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　　MBR地埋式污水處理設備

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　　厭氧反應概述：

　　利用微生物生命過程中的代謝活動，將有機物分解為簡單無機物，從而去除水中有機物污染的過程，稱為廢水的生物處理。根據代謝過程對氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧的情況下，把有機物轉化為無機物和少量的細胞物質，這些無機物包括大量的生物氣(即沼氣)和水。

　　厭氧是一種低成本廢水處理技術，把廢水治理和能源相結合，特別適合發展中國家使用。

　　厭氣處理技術的優勢和不足：

　　厭氧優勢：

　　1.可作為環境保護、能源回收和生態良性循環結合系統的技術，具有良好的社會、經濟、環境效益。

　　2.耗能少,運行費低,對中等以上(1500mg/L)濃度廢水費用僅為好氧工藝1/3。

　　3.回收能源，理論上講1kgCOD可產生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計算，日產沼氣2240m³,相當于2500m³天然氣或3.85t煤,可發電5400Kwh。

　　4.設備負荷高、占地少。

　　5.剩余污泥少,僅相當于好氧工藝1/6～1/10。

　　6.對N、P等營養物需求低，好氧工藝要求C：N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。

　　7.可直接處理高濃有機廢水,不需稀釋。

　　8.厭氧菌可在中止供水和營養條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節性運行。

　　9.系統靈活,設備簡單,易于制作管理，規?？纱罂尚?。

　　厭氧不足：

　　1.出水污染濃度高于好氧，一般不能達標;

　　2.對有毒性物質敏感;

　　3.初次啟動緩慢，少需8-12周以上方能轉入正常水平。

　　反應機理：

　　厭氧反應過程是對復雜物質(指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在于水中)生物降解的復雜的生態系統。其反應過程可分為四個階段：

　　1.水解階段——被細菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解于水，并透過細胞為細胞所利用。

　　2.發酵階段——小分子的化合物在發酵菌(即酸化菌)的細胞內轉化為更為簡單的化合物，并分泌到細胞外。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸(VFA)醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。

　　3.產酸階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質。

　　4.產甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。原理圖如下：

　　a.水解階段——含有蛋白質水解、碳水化合物水解和脂類水解。

　　b.發酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化，以及較脂肪酸與醇類的厭氧氧化。

　　c.產乙酸階段——含有從中間產物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。

　　d.產甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。厭氧反應器類型：普通厭氧反應池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(UASB)反應器、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧流化庫反應器、厭氧折流反應器(ABR)、厭氧生物轉盤、厭氧混臺反應器等。

　　厭氧反應的工藝控制條件：

　　溫度：按三種不同嗜溫厭氧菌(嗜溫5-20℃嗜溫20-42℃嗜溫42-75℃)工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧(30-35℃)、高溫厭氧(50-55℃)三種。溫度對厭氧反應尤為重要，當溫度低于*下限溫度時，每下降1℃，效率下降11%。在上述范圍，溫度在1-3℃的微小波動，對厭氧反應影響不明顯，但溫度變化過大(急速變化)，則會使污泥活力下降，度產生酸積累等問題。

　　PH：厭氧水解酸化工藝，對PH要求范圍較松，即產酸菌的PH應控制4-7℃范圍內;*厭氧反應則應嚴格控制PH，即產甲烷反應控制范圍6.5-8.0,*范圍為6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。

　　氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產甲烷階段的*氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應控制進水帶入的氧的含量，不能因以對厭氧反應器造成不利影響。

　　營養物：厭氧反應池營養物比例為C:N:P=(350-500):5:1。

　　水解酸化池調試

　?、僬{試工作前的先決條件

　　調試前的先決條件包括全部機械設備和儀表在調試工作進行之前已經進行初步調試，并確認可投入使用;所有的構筑物和工藝管道均已經清理完畢;各構筑物均已經進行閉水試驗，經過監理方和各方同意驗收;各構筑物經過初期的清水試驗，確認構筑物能滿足設計要求。

　?、诖_定調試過程中需要培育的菌種

　　通過對以往污水處理的經驗，活性污泥法主要菌種為細菌和有關的微生物，培育菌種的菌源采用活性污泥或者采用化糞池污泥，或者直接使用人類糞便污水作為菌源;加入的菌源要求不存在對微生物有害作用的重金屬物質。

　　③初步向池內投加污水

　　首先向池中加入一定量的污水，加入的污水要求有適當的有機物濃度，它們是微生物的食源，如果營養不夠，就要加入無機鹽(氨鹽，氮鹽)補充營養。

　?、芡都泳N污泥

　　在污水進入池內后加入含有菌種的人類糞便污水，觀察污水的水質情況，直到污水中出現絮狀物質，證明污泥有了活性，等待微生物的靜態生長，然后加大污水的加入量。

　　⑤進一步加大污水的加入量

　　在上次加入污水量的基礎上，加大污水的投加量，重復上面的步驟。在進行調試的過程中，要求隨時觀察水質的變化情況，對出現的問題隨時處理，否則將對微生物產生很大的影響。

　?、藜哟笪鬯窟_到設計要求

　　由于通過前期的培育，池中有了大量的微生物，可以將污水加至設計水位，重復上面的曝氣步驟，直到達到想要的結果，查看池中水質分布情況和填料上膜的生長情況，針對性進行下部工作。

　?、唏Z化

　　在達到設計要求后，池中的微生物還不能達到立即進行連續處理的能力，要求進水維持一段時間的間歇運行，直到水中有了大量的微生物和掛膜已經達到一定厚度，完成菌種的馴化，才可以連續進水，連續曝氣，不間斷的運行。

　　水解酸化生物處理工藝出現于20世紀80年代。該工藝不具有厭氧消化過程中對環境條件嚴格要求，及降解速度較慢的甲烷發酵階段，將系統控制在缺氧狀態下的水解酸化階段。其原理是通過水解菌、產酸菌釋放的酶促使水中難以生物降解的大分子物質發生生物催化反應，具體表現為斷鏈和水溶，微生物則利用水溶性底物完成胞內生化反應，同時排出各種有機酸。

　　MBR地埋式污水處理設備水解酸化過程能將廢水中的非溶解態有機物截留并逐步轉變為溶解態有機物，一些難于生物降解大分子物質被轉化為易于降解的小分子物質如有機酸等，從而使廢水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后續好氧生物處理。

　?、?水解池的啟動通過調整水力停留時間利用水解、產酸與甲烷菌生長速度的不同。利用水的流動造成甲烷菌在反應器中難于繁殖的條件。省去了氣體回收部分。

　?、凭哂休^好的抗有機負荷沖擊能力。

　?、撬膺^程可改變污水中有機物形態及性質有利于后續好氧處理。水解、產酸階段的產物主要為小分子的有機物，可生物降解性一般較好。因此水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應時間和處理的能耗。

　　⑷對固體有機物的降解可減少污泥量，其功能于消化池一樣。工藝僅產生很少的難厭氧降解的剩余污泥，故能實現污水、污泥同時處理，不需要經常加熱的中溫消化池。

　?、沙刈硬恍枰荛]，不需要攪拌器，不需要水、氣、固三相分離器，降低了造價和便于維護。

　?、视捎诜磻刂圃诘诙A段完成前，出水無厭氧發酵的不良氣味。

　　生物法

　　傳統的生化法主要用于低濃度氨氮廢水處理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉變為氮氣。低濃度氨氮廢水通常具有比低的特點，有些生產廢水甚至不含COD，因此采用生物脫氮的方式處理，需要加入碳源，運行成本很高。常見工藝有A/O或A2/O)和SBR工藝。其缺點是處理過程對溫度和工業廢水中某些組分的干擾非常敏感，需要的反應器體積比較大，而且反硝化過程中會產生N2O，易轉化為其它影響臭氧層的氮氧化物，反硝化把NH4+這種有價值的物質轉化成N2逸入空氣，造成浪費。在A/O工藝中，為了促使反硝化反應順利進行，一般要求C/N大于3。

　　空氣吹脫法

　　空氣吹脫法是使廢水作為不連續相與空氣接觸，利用廢水中氨的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮由液相轉移至氣相而達到廢水脫氨的目的。在空氣吹脫過程中，廢水pH、水溫、水力負荷及氣水比對吹脫效果有非常大的影響。一般來說，pH要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負荷為2.5-5m3/(m2•h)、氣水比2500-5000m3/m3，當廢水處理要求更高時甚至達到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串聯操作方可滿足工藝要求。空氣吹脫法所需空氣量大，而空氣吹脫塔因為受到塔設備空塔氣速的限制，一般體積非常龐大，占地面積大。另外，空氣吹脫法需要在系統中引入第三種介質——空氣，氨自廢水進入空氣中，因為空氣量很大，氨在空氣中的濃度很低，必須再采用酸對含氨空氣進行洗滌，而酸洗塔同樣體積非常龐大，而且在吸收不夠充分的情況下，容易造成二次污染，即水污染轉化為空氣污染。

　　空氣吹脫法一級除氨效率一般為85%左右，要達到更高的處理要求，則需要多級串連操作。另外，因為廢水中氨的平衡濃度受溫度影響非常大，因此水溫低時采用空氣吹脫效率很低，一般不太適合在寒冷的冬季使用。在空氣吹脫工藝中，如果將廢水及空氣進行加熱，提高操作溫度，可以提高脫氨效率，但是由于系統熱量無法實現綜合回收利用，會導致其廢水處理單耗顯著增加，其經濟性將受到很大的影響。通常認為空氣吹脫法比較適用于1000mg/L以下的較低濃度氨氮廢水的處理。

　　浙江化工地埋污水處理設備*

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