小型生活污水处理设备

小型生活污水处理设备

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废水厌氧生物处理的工艺及设备
废水厌氧生物处理的工艺有多种多样，目前在实际应用中采用较多的厌氧滤池和上流式厌氧污泥床反应器。
（一）厌氧滤池
厌氧滤池又称厌氧固定膜反应器，是60年代开发的新型高效厌氧处理装置。滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。滤池中的生物膜不断地进行新陈代谢，脱落的生物膜随出水流出池外。如果废水从池底部进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；如果废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底排出，称降流式厌氧滤池。

     厌氧生物滤池填料的比表面积越大，可以承受的有机物负荷越高；空隙率越大，滤池的容积利用系数越高堵塞现象减少。因此，与好氧生物滤池，类似，对填料的要求为：比表面积大，填充后空隙率高，生物膜易附着，对微生物细胞无抑制和毒害作用，有一定强度，且质轻、价廉、来源广。填料层高度，对拳状滤料，高度以不超过1.2m为宜；对于塑料填料，高度以1～6m为宜。填料的支撑板通常采用多孔板。
进水系统需考虑易于维修而又使补水均匀，且有一定的水力冲刷强度。对直径较小的厌氧滤池常用短管布水，对直径较大的厌氧滤池多用可拆卸的多孔管布水。
在厌氧生物滤池中，厌氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厌氧活性污泥的形式存在于滤料的孔隙中。厌氧微生物总量沿池高分布是很不均匀的，在池进水部位高，相应的有机物去除速度快。当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度高时和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象。为此，对厌氧生物滤池采取如下改进：
（1）出水回流，使进水有机物浓度得以稀释，同时提高池内水流的流速，冲刷滤料孔隙中的悬浮物，有利于消除滤池的堵塞。
（2）为了避免堵塞，部分充填载体，即仅在滤池底部和中部各设置一填料薄层，因而空隙率大大提高。
（3）采用平流式厌氧生物滤池，滤池前段上部进水，后段上部出水，顶部设气室，底部设污泥排放口，使沉淀悬浮物得以连续排除。
（4）采用软性填料。性填料空隙率大，可克服堵塞现象。厌氧生物滤池的特点：
（1）由于填料为微生物附着生长提供了较大的表面积，滤池中的微生物量较高，因而可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为2～16kg∕（m³.d）,且耐冲击负荷能力强。
（2）废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快。
（3）微生物以固着生长为主，不易流失，不需污泥回流和搅拌设备。
（4）启动或停止运行后再启动时间短。
但该工艺也存在一些问题，如处理含悬浮物浓度高的有机废水易发生堵塞，尤以进水部分更严重。此外，滤池的清洗也还没有简单有效的方法。

小型生活污水处理设备膜分离技术
利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。蒋展鹏等[6]采用电渗析法和聚丙烯(PP)中空纤维膜法处理高浓度氨氮无机废水可取得良好的效果。电渗析法处理氨氮废水2000～3000mg/L，去除率可在85％以上，同时可获得8.9％的浓氨水。此法工艺流程简单、不消耗药剂、运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。PP中空纤维膜法脱氨效率＞90％，回收的硫酸铵浓度在25％左右。运行中需加碱，加碱量与废水中氨氮浓度成正比。
乳化液膜是种以乳液形式存在的液膜具有选择透过性，可用于液-液分离。分离过程通常是以乳化液膜（例如煤油膜）为分离介质，在油膜两侧通过NH3的浓度差和扩散传递为推动力，使NH3进入膜内，从而达到分离的目的。用液膜法处理某湿法冶金厂总排放口废水（1000～1200mgNH4+-N/L，pH为6～9）[7]，当采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚为表面活性剂用量为4％～6％，废水pH1.4MAP沉淀法。

一、厌氧生物处理的基本原理
废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件通过厌氧微生物（包括兼性微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化炭等物质的过程，也称为厌氧消化。它与好氧过程低根本区别，在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。
厌氧生物处理是一个复杂的生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成，因而可粗略地将厌氧消化过程划分为三个连续的阶段，即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。

*阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
由于简单碳水化合物的分解产酸作用要比含氮有机物的分解产氨作用迅速，故蛋白质的分解在碳水化合物分解后产生。
含氮有机物分解产生NHз,除了提供合成细胞物质的氮源外，在水中部分电离，生成NH⒋HCOз, 具有缓冲消化液pH的作用，故有时也把继碳水化合物分解后的蛋白质分解产氨过程称为性减退期。

虽然生物法在处理挥发性有机废气方面有很多的优点和好处，但是它也有一些不足，生物法的缺点主要是所能承载的污染物负荷不能太高,因而一般占地较大。另外,对于气态污染物生物进化的机制了解还不充分,设计和运行基本还停留在经验和现场实验获取数据的水平,造成一些设备的运行效果不稳定。

添加阻垢剂可以控制碳酸盐垢、硫酸盐垢以及氟化钙垢，还可以抑制硅垢。添加的阻垢剂可分为3类：六偏磷酸钠、有机磷酸盐和多聚丙烯酸盐。添加阻垢剂的优点是操作简单，膜前无任何处理步骤，且添加剂量可精确控制;缺点是会增加浓水COD,高回收率下可能失效，阻垢剂含量高或阻垢剂种类选择不当时仍有可能堵膜。
通过调酸，可使碳酸钙维持溶解状态。调酸处理的优点是操作简单，污水pH不高时，成本低于除硬处理;缺点是调酸处理对Ca、Mg离子无去除作用，浓水侧Ca、Mg离子含量仍较高，且对管路防腐要求较高。此外，仅采用加酸控制碳酸钙结垢时，要求浓水中的 LSI 或S&DSI 指数必须为负数。

杀菌按性质可分为化学杀菌和物理杀菌。化学杀菌主要采用杀菌剂，杀菌剂的作用方式可分为杀菌作用和抑菌作用。污水处理中常用的杀菌剂可分为无机杀菌剂和有机杀菌剂，也可按化学性质分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂。无机杀菌剂以氧化型为主，如二氧化氯、臭氧等，有机杀菌剂主要是阳离子的季铵盐类物质。
氧化性杀菌剂是强氧化剂，能够氧化微生物体内起新陈代谢作用的酶而杀灭微生物。氧化性杀菌剂的特点是杀菌速度快、成本较低，但药剂使用过程存在一定的安全隐患;非氧化性杀菌剂是以致毒剂作用使微生物的酶系统失去活性，破坏细胞的新陈代谢，破坏细胞壁、细胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中还原性物质的影响，对pH变化不敏感。非氧化性杀菌剂可以弥补氧化性杀菌剂的不足。
物理杀菌方式主要有超声波与磁场组合杀菌、变频电脉冲杀菌和紫外线杀菌等〔16〕。超声波与磁场组合杀菌能够自动周期性地、有规律地产生各种频率的强大直流脉冲电磁波，直接击穿细菌的细胞壁而导致细菌死亡，同时污水在这种直流脉冲电场作用下，迅速发生微弱的氧化还原反应，在阳极区附近产生一定量的氧化性物质与细菌作用，破坏了细菌正常的生理功能，使细胞膜过氧化而死亡，从而达到杀菌目的。

生化联合法
物化方法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而受到限制，但是不能将氨氮浓度降到足够低（如100mg/L以下）。而生物脱氮会因为高浓度游离氨或者亚硝酸盐氮而受到抑制。实际应用中采用生化联合的方法，在生物处理前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。
研究采用吹脱-缺氧-好氧工艺处理含高浓度氨氮垃圾渗滤液。结果表明，吹脱条件控制在pH=95、吹脱时间为12h时，吹脱预处理可去除废水中60%以上的氨氮，再经缺氧-好氧生物处理后对氨氮（由1400mg/L降至19.4mg/L）和COD的去除率>90%。
用生物活性炭流化床处理垃圾渗滤液（COD为800～2700mg/L，氨氮为220～800mg/L）。研究结果表明，在氨氮负荷0.71kg/(m3•d)时，硝化去除率可达90％以上，COD去除率达70％，BOD全部去除。以石灰絮凝沉淀+空气吹脱做为预处理手段提高渗滤液的可生化性，在随后的好氧生化处理池中加入吸附剂（粉末状活性炭和沸石），发现吸附剂在0～5g/L时COD和氨氮的去除效率均随吸附剂浓度增加而提高。对于氨氮的去除效果沸石要优于活性炭。
膜-生物反应器技术（MBR）是将膜分离技术与传统的废水生物反应器有机组合形成的一种新型高效的污水处理系统。MBR处理效率高，出水可直接回用，设备少战地面积小，剩余污泥量少。其难点在于保持膜有较大的通量和防止膜的渗漏。李红岩等[15]利用一体化膜生物反应器进行了高浓度氨氮废水硝化特性研究。研究结果表明，当原水氨氮浓度为2000mg/L、进水氨氦的容积负荷为2.0kg/(m3•d)时，氨氮的去除率可达99％以上，系统比较稳定。反应器内活性污泥的比硝化速率在半年的时间内基本稳定在0.36/d左右。