某餐廚垃圾廢水處理工程項目設計方案

1、某餐廚垃圾廢水處理工程項目設計方案1.1 工程概況中國飲食文化源遠流長，作為中華民族飲食文化的支柱行業(yè) - 餐飲業(yè)，在中國民眾的日常生活中占有很重要的位置 , 隨著改革開放的不斷深入，人民群眾可支配性收入的不斷增加 , 餐飲業(yè)在地方 GDP收入中越來越顯現(xiàn)出其突出的地位，已經(jīng)成為部分地區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。市作為中國改革開放的先頭兵，在各方面都取得了嬌人的成績，更成為新興的旅游城市，進一步推動了市餐飲業(yè)的蓬勃發(fā)展，隨著2011 年世界大運會的即將召開，必將使市餐飲業(yè)再上一個新臺階。任何事情都有其兩面性，在滿足廣大人民群眾物質(zhì)文明和合理飲食的條件下，也衍生出一些與生活環(huán)境密切相關的不良產(chǎn)物 - 餐飲垃圾

2、。餐飲垃圾的大量出現(xiàn)，極危害了我們賴以生存的水土和大氣環(huán)境，為了強化餐飲垃圾的集中管理，還市民一片凈土、一爿，市政府特指定有處置技術和處理能力的環(huán)保單位集中收運和科學處理。市某再生資源，作為具有垃圾處理自主知識產(chǎn)權的科技型企業(yè)，在激烈的市場競爭中脫穎而出，成為南山區(qū)餐飲垃圾集中處理的受理單位。公司在南山區(qū)媽灣大道，南山垃圾發(fā)電廠南側(cè)，建立一坐日處理能力達 200t/d 的餐飲垃圾處理廠，在垃圾的收運和處理過程中，不可避免的產(chǎn)生了一定量的餐飲垃圾廢水，廢水總量為： 100t/d 。在這些餐飲垃圾廢水中，含有大量的動植物油脂、淀粉、果蔬汁、飲料等物質(zhì)，這些廢水富含動植物油脂、蛋白質(zhì)和氨基酸等有機物

3、 , 若不經(jīng)過處理直接排入水體，所含有機物將迅速被氧化而大量消耗水體中的溶解氧，造成水體嚴重缺氧，同時，由于油脂類等不溶物的存在，致使水面復氧能力嚴重下降，從而影響魚類和其他水生動物的生存，同時，廢水中懸浮物在厭氧條件下極易分解產(chǎn)生臭氣，惡化區(qū)域環(huán)境。某公司本著呵護當?shù)孛癖?、保護生存環(huán)境的愿望，積極響應并模執(zhí)行國家和地方的環(huán)保政策，決定對該工程廢水加以處理。受某公司的委托，我公司決定對該垃圾廢水做方案設計，通過本餐飲垃圾廢水處理方案設計，力求在設計理念、處理方法、工程造價和施工方法上能達到先進、合理的優(yōu)化組合。1.2 編制目的、依據(jù)、原則和圍（ 1）編制目的對餐飲垃圾廢水處理工藝進行詳細優(yōu)化設

4、計，并提出主要設備材料表，據(jù)此編制投資估算。（ 3）編制原則嚴格執(zhí)行國家和地方有關環(huán)境保護的各項規(guī)定，確保出水指標達到國家和地方有關污染物排放標準。1) 采用技術成熟、運行可靠、投資節(jié)省的新工藝、新技術、新材料和新設備，在嚴格達標的情況下，做到投資少、運行費用低。2) 技術線路成熟、簡單明了，操作管理方便。3) 采用先進可靠的自動化控制技術，提高系統(tǒng)的管理水平，確保系統(tǒng)安全可靠地運行。4) 污水處理系統(tǒng)在運行上有較大的靈活性和可調(diào)性，可以適應污水水質(zhì)、水量和水溫的波動。5) 符合環(huán)保節(jié)能要求，設計中力求系統(tǒng)具有良好環(huán)境，降低酸堿用量；采用低能耗、低噪聲的國及進口優(yōu)質(zhì)名牌產(chǎn)品和節(jié)能動力設備，降低

5、系統(tǒng)運行成本，取得良好的經(jīng)濟效益。6) 污水處理系統(tǒng)的設計考慮事故的排放、設備備用等保護措施。7) 污水處理廠的規(guī)劃布置充分考慮用地狀況，各處理單元相協(xié)調(diào)。8) 在工程設計中優(yōu)先考慮下列三項因素：運行成本、工程投資、占地面積。9) 妥善處置污水處理過程中產(chǎn)生的排渣、污泥、噪聲，避免二次污染。（ 4）編制圍3對 100m/d 餐飲垃圾廢水處理工程進行系統(tǒng)設計，主要包括物化前處理、厭氧處理工藝（含 UASB反應器）、好氧處理工藝系統(tǒng)等。本設計編制圍包括廢水處理站全部建、構筑物及配套工程。對廢水站廢水處理工藝進行優(yōu)化組合和經(jīng)濟技術比較；確定經(jīng)濟、可行、合理的工藝技術方案。對方案進行工藝、建筑、結構、

6、非標設備、電氣、機械、自控及消防等分析評價，提出處理站定員、操作、節(jié)能等方面說明。1.3 廢水水量及水質(zhì)（ 1）進水水量及水質(zhì)根據(jù)某 公司 提供 的資 料，匡 算本 套處 理系 統(tǒng)需要 處理 生產(chǎn) 廢水 水量為3，每天分三班連續(xù)運行，運行24 小時，則小時流量為3100m/d4.2m /h ；廢水中主要污染物指標為CODCr、 BOD5、懸浮物 SS、石油類、氨氮、 pH 值等，根據(jù)提供的資料，確定該生產(chǎn)廢水的水量及水質(zhì)。（見表1-1 ）表 1-1 ：廢水水質(zhì)及水量表污染指標生產(chǎn)廢水設計值備注3100100排水量 m/dpH4-5.65CODCr mg/L63200mg/L68000BODmg

7、/L34100mg/L340005SS（懸浮物） mg/L14200mg/L15000NH3-N（氨氮） mg/L271mg/L300Cl -1( 氯化物 ) mg/L5820mg/L6000石油類2410mg/L2500（ 2）排放標準經(jīng)處理后外排廢水應執(zhí)行省地方標準水污染物排放限值（DB44/26-2001），根據(jù)標準要求，本處理裝置外排水質(zhì)見表1-2 。表 3-2 ：水污染物排放限值（ DB44/26-2001 ）污染指標標準要求備注pH69COD mg/L110CrBOD5mg/L 30懸浮物 mg/L100氨氮 mg/L 15磷酸鹽1.0石油類8.0（ 3）受納水體經(jīng)過處理后的廢水一

8、部分回用于垃圾車輛的清洗，一部分進入排放口，外排水排入市政污水管網(wǎng)或環(huán)保管理部門指定的受納水體。1.4 現(xiàn)場自然條件自然地理略地形地貌略水文條件略場地地震效應略第二章工藝方案比較和選擇根據(jù)以上敘述可知，該垃圾廢水處理量為100t/d ，排放特點：每天下午和晚間集中排放，其他時間連續(xù)小量排放，節(jié)假日稍微增量，廢水中主要污染物指標為 CODCr、 BOD5、懸浮物 SS、動植物油脂、氨氮、 pH 值等，屬于長周期、小水量、高污染的排放形式。根據(jù)垃圾廢水污染物的性質(zhì)來分析，其特點是廢水中含有大量的油脂、膠體粒子和懸浮物，主要成分為動植物油脂、無機鹽分、表面活性劑、蛋白質(zhì)和氨基酸等，該類有機物廢水的處

9、理方法主要有物理法、化學法、物化法、生物法及生化法等。針對該廢水的水質(zhì)水量等特點，現(xiàn)將各類有關方法分析如下：2.1污水處理方法的比較物理法SS 不僅僅是污水中懸浮物含量的指標，關鍵是 SS 和 COD、 BOD的含量有直接的關系，不但自身可能是 COD的重要來源，還能通過自身的吸附能力攜帶大量的溶解性 COD，所以，物理法不但能去除 SS，而且能通過 SS 的去除而降低廢水中的 COD。因此，對于大多數(shù)的廢水來說，物理法是廢水處理工藝中必不可少的工序。物理處理法的重點是去除廢水部分固體懸浮物、油類等。物理法主要包括重力分離、離心分離、過濾、粗粒化、膜分離和蒸發(fā)等方法。重力分離技術：依靠油- 水

10、比重差進行重力分離是餐飲廢水治理的關鍵。從油水分離的試驗結果看，沉淀時間越長，從水中分離浮油的效果越好。自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池作為含油廢水治理的基本手段，已被廣泛采用。離心分離技術：離心分離是使裝有廢水的容器高速旋轉(zhuǎn)，形成離心力場，因顆粒和污水的質(zhì)量不同，受到的離心力也不同。質(zhì)量大的受到較大離心力作用被甩向外側(cè)，質(zhì)量小的則停留在側(cè)，各自通過不同的出口排出，達到分離污染物的目的。含油廢水經(jīng)離心分離后，油集中在中心部位，而廢水則集中在靠外側(cè)的器壁上。按照離心力產(chǎn)生的方式，離心分離可分為水力旋流分離器和離心機。其中水力旋流器，由于具有體積小、重量輕、分離性能好、運行安全可靠等優(yōu)點，而備受

11、重視。目前在世界各油國都有應用。我國引進的數(shù)套 Vortoil 水力旋流器，在油田污水處理上取得了良好的效果。粗?；菏侵负蛷U水通過一個裝有粗粒化材料的設備時，油珠粒徑由小變大的過程。目前常用的粗?；牧嫌惺⑸啊o煙煤、蛇紋石、粒、樹脂等材料。粗?；凸抻靡匀コ?jīng)前期治理后的含油污水中的細小油珠和乳化油。過濾法：過濾器有壓力式和重力式兩種，目前我國普遍采用的是壓力式，有石英砂過濾器、核桃殼過濾器、雙層濾料過濾器、多層濾料過濾器等。近年來，隨著纖維材料的發(fā)展，以纖維材料為濾料發(fā)展起來的深床高精度纖維球過濾器，因其具有纖維細密、過濾時可形成上大下小的理想濾料空隙分布、納污能力大、反洗濾料不流

12、失等優(yōu)點，發(fā)展迅速。膜分離：膜分離技術被認為是“ 21 世紀的水處理技術”，是一大類技術的總稱。主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透等幾類。這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。特別是超濾，在懸浮物去除領域已經(jīng)有一定的應用，在除油的相關研究中取得了定的進展，逐漸從實驗室走向?qū)嶋H應用階段。膜法水處理技術的基本特征膜類型孔徑大小 / m功 能膜間壓力微濾（ MF）0.10.2去除懸浮固體1.72×10 53.44 ×10 5 Pa去除有機物、細菌和熱原1.72×10 56.89 ×10 5 Pa超濾（ U

13、F）0.010.1質(zhì)去除膠體物質(zhì)去除懸浮（ 25 100psi ）固體去除染料大分子去除病毒去除大的無機離納濾（ NF）0.0010.01子去除分子量在 3009.30×10 51000 圍的有機化合物去除15.86 ×10 5Pa(135 230ps)三價鹽反滲透去除所有有機化合物去除13.80 ×10 5（ RO）所有溶解鹽去除病毒、細68.90 ×10 5Pa(200 菌和熱原質(zhì)1000psi)Humphery 等人采用Membralox 瓷膜進行了陸上和海上采油平臺的采出水處理研究，經(jīng)過適當?shù)念A處理后取得了較好的效果，懸浮物含量由73 290mg

14、/L 降低到 1mg/L 以下，油含量由8583mg/L 降低到 5mg/L 以下。 Simms 等人采用高分子膜和Membralox 瓷膜對加拿大西部的重油采出水進行了處理，懸浮物含量由150 2290mg/L 降低到 1mg/L 以下，油含量由 125 1640mg/L 降低到 20mg/L 以下。美國在 1991 前后研究了一種瓷超濾膜處理采出水用于油田回注，在美國路易斯安那、墨西哥灣的海上和陸上油田進行了小規(guī)模生產(chǎn)實驗。采出水先進行投加化學藥劑和沉降分離常規(guī)處理后，出水含油為27583mg/L ，經(jīng)過超濾處理后降為 10mg/L 以下。美國加利福尼亞的德克薩斯砂道油田位于薩里納斯谷，氣

15、候干旱，特別是近幾年來地下水位降到臨界點，因此研究決定向地下水注入高質(zhì)量的水以補充水源的不足，實驗以砂道油田采出水作為水源，用膜法處理使其滿足飲用或灌溉要求。Chen 等對 0.2 0.8 m瓷膜處理油田采出水進行了研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過 Fe(OH)2 預處理，可使油質(zhì)量分數(shù)由27×10 6583×10 6 降低到 5×10 6 以下，懸浮固體由 73×10 6350×10 6 降低到 1×10 6 以下，通過反沖和快速沖洗，膜通量能在較長時間達到3000L/(m2·h) 。在國，永發(fā)等用超濾膜處理勝利油田東辛采油廠預處理過的廢水

16、，處理后油截留率為 97.7%，能達到低滲透油田回注水標準。梁立軍等用中空纖維超濾器對油田的注水站的回注水進行了試驗，開發(fā)的膜組件在通量上比常規(guī)的中空纖維組件大 3 4 倍，在 0.08MPa 的壓差下，通量最大。溫建志等采用中空纖維超濾膜對油田含油廢水進行了處理，研究表明，總懸浮固體質(zhì)量濃度由6.69mg/L下降為 0.56mg/L ，油質(zhì)量濃度由 127.09mg/L 下降為 0.5mg/L ，達到滿意的效果。王懷林等采用化工大學膜科學技術研究所生產(chǎn)的0.2 m 和 0.8 m 瓷微濾膜對真武油田的采出水進行處理，效果很好?；瘜W法化學法主要用于處理廢水中不能單獨用物理法或生物法去除的一部分

17、膠體和溶解性物質(zhì)，特別是含油廢水中的乳化油?；瘜W法包括混凝沉淀、化學氧化和中和法?；炷恋矸ǎ菏墙柚炷齽δz體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，在絮凝劑的作用下，發(fā)生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性污染物。目前采用的混凝劑主要有鋁鹽類、鐵鹽類、聚丙烯酰胺（PAM）類、接枝淀粉類等?；瘜W氧化法：是轉(zhuǎn)化廢水中污染物的有效方法，能將廢水中呈溶解狀態(tài)的無機物和有機物轉(zhuǎn)化為微毒、無毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化成容易與水分離的形態(tài)。該法分為化學氧化法，電解氧化法和光化學催化氧化法3 類?；瘜W氧化是指利用強氧化劑( 如 O2、 O3、 Cl2 、 H2O2、KMnO4、 K2FeO4等 ) 氧化分解廢水

18、中油和COD等污染物質(zhì)以達到凈化廢水的一種方法。電解氧化法是指在廢水中插入電極，通以一定的直流電廢水中的油和 COD等污染物在陽極發(fā)生電氧化作用或與電解產(chǎn)生的氧化性物質(zhì) ( 如 C12、 C1O、 Fe3等 ) 發(fā)生化學氧化還原作用，以達到凈化廢水的一種方法。光化學催化氧化法是指以半導體材料 ( 如 TiO2、 Fe2O3、WO3等 ) 利用太能或人造光能 ( 如紫外燈、日光燈等 ) 使廢水中的油和 COD等污染物質(zhì)降解以達到凈化廢水的一種方法。目前常用的處理含油廢水的方法包括超臨界水氧化、濕式空氣氧化、臭氧氧化、TiO2 電極氧化、 Fenton 試劑氧化等。總之，化學法即通過加入一定的化學

19、試劑通過化學的方法使污染物和其發(fā)生化學反應而生成穩(wěn)定氣、固、液的一種方式，它能使污染物生成CO2、 N2、 H2O和沉淀物或其他無毒無害物質(zhì)。隨著生物技術的發(fā)展，在污水處理方面，化學法已逐漸被生物法所取代，但在毒性廢水和重金屬廢水的處理方面，化學法仍占據(jù)著絕對的地位，在小量廢水處理和間歇式廢水處理工程中，由于成本和操作連續(xù)性的原因，化學法也不適為一種首選工藝。物理化學法含油污水物化處理法通常包括氣浮法和吸附法兩種。氣浮法：是將空氣以微小氣泡形式注入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的油粒粘附，因其密度小于水而上浮，形成浮渣層從水中分離。常投加浮選劑提高浮選效果，浮選劑一方面具有破乳作用和起泡作用，另

20、一方面還有吸附架橋作用，可以使膠體粒子聚集隨氣泡一起上浮。登慶等把電氣浮技術應用于油田采出水處理中，研究表明電氣浮工藝用于油田采出水除油及殺菌是可行的。陽極用于除油，陰極用于殺菌，除油率為8090，電耗約為0.1kW·h/m3。吸附法：主要是利用固體吸附劑去除廢水中多種污染物。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為表面吸附、離子交換吸附和專屬吸附三種類型。含油污水處理中采用的吸附主要是利用親油材料來吸附水中的油。常用的吸附材料是活性炭，由于其吸附容量有限，且成本高，再生困難，使用受到一定的限制，故一般只用于含油廢水的深度處理。因此，近年來開展了尋求新的吸油劑方面的研究，研究主要集中在兩

21、點：一是把具有吸油性的無機填充劑與交聯(lián)聚合物相結合，提高吸附容量：二是提高吸油材料的親水性，改善其對油的吸附性能。20 世紀 70 年代，美國學者Richard首次提出了超聲波輻照的化學效應，隨著超聲波技術的不斷發(fā)展，大功率超聲波設備的問世，超聲波的物理化學效應逐漸成為人們的研究熱點。 20 世紀 90 年代以來，國外學者紛紛致力于超聲波降解有機物的研究，開始將超聲波應用于控制水污染，尤其是治理廢水中難以降解的有毒有機污染物，結果表明，超聲波對污染水體的降解機理是聲空化效應及由空化產(chǎn)生的增強化學反應的活性自由基的作用。書光等在超聲波處理石油污水的實驗中探討了時間、功率、 pH 值和溫度的影響。

22、另外，徐有生等取得專利并大力推廣的微波能水處理技術，也開始應用于含油污水的治理。生物法當前的生物法主要用于有機廢水的處理，其工藝過程就是通過各種生物細菌的繁衍和生長將有機物進行降解或消化，例如，利用專有細菌的生物催化作用，可以使有機物發(fā)生生化反應而生成其他穩(wěn)定物質(zhì)，或?qū)⒂袡C物作為細菌生長繁衍的飼料，同時將有機物轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的無機物，從而達到凈化污水的目的。例如通常所講的活性污泥法厭氧法和好氧法。生物法去除的污染污主要是有機物，去除的污染指標主要有COD、 BOD、NH3-N和 P，現(xiàn)將生物法去除以上污染指標的作用和效果作以下分析：的去除一般認為，組成廢水中BOD5的物質(zhì)是可溶性或小分子有機物，從

23、化學和生物學角度來看，是比較容易氧化分解的一類有機物質(zhì)。其去除方法有化學法和生物法，如化學氧化法中的折點加氯法、臭氧氧化法、二氧化氯法等，生物法中的好氧生物法即活性污泥法。活性污泥法是目前廢水處理中應用最廣泛的好氧生物處理技術，近幾十年來，其生物反應和凈化機理的研究已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，工藝流程漸趨成熟、合理，很適合大規(guī)模、濃度高的廢水處理，選擇活性污泥法作為廢水的處理方法已成為大家的共識。污水中 BOD5 的去除是靠微生物的吸附和代作用，然后對污泥與水進行分離完成的?；钚晕勰嘀械奈⑸镌谟醒醯臈l件下將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞，將另一部分有機物進行分解代以便獲得細胞合成所需的能量，

24、其最終產(chǎn)物是 CO2 和 H2O 等穩(wěn)定物質(zhì)。這也就是污水中 BOD5的降解過程。在這種合成代與分解代過程中，溶解性有機物（例如低分子有機酸等易降解有機物）直接進入細胞部被利用，而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進入細胞部被利用，如：原生質(zhì)（微生物）剩余污泥（C5H7NO2）有機物 +O2+微生物中間產(chǎn)物CO2、H2 O、 NH3、 SO42- 、 PO43- +能廢水生物處理過程示意圖由此可見，微生物的好氧代作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，因此可以使處理水中的殘余 BOD5 濃度降得很低。但對于不溶性有機物質(zhì)如：油脂、淀粉

25、、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，采用活性污泥法就不能完全有效的將其去除，要想達到更高的出水要求，必須用化學氧化法。由此可見，微生物的好氧代作用對污水中溶解性有機物的降解非常有效，并且代產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)，對非溶解性有機物的降解作用就大打折扣，因此，在污水處理系統(tǒng)中往往把厭氧水解酸化作為好氧處理工藝的預處理，以便將復雜的大分子有機物分解為好氧菌可以接受的小分子有機酸類物質(zhì)，使好氧菌能徹底降解廢水中的有機物（ COD）。在生物法處理工藝中，好氧工藝在去除BOD方面是不可代替的方法。但具體選擇生物法或化學法，要根據(jù)處理水的量和排出水的要求來決定。的去除污水中的 CODCr是廢水生物好氧量的一個定義性指標，實際上，

26、即使不容易生物降解的有機物如各種油脂類、蛋白質(zhì)、復雜有機物和高分子碳水化合物，使用重鉻酸鉀也能將其氧化，因此，我們通常所說的CODCr 是易生物降解和難生物降解的COD總合。其去除方法同樣有化學法和生物法，如化學氧化法中的折點加氯法、臭氧氧化法、二氧化氯法等，生物法中的厭氧生物處理法可以將活性污泥法難降解的有機物分解，然后再進行活性污泥法處理，由于餐飲垃圾廢水中普遍含有的是可生化有機物（通過厭氧和好氧降解），因此，本章節(jié)就生物法各種工藝作一技術性對比。廢水中CODCr 包括溶解性有機物和難溶性有機物的氧化需氧量，其中，難溶性有機物不容易生化處理，一般認為，BOD5/CODCr0.25不宜采用生

27、物處理工藝； BOD5/CODcr 0.3可以生化； BOD5/CODCr 0.45的污水可生化性較好。BOD5/CODCr 指標是判別污水可生化性最簡單、直接、也最為常見的方法。但以上提及的各種油脂類、蛋白質(zhì)、復雜有機物和高分子碳水化合物等在適宜的環(huán)境下，專性微生物能夠?qū)⑵浞纸猓赐ǔＫf的水解酸化，然后在好氧環(huán)境中，好氧菌發(fā)揮其優(yōu)勢，將已經(jīng)分解為小分子的有機物降解，從而將廢水中的 CODCr基本去處。具體生化過程如下圖所示：代謝產(chǎn)物H2O、 CO2、+ 能量NH污水中的有機物+O2CxHyOz源呼吸代謝產(chǎn)物H2O、CO2、NH3合成細胞物質(zhì)+ 能量C5H7NO2+ O2內(nèi)源呼吸殘留微生物對

28、有機物的分解代和合成代及其產(chǎn)物示意圖從微生物的作用機理來講，生化處理工藝可大致分為兩類，即好氧工藝和厭氧工藝。一、好氧生物處理好氧工藝主要是一種在提供游離氧的環(huán)境下，以好氧微生物為主，使有機物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。廢水中存在的各種有機物，主要以膠體態(tài)、溶解態(tài)的有機物為主，作為微生物的營養(yǎng)源，這些高能位的有機物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應逐級釋放能量，最終以低能位的無機物質(zhì)穩(wěn)定下來，達到無害化的要求，以便進一步回到自然環(huán)境或妥善處理。好氧工藝主要有活性污泥法及其變種如：常規(guī)活性污泥法、續(xù)批式活性污泥法（ SBR）、好氧塘、氧化溝、生物濾池法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤等，近年來又出現(xiàn)了活性污泥強化

29、工藝-MBR 。用活性污泥法、氧化溝、曝氣穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法、MBR等好氧法處理高濃度有機廢水都有成功的經(jīng)驗，好氧處理可有效地降低BOD5、 CODCr 和氨氮，還可以去除鐵、錳等金屬離子。1、常規(guī)活性污泥法活性污泥法因其運行費用低、效率高而得到了廣泛的應用。美國和德國的幾個活性污泥法廢水處理廠的運行結果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的處理效果。例如美國賓州Fall Township廢水處理廠，其垃圾滲濾液進水的CODCr 為600021000mg/l ，BOD5為 3000 13000mg/l ，氨氮為200 2000mg/l ，活性污泥池

30、的污泥濃度 (MLVSS)為 600012000mg/l ，是一般活性污泥法污泥濃度的36 倍 。 在 容積 負 荷為 1.87KgBOD5/m3 d 時 ， F/M 為 0.15 0.31KgBOD5/ kgMLVSS d， BOD5的去除率為 97。該廠的運行數(shù)據(jù)說明，只要適當提高活性污泥法濃度，使F/M 在 0.03 0.3l KgBOD5/kgMLVSSd 之間（不宜再高），采用活性污泥法能夠有效地處理高濃度的有機廢水。2、缺氧好氧活性污泥法缺氧好氧活性污泥法（SBR、氧化溝）等工藝，因其具有能維持較高運轉(zhuǎn)負荷，耗時短等特點，比常規(guī)活性污泥法更有效。最終出水的平均CODCr、BOD5分

31、別從原來的4000 13000mg/l、 1600 11000mg/l降低到CODCr 300mg/l、BOD550mg/l。總?cè)コ史謩e為CODCr96.4、 BOD599.6。缺氧好氧活性污泥法處理廢水中的磷和氮也優(yōu)于其它生物法。磷的平均去除率為90.5 ；氮的平均去除率為67.5 。缺氧好氧有效地解決了其它生物處理方法中經(jīng)常出現(xiàn)的NH3-N、 NHX-N含量過高對好氧段的抑制問題。3、曝氣穩(wěn)定塘與活性污泥法相比，曝氣穩(wěn)定塘體積大，有機負荷低，盡管降解進度較慢，但由于其工程簡單，在土地資源豐富的地區(qū)，是最省錢的好氧生物處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小試、中試及生產(chǎn)規(guī)模的研究

32、都表明，采用曝氣穩(wěn)定塘能獲得較好的處理效果。4、生物膜法與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負荷的優(yōu)點，而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物，如硝化菌之類。但是生物膜法只能處理與城市廢水性質(zhì)相近的廢水，對于有機物、氨氮較高的高濃度有機廢水，此方法還有待研究。5、曝氣生物濾池 (BAF)曝氣生物濾池又稱淹沒式曝氣生物濾池，是在20 世紀 70 年代末 80 年代初出現(xiàn)歐洲的一種膜法處理工藝。當時，歐洲各國出臺了更嚴格的出水排放標準，增加了控制出水氮、磷含量的指標。而大城市中，越來越多的污水處理廠建在城區(qū)附近，甚至成為市區(qū)的一部分。這種出于經(jīng)濟考慮的新趨勢，給污水處理技術的選擇帶來了困

33、難。在這種情況下，BAF 脫穎而出。該技術最初是用在污水處理的二級處理以后，由于其良好的處理性能，應用圍不斷擴大。與傳統(tǒng)的活性污泥相比， BAF 活性微生物的濃度要高得多。由于反應圍體積小，且不需二沉池，其占地面積僅為活性污泥法的1/3 ，此外，還具有臭氣少、具有模塊化結構和便于自控制等優(yōu)點。6、接觸氧化工藝生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法，相當于在曝氣池中添加填料，使填料表面長滿各種生物膜，生物膜的實質(zhì)是使細菌和真菌微生物和原生動物、后生動物類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁衍，并在其上面形成一種膜狀生物污泥生物膜，廢水和生物膜接觸，在生物膜的作用下，同時在廢水中存在一

34、定數(shù)量的懸浮狀態(tài)的活性污泥和脫落的生物膜，廢水得以凈化。生物膜隨著微生物的不斷增長逐漸加厚，當O2因外層好氧菌的消耗而難以滲入到層時，在生物膜部形成厭氧層，厭氧代產(chǎn)生CO2、 H2S、 CH4、 NH3 等氣體，使生物膜的黏附力下降，在水力的沖刷力和剪切力作用下生物膜成片脫落，裸露的填料表面又重新掛膜，脫膜和掛膜始終形成動態(tài)平衡，使生物膜不斷得到更新，始終具有活力。接觸氧化的另一個特點是污泥齡長，填料上生長著大量的硝化菌和絲狀菌，硝化效果好而不產(chǎn)生污泥膨脹，且由于生物反應進行的徹底，污泥的泥齡長等特點，使得剩余污泥量小于其他處理方法。7、MBR處理工藝MBR處理工藝是近年來發(fā)展起來的一種利用好

35、氧生物處理技術和膜分離技術的有機結合體，它處分利用了膜分離技術的優(yōu)勢，在反應池中有效的將水和懸浮物分離，極大的提高了好氧系統(tǒng)的污泥（微生物）量，在水力停留時間（HRT）不變的情況下，提高微生物（活性污泥）的停留時間（SRT），在沒有提高污泥負荷的前提下，較大程度的提高了容積負荷，從而使好氧系統(tǒng)的生物降解能力大大提高，提高了處理裝置的抗沖擊能力，特別在處理高濃度有機廢水方面顯現(xiàn)出了獨特的技術優(yōu)勢。二、厭氧生物處理厭氧生物處理技術也是生化處理的一種方式，可利用的價值不在于其最終能夠降解多少有機物，而在于它能夠?qū)⒋蠓肿?、復雜的、大分子量的碳水有機物分解為好氧污泥可以降解的小分子物質(zhì)，對于濃度不高而其

36、中有機物結構復雜、難以生化的廢水，處理的目的不是降解COD，而是提高可生化性，即提高BOD/COD。有目的地運用厭氧生物處理已有近百年的歷史，近30 年來，隨著微生物學、生物化學等學科的發(fā)展和工程實踐的積累，新的厭氧工藝被不斷開發(fā)出來，新工藝克服了傳統(tǒng)工藝的單位COD水力停留時間長、有機負荷低等缺點，使厭氧工藝在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度有機廢水方面取得了良好效果。厭氧生物處理有許多優(yōu)點，最主要的是能耗低，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營養(yǎng)物質(zhì)也少。厭氧處理一般分為四個階段：第一階段-水解階段第二階段-酸化階段第三階段-酸性衰退階段第四階段-甲

37、烷化階段在水解階段，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（酸化階段），碳水化合物降解為脂肪酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸，水解和產(chǎn)酸進行得較快，難于把它們分開，此階段的主要微生物是水解產(chǎn)酸菌；第三階段是酸性衰退，有機酸和溶解的含氮化合物分解成氮、胺和少量的CO2、N2 、 CH4、 H2，在此階段中，由于產(chǎn)氮細菌的活動使氨態(tài)氮濃度增加，氧化還原勢降低， pH 值上升， pH 值的變化為甲烷創(chuàng)造了適宜的條件，酸性衰退階段的副產(chǎn)物還有H2S、吲哚、糞臭素、和硫醇等。由此可見，使厭氧發(fā)酵帶有不良氣味的過程發(fā)生在第三階段；第四階段是由甲烷菌把有機酸轉(zhuǎn)化為沼氣。酸性衰退和產(chǎn)甲烷階

38、段較難控制，且容易受到環(huán)境中有毒物質(zhì)的影響。20 世紀 70 年代以來，世界各國將開發(fā)新能源與發(fā)展高效節(jié)能的廢水處理工藝相結合，涌現(xiàn)出一批廢以提高厭氧微生物濃度和停留時間（SRT）、縮短水力停留時間（ HRT）為代表的新型反應器，即所謂的第二代廢水厭氧處理反應器。其中典型的代表有：上流式厭氧污泥床反應器（UASB），厭氧附著膜膨脹床（ AAFEB），厭氧生物濾池（ AF）等，第二代厭氧反應器具有相當高的有機負荷和水力負荷，在低溫和沖擊負荷、存在抑制物等不利條件下仍具有很高的穩(wěn)定性。水的厭氧生物處理，可行的方法有：厭氧接觸法、厭氧生物濾池、厭氧塘、升流式厭氧污泥床、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生

39、物轉(zhuǎn)盤、厭氧擋板（折板）式反應器、復合厭氧法、兩相厭氧法等，其中研究開發(fā)得最多的是升流式厭氧污泥床、厭氧生物濾池等，現(xiàn)分別論述如下：1、升流式厭氧污泥床目前發(fā)展得最快、建造的裝置數(shù)目最多的厭氧處理系統(tǒng)是荷蘭的Lettinga等人發(fā)明的升流式厭氧污泥床( 簡稱UASB)反應器，這項技術是荷蘭農(nóng)業(yè)大學在19741978 年開發(fā)的。升流式厭氧污泥床反應器具有構造簡單、處理能力大、處理效果好、投資少等優(yōu)點，因此迅速風靡世界，廣泛應用于糖廠、酒精廠、造紙廠、乳品廠以及屠宰廠等，處理效果相當令人滿意。UASB反應器近年來的迅速發(fā)展，是因為它與傳統(tǒng)的厭氧和好氧工藝相比，具有以下優(yōu)點： 成本低UASB 工藝簡

40、單、反應器體積小、造價便宜、運行中不但能耗小于好氧工藝、且可產(chǎn)生大量的生物氣能源，UASB 工藝在處理廢水時很少或不添加化學藥品，且只產(chǎn)生極少的沉降性能良好、容易脫水的剩余污泥，從而大大節(jié)省了污泥處理所需的費用。由于成本低，該工藝特別適合于發(fā)展中國家，以解決資金短缺與環(huán)境保護之間的矛盾。聯(lián)合國與荷蘭政府合辦的國際農(nóng)業(yè)中心已為此舉辦了數(shù)屆國際低成本廢水處理技術展覽向發(fā)展中國家推廣這一技術。 處理效率高UASB 反應器污泥床生物量多，折合濃度計算可達20 30g/l；容積負荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達10KgCODCr/m3/d左右，甚至能夠高達1540KgCODCr/m3/d，污水在反應器

41、的水力停留時間較短，因此所需用地大大縮小。 反應器體積小UASB 反應器為高速厭氧反應器，單位容積負荷高，所以反應器體積相對較小，占地較少。 操作方便UASB 反應器的厭氧顆粒污泥可以在停機或放置在環(huán)境中，不加任何措施保存一年以上，不喪失其活性和沉降性能。因此，停機后，再次啟動很容易。對于本工程來講，UASB反應器的主要缺陷為： UASB 工藝的穩(wěn)定性和高效性在很大程度上取決于UASB 反應器能否生成大量具有優(yōu)良沉降性能和很高產(chǎn)甲烷活性的污泥，特別是顆粒狀污泥，否則，效率將大大降低。 和普通的厭氧處理工藝相比，UASB進水中所允許的難生物降解的有機物不宜過多。但本工程擬處理的廢水為餐飲垃圾廢水

42、，BOD5/CODCr較高，很容易生化，再加上合理的污泥操作，極易形成沉降性能良好和高活性甲烷菌的污泥，達到預期效果。2、厭氧生物濾池厭氧生物濾池（Anaerobic Biological Filtration Process，簡稱AF）作為厭氧生物膜法的代表性工藝，是世界上使用最早的廢水厭氧生物處理技術之一。厭氧生物濾池是一種將過濾和固定膜生物轉(zhuǎn)化過程相結合的系統(tǒng)，廢水流經(jīng)填料時，廢水中的懸浮物被捕集、積累，最終依靠重力的作用沉降到池底；大量的細菌及較高級的微生物可在填料表面附著生長，形成生物膜。生物膜在填料表面的形成及生長是有機物在水相中多種生物化學作用的過程。水相中有機物分子與微生物，首

43、先經(jīng)過傳輸及黏附或吸附在填料表面；再則細菌附著在填料表面，第一步細菌的細胞由靜電引力及德華引力的作用，很快接近填料表面；第二步由聚合架橋及空間分子的相互作用，細胞膜開始黏附在填料表面。這個過程比較慢，生物膜的逐漸成長是微生物新代的過程。老化的生物膜可以自動脫落，可以受到水流的剪力作用而分離。厭氧濾池具有如下特點： 由于厭氧微生物在厭氧生物濾池中以附著于載體表面形成生物膜和截留在填料空隙間的形態(tài)存在，可以積累大量的厭氧活性生物體，以保持高的微生物濃度，因此去除有機物的能力很高。 由于有較長的固體停留時間，因此生成的剩余污泥量少。據(jù)有關資料報道，生產(chǎn)性 AF 在 600d 的運行中沒有廢棄污泥。不

44、需要專設泥水分離設施，且出水 SS較低。 厭氧生物濾池由于生物膜附著生長，故承受沖擊負荷的能力較強，沖擊負荷過去后能很快自動恢復正常的工作。 由于采用了固定膜技術，廢水進入反應器，逐漸被細菌水解酸化，轉(zhuǎn)化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應器高度逐漸變化，微生物的種群的分布也呈現(xiàn)規(guī)律性。在底部（進水處），發(fā)酵菌和產(chǎn)酸菌占很大比重，隨反應器的升高。產(chǎn)甲烷菌逐漸增多并占主導地位。 無需攪拌和回流設施，整個工藝能耗低，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，運行管理簡便。與其它各類厭氧處理方法相比，由于生物膜的存在，厭氧濾池去除難生物降解有機物的能力相對較強，出水水質(zhì)相對較好。但厭氧濾池也有如下缺點： 對高濃度高氨氮有機廢水來講

45、，厭氧濾池的容積負荷大大低于UASB反應器，因此為達到滿意的處理效果，厭氧濾池的水力停留時間需很長。 厭氧濾池填料的成本較高，甚至會高于濾池池體的成本。 厭氧濾池最大的缺點是不適宜處理懸浮物含量高的廢水。4+-N 的去除大量含氮的有機工業(yè)廢水排入天然水體將惡化水體質(zhì)量，影響漁業(yè)發(fā)展、危害人體健康。廢水中氮污染的主要危害有：氨氮消耗水體中的溶解氧，氨氮隨廢水排入水體后，可在硝化細菌作用下被氧化為硝酸鹽，氧化每毫克的 NH4+-N，要消耗水體的溶解氧 4.57mg。氨氮會與氯作用生成氯胺，并氧化成氮，當以含有較高濃度氨氮的水體作水源，或?qū)钡枯^高的廢水處理廠出水進行消毒時，要增加氯消耗量。無機

46、氮化合物對人和生物有毒害作用，氨氮會影響魚鰓的氧傳遞，濃度較高時甚至使魚類死亡。硝酸鹽和亞硝酸鹽有可能轉(zhuǎn)化為亞硝胺，而亞硝胺是致癌、致變和致畸物質(zhì)，對人體有潛在威脅。加速水體的富營養(yǎng)氧化過程，水體富營養(yǎng)化后，藻類的迅速繁殖將降低水的質(zhì)量，主要表現(xiàn)為：影響給水處理，造成處理設施（如濾池）易被堵塞，縮短了沖洗周期，增加水處理費用；造成水體水流變緩，水深變淺，最終導致水體消亡；由于藻類的代，使水具有色和氣味，影響感觀；藍綠藻產(chǎn)生的毒物危害魚和家畜；由于藻類的腐爛引起溶解氧的大量消耗等等。因此，含氮廢水必須進行處理后排放。中等濃度的氨氮廢水的主要處理方法有空氣吹脫法、化學處理法中的折點加氯法、選擇性離

47、子交換法、生物脫氮法、電滲析和反滲透等六種方法，其中電滲析和反滲透方法由于處理成本很高，除特殊情況外，很少使用。生物脫氮法是廢水中的含氮有機物在生物處理過程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，最后再由反硝化細菌將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮，從而達到脫氮的目的。生物脫氮工藝具有多種形式，其中工程上常見的A/O 法脫氮工藝流程。生物脫氮主要優(yōu)點有：脫氮效果較好；處理費用低；溫度適用圍較廣；同時可去除部分的磷；無二次污染。主要缺點有：對廢水中的毒物比較敏感；某些生物脫氮工藝操作管理較為復雜。環(huán)境因素對硝化反應和反硝化反應的影響是不相同的，描述如下：

48、溫度溫度對硝化菌的比增長速率及硝化速率有著重要影響。硝化反應的適宜溫度圍為 30 35，此時硝化菌的比增長速率最大；在5 35的圍，反應速率隨溫度升高而加快。當溫度低于15，硝化速率明顯下降；溫度低于5時，硝化菌的生命活動幾乎停止。對于同時去除有機物和進行硝化反應的系統(tǒng)，溫度低于15即發(fā)現(xiàn)硝化速率迅速降低。低溫對硝化菌的抑制更為強烈，因此在12 14時常會出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。反硝化反應可在5 27圍進行，當溫度達3時，反硝化反應將完全停止。溶解氧水中溶解氧濃度對硝化菌的增殖和氧化反應存在著明顯的影響，水中溶解氧濃度降低，硝化菌的增長速率和硝化率也隨之降低。研究表明，亞硝酸菌對溶解氧的忍耐能力大

49、于硝酸菌。據(jù)報道，在水中溶解氧濃度為0.5mg/L時，亞硝酸菌仍能正?；顒?，而硝酸菌慢被抑制，從而使系統(tǒng)的亞硝酸鹽濃度產(chǎn)生積累。值得注意的是，在活性污泥絮體以及生物膜的部存在著氧的濃度梯度，因此，在活性污泥和生物膜法生物硝化系統(tǒng)中，盡管混合液中的溶解氮濃度可能較高，但絮體或生物膜部溶解氧的濃度由于擴散受阻，可能已達到限制其增長和進行硝化的濃度。因此，在實際硝化系統(tǒng)中，需要維持溶解氧的濃度應由反應器形成的絮體大小、生物膜厚以及相應的混合強度來決定。絮體越大或生物膜越厚，混合強度小，則擴散能力越差，相應地混合液所需維持的溶解氧濃度就必須越高，否則硝化過程將受到抑制。一般認為在活性污泥法硝化系統(tǒng)中，

50、要維持正常的硝化效果，混合液溶解氧濃度應大于 2.0mg/l ；而在生物膜法硝化系統(tǒng)中，由于其混合條件差，溶解氧濃度應大于 3.0mg/l 。同時，一般認為溶解氧濃度為 0.5 0.7mg/l 是硝化菌可忍受的極限。溶解氧對反硝化反應亦有很大影響，主要由于氧會同硝酸鹽競爭電子供體，且會抑制硝酸菌還原酶的合成及其活性，一般認為系統(tǒng)中溶解氧應保持在0.5mg/l 以下，才能保持反硝化反應的正常進行，但生物膜系統(tǒng)中氧的傳遞阻力較大，可以容許較大的溶解氧濃度。 pH值硝化菌對pH 值的適應圍較寬，其最佳pH 值圍為 8.0 8.4 ，亞硝酸的最大硝化速率發(fā)生PH 值為 89 時；硝酸菌的最大硝化速率發(fā)生在PH值為 6.5 7.5時。 pH 值向酸性和堿性方向移動，硝化速率即下降。pH 值低于6.0和高于9.6時，硝化反應將停止進行。另一方面，由于硝化過程本身放出H+，如果系統(tǒng)本身的緩沖能力較低，則隨著硝化過程的進行，如果廢水本身的堿度消耗殆盡，pH 值將下降到很不利的水平，甚至導致硝化過程完全終止。反硝化菌反應堿度的反應，反硝化菌的適宜PH值為 6.5 7.5 ，不適宜的PH值會影響反硝化菌的生長速率