100立方米/天一體化生活污水處理設(shè)備
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有機(jī)物的去除工藝路線
1、預(yù)處理
預(yù)處理工藝一般是作為其他工藝的輔助措施，先期對(duì)于超標(biāo)較多，指標(biāo)較高的物質(zhì)進(jìn)行減量或改變其性質(zhì)，便于后續(xù)工藝的去除。
預(yù)處理技術(shù)主要是生物預(yù)處理和強(qiáng)氧化處理技術(shù)。
生物預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用
生物預(yù)處理是通過生物作用來去除氨氮和部分有機(jī)物。微污染水源的生物預(yù)處理技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外的研究和應(yīng)用已經(jīng)有30多年的歷史，并已經(jīng)得到了人們的普遍的認(rèn)同。作為微污染水源的預(yù)處理，生物處理的主要優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)去除NH3-N、NO2-N、AOC*，對(duì)有機(jī)物、色度、嗅味、TOC、濁度也有一定去除效果。缺點(diǎn)是占地大，處理效果對(duì)受水源水質(zhì)和水溫影響較大。
預(yù)氧化技術(shù)的應(yīng)用
主要采用預(yù)氯化、預(yù)臭氧技術(shù)、高錳酸鹽預(yù)氧化技術(shù)及二氧化氯預(yù)氧化技術(shù)。
2、預(yù)氯化
預(yù)氯化在國(guó)內(nèi)已得到普遍使用，用于除藻和降解有機(jī)物，費(fèi)用低廉，但氯與水中有機(jī)物生成的消毒副產(chǎn)物對(duì)人體非常有危害，應(yīng)逐步取消在微污染水源中作為預(yù)處理的使用。
3、預(yù)臭氧
預(yù)臭氧技術(shù)主要用于消除地下水中的鐵、錳和去除色度、嗅味，以及降解水中的高分子有機(jī)物，還被用于改善絮凝和澄清。預(yù)臭氧工程應(yīng)用中，其主要目的是助凝，必要時(shí)考慮強(qiáng)化去除藻類、色度和有機(jī)污染物，臭氧投量一般為0.2～2.0mg/L。
有研究表明預(yù)臭氧控制消毒副產(chǎn)物的效果也比較穩(wěn)定，在預(yù)臭氧投加量約1.0mg/L(0.23mgO3/mgDOC)的情況下，三鹵甲烷前體物去除率約為23%，高藻期時(shí)藻類去除率高達(dá)47%。在臭氧預(yù)氧化處理過程中，臭氧不是通過降低水中有機(jī)物含量達(dá)到控制消毒副產(chǎn)物前體物，而是主要氧化攻擊分子質(zhì)量較大的疏水性有機(jī)物。這些有機(jī)物多數(shù)具有芳香性結(jié)構(gòu)或者不飽和雙鍵，易受攻擊而斷裂變小，轉(zhuǎn)化為親水性物質(zhì)。臭氧預(yù)處理通過改變水中有機(jī)物的物理化學(xué)性質(zhì)，降低水中有機(jī)物的氯化活性，從而達(dá)到控制消毒副產(chǎn)物生成量的目的。但需注意的是，當(dāng)原水中含有較高濃度的溴離子時(shí)或臭氧投加過量時(shí)，臭氧預(yù)氧化使溴離子轉(zhuǎn)變?yōu)殇逅岣x子，并使水中溴代三鹵甲烷、溴乙酸等濃度升高。
預(yù)臭氧工藝占地少，工藝效果不受季節(jié)、氣溫等因素影響，效果穩(wěn)定。但臭氧需要現(xiàn)場(chǎng)制備，且運(yùn)行成本較高。
高錳酸鹽預(yù)氧化
高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑，能夠選擇性地與水中有機(jī)污染作用，破壞有機(jī)物的不飽和官能團(tuán)，20世紀(jì)60年代就被用于去除水中嗅味、色度等，效果良好。近年來又研制出高錳酸鹽復(fù)合藥劑，對(duì)地表水有顯著的氧化助凝、除藻、除嗅味、去除微量有機(jī)污染物等效能，還可降低三鹵甲烷生成勢(shì)。高錳酸鹽復(fù)合藥劑在氧化過程中產(chǎn)生的中間態(tài)和新生態(tài)成分可強(qiáng)化去除水中微量有機(jī)污染物。此外，新生態(tài)二氧化錳對(duì)水中多種微量有機(jī)與無機(jī)污染物有吸附作用，可提高對(duì)水中多種有機(jī)污染物和重金屬的去除效果。
二氧化氯預(yù)氧化
二氧化氯預(yù)氧化的應(yīng)用還比較少，但二氧化氯預(yù)氧化對(duì)芳香烴類化合物都有比較好的去除效果，可以控制三鹵甲烷(THMs)的形成，減少總有機(jī)鹵的生成，對(duì)水中有色物質(zhì)有很好的脫色作用。采用二氧化氯預(yù)氧化，形成的有機(jī)副產(chǎn)物較少且毒害作用較輕，無機(jī)副產(chǎn)物主要有亞氯酸鹽、氯酸鹽。有研究報(bào)道，亞氯酸鹽和氯酸鹽的不利影響主要在于它的強(qiáng)氧化性和對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)的毒害作用，長(zhǎng)期飲用能導(dǎo)致貧血癥等。目前這方面的研究有待于進(jìn)一步深入。
二氧化氯也需要現(xiàn)場(chǎng)制備，而且根據(jù)不同的制備方法，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，防止發(fā)生爆炸。二氧化氯用于預(yù)氧化去除有機(jī)物、鐵及錳時(shí)，其投加量為1～1.5mg/L，具體投量需要根據(jù)水質(zhì)情況確定。投加濃度必須控制在防爆濃度以下，必須設(shè)置安全防爆措施。凡與二氧化氯接觸處應(yīng)使用惰性材料;對(duì)每種藥劑應(yīng)設(shè)置單獨(dú)的房間，并要有排除和容納或滲漏藥劑的措施。
通過上述比較，可以看出，預(yù)臭氧工藝和生物預(yù)處理工藝的選用目的是不同的：預(yù)臭氧主要通過強(qiáng)氧化性來降解有機(jī)物和去除色度和嗅味;而生物預(yù)處理則是通過生物作用去除氨氮和部分有機(jī)物。另外，本工程地處黃河口，冬季氣溫低，采用生物預(yù)處理方法，處理有機(jī)物效果差，占地大，需要對(duì)池體保溫，費(fèi)用較高。如不保溫，生物反應(yīng)池排泥困難，影響運(yùn)行。考慮實(shí)施加大污染治理力度后原水水質(zhì)將有所改善，本次方案暫不考慮采用生物預(yù)處理，采用預(yù)氯化方法無疑會(huì)生成大量的加氯消毒副產(chǎn)物，對(duì)飲用水安全帶來危害，高錳酸鹽和臭氧預(yù)氧化相對(duì)經(jīng)濟(jì)，且對(duì)重金屬的去除效果好，可以與后面的深度處理工藝統(tǒng)一考慮。
懸浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增長(zhǎng)率(μ)來描述，即單位質(zhì)量微生物的增長(zhǎng)繁殖速率。因此，在研究微生物活性對(duì)生物膜形成的初階段的影響時(shí)，關(guān)鍵是如何控制懸浮微生物的比增長(zhǎng)率。研究結(jié)果表明，硝化細(xì)菌在載體表面的附著固定量及初始速率均正比于懸浮硝化細(xì)菌的活性。Bryers等人在研究異養(yǎng)生物膜的形成時(shí)也得出同樣結(jié)果。影響懸浮微生物活性的因素主要有如下幾種。
(1)當(dāng)懸浮微生物的生物活性較高時(shí)，其分泌胞外多聚物的能力較強(qiáng)。這種粘性的胞外多聚物在細(xì)菌與載體之間起到了生物粘合劑的作用，使得細(xì)菌易于在載體表面附著、固定；
(2)微生物所處的能量水平直接與它們的增長(zhǎng)率相關(guān)。當(dāng)盧增加時(shí)，懸浮微生物的動(dòng)能隨之增加。這些能量有助于克服在固定化過程中微生物載體表面間的能壘，使得細(xì)菌初始積累速率與懸浮細(xì)菌活性成正比。
(3)微生物的表面結(jié)構(gòu)隨著其活性的不同而相應(yīng)變化。Herben等人研究發(fā)現(xiàn)，懸浮細(xì)菌活性對(duì)細(xì)菌在載體表面的附著固定過程有影響，而且，細(xì)菌表面的化學(xué)組成、官能團(tuán)的量也隨細(xì)菌活性的變化有顯著變化。同時(shí)，Wastson等人的研究表明，細(xì)胞膜等隨懸浮細(xì)菌活性的變化而有顯著變化。細(xì)菌表面的這些變化將直接影響微生物在載體表面的附著、固定。因此，通常認(rèn)為，由懸浮微生物活性變化而引起的細(xì)菌表面生理狀態(tài)或分子組成的變化是有利于細(xì)菌在載體表面附著、固定的。
100立方米/天一體化生活污水處理設(shè)備溫度
水溫是微生物的重要生存因子,在適宜的水溫范圍內(nèi)微生物可大量生長(zhǎng)繁殖。每一種微生物都有一個(gè)zui適生長(zhǎng)溫度，在一定溫度范圍內(nèi)大多數(shù)微生物的新陳代謝活動(dòng)都會(huì)隨著溫度的升高而增強(qiáng)，隨著溫度的下降而減弱。好氧微生物的適宜溫度范圍是10—35℃。水溫對(duì)硝化菌的生長(zhǎng)和硝化速率有較大的影響。大多數(shù)硝化菌合適的生長(zhǎng)溫度是25—30℃之間，當(dāng)溫度低于25℃或者高于30℃硝化菌生長(zhǎng)減慢，10℃以下硝化菌的生長(zhǎng)及硝化作用顯著減慢。
溫度是影響生物活性和代謝能力的關(guān)鍵因素，其對(duì)硝化反應(yīng)過程的影響主要在于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)規(guī)律及生物活性上。
溫度對(duì)生物活性的影響表現(xiàn)為：一是對(duì)生化反應(yīng)速率的影響；二是對(duì)氧的傳質(zhì)速率的影響。
進(jìn)水水質(zhì)
（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
參與活性污泥處理的微生物，在其生命活動(dòng)過程中，需要不斷從周圍環(huán)境的污水中吸取其所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括：碳源、氮源、無機(jī)鹽類以及某些生長(zhǎng)素等。待處理的污水中必須充分含有這些物質(zhì)。碳是構(gòu)成微生物細(xì)胞的重要物質(zhì)，參與活性污泥處理的微生物對(duì)碳源需求量較大，一般以BOD5計(jì)，不應(yīng)低于100mg/L。生活污水碳源比較充足，對(duì)于一些碳源不足的工業(yè)廢水則應(yīng)補(bǔ)充碳源，如生活污水或是淀粉等。
氮是組成微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的重要元素，氮源可來自N2、NH3、NO3等無機(jī)氮化合物，也可以來自蛋白質(zhì)、胨（音dong）以及氨基酸等有機(jī)含氮化合物。生活污水中氮源充足，不需要另行投加；工業(yè)廢水則應(yīng)考慮含氮是否充足，必要時(shí)可投加尿素、硫酸銨等。
磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起重要作用。輔酶I、輔酶II、磷酸腺苷等都含有磷。微生物主要從無機(jī)磷化合物中獲取磷。磷源不足將影響酶的活性，從而使微生物的生理功能受到影響。
（2）有毒物質(zhì)
“有毒物質(zhì)”是指對(duì)微生物生理活動(dòng)具有抑制作用的某些無機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)，主要有重金屬離子（如鋅，銅，鎳，鉛，鉻等）和一些非金屬化合物（如酚，醛，qing化物，硫化物等）。有毒物質(zhì)對(duì)微生物毒害作用，有一個(gè)量的概念，只有在有毒物質(zhì)在環(huán)境中達(dá)到某一濃度時(shí)，毒害和抑制作用才顯現(xiàn)出來。污水中的各種有毒物質(zhì)只要低于這一濃度，微生物的生理功能不受影響。有毒物質(zhì)的作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他有毒物質(zhì)及微生物的數(shù)量以及是否經(jīng)過馴化等因素有關(guān)。
生物膜法中生物膜的形成與那些因素有關(guān)？
微生物與載體接觸時(shí)間
微生物在載體表面附著、固定是—動(dòng)態(tài)過程。微生物與載體表面接觸后，需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境條件，因此必須保證微生物在載體表面停留一定時(shí)間，完成微生物在載體表面的增長(zhǎng)過程。
