小型一體化污水處理設施
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*產(chǎn)品：地埋式一體化污水處理設備、氣浮機、二氧化氯發(fā)生器、加藥裝置、絮凝沉淀設備。
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CAST反應池分為生物選擇區(qū)、預反應區(qū)和主反應區(qū)，運行時按進水-曝氣、沉淀、撇水、出水-閑置完成一個周期，CAST的成功運行可將廢水中的含碳有機物和包括氮、磷的污染物去除，出水總氮濃度小于5mg/L。
1-生物選擇器；2-預反應區(qū)；3-主反應區(qū)
1)生物選擇器設在池子首部，不設機械攪拌裝置，反應條件在缺氧和厭氧之間變化。生物選擇區(qū)有三個功能：a．絮體結(jié)構(gòu)內(nèi)底物的物理團聚與動力學和代謝選擇同步進行；b．選擇器被隔開，保證初始高絮體負荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通過選擇器的設計，還可以創(chuàng)造一個有利于磷釋放的環(huán)境，這樣促進聚磷菌的生長[1]。生物選擇區(qū)的設置嚴格遵循活性污泥種群組成動力學的有關規(guī)律，創(chuàng)造合適的微生物生長條件，從而選擇出絮凝性細菌。活性污泥的絮體負荷S0/X0(即底物濃度和活性微生物濃度的比值)對系統(tǒng)中活性污泥的種群組成有較大的影響，較高的污泥絮體負荷有助于絮凝性細菌的生長和繁殖。CAST工藝中活性污泥不斷地在生物選擇器中經(jīng)歷高絮體負荷階段，這樣有利于絮凝性細菌的生長，提高污泥活性，并通過酶反應快速去除廢水中的溶解性易降解底物，從而抑制了絲狀細菌的生長和繁殖，避免了污泥膨脹的發(fā)生。同時當生物選擇器處于缺氧環(huán)境時，回流污泥存在的少量硝酸鹽氮(約為N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可達整個系統(tǒng)硝化量的20%。當選擇器處于厭氧環(huán)境時，磷得以有效地釋放，為生物除磷做準備。
2)預反應區(qū)為水力緩沖區(qū)，大小與高峰流量有關，若在非曝氣階段，不進水可將其省去。
3)主反應區(qū)在可變?nèi)莘e*混合反應條件下運行，完成含碳有機物和包括氮、磷的污染物的去除。運行時通過控制溶解氧的濃度使其從0緩慢上升到2.5mg/L來保證硝化、反硝化以及磷吸收的同步進行。
a．硝化反硝化。同步反硝化意味著在不專門為硝酸鹽的去除設混合裝置或正常缺氧混合程序的條件下，硝化與反硝化同時在同一反應器發(fā)生。通常認為在系統(tǒng)中，氮去除機制與在微生物絮體內(nèi)由于受擴散限制引起的溶解氧(DO))的濃度梯度有關，這樣硝化菌存在于高溶解氧區(qū)或正氧化還原點位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低區(qū)或負氧化還原點位(OPR)下活性十足。CAST工藝運行中控制供氧強度以及混合液溶解氧的濃度使其從0逐漸上升到2.5mg/L左右，這樣使活性污泥絮體的外周保持一個好氧環(huán)境進行硝化，由于氧在活性污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而具有較高濃度梯度的硝酸鹽則能較好地滲透到絮體內(nèi)部有效地進行反硝化。
另外，該工藝曝氣與非曝氣交替進行，從而使泥水混合液通過主反應區(qū)，順序經(jīng)過缺氧-好氧-厭氧環(huán)境，尤其在非曝氣階段0.5h-1.0h內(nèi)污泥層以胞內(nèi)在生物選擇高負荷下儲存或吸收的碳為碳源，進行反硝化，在污泥沉淀過程中也有一定的反硝化作用。
b．磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用實現(xiàn)的，生物選擇器不曝氣這樣反應環(huán)境非常迅速地從缺氧環(huán)境轉(zhuǎn)化為厭氧環(huán)境，當選擇器處于厭氧環(huán)境，聚磷菌依靠水解體內(nèi)的聚磷(Poly-P)水解釋放出正磷酸鹽，同時產(chǎn)生能量以吸收水中的溶解性有機底物，并將其在體內(nèi)合成為細胞學儲備物質(zhì)PHB；在主反應區(qū)為好氧環(huán)境時，聚磷菌以游離氧為電子受體，將細胞儲備物質(zhì)氧化，并利用該反應所產(chǎn)生的能量，過量地在污水中攝取磷酸鹽并合成為ATP，其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷貯存能量，為下一周期的厭氧釋磷做準備。由于好氧段的吸磷量要遠大于厭氧段的釋磷量，所以通過剩余污泥的排放可達到除磷目的。若要在生物除磷的基礎上進一步強化除磷效果或達到*除磷的目的，可加入鋁鹽或鐵鹽，根據(jù)所去除磷濃度的大小，化學污泥在池子中的濃度約在1.7g/L～2.0g/L左右，化學污泥可以進一步提高沉淀污泥的壓縮能力。CAST工藝是活性污泥不斷地經(jīng)過耗氧和厭氧的循環(huán)，這將有利于聚磷菌在系統(tǒng)中的生長和積累。根據(jù)Gorony等人的研究，當微生物內(nèi)吸附大量降解物質(zhì)，而且處在氧化還原點位為+100mV～-150mV的交替變化中時，系統(tǒng)可具有良好的生物除磷功能。
此外，在曝氣結(jié)束后，主反應區(qū)進行泥水分離，由于此階段無進水水力干擾，在靜止環(huán)境中進行，從而保證系統(tǒng)良好的分離效果。CAST整個工藝過程遵循生物的“積累一再生”原理，生物先在生物選擇器經(jīng)歷一個高負荷反應階段，然后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個低負荷反應階段，完成反應過程如圖2所示，生物選擇其中較高的污泥絮體負荷，可以使廢水中存在的溶解性易降解有機物通過酶轉(zhuǎn)移機理予以快速地吸附和吸收進行底物的積累，然后在污泥絮體負荷較低的主反應區(qū)完成底物的降解，從而實現(xiàn)了活性污泥的再生。再生的污泥又以一定的比例回流至生物選擇器中，進行機制的再次積累，這樣不斷地循環(huán)完成了生物的“積累—再生”，實驗和實際應用表明，當高于75%的易降解有機物質(zhì)通過酶轉(zhuǎn)移機理去除，則剩余可溶解COD小于100mg/L。
培養(yǎng)方法及種類
活性污泥從無到有，從不正常到正常的培養(yǎng)過程，有很多途徑可以實現(xiàn)，因而也就有很多培養(yǎng)方法。對于一般城市污水來說，采用任一方法都可將活性污泥培養(yǎng)正常，但不同的方法所要求的培養(yǎng)時間不同，操作量及培養(yǎng)費用也不同。實踐中，應根據(jù)處理廣的具體情況，選擇一種方法培養(yǎng)或幾種方法并用。
1)間歇培養(yǎng)。將曝氣池注滿水，然后停止進水，開始曝氣。只曝氣而不進水稱為“悶曝”。悶曝2～3d后，停止曝氣，靜沉1h，然后進入部分新鮮污水，這部分污水約占池容的1/5即可。以后循環(huán)進行悶曝、靜沉和進水三個過程，但每次進水量應比上次有所增加，每次悶曝時間應比上次縮短，即進水次數(shù)增加。當污水的溫度為15～20℃時，采用該種方法，經(jīng)過15d左右即可使曝氣池中的MLSS超過l 000mg/L。此時可停止悶曝，連續(xù)進水連續(xù)曝氣，并開始污泥回流。初的回流比不要太大，可取25％，隨著MLSS的升高，逐漸將回流比增至設計值。
2)低負荷連續(xù)培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，停止進水，悶曝1d。然后連續(xù)進水連續(xù)曝氣，進水量控制在設計水量的1/2或更低。待污泥絮體出現(xiàn)時，開始回流，取回流比25％。至MLSS超過1 000mg/L時，開始按設計流量進水，MLSS至設計值時，開始以設計回流比回流，并開始排放剩余污泥。
3)滿負荷連續(xù)培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，停止進水，悶曝一天。然后按設計流量連續(xù)進水，連續(xù)曝氣，待污泥絮體形成后，開始回流，MLSS至設計值時，開始排放剩余污泥。
4)接種培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，然后大量投入其它處理廠的正常污泥，開始滿負荷連續(xù)培養(yǎng)。該種方法能大大縮短污泥培養(yǎng)時間，但受實際情況例如其它處理廠離該廠的距離、運輸工具等的制約。該法一般僅適于小處理廠，大型處理廠需要的接種量非常大，運輸費用高，經(jīng)濟上不合算。在同一處理廠內(nèi)，當一個系列或一條池子的污泥培養(yǎng)正常以后，可以大量為其它系列接種，從而縮短全廠總的污泥培養(yǎng)時間。
填料選用準則
對于某種特殊應用，填料填料的*標準是根據(jù)復合材料所期望達到的性能而定，但必須考慮到下述基本原則。
1、填料在加工過程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無催化活性和低的吸附性。
2、填料必須與基材能夠相容，無腐蝕性。
3、容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無毒性。
4、必須易得，貨源充足，價格適中，質(zhì)量穩(wěn)定。
填料的種類
填料的種類很多，鋁粉、鋅粉銅粉、銀粉等金屬粉末可用作導電填料。水泥、粉煤灰等也可用作填料。木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料。氟化鈣可少量用于聚氨酯膠黏劑和密封膠體系;兼具二氧化碳吸收劑的作用。
一般來說，微細的粉末填料或改性的微細填料，以及纖維狀、片狀填料，少量使用可提高其整體性能，.例如對彈性聚合物(如橡膠、聚氨酯彈性體_)有˙ 定的補強作用，增加模量、強度、.耐磨性、耐熱性，改善其尺寸穩(wěn)定性，對硬質(zhì)制品也能適當提高強度、耐老化性。但使用量過大則使得物性降低，，并且填料摻量大時操作困難。填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。
厭氧-好氧生物膜一體化凈化槽要由二個厭氧生物膜濾床反應器、一個好氧生物膜濾床反應器、一個與好氧反應器相連的沉淀槽、高位污水槽、小型氣泵等部分組成。第yi級生物膜濾床不僅對生活污水懸浮顆粒物起到過濾作用，防止BOD較高的懸浮物進入第二級生物膜反應器，不僅提高第yi級厭氧降解能力，降低基質(zhì)濃度，而且還提高了反應器中的微生物濃度，即反應器的有效體積。第二級生物膜濾床的設計是為了進一步厭氧降解有機物，降低污水中的BOD，同時也具有一定的過濾作用。整個過程中，兩個厭氧反應器不需外加任何動力，可操作性強，整個過程只需一個與好氧生物膜濾床反應器相匹配的小型氣泵，能耗低，提高了過程的經(jīng)濟性和適應性。這個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小。
小型一體化污水處理設施以厭氧-好氧生物膜技術，開發(fā)小型一體化生活污水凈化槽。具有多重優(yōu)點：
1) 凈化槽結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小;
2) 流體流動不需外力，能耗低，適應能力強;
3) 厭氧生物反應器近似平推流反應器的特點結(jié)合好氧生物反應器全混流特點，使得沉淀池受好氧反應器的返混作用較小，處理水質(zhì)穩(wěn)定。
4) 采用膜技術為微生物聚集生長提供基質(zhì)，可提高生物反應器的有效體積，提高生活污水的處理效率，生物膜基材選擇廣泛，可利用多孔波紋板等。
污水一級處理為預處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能達到排放標準。三級處理為深度處理，出水水質(zhì)較好，甚至能達到飲用水質(zhì)標準，但處理費用高，除在一些極度缺水的國家和地區(qū)外，應用較少。目前我國許多城市正在籌建和擴建污水二級處理廠，以解決日益嚴重的水污染問題。
處理方法:
物理處理法：
通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。以熱交換原理為基礎的處理法也屬于物理處理法。
化學處理法：
通過化學反應和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。在化學處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學反應為基礎的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等;而以傳質(zhì)作用為基礎的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱為膜分離技術。其中運用傳質(zhì)作用的處理單元既具有化學作用，又有與之相關的物理作用，所以也可從化學處理法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學法。
生物處理法：
通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態(tài)的有機污染物，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的廢水處理法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統(tǒng)，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。屬于生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。使用的處理設備主要為消化池。
污水處理一般來說包含以下三級處理：一級處理是它通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒。可能根據(jù)處理的目標和水質(zhì)的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
