污水怎么处理?

污水怎么处理?,第1张

1、物理处理法:

通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的废水处理法,可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。以热交换原理为基础的处理法也属于物理处理法。

2、化学处理法:

通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。

3、生物处理法:

通过微生物的代谢作用,使废水中呈溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物,转化为稳定、无害的物质的废水处理法。根据作用微生物的不同,生物处理法又可分为需氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。

扩展资料

污水处理的注意事项:

一、 从水质角度和处理技术角度来讲,城市生活污水,特别是不含冲厕排水的生活污水水质较好,有机物含量较髙。

城市中许多用途的用水,如冷却用水、冲洗用水、建筑用水、灌溉用水等对水质要求不高。污水利用技术已经发展成熟,水处理技术完全可以满足其技术支持。

二、 从水量角度来讲,城市污水量与用水量几乎相当,雨水具有季节性和随机性等特点,均可以作为城市的再生水利用。

三、 从工程建设角度来讲,城市污水和雨水利用所需要釆用的设备远比使用自来水所需的工程量要小得多。

四、 从经济角度讲,既节省了纯净水资源,又降低了排污等费用,降低了成本,有显著的经济效益。

参考资料来源:百度百科-生活污水处理

广西钦州滨海集团是一个综合性海洋经济开发企业,旨在发展渔业、航运、物流和旅游产业。以下是该集团的一些建设项目:
1 钦州市海港物流基地建设工程:该工程项目涉及码头建设、堆场工程、配套设施建设等。主要目的是打造重要的河口港口集散中心,提高物流效率。
2 高端渔业养殖及加工项目:该项目旨在发展高端鱼类养殖以及水产加工产业,提高当地水产品质量,推动当地水产业的发展。
3 钦州湾休闲旅游区:该项目旨在打造国际一流的海滨旅游胜地,包括海域游艇会所、海洋公园、沙滩度假区、酒店度假村等。
4 钦州市航海学校建设项目:该项目旨在建立一所高水平的航海技术人才培训学校,培养出高素质的海洋人才,促进海洋经济的可持续发展。
5 滨海渔港建设:该项目旨在建设一个高效、智能化的渔业物流中心,包括冷链物流、水产加工、仓储和交易等功能,为当地渔业的快速发展提供有力支持。
这些项目的建设将推动当地经济的稳定和可持续发展。

城市生活污水处理与农村太阳能一体化生活污水处理的不同之处:
从污水组成成分上看,农村生活污水和城市生活污水是相似的,生活污水主要来自厕所、盥洗、厨房等,均属于生化性较好的低浓度污水。城市人口巨大,因此每天产生生活污水的量非常巨大,通过统一的污水处理管网集中收集到污水厂处理。农村地区由于地广人稀,污水的产生分布极为分散,只有少部分地区适合建立污水处理管网或者小型污水处理厂,多数农村的污水直排或就地处理法。

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从处理工艺方面来说:农村生活污水处理设备的工艺大多脱胎于城市污水处理厂,早年建设的农村分散式污水处理项目多照搬城市生活污水处理工艺,实践证明,照搬农村污水处理项目照搬污水处理厂模式多以失败而告终。污水处理厂的工艺大多是应对大规模的生活污水的。农村生活污水量少,水质波动大,因此需要因地制宜采取分散式污水处理技术,或者让生活污水实现资源化利用。
农村在建设污水处理项目时多采用太阳能一体化污水处理设备,这类设备基本实现标准化规模化生产,在资金投入方面来说比建设污水处理厂略有优势。同时也减少了管网的建设。小型污水处理项目在管理方面也比大型污水处理厂更为简单,无需耗费太多人力。

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由于农村生活污水水质水量的特殊性,一般没有固定的污水排放口,排放比较分散,其污水水质水量有自身特点:总量巨大且逐年增加,水质水量波动大,以家庭生活污水为主,部分地区存在小型工厂和作坊。那么农村生活污水主要来源有哪些?
1:厨房污水,多以洗碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水中含有米糠菜屑等有机物,其他污水中含有大量的动植物脂肪和钠、醋酸、氯、碘等多种元素。由于生活水平的提高,农村肉类食品及油类使用的增加,使生活污水的油类成分增加。
2:生活洗涤污水,洗涤用品的使用使洗涤污水含有大量化学成分。
3:冲厕水。部分农村改水改厕后,使用了抽水马桶,产生了大量的生活污水。部分农村仍在使用旱厕,且有的农户养家畜家禽,产生了冲圈水,粪料还田,粪水溢流。畜禽粪尿所含的N、P及BOD等浓度很高,冲洗水中的COD、BOD5和SS浓度也很高。

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生活污水处理设备中常见的故障及解决方式:
1、污水流动不畅,管路或孔口有杂物堵住,用压力水或压缩空气冲刷。 2、混合液回流不畅,管道内有异物或阀门堵死,旋开阀门,用压力水冲洗。3、曝气量不足,进气口有异物堵塞,清理异物。
4、污泥提升不畅,管道内有异物或阀门堵死,旋开阀门,用压力水冲洗。
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1、物理法
物理法污水处理就是利用物理作用,分离污水中主要呈悬浮状态的污染物,在处理过程中不改变水的化学性质。
⑴沉淀(重力分离)
污水流入池内由于流速降低,污水中的固体物质在中立的作用下进行沉淀,而使固体物质与水分离。
这种工艺分离效果好,简单易行,应用广泛,如污水处理厂的沉砂池和沉淀池。沉砂池主要去除污水中密度较大的固体颗粒物,沉淀池则主要用于去除污水中大量的呈颗粒状的悬浮固体。
⑵筛选(截流)
利用筛滤介质截流污水中的悬浮物。属于砂滤处理的设备有格栅、微滤机、砂滤池、真空滤机、压滤机(后两种主要用于污泥脱水)等。
⑶气浮(上浮)
对一些相对密度接近于水的细微颗粒,因其自重难于在水中下沉或上浮,可采用气浮装置。此法将空气打入污水中,并使其以微小气泡的形势由水中析出,污水中密度 近于水的微小颗粒状污染杂质(如乳化油)黏附到气泡上,并随气泡升至水面,形成泡沫浮渣而去除。根据空气打入方式的不同,气浮设备有加压溶汽气浮法、叶轮气浮法和射流气浮法等。为提高气浮效果,有时需要向污水中投加混凝剂。
⑷离心与旋流分离
使含有悬浮固体或乳化油的污水,由于悬浮固体和废水的质量不同,受到的离心力也不同,质量大的悬浮固体被抛甩到污水外侧,这样就可使悬浮固体和污水分别通过各自的排出口排出设备之外,从而使污水得以净化。
2化学法
污水的化学处理方法就是向污水投加化学物质,利用化学反应来分离回收污水中的污染物,或是其转化为无害物质。属于化学处理法的有以下几种。
⑴混凝法
混凝法是向污水中投加一定量的药剂,经过脱稳、架桥等反应过程,使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈胶体状态的污染物质通常带有负电荷,胶体颗粒之间互相排 斥形成稳定的混合液,若水中带有相反电荷的电解质(混凝剂)可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性,并在分子引力作用下,凝聚成大颗粒下沉。
⑵中和法
用化学方法消除污水中过量的酸和碱,使其pH值达到中性左右的过程称为中和法。处理含酸污水以碱作为中和剂,处理含碱污水以酸作为中和剂,也可以吹入含 CO2的烟道气进行中和。酸和碱均指无机酸和无机碱,一般依照“以废制废”的原则,亦可采用药剂中和处理,可以连续进行,也可间歇进行。
⑶氧化还原法
污水中呈溶解状态的有机物和无机物,在投加氧化剂和还原剂后,由于电子的迁移而发生氧化和还原作用形成无害的物质。常用的氧化剂有空气中的氧、纯氧、漂白 粉、臭氧、氯气等,氧化法多用于处理含氰含酚废水。常用的还原剂则有铁屑、硫酸亚铁、亚硫酸氢钠等,还原法多用于处理含铬、含汞废水。
⑷电解法
在废水中插入电极并通过电流,则在阴极板上接受电子。在水的电解过程中,阳极上产生氧气,阴极上产生氢气。上述综合过程使阳极上发生氧化作用,在阴极上发生还原作用。目前电解法主要用于处理含铬及含氰废水。
⑸吸附法
污水吸附处理主要是利用固体物质表面对污水中污染物质的吸附,吸附可分为物理吸附和生物吸附等。 物理吸附是吸附剂和吸附质之间在分子力作用下产生的,不产生 化学变化,而化学吸附法则使吸附剂和吸附质在化学键力作用下起吸附作用的,因此化学吸附选择性较强。此外,在生物作用下也可产生生物吸附。在污水处理中常 用的吸附剂有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。
⑹化学沉淀法
向污水中投加某种化学药剂,使它和某些溶解物质产生反应,生成难溶盐沉淀下来。多用于处理含重金属离子的工业废水。
⑺离子交换法
离子交换法在污水处理中应用较广。使用的离子交换剂分为无机离子交换法(天然沸石和合成沸石)、有机离子交换树脂(强酸性阳离子树脂、弱酸性阳离子树脂、强 碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂、鳌和树脂等)。采用离子交换法处理污水时,必须考虑树脂的选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的,这主要取决于各 种离子对该种树脂亲和力的大小,又称选择性的大小,另外还要考虑到树脂的再生方法等。
⑻膜分离法
渗析、电渗析、超滤、微滤、反渗透等通过一种特殊的半渗透膜分离水中的离子和分子的技术,统称为膜分离法。电渗析法主要用于水的脱盐,回收某些金属离子等。 反渗透作用主要是膜表面化学本性所起的作用,他分离的溶质粒径小,除盐率高,所需的工作压力大;超滤所用的材质和反渗透相同,但超滤是筛滤作用,分离溶质 粒径大,透水率高,除盐率低,工作压力小。
3、生物法
污水的生物膜法就是采取一定的人工措施,创造有利于微生物生长、繁殖的环境,使微生物大量增殖,以提高微生物氧化、分解有机污染物被降解并转化为无害物质,使污水得以净化。

污水处理是消除污染、化害为利、造福于民的产业。污水处理厂的生产和管理数据量大,数据之间关系复杂,如果不根据污水处理实际情况采用信息化管理,将很难保证生产合理运行,更无法提高污水处理的劳动生产率,降低污水处理成本,满足我国经济快速发展的需要。污水处理信息综合管理系统设计方案充分利用计算机网络优势,将管理与生产处理紧密联系起来,分析、整理生产和管理数据,提高整体工作效率。
一、系统目标
系统目标包括:(1)建立企业各部门工作站的网络结构,组成企业网络信息系统。(2)建立污水处理厂信息管理,实现企业资源的合理化应用,建立企业年度计划,平衡物料计划及产能计划,对月生产计划进行动态跟踪;监督和控制工艺运行及建立企业财务电算化,对企业的人力、设备、物料、生产方法这四个企业基本要素进行综合平衡管理,为企业的生产、经营决策提供准确的依据。(3)提供信息综合查询系统,为决策层提供分析和解决依据。(4)建立污水处理行业的技术档案数据库。(5)实现水质监测分析。(6)实现厂务信息管理。(7)实现企业信息资源及设备资源共享。(8)建立企业办公自动化系统。(9)建立与外部企业的信息沟通平台,逐步满足企业的电子商务需求。
二、信息管理系统目标设定
信息管理系统主要包括生产数据管理与分析、物料库存管理、生产计划、固定资产管理、设备管理、人力资源管理、质量管理、综合查询、档案管理等子系统模块。每个系统要达到的具体目标如下:(1)数据管理与分析。实时采集生产数据;通过生产数据分析当前的生产状况;管理历史生产数据。(2)物料库存量管理。提高服务水平,保证按时、按量、按品种成套配备,经济合理地满足生产经营所需的各种物资的供应;提高库存的管理水平,减少库存资金的占用,加快流动资金的周转;降低物资消耗,减少产品成本,提高物资利用率。(3)生产计划。指导各项生产经营活动顺利进行,实现对整个生产经营活动的计划与控制;用计算机处理计划过程中的大量信息,使计划有良好的应变能力;协调可用资源与资源需求之间的差距,即实现资源优化配置管理;合理安排制造资源,高效低耗地组织生产;实现通过网络查询相关生产计划。(4)固定资产管理。主要处理固定资产的增减变动核算、折旧计提以及登记固定资产等业务;可以根据需要任意设置固定资产项目。(5)设备管理。对设备情况进行监控,建立设备档案管理。(6)人力资源管理。(7)综合查询。对各个子系统的数据进行查询;对不同的用户赋予不同的查询权限。(8)档案管理。类目管理,文书档案管理,科技档案管理;对所有档案根据年度、分类号与保存期限等组卷信息进行修改、追加、删除、插入、分类、序号调整等。
三、系统规划方案
(一)系统设计原则
(1)系统的标准化和规范化。系统的标准化和规范化是信息系统建设的关键一步,要实现信息共享,必须规范信息技术标准。(2)系统的实用性、稳定性和可靠性。系统建设要以满足工作的业务需求为首要目标,建设方案以实际可接受能力为尺度,避免盲目追求新技术。系统中的软硬件及信息资源要满足可靠性设计要求,系统必须能长期安全运行,即系统的设计必须在成本可以接受的条件下,从系统结构、设计方案、设备选型、厂商的技术服务与维护响应能力、备件供应能力等方面考虑,使得系统故障发生的可能性尽可能少,对各种可能出现的紧急情况有应急的工作方案和对策。(3)系统的安全性。遵循有关信息安全标准,系统具有很强的安全防卫机制,应提供多方式、多层次、多渠道的安全保密措施,防止各种形式与途径的非法侵入和机密信息泄露,保证系统信息的安全。(4)系统的灵活性和可扩充性。计算机技术发展迅速,日新月异,系统的设计要在保证软件兼容的情况下,利用最小代价,使网络系统结构平滑过渡到新的网络结构体系,可以灵活扩充。系统应有较强的应变能力,实现程序与处理数据分离,处理数据的变化不需要修改应用程序软件,如表格、数据结构的定义,既满足上级的要求,又满足用户自己的特殊需要,用户可以灵活定义和变化。
(二)网络结构
网络主要由企业内部网和信息发布系统两部分组成。根据企业用户信息管理系统的需求,在网络系统的设计中,采用目前先进成熟的快速以太网技术,以最优的性能价格比实现整个网络系统的高性能和高可靠性。这样,用户在外地也可通过公众网访问本信息系统。网络设计的目标是:(1)系统采用星型网络结构,单机损坏对整个系统无影响;(2)采用高容错技术,系统可以不间断运行;(3)星型布线使站点不受限制,在站点增加、减少的情况下,系统不停机;(4)采用实用的客户机/服务器和浏览器/服务器结构;(5)服务器采用易于管理的Windows NT系统;(6)客户端采用方便实用的Windows 98、2000和XP
(三)Intranet/Web开放平台
Intranet是企业内部网络,它既可以独立自成体系,也可以非常方便地通过接入方式成为Intranet的一部分。Intranet的技术基础是Web技术,自它问世以来,很快发展成为兼有很多Intranet服务功能的集合体,其优点之一是它的协议和技术标准的公开性,不局限于任何硬件平台或 *** 作系统,并可以同时支持多种机型和 *** 作系统平台。Web采用的是>环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展,城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加,2002年全国工业和城镇生活废水排放总量为4395亿吨,比上年增加15%。其中工业废水排放量2072亿吨,比上年增加23%;城镇生活污水排放量2323亿吨,比上年增加09%,其中仅有10%得到处理。[1]生活污水中含有较高的氮、磷等营养物质,未经处理直接排入江河湖海,是导致水域富营养化污染的主要原因。2002年监测数据显示,辽河、海河水系污染严重,劣V类水体占60%以上;淮河干流水质以III-V类水体为主,支流及省界河段水质仍然较差;黄河水系总体水质较差,干流水质以III-IV类水体为主,支流污染普通严重;松花江水系以III-IV类水体为主;珠江水系水质总体良好,以II类水体为主;长江干流及主要一级支流水质良好,以II类水体为主。由于“污染性”造成的水资源短缺,已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题,丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主,逐步转变为以城市污水污染为主的控制。根据预测 [2],到2010年我国城市污水排放总量为1050亿m3,城市污水处理率要达到50%,预计需新建污水处理厂1000余座,而决定城市污水处理厂投资和运行成本的主要因素是污水处理工艺和技术的选择,因此开发适合我国国情的、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的污水处理新技术和新工艺,具有十分重要的现实意义。
二、生活污水处理工艺研究和应用领域共同关注的问题
长期以来,城市生活污水的二级生物处理多采用活性污泥法,它是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好等优点。但却普遍存在着基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀、污泥上浮等问题,且不能去除氮、磷等无机营养物质。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家,从可持续发展的角度来看,并不适合中国国情。由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有:
(1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理较复杂,易出现污泥膨胀现象;工艺设备不能满足高效低耗的要求。
(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必要增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂。
(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
因此,如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的 *** 作管理,以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展。已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题,就要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善,同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题,且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。
三、生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究发展
在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高,耐冲击负荷性能好,产泥量低,占地面积少,便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。
1.生物膜法净化污水机理
污水中有机污染物质种类繁多,成分复杂。但对于生活污水来说,其有机成分归纳起来主要包括:蛋白质(40%-60%),碳水化合物(25%-50%)和油脂(10%),此外还含有一定量的尿素[3]。生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一这深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物 →细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。
生物膜法通过将微生物细胞固定于反应器内的载体上,实现了微生物停留时间和水力停留时间的分离,载体填料的存在,对水流起到强制紊动的作用,同时可促进水中污染物质与微生物细胞的充分接触,从实质上强化了传质过程。生物膜法克服了活性污泥法中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题,在许多情况下不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理,而且还具有运行稳定、抗冲击负荷强、更为经济节能、具有一定的硝化反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等优点。
通过人工强化作用将生物膜引入到污水处理反应器中,便形成了生物膜反应器。近年来,物物膜反应器发展迅速,由单一到复合,有好氧也有厌氧,逐步形成了一套较完整的生物处理系统。
填料是生物膜技术的核心之一,它的性能对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接关系。
2、厌氧生物膜法处理工艺在生活污水处理中的应用研究进展
(1)、复杂物料的厌氧降解阶段
在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。对复杂物料的厌氧过程的叙述,有助于我们了解这一过程的基本内容。所谓复杂物料,即指那些高分子的有机物,这些有机物在废水中以悬浮物或胶体形式存在。
复杂物料的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。
水解阶段:高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能为细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖,淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
发酵(或酸化)阶段:在这一阶段,上述小分子的化合物在发酵细菌(即酸化菌)的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸(简写作VFA)、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,因此未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。
产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
产甲烷阶段:这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
在以上阶段里,还包含着以下这些过程:a、水解阶段里有蛋白质水解、碳水化合物的水解和脂类水解;b、发酵酸化阶段包含氨基酸和糖类的厌氧氧化与较高级的脂肪酸与醇类的厌氧氧化;c、产乙酸阶段里有从中间产物中形成乙酸和氢气和由氢气和 氧化碳形成乙酸;d、甲烷化阶段包括由乙酸形成甲烷和从氢气和二氧化碳形成甲烷。除以上这些过程之外,当废水含有硫酸盐时还会有硫酸盐还原过程。复杂化合物的厌氧降解可以利用图来表述(见图1)
(2)厌氧生物膜法处理工艺的应用研究进展
a、厌氧滤器(AF)
厌氧滤器是60年代末由美国McCarty 等在Coulter等研究基础上发展并确立的第一个高速厌氧反应器。传统的好氧生物系统一般容积负荷在2KgCOD/(m3d)以下。而在AF发明之前的厌氧反应器一般容积负荷也在4-5kgCOD/(m3d)以下。但AF在处理溶解性废水时负荷可高达10-15 kgCOD/(m3d)。[4]因此AF的发展大大提高了厌氧反应器的处理速率,使反应器容积大大减少。
AF作为高速厌氧反应器地位的确立,还在于它采用了生物固定化的技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大地延长。McCarty发现在保持同样处理效果时,SRT的提高可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,或在相同反应器容积时增加处理的水量。这种采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。
SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度,在AF内,厌氧污泥的浓度可以达到10-20gVSS/L。AF内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在AF内固定的填料表面(也包括反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚集体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是AF具有高速反应性能的生物学基础,在一定的污泥比产甲烷活性下,厌氧反应器的负荷与污泥浓度成正比。同时,AF内形成的厌氧污泥较之厌氧接触工艺的污泥密度大、沉淀性能好,因而其出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。由于AF内可自行保留高浓度的污泥,也不需要污泥的回流。
在AF内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。因此微生物种群的分布也呈现规律性。在底部(进水处),发酵菌和产酸菌占有最大的比重,随反应器高度上升,产乙酸菌和产甲烷菌逐渐增多并占主导地位。细菌的种类与废水的成分有关,在已酸化的废水中,发酵与产酸菌不会有太大的浓度。
细菌在反应器内分布的另一特征是反应器进水处(例如上流式AF的内部)细菌由于得到营养最多因而污泥浓度最高,污泥的浓度随高度迅速减少。
污泥的这种分布特征赋予AF一些工艺上的特点。首先,AF内废水中有机物的去除主要在AF底部进行(指上流式AF),据Young和Dahab报道[4], AF反应器在1m以上COD的去除率几乎不再增加,而大部分COD是在03m以内去除的。因此研究者认为在一定的容积负荷下,浅的AF反应器比深的反应器能有更好的处理效率。其次,由于反应器底部污泥浓度特别大,因此容易引起反应器的堵塞。堵塞问题是影响AF应用的最主要问题之一。据报道,上流式AF底部污泥浓度可高达60g/L。厌氧污泥在AF内的有规律分布还使得反应器对有毒物质的适应能力较强,可以生物降解的毒性物质在反应器内的浓度也呈现出规律性的变化,加之厌氧生物膜形成各种菌群的良好共生体系,因此在AF内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥。例如在处理 *** 和甲醛废水中,发现AF反应器内的污泥产生了良好的适应性,这些有毒物质的去除效果和允许的进液浓度逐渐上升。AF同时也具有较大的抗冲击负荷能力。一般认为在相同的温度条件下,AF的负荷可高出厌氧接触工艺2~3倍,同时会有较高的COD去除率。
AF在应用上的问题除了堵塞和由局部堵塞引起的沟流以外,另一个问题是它需要大量的填料,填料的使用使其成本上升。由于以上问题,国外生产规模的AF系统应用也不是很多。据Le-ttinga在1993年估计,国外生产规模的AF系统大约仅有30~40个。[4]
作为升流式厌氧滤池的革新技术——厌氧膜床(Special Anaerobic Film Bed, SAFB),采用较大颗粒及孔隙率的填料代替传统的小粒径填料,有效地解决了反应器的堵塞问题。厌氧膜床具有如下特点:
有效克服了厌氧滤池易堵塞和出水水质差的缺点;
生物固体浓度高,因此可获得较高的有机负荷;
在厌氧膜床内微生物通过附着在填料表面形成生物膜,以及悬浮于填料孔隙间形成细菌聚集体,因此在厌氧膜床内可以保持较高的生物量。因此可缩短水力停留时间,耐冲击负荷能力较强;
启动时间短,停止运行后再启动也较容易;
不需要回流污泥,运行管理方便;
在水量和负荷有较大变化的情况下,耐冲击性较好。
b、厌氧流化床反应器(AFBR)
在流化床系统中依靠在惰性的填料微粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,液体与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的微粒形成流态化来实现。
流化床反应器的主要特点可归纳如下:
流态化能最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触;
由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间;
克服了厌氧滤器堵塞和沟流问题;
高的反应器容积负荷可减少反应器体积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。
但是,厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题。其一,为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。[5]其次,一些较新的研究认为流化床反应器需要有单独的预酸化反应器。同时,为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。有人认为它在今后应用的前景也不大。[5]
c、厌氧附着膜膨胀床反应器(AAFEB)
厌氧附着膜膨胀床(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)是Jewell等人在1974年研究和开发出来的一种污水处理工艺。与生物流化床相比,区别在于载体的膨胀程度。以填料层高度计,膨胀床的膨胀率约为10%~20%,此时颗粒间仍保持互相接触,而流化床则为20%~70%。Bruce JAlderman等[6]通过对比厌氧膨胀床、滴滤池和活性污泥法等工艺的经济性,发现对于小型污水处理厂而言,厌氧膨胀床后续滴滤池的设计是最为经济的选择,能耗量少,污泥产率量低。但目前此工艺仍主要停留在小试和中试研究阶段。
综上所述,采用厌氧生物膜反应器为主体的厌氧处理技术,作为生活污水处理的核心方法,在技术上已经成熟,并且较之其它方法有独到的一些优势。但是,厌氧方法在浓缩营养物(氮和磷)方面效果不大,同时它仅能除去部分病源微生物。此外,残存的BOD、悬浮物或还原性物质可能影响到出水的质量。所以厌氧生物膜反应器要成为完整的环境治理技术,合适的后处理手段必不可少。
3、好氧生物膜法处理技术——生物接触氧化
生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代,已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池,填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品,主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水,它克服了活性污泥法在处理此类污水时,因污泥流失而不能维持正常运行的缺点,并取得了较好的效果。进入70年代,随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现,使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽,它不仅可用于处理生活污水,而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水,与其他生物处理方法相比,展现出了优越性,我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究,第一座生产性试验装置用于处理城市污水,在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。与活性污泥法比较,生物接触氧化具有以下主要优点:①生物接触化法以填料作为载体,供生物群栖息生长,形成稳定的生态体系,有较高的微生物浓度,一般可达10~20g/l;氧的利用率高,可达10%。具有较高的耐冲击负荷能力和对环境变化的适应能力,剩余污泥量少。②生物接触氧化法可以充分利用丝状菌的强氧化能力且不产生污泥膨胀。并且不需要象活性污泥法那样采用污泥回流以调整污泥量和溶解氧浓度,易于管理和 *** 作。随着十余年的大量实践,对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前,生物接触氧化技术已经广泛应用处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。
填料是微生物栖息的场所、生物膜的载体。填料的表面生长生物膜,生物膜的新陈代谢过程使污水得利净化。填料的性能直接影响着生物接触氧化技术的效果和经济上的合理性,因而填料的选择是生物接触氧化技术的关键。
填料的特性取决于填料的材质和结构形式。填料的材质应具有分子结构稳定、抗老化、耐腐蚀和生物稳定性好等特性。填料的结构形式应具有比表面积大、空隙率高、硬度高、有布水布气和切割气泡的功能。填料之间的空隙在外力作用下可发生变化,有利于剥落的生物膜及时排出填料区,以及填料的体积应具有可压缩性,并在复原后不发生变形,便于运输和安装。
固定化载体的发展
(1)固定式填料
固定式填料以蜂窝状及波纹状填料为代表,多用玻璃钢、各种薄形塑料片构成。新近有陶土直接烧结生产的陶瓷蜂窝填料,孔形为六角形,孔径在20~100mm之间。由于比表面积小,生物膜量小,表面光滑,生物膜易脱落,填料横向不流通,造成布气不均匀,易堵塞以至无法正常运转,且造价较高,近年来,此类填料已逐渐淘汰。
(2)悬挂式填料
悬挂式填料包括软性、半软性及组合填料、软性填料,理论比表面积大,空隙率>90%,挂膜快,空隙的可变性使之不易堵塞,而且造价低,组装方便,出水稳定,处理效果较好,COD和BOD5去除率达80%以上。但废水浓度高或水中悬浮物较大时,填料丝会结团,大大减少了实际利用的比表面积,且易发生断丝、中心绳断裂等情况,影响使用寿命,其寿命一般为1~2年。半软性填料,具有较强的气泡切割性能和再行布水布气的能力、挂膜脱膜效果较好、不堵塞;COD和BOD去除率在70-80%。使用寿命较软性填料长。但其理论比表面积较小(87-93m2/m3)生物膜总量不足影响污水处理效果,且造价偏高。
组合式填料,是鉴于软性、半软性存在的上述缺点并吸取软性填料比表面积大、易挂膜和半软性填料不结团,气泡切割性能好而设计的新型填料,在填料中央设计半软性部件支撑着外围的软性纤维束,其平面有如盾形,故又称盾式填料。其比表面积1000~2500 m2/m3,空隙率98%-99%,具有挂膜快,生物总量大,不结团等优点。污水处理能力优于软性、半软性填料,在正常水力负荷条件下COD去除率70%-85%,BOD5去除率达80%~90%,与之类似的还有灯笼式(或龙式)和YDTd性立体填料。
(3)分散式填料
分散式填料包括堆积式、悬浮式填料,种类繁多。特点是无需固定和悬挂,只需将之放置于处理装置之中,使用方便,更换简单。北京晓清环保公司的多孔球形悬浮填料和北京桑德公司的SNP无剩余污泥悬浮填料等,具有充氧性能好,挂膜快,使用寿命长等优点。江西萍乡佳能环保工程公司新近开发的堆积式填料—球形轻质陶料,填料粒径2~4 mm,有巨大的比表面积,使反应器中单位体积内可保持较高的生物量,而且填料上的生物膜较薄,其活性相对较高,具有完全符合曝气生物滤池填料的国际性能标准,在法国承建的我国大连马栏河污水处理厂使用,这是我国新型填料开发的一项重大突破。
四、水解酸化—好氧活性污泥工艺在生活污水处理中的应用
城市污水经厌氧处理后,在现有的技术条件下,要达到二级出水标准,需要相当长的停留时间,结果使厌氧处理虽然在运行管理费用上占有优势,但在基建投资上却失去了竞争力。因此从微生物和化学角度讲,厌氧处理仅仅提供了一种预处理,它一般需要后处理方能满足新的污水排放标准。印度和南美国家在积极推广应用厌氧生活污水处理技术的同时,普遍意识到由于厌氧处理后氮和磷基本上没有去除,因此对厌氧出水进一步处理很有必要。缺乏合适的后处理技术,是导致厌氧生物处理技术在生活污水处理领域应用缓慢的主要原因之一。虽然已有的小试实验结果表明,两级厌氧系统组合可以获得良好的处理效果。但目前,在实际生产中,应用最为广泛的仍然是厌氧与好氧组合系统。在印度,氧化塘是最常用的后处理方法。经厌氧、氧化塘两级处理后的出水BOD5、CODcr和TSS去除率分别为87%、81%和90%。在巴西NovaVista市的7000人生活污水处理工程中,以及哥伦比亚Bucarmanga镇的160000人生活污水处理工程中,后处理均采用的是兼性氧化塘。在墨西哥的厌氧生活污水处理工程中,后处理方法比较多样化,二沉池+氯消毒、淹没滤池+二沉池+氯消毒、氧化沟等,最后直接排入城市污水管网或用于农灌。在日本,城镇生活污水一般采用厌氧消化+好氧活性污泥法联合处理、厌氧滤池+好氧滤池以及厌氧滤池+接触氧化法组合处理。并且最新研制的具有脱氮除磷功能的高级型JOHKASO小型家用生活污水净化器系统,广泛应用于分散处理生活污水方面。[7]厌氧和好氧生物处理技术的组合能够有效的去除大部分有机和无机污染物。厌氧生物专家G·Lettinga教授断言厌氧处理生物技术如果有合适的后处理方法相配合,可以成为分散型生活污水处理模式的核心手段,这一模式较之于传统的集中处理方法更具有可持续性和生命力,尤其适合发展中国家的情况。[8]
厌氧-好氧组合处理工艺,充分发挥了厌氧技术节能、好氧技术高效的优势,成为目前污水处理工艺发展的主要趋势。在国外,由上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和好氧生物膜反应器组成的厌氧—好氧组合处理工艺一直是研究的重点,[9,10,11]并针对组合工艺的硝化/反硝化性能和动力学机理展开了较为深入的研究。[12,13]近年来,Ricardo Franci Goncalves等[14,15]进行的小试和中试的研究结果表明,采用UASB和淹没式曝气生物滤池(BF)组合工艺处理生活污水,两段HRT分别为6h和017h时系统对CODcr 、BOD5 和SS去除率均在90%以上,并且该组合系统相对单一的UASB污水处理系统而言,有更好的稳定出水水质的作用。当BF段的污泥回流至UASB段时,厌氧反应器内有机物甲烷化的能力提高,使产气量增加、剩余污泥量减少,可以减少甚至省去污泥浓缩池和消化池。
由于以UASB为主体的厌氧-好氧组合处理工艺,受温度的影响较大,特别是在低温条件下,系统的性能不能得到充分的发挥。Igor Bodik等[16]通过中试试验研究了厌氧折流板生物滤池反应器和淹没式曝气生物滤池组合工艺低温下处理生活污水时的脱氮性能。系统经过一年的运行,在厌氧段和好氧段的水力停留时间分别为15 h和4h的条件下,即使环境温度低于10℃(平均气温59℃),对CODcr、BOD5和SS的去除率仍达80%左右。低温使硝化的活性受到一定的影响,温度在45-23℃范围内,TKN的去除率在464-873%间变化,并且该系统也具有一定的反硝化功能,为低温环境下生活污水的脱氮处理提供了参考。

参考资料:

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