AO一體化污水處理設備

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一、厭氧生物處理的基本原理
廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件通過厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化炭等物質的過程，也稱為厭氧消化。它與好氧過程低根本區別，在于不以分子態氧作為受氫體，而以化合態氧、碳、硫、氮等為受氫體。
厭氧生物處理是一個復雜的生物化學過程，依靠三大主要類群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯合作用完成，因而可粗略地將厭氧消化過程劃分為三個連續的階段，即水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。

*階段為水解酸化階段。復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細胞體內，分解產生揮發性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產生較高級脂肪酸。
由于簡單碳水化合物的分解產酸作用要比含氮有機物的分解產氨作用迅速，故蛋白質的分解在碳水化合物分解后產生。
含氮有機物分解產生NHз,除了提供合成細胞物質的氮源外，在水中部分電離，生成NH⒋HCOз, 具有緩沖消化液pH的作用，故有時也把繼碳水化合物分解后的蛋白質分解產氨過程稱為性減退期。
第二階段為產氫產乙酸階段。在產氫產氨細菌的作用下，*階段產生的各種有機酸被分解轉化戍成乙：酸和H⒉,在降解有機酸時還生成CO⒉
第三階段為產甲烷階段。產甲烷細菌將乙酸、乙。酸鹽、CO⒉和H⒉等轉化為甲烷. 此過程由兩組生理上不同的產甲烷菌完成，一徂把氫和二氧化碳轉化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產生甲烷，前者約占總量的1∕3，后當者約占2∕3.
上述三個階段的反應速度依廢水性質而異，對含纖維素、半纖維素、果膠和貲類等污染物為主的廢水，水解階段往往成為速度限制步驟；簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質均能被微生物迅速分解，對含這類有機物為主的廢水，產甲烷階段通常成為速度限制步驟。雖然厭氧消化過程可分為以上三個階段，但是在厭氧反應器中，三個階段是同時進行的，并保持某種程度的平衡，這種動態平衡一旦被pH、溫度、有機負荷等外加因素所破壞，則首先將使產甲烷階段受到抑制，其結果會導致低級脂肪酸的積累和厭氧進程的異常變化，嚴重時甚至會使整個厭氧消化過程受到破壞。
但是，厭氧生物處理法也存在下列缺點：
（1）厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧生物處理的啟動和處理時間比好氧生物處理時間長。
（2）出水往往達不到排放標準，需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯好氧處理。
（3）厭氧處理系統操作控制因素較為復雜和嚴格，對有毒有害物質的影響較敏感。
生物滴濾法(Biotrickling filter)
生物滴濾法的基本原理： 生物滴濾法處理VOCs的原理與生物過濾法基本相同,它是介于生物過濾法與生物洗滌法之間的一種生物處理技術。生物滴濾反應器中一般填充惰性填料,如陶瓷、碎石、珍珠巖、塑料材質填料等，在此系統中填料僅為微生物提供一定的附著表面。廢氣同生長在惰性填料上的生物膜（微生物）接觸,從而被生物降解。
雖然生物法在處理揮發性有機廢氣方面有很多的優點和好處，但是它也有一些不足，生物法的缺點主要是所能承載的污染物負荷不能太高,因而一般占地較大。另外,對于氣態污染物生物進化的機制了解還不充分,設計和運行基本還停留在經驗和現場實驗獲取數據的水平,造成一些設備的運行效果不穩定。

添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類：六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優點是操作簡單，膜前無任何處理步驟，且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水COD,高回收率下可能失效，阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。
通過調酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態。調酸處理的優點是操作簡單，污水pH不高時，成本低于除硬處理;缺點是調酸處理對Ca、Mg離子無去除作用，濃水側Ca、Mg離子含量仍較高，且對管路防腐要求較高。此外，僅采用加酸控制碳酸鈣結垢時，要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數必須為負數。

污水中有機物引起的膜污染的預處理工藝選擇
在污水處理過程中，脫除和濃縮有機物是主要目標。在雙膜系統運行過程中，有機物引起的膜污染在超濾和反滲透膜段都有體現。由于煉油污水中的大分子有機物相對較多，因此超濾膜段大分子有機物引起的膜面污染可能較反滲透膜段更為嚴重。有機物容易吸附在膜面上引起膜通量急劇下降，當高分子質量的有機物為憎水性或帶正電荷時，這種吸附過程更易進行;當pH>9時，膜表面及有機物均呈負電荷，因此，高pH有利于防止有機物污染。但以乳化狀態出現的有機物會在膜表面形成有機污染薄層，引發嚴重的膜性能衰減，必須在預處理部分除去。
目前來說，膜前預處理去除有機物的方式可分為以下2大類：物理化學法和生物法〔12, 13, 14, 15〕。物理化學法主要包括吸附法、絮凝劑混凝沉淀法、高級氧化法;生物法主要為膜前深度生化處理，包括接觸氧化、BAF、A/O、A/O/O等。其中，吸附法常用的吸附劑為活性炭，但活性炭吸附費用較高，并且再生困難，容易產生二次污染。絮凝法可有效去除水中的懸浮性物質，防止膜發生膠體污染。高級氧化法可有效去除水中難降解有機物。生物法如接觸氧化和BAF可有效降低水中的有機物、氨氮、油，并截留大量懸浮物，BAF尤其對氨氮去除效果好。不同的預處理方法各有優勢，必須結合實際廢水水質篩選出相應的有機物去除手段。
AO一體化污水處理設備污水中微生物引起的膜污染的預處理工藝選擇
微生物污染是指微生物在膜水界面上積累、凝結形成一層生物膜，影響膜系統性能的現象。細菌的大小一般為1~3 μm.微生物可以看成是膠體物質，可以按照膠體污染的預處理方法或在超濾膜系統得到去除。然而，微生物的繁殖能力很強，在適宜的生存條件下會迅速生長。
膜元件容易受到微生物污染的原因有3種：一是膜系統具有較大的膜表面積，增加了黏附細菌的可能性;二是膜的過濾會將細菌遷移至膜表面;三是預處理也是生物污染源，預處理投加的絮凝劑、殺菌劑或阻垢劑過量，會成為微生物的營養源，并且膜組件內部的潮濕陰暗為微生物生長提供了理想環境。若在污水進入膜系統前不對微生物加以殺滅，這些微生物將以膜為載體借助濃水段的營養鹽而繁殖生長，嚴重威脅膜系統的長期穩定運行。因此，污水在進入膜系統前必須進行合理的殺菌處理，有效的除菌手段是保證膜系統穩定運行的關鍵因素。
殺菌按性質可分為化學殺菌和物理殺菌。化學殺菌主要采用殺菌劑，殺菌劑的作用方式可分為殺菌作用和抑菌作用。污水處理中常用的殺菌劑可分為無機殺菌劑和有機殺菌劑，也可按化學性質分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。無機殺菌劑以氧化型為主，如二氧化氯、臭氧等，有機殺菌劑主要是陽離子的季銨鹽類物質。
氧化性殺菌劑是強氧化劑，能夠氧化微生物體內起新陳代謝作用的酶而殺滅微生物。氧化性殺菌劑的特點是殺菌速度快、成本較低，但藥劑使用過程存在一定的安全隱患;非氧化性殺菌劑是以致毒劑作用使微生物的酶系統失去活性，破壞細胞的新陳代謝，破壞細胞壁、細胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中還原性物質的影響，對pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等〔16〕。超聲波與磁場組合殺菌能夠自動周期性地、有規律地產生各種頻率的強大直流脈沖電磁波，直接擊穿細菌的細胞壁而導致細菌死亡，同時污水在這種直流脈沖電場作用下，迅速發生微弱的氧化還原反應，在陽極區附近產生一定量的氧化性物質與細菌作用，破壞了細菌正常的生理功能，使細胞膜過氧化而死亡，從而達到殺菌目的。

高濃度氨氮廢水的處理方法可以分為物化法、生化聯合法和新型生物脫氮法。
1、物化法
1.1、吹脫法
在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關系進行分離的一種方法。一般認為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關。
吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進行了研究，控制吹脫效率高低的關鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25℃,氣液比控制在3500左右，滲濾液pH控制在10.5左右，對于氨氮濃度高達2000～4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。
采用超聲波吹脫技術對化肥廠高濃度氨氮廢水（例如882mg/L）進行了處理試驗。工藝條件為pH＝11，超聲吹脫時間為40min，氣水比為l000：1試驗結果表明，廢水采用超聲波輻射以后，氨氮的吹脫效果明顯增加，與傳統吹脫技術相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脫后氨氮在100mg/L以內。
沸石脫氨法
利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而，蔣建國等[4]探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力，當沸石粒徑為30～16目時，氨氮去除率達到了78.5%，且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。
用沸石離子交換法處理經厭氧消化過的豬肥廢水時發現Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果，其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率，綜合考慮經濟原因和水力條件，床高18cm（H/D=4），相對流量小于7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。
應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時，產生的氨氣必須進行處理。