智能型污水處理器

物填料系統(tǒng)

小試系統(tǒng)主要包括進(jìn)水池、控制區(qū)、生物填料區(qū)等單元,其中生物填料區(qū)由4種處理組組成,即聚丙烯纖維生物填料組、鋁污泥生物填料組、聚丙烯纖維-狐尾藻組和鋁污泥-狐尾藻組,各組均另設(shè)1個(gè)平行試驗(yàn),取平均;承載聚丙烯纖維生物填料和鋁污泥生物填料的網(wǎng)架均采用鋼結(jié)構(gòu);生物膜掛膜采用自然掛膜,網(wǎng)架置于水面以下,將生物填料沿池體長(zhǎng)邊間隔8 cm依次系掛于網(wǎng)架上,水流平行方向設(shè)7行,垂直方向設(shè)4行;狐尾藻種植于生物填料區(qū)的上部,種植密度為100株∕m2。小試系統(tǒng)各部分規(guī)格如表1所示,生物填料與孤尾藻組合組剖面。

為保證小試系統(tǒng)中狐尾藻的穩(wěn)定生長(zhǎng)和生物膜的自然掛膜,在運(yùn)行1個(gè)月后正式開始試驗(yàn)。試驗(yàn)采用連續(xù)進(jìn)水方式,通過(guò)蠕動(dòng)泵調(diào)節(jié)進(jìn)水流速,均由頂部進(jìn)水和出水。該小試系統(tǒng)處理水量為360 L∕d,表面水力負(fù)荷為0.3 m3∕(m2·d),水力停留時(shí)間為2 d。測(cè)定系統(tǒng)出水水質(zhì),主要檢測(cè)TP、TN、NH3-N濃度及CODCr。CODCr采用重鉻酸鹽法測(cè)定;TP濃度采用鉬酸銨分光光度法(紫外可見分光光度計(jì),UV1200,MAPADA)測(cè)定;TN和NH3-N濃度采用氣相分子吸收光譜法(氣相分子吸收光譜儀,GMA3510,森普)測(cè)定。

溶解氧濃度

選取出水口水深10 cm處作為溶解氧(DO)濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn),考察小試系統(tǒng)運(yùn)行期間不同處理組出水DO濃度隨時(shí)間的變化,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,試驗(yàn)運(yùn)行期間,各處理組DO濃度分別為:聚丙烯纖維生物填料組,3.2~4.3 mg∕L;鋁污泥生物填料組,3.5~4.4 mg∕L;聚丙烯纖維-狐尾藻組,6.2~7.1 mg∕L;鋁污泥-狐尾藻組,6.1~7.2 mg∕L。2個(gè)組合組DO濃度變化趨勢(shì)一致,且水體DO濃度遠(yuǎn)高于生物填料組。 pH

系統(tǒng)運(yùn)行期間不同處理組的出水pH隨時(shí)間的變化如圖4所示。由圖4可知,不同處理組的出水pH差異較大,其中鋁污泥生物填料組和鋁污泥-狐尾藻組出水pH較為穩(wěn)定,在7附近波動(dòng);聚丙烯纖維生物填料組和聚丙烯纖維-狐尾藻組出水pH隨時(shí)間變化波動(dòng)范圍較大,聚丙烯纖維-狐尾藻組出水pH維持在6.5以上,而聚丙烯纖維生物填料組出水pH基本在6.5以下,與進(jìn)水pH相差不大。

CODCr的去除效果

系統(tǒng)運(yùn)行期間不同處理組的出水CODCr隨時(shí)間的變化如圖5所示。由圖5可知,不同處理組對(duì)CODCr的去除效果為鋁污泥-狐尾藻組>聚丙烯纖維-狐尾藻組>鋁污泥生物填料組>聚丙烯纖維生物填料組。鋁污泥-狐尾藻組對(duì)CODCr的去除效果好,平均去除率為74.62%;聚丙烯纖維-狐尾藻組次之,平均去除率為69.71%;鋁污泥生物填料組對(duì)CODCr去除效果較差,平均去除率為65.96%;聚丙烯纖維生物填料組去除效果差,平均去除率僅為59.94%。鋁污泥-狐尾藻組的出水平均CODCr可達(dá)到GB 3838—2002的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(<30 mg∕L),聚丙烯纖維-狐尾藻組、鋁污泥生物填料組的出水平均CODCr達(dá)到GB 3838—2002的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)(<40 mg∕L),聚丙烯纖維生物填料組對(duì)CODCr有一定的去除效果,但其出水平均CODCr處于較高水平,未達(dá)到GB 3838—2002的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

排泥設(shè)備
一般來(lái)講隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會(huì)得到改善，但污泥超過(guò)一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的污泥達(dá)到某一預(yù)定大高度之后建議排泥。污泥排泥的高度應(yīng)考慮排出低活性的污泥，并將好的高活性的污泥保留在反應(yīng)器中。
1）建議清水區(qū)高度保持0.5-1.5m；
2）污泥排放可采用定時(shí)排泥方式，日排泥一般為1-2此；
3）需要設(shè)置污泥液面檢測(cè)儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時(shí)間；
4）剩余污泥排泥點(diǎn)以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜；
5）對(duì)于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點(diǎn)排泥；
6）由于反應(yīng)器底部可能會(huì)積累顆粒物質(zhì)和小砂粒，應(yīng)考慮下部排泥的可能性，這樣可以避免或減少在反應(yīng)器內(nèi)積累的砂礫；

5

水解酸化工藝機(jī)理
    水解酸化工藝是考慮到產(chǎn)甲烷菌與水解產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)速度不同，將厭氧處理控制在反應(yīng)時(shí)間段短的厭氧處理第1 階段，即在大量水解細(xì)菌、產(chǎn)酸菌作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過(guò)程。水解酸化工藝作為各種生化處理的預(yù)處理，可改進(jìn)廢水的可生化性，為廢水的有效處理創(chuàng)造良好的條件。厭氧生物降解的基本模式為水解階段，固體物質(zhì)降解為溶解性的物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)；產(chǎn)酸階段，碳水化合物降解為短鏈的揮發(fā)性酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸；甲烷化階段是整個(gè)厭氧消化過(guò)程的控制階段。
厭氧生化處理過(guò)程：高分子有機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段：水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。 
1、水解階段 
水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。  
2、發(fā)酵（或酸化）階段 
發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程，在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，因此這一過(guò)程也稱為酸化。  
3、產(chǎn)乙酸階段 
在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。 
4、甲烷階段 
這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。 
水解酸化分析 
高分子有機(jī)物因相對(duì)分子量巨大，不能透過(guò)細(xì)胞膜，因此不可能為細(xì)菌直接利用。它們?cè)谒怆A段被細(xì)菌胞外酶分解為小分子。例如，纖維素被纖維素酶水解為纖維二糖與葡萄糖，淀粉被*分解為麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白質(zhì)酶水解為短肽與氨基酸等。這些小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水并透過(guò)細(xì)胞膜為細(xì)菌所利用。水解過(guò)程通常較緩慢，多種因素如溫度、有機(jī)物的組成、水解產(chǎn)物的濃度等可能影響水解的速度與水解的程度。 
酸化階段，上述小分子的化合物在酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)胞外。發(fā)酵細(xì)菌絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌存在于厭氧環(huán)境中，這些兼性厭氧菌能夠起到保護(hù)嚴(yán)格厭氧菌免受氧的損害與抑制。這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)性脂肪酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等，產(chǎn)物的組成取決于厭氧降解的條件、底物種類和參與酸化的微生物種群。
水解是指有機(jī)物進(jìn)入微生物細(xì)胞前、在胞外進(jìn)行的生物化學(xué)反應(yīng)。微生物通過(guò)釋放胞外自由酶或連接在細(xì)胞外壁上的固定酶來(lái)完成生物催化反應(yīng)。 
酸化是一類典型的發(fā)酵過(guò)程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機(jī)酸。 
從機(jī)理上講，水解和酸化是厭氧消化過(guò)程的兩個(gè)階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理?？紤]到后續(xù)好氧處理的能耗問(wèn)題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預(yù)處理。混合厭氧消化工藝中的水解酸化的目的是為混合厭氧消化過(guò)程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩項(xiàng)厭氧消化工藝中的產(chǎn)酸相是將混合厭氧消化中的產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分開，以創(chuàng)造各自的環(huán)境。 

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