自生命周期污水減泥凈化技術(shù)及其工程應(yīng)用

自生命周期污水減泥凈化技術(shù)及其工程應(yīng)用

1污水深度處理方式中的問題:傳統(tǒng)處理方式是什么?城市污水處理中的“兩作為社會和經(jīng)濟系統(tǒng)存在和發(fā)展的基本要素，水環(huán)境的承載能力對經(jīng)濟發(fā)展的發(fā)展起著重要作用。由于歷史和經(jīng)濟發(fā)展的快速發(fā)展，中國的水環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)重。30多年來,我國經(jīng)濟騰飛的集源地主要在華東、華南、西北等大都市,與城市河流、湖泊緊密關(guān)聯(lián),河湖水資源越高質(zhì),經(jīng)濟就越發(fā)展,經(jīng)濟越發(fā)騰飛,城市水環(huán)境就越發(fā)劣質(zhì),這種經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)先而無資源補償?shù)陌l(fā)展態(tài)勢,在我國經(jīng)濟急劇發(fā)展地區(qū),其水環(huán)境負(fù)面發(fā)展問題普遍存在.眾所周知,各種工業(yè)廢水和生活污水污染環(huán)境的現(xiàn)象有增無減,城市河湖清潔的水源越來越緊張,污水越來越多見,污水、廢水污染環(huán)境的問題日益凸顯,江河湖海被污染,致使淡水資源日漸缺乏.城市生活污水、工業(yè)生產(chǎn)污水凈化及河湖被污染水體治理,普遍采用“物理化學(xué)處理方式”或“微生物生化處理方式”兩大類:1)物理化學(xué)處理方式.物理化學(xué)處理方式的現(xiàn)狀是在被處理的污水、廢水中加入各種各樣的“化學(xué)絮凝劑”、“化學(xué)氧化劑”、“化學(xué)分解劑”、“化學(xué)還原劑”、“化學(xué)陰、陽離子聚合物”等等.雖然這些化學(xué)處理劑使用起來很方便,效果也很好,也實用了多年,但這些處理方式不但成本特別高,大范圍推廣使用不起,而且廢水處理后產(chǎn)生的固體廢料、殘渣等數(shù)量不少,還含有更加難以處理的各種化學(xué)絮凝物、沉淀物、有毒有害的殘留物等等化學(xué)成分的物質(zhì),要將這些使用化學(xué)法處理后的固體物質(zhì)處理到不污染環(huán)境的程度,難度更大.顯然,化學(xué)處理方式是一把“雙刃劍”,在幫助我們處理污水、廢水的同時,其潛在的危害已經(jīng)暴露出來,并已被人們看到和感覺到,這一點已引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注.2)微生物生化處理方式.用微生物生化處理方式處理污水是現(xiàn)代污水處理應(yīng)用中最廣泛的方法之一.主要借助微生物的分解作用把污水中有機物轉(zhuǎn)化為簡單的無機物,使污水得到凈化.按對氧氣需求情況可分為厭氧生物處理和好氧生物處理兩大類.厭氧生物處理系利用厭氧微生物把有機物轉(zhuǎn)化為有機酸,甲烷菌再把有機酸分解為甲烷、二氧化碳和氫等.好氧生物處理系采用機械曝氣或自然曝氣為污水中好氧微生物提供活動能源,促進(jìn)好氧微生物的分解活動,使污水得到凈化.微生物生化處理污水效果好,費用低,處理出水水質(zhì)穩(wěn)定,日常應(yīng)用、維護比較簡單.此外,常用的和有發(fā)展前途的污水生物處理技術(shù),包括活性污泥法、AB法、氧化溝法、A/O和A2/O法、SBR法、生物濾池、高級氧化法、生物接觸氧化法、生物流化床、生物轉(zhuǎn)盤、UASB、厭氧生物濾池、厭氧消化池、穩(wěn)定塘、膜生物反應(yīng)器等.實踐表明,上述技術(shù)比較適用于城市生活污水的集中處理,所有方法主要存在著大型機械化作業(yè)和污泥再生及處置問題,對于河湖大尺度長系列大范圍的污水處理只有借鑒之處.目前我國較多推崇的城市河湖污水凈化技術(shù)可分成兩大類:生態(tài)修復(fù)技術(shù)和化學(xué)凈化方法.生態(tài)修復(fù)技術(shù)是在河涌水面、河底、河岸的適當(dāng)部位建造生物濾床或生物濾墻來進(jìn)行河涌水質(zhì)的生態(tài)修復(fù),修復(fù)技術(shù)負(fù)面作用小,歷時很長.化學(xué)凈化方法則是應(yīng)用微生物絮凝劑、微生物活性劑、微生物吸附劑、微生物菌體等,將化學(xué)反應(yīng)、混凝、吸附、沉淀機理來去除污染水體中的SS、COD、TP和NH3-N.化學(xué)凈化方法對水體凈化速度快,但存在不同程度的負(fù)面效應(yīng).鑒此,應(yīng)該重新審視目前使用的技術(shù)方法,尋找、研究、探索一種無二次污染轉(zhuǎn)移、減少污泥生成的更科學(xué)、更先進(jìn)的治理污水方法極其重要.2城市河湖水域被污染水體的修復(fù)方法探討城市河湖水域水體被污染主要是由未經(jīng)處理的生活污水或工業(yè)生產(chǎn)污水直排,導(dǎo)致水體中磷、氮等有機物含量日漸增高,水體最終呈富營養(yǎng)態(tài),形成惡性循環(huán).因此,對城市河湖水域被污染水體的修復(fù),實質(zhì)上就是對污染水體中磷、氮等有機物的消化去除.根據(jù)前人的科學(xué)研究實際成果知道,生物膜法在處理污水的過程中,可以起到很好的除磷脫氮的作用.固定自繁衍微生物凈化技術(shù)是以一種將特制的載體淹沒于污水中,最后培育微生物在其表面形成活性生物膜,通過生物膜將污水進(jìn)行生物分解凈化,處理過程極少污泥的排出.該技術(shù)系統(tǒng)用于城市河湖水域被污染水體的修復(fù),將對指導(dǎo)這方面治理具有重要的意義.2.1生物巢的特點技術(shù)系統(tǒng)研究出一種新型的生物巢制作方法.生物巢作為微生物載體,其研究與選擇是實施生物膜法處理污水的關(guān)鍵問題,只有在合適的載體上,生物膜中的微生物才能高效地以污水中的有機污染物為營養(yǎng)物質(zhì),利用新陳代謝過程將有機物降解,同時微生物自身也得到穩(wěn)定的增殖.對此,我們提出新型生物巢性能優(yōu)良的設(shè)計要求:1)生物巢應(yīng)具有良好的生物親和性和親水性能,表面潤濕、傳質(zhì)性能和微生物附著生長特性具佳;2)生物巢應(yīng)有巨大的有效比表面積,為大量微生物附著生長提供支撐,有利于微生物的著床生長,易于富集形成生物膜;3)生物巢應(yīng)具有特殊的幾何立體構(gòu)型,既符合節(jié)能的原理,又能夠保持水流在低動能提供的情況下保持最長的流程,同時利于微生物的整體分布生長;4)生物巢應(yīng)有足夠的機械強度,能承受一定的壓力;既能抵抗廢水、空氣、微生物的侵蝕,又不應(yīng)含影響微生物生命活動的雜質(zhì);5)生物巢應(yīng)制造加工過程簡單,耐沖擊性強,使用壽命>20年,免維護.據(jù)此要求,設(shè)計并制作的生物載體,即新型生物巢如圖1所示,并獲得國家授權(quán)專利.該生物巢有如下特點:1)使用注塑材料加工而成;2)表面較粗糙;3)生物膜附著牢固;4)注塑材料在加工過程中添加微量的極性材料,以保持表面微帶正電荷,這能使微生物在生物巢表面附著、固定過程更易進(jìn)行;5)生物膜呈圓柱狀,比表面面積大,能保持良好的導(dǎo)流作用及能保持水流在低動能條件下保持最長的流程,利于污水的凈化;6)隨著生物巢淹沒在污水中的時間的增長,生物巢表面的生物膜會越來越厚,污水凈化能力越來越強,系統(tǒng)的運行則更加穩(wěn)定,出水水質(zhì)更能得到保證.2.2植物和新生物巢的培養(yǎng)2.2.1菌種的活化和馴化菌種菌屬的選擇是根據(jù)需要處理的污水的各項性能指標(biāo),從相應(yīng)的具有類似性能指標(biāo)的污水并運營成熟的污水處理廠中初步取得的菌種,這種菌種已被初步進(jìn)行功能性馴化.按需要處理的污水選擇到相應(yīng)的菌種后,再通過自有的生物培養(yǎng)室有針對性的進(jìn)一步純化改良,增強其繁殖和適應(yīng)能力,并在新型生物巢環(huán)境中馴化使其具有快速著床、掛膜的能力.2.2.2生物巢環(huán)境中掛膜的影響因素污水處理池曝氣一周后,將篩選好并馴化過的菌種接種到該污水處理系統(tǒng)中,然后逐步少量引入系統(tǒng)要處理的原水,同時按各項條件計算出的量加入本項目特別研制的微生物生長趨勢誘導(dǎo)劑和著床固化劑,以加快微生物的著床并形成生物膜.在新型生物巢環(huán)境中掛膜,生物膜的形成受各種因素的影響,影響生物膜量的主要因素有微生物的著床時間、水體溫度、水體固體含量、有機物含量、TN、TP含量以及水體的運動速度等,在我們研究的生物巢環(huán)境中,由于新型生物巢的比表面積大,生物巢表面正電荷集中,加上生物巢具有極好的親和性,微生物在這樣的環(huán)境中更容易掛膜,生物量更大、分布更均勻、生物膜更加穩(wěn)定.2.2.3固定自衍微生物污水減泥凈化技術(shù)集成系統(tǒng)固定自繁衍微生物污水減泥凈化集成系統(tǒng)包括:新型生物巢技術(shù)、菌屬菌種培訓(xùn)技術(shù)、生物膜掛膜技術(shù)、好氧厭氧兼氧生成技術(shù)、微生物自繁衍自適應(yīng)曝氣技術(shù)和生物脫氮技術(shù)等,研究設(shè)計完善了的“固定自繁衍微生物污水減泥凈化技術(shù)集成系統(tǒng)”工作原理見圖2.3固定治污體系的確定城市河湖水域主要是工業(yè)和生活的集中點源污染以及雨污污染,其污水處理是一個大尺度、大環(huán)境、大范圍、長系列的水處理問題,同時考慮到河湖處理環(huán)境要求和人居和諧問題,將固定自繁衍微生物污水減泥凈化技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用到城市河湖水域進(jìn)行水質(zhì)凈化處理,其實施結(jié)構(gòu)采用了相對“集中”辦法,亦即在城市河湖周界適當(dāng)位置建立污水凈化系統(tǒng),實施分散型的“集中”處理.考慮到城市河湖水體污染來自于個性化較強的工業(yè)污染和生活污染,同時為了更加有效地考察技術(shù)的可行性,我們依據(jù)上述各章節(jié)技術(shù)原理及其工藝研究的《固定繁衍微生物污水減泥凈化集成系統(tǒng)》,設(shè)計了小系統(tǒng)進(jìn)行試驗.3.1廠污水治理管理2001年6月10日采用固定繁衍微生物污水減泥凈化技術(shù)集成系統(tǒng)為惠州泰富織造有限公司設(shè)計了該廠的工業(yè)生產(chǎn)污水處理站,2001年12月21日設(shè)備安裝完畢,同時開始運行調(diào)試,2002年03月05～07日進(jìn)行驗收監(jiān)測并通過驗收,結(jié)果見表1.該污水處理站日常管理簡單、運營成本低、良好的污水治理效果和無有機污泥排出,為解決制衣、染整行業(yè)污水對環(huán)境的污染治理樹立了一個榜樣.3.2凈化效果及效果2007年11月,由于惠州市中心人民醫(yī)院前期建設(shè)的污水處理站處理出水不能合符環(huán)保監(jiān)測排放要求,采用固定繁衍微生物污水減泥凈化技術(shù)集成系統(tǒng)后為該院整改建設(shè)處理量達(dá)1500t/d新的污水處理廠,2009年02月完成了驗收監(jiān)測,所有監(jiān)測指標(biāo)全部達(dá)標(biāo),結(jié)果見表2.該污水處理站使用固定微生物治理醫(yī)療污水,具有良好的污水治理效果和無有機污泥排出,日常管理簡單、運營成本低、出水水質(zhì)穩(wěn)定,消毒、滅菌效果顯著,有效扼制了因醫(yī)源性污水傳播引致傳染病的可能,探索出醫(yī)院污水治理實際解決的良好方法.3.3污水處理量驗證2007年10月采用固定繁衍微生物污水減泥凈化技術(shù)集成系統(tǒng)設(shè)計了陜西省旬邑縣生活污水處理廠,首期最大污水處理量為6000t/d(遠(yuǎn)期15000t/d),由陜西冠業(yè)生物環(huán)境科技有限公司投資建設(shè),2008年09月底設(shè)備安裝完畢,10月初開始進(jìn)行調(diào)試運營,2008年12月中旬,該污水處理廠成功建設(shè)、運營,其良好的出水水質(zhì)及除磷脫氮效果在更大的污水處理量的工程上等到了驗證.4微生物掛膜方法的確定基于微生物繁衍的生物特征和自繁衍高度適應(yīng)特性,通過深入研究微生物種群培育技術(shù)得到了及其適應(yīng)城市生活污水以及各種工業(yè)廢水環(huán)境的微生物菌種;通過深入研究微生物繁衍需要的環(huán)境要求,發(fā)明構(gòu)建了及其適合于微生物生存環(huán)境的生物巢;通過深入研究微生物生存、發(fā)展、穩(wěn)定的三大過程,得到了微生物在生物巢中的掛膜方法;通過深入研究微生物與污水環(huán)境治理的必然關(guān)系,研究提出了