5)根據(jù)生物反應器，MBR分為好氧型和厭氧型。

 工藝類型：MBR的基本結構包括四個環(huán)節(jié)：進水系統(tǒng)、生物反應池、膜組件、自控系統(tǒng)。由于各個環(huán)節(jié)的多樣性，MBR有著不同的分類。按膜組件和生物反應器的相對位置，MBR又可以分為一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器和復合式膜生物反應器三種。分置式膜生物反應器通過料液循環(huán)錯流運行，其特點是，操作管理容易，易于膜的清洗、更換及增設。一體式膜生物反應器組合簡單，直接將膜組件置于生物反應器內通過真空泵或其他類型的泵抽吸，得到過濾液。為減少膜面污染，延長運行周期，一般泵的抽吸是間斷運行的。與分置式相比，一體式的大特點是運行能耗低。復合式膜生物反應器在形式上也屬于一體式膜生物反應器，所不同的是在生物反應器內加裝填料，從而形成復合式膜生物反應器，改變了膜生物反應器的某些性狀。

　　2MBR工藝優(yōu)勢：由于MBR工藝的膜能將幾乎全部的生物量截留在反應器內，獲得長泥齡和高懸浮固體濃度，且能維持較低的F/M，與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，它主要有以下優(yōu)勢：(1)可以使水力停留時間和污泥齡*分開，使運行控制更靈活、穩(wěn)定。(2)出水BOD5、氮、磷和懸浮固體濃度很低，不含細菌、病毒、寄生蟲卵等，出水符合三級處理標準，可直接回用或補充地下水。(3)MBR污泥負荷一般0.1~0.2kgCOD/(kgVSS·d)左右，而體積負荷可達數(shù)千克左右。(4)污泥濃度高，傳氧效率高達26%~60%左右，節(jié)省能耗。(5)MBR利用其高的MLSS，可以保證有機負荷高峰期的出水水質，且在低峰期污泥可以進行自身消化(內源呼吸)，致使剩余污泥比常規(guī)活性污泥法處理少50%~80%，可以減小剩余污泥處置費用。(6)利于世代時間長的硝化細菌的增殖，從而提高硝化效率。(7)MBR里由于存在高濃度的MLSS，硝化與反硝化同時存在，且具很高的反硝化效果，脫氮能力強。

物理化學作用

土壤的離子交換作用

土壤膠體與腐殖質表面具有負電性吸附位點，可以以不同能級水平的吸引力吸附不同價態(tài)的陽離子。這種吸附是一個動態(tài)的可逆過程，根據(jù)周邊環(huán)境中離子濃度的變化可以不斷進行離子交換。在正常中性土壤中，主要吸附離子為Ca2+、Mg2+ 、K+ 和Na+；

在酸性土壤中，H+ 和Al3+ 占據(jù)大量吸附位點，而在堿性土壤中，Na+ 為主要吸附離子。通常狀況下，吸附離子與游離態(tài)離子數(shù)量保持動態(tài)平衡。但廢水中離子進入土壤后，這種動態(tài)平衡將被破壞，一些吸附能力較弱的離子將被取代，產生離子的凈轉移。

土壤的機械阻留及物化阻留作用土壤顆粒間的孔隙具有截留、濾除水中懸浮顆粒的性能。污水流經土壤，懸浮物被截留，污水得到凈化。影響土壤物理過濾凈化效果的因素有土壤顆粒的大小、顆粒間孔隙的形狀和大小、孔隙的分布及污水中懸浮顆粒的性質、多少、大小等。在非極性分子之間的范德華力的作用下，土壤中粘土礦物顆粒能夠吸附土壤中的中性分子。污水中的部分重金屬離子在土壤膠體表面，因陽離子交換作用而被置換吸附并生成難溶性的物質被固定在礦物的晶體中。金屬離子與土壤中的無機膠體和有機膠體顆粒，由于螯合作用而形成螯合化合物；有機物與無機物的復合化合而生成復合物；重金屬離子與土壤顆粒之間進行陽離子交換而被置換吸附；某些有機物與土壤中重金屬生成可吸性螯合物而固定在土壤礦物的晶體中。

溫度的影響：溫度對微生物及其酶的活性都有很大的影響，溫度的改變不僅影響生化反應的速度和平衡等，而且還影響微生物及其酶系統(tǒng)的種類，從而產生不同類型的生化反應。邵文妹對MBR運行效果的影響因素的實驗研究表明，膜生物反應器中，只要污泥濃度在3600mg/L以上，污泥濃度的高低不再是緩沖低溫對MBR處理效果的影響因素，反而高污泥濃度的反應器，當溫度由低溫恢復到25℃左右時，NH3-N和TN的去除率下降，并且NH3-N的去除率恢復也很慢。溫度對有機物的去除影響不是很大，因為城市污水處理中一個基本的基質去除機理，是活性污泥對懸浮狀態(tài)和膠體狀態(tài)的有機物的“捕集作用”，它是一個一般不受溫度影響的物理現(xiàn)象。低溫下的氨氮去除率為41.63%~61.86%，說明低溫對氨氮的去除有很大的影響，這是因為在低溫下，硝化細菌和亞硝化細菌的活性很低，硝化能力不強造成的。

　　pH的影響：在MBR工藝中，pH的降低，對COD的去除率影響不是很大，但對NH3-N的去除率影響很大。江軍對制藥、制革混合廢水的脫氮效果研究表明，在活性污泥正?；顒拥膒H指范圍內(6.5~8.5)，當MBR膜池的pH控制在7.0~8.5之間時，好氧硝化菌與異養(yǎng)硝化菌的生長受到抑制;當pH控制在6.0~7.0之間時，這兩種硝化細菌生長良好，特別是當pH控制在6.0~6.5之間時，這2種硝化細菌生長為旺盛，氨氮的去除效果好。