污水處理原理和工藝

一.污水處理微生物降解原理1.BOD/COD某物質(zhì)完全氧化所需要的氧量稱為理論需氧量，這可以從物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上分析計(jì)算而得到，任何一種物質(zhì)理論上都可以被徹底氧化。微生物降解污染物所需要的氧量小于或等于理論需氧量。如果微生物消耗的氧氣量與理論氧氣量相當(dāng)，說(shuō)明污染物質(zhì)能被微生物完全氧化降解，若消耗的氧氣量小于理論需氧量時(shí)，則說(shuō)明污染物質(zhì)在該環(huán)境條件下不能被微生物完全氧化降解。微生物實(shí)際消耗的氧量與理論需要量之間的比值可以用來(lái)表征污染物可被生物氧化降解的程度。COD是污染物在化學(xué)氧化劑作用下被氧化分解所需要的氧量，當(dāng)使用重鉻酸鉀作為強(qiáng)氧化劑時(shí),COD值就近似等于污染物的理論需氧量。BOD代表生物需氧量，即水中污染物質(zhì)在微生物降解作用下消耗的氧量，是描述水體污染程度的指標(biāo)。通常采用5天培養(yǎng)法（BOD5）來(lái)測(cè)定BOD值，即5天時(shí)間內(nèi)微生物降解有機(jī)物所消耗氧的量。BOD或BOD5與COD的比值可用來(lái)定量的描述污染物質(zhì)的生物降解性，比值的大小直接表明污染物生物降解性的高低。2.活性污泥法原理活性污泥法是利用微生物在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中形成表面積較大的菌膠團(tuán)，大量絮凝和吸附廢水中懸浮的膠體或溶解性污染物，并使這些物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)后，經(jīng)代謝作用合成為微生物細(xì)胞組成物質(zhì)，這些物質(zhì)也能完全氧化為CO2和水等。這些具有活性的微生物菌膠團(tuán)或絮凝泥粒狀的微生物群體構(gòu)成了活性污泥?；钚晕勰喾ň褪且曰钚晕勰酁橹黧w的廢水處理法。3.生物膜法原理生物膜法是利用微生物群體附著在固體填料表面而形成生物膜來(lái)處理廢水的一種方法，是和活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術(shù)，又稱固定膜法。生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積很大，具有很強(qiáng)的吸附作用，有利于微生物對(duì)被吸附的有機(jī)物的降解。當(dāng)生物膜增厚到一定程度時(shí)，由于受到水利沖刷而發(fā)生剝落，適當(dāng)?shù)膭兟淇墒股锬さ玫礁隆Ｉ锬さ耐獗韺拥奈⑸镆话銥楹醚蹙?，因而稱為好氧層。內(nèi)層因氧的擴(kuò)散受到影響而供養(yǎng)不足，厭氧菌大量繁殖稱為厭氧層。采用這種方法的構(gòu)筑物有生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤，生物接觸氧化池和生物流化床等。二.厭氧法原理有機(jī)物的厭氧生物降解過(guò)程一般要經(jīng)歷數(shù)個(gè)階段，大致分3個(gè)階段，有不同的微生物菌群交替完成。第一階段由厭氧和兼氧的水解性微生物將大分子物質(zhì)如纖維素，蛋白質(zhì)，木質(zhì)素等水解為單糖并進(jìn)而生成有機(jī)酸。第二階段由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌細(xì)菌利用第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸，生成H2,CO2和乙酸。第三階段由嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷細(xì)菌來(lái)完成。產(chǎn)甲烷細(xì)菌以第二階段生成的H2和乙酸為底物生成甲烷。產(chǎn)甲烷菌對(duì)PH值變化的適應(yīng)性很差，其最適PH值范圍是6.8—7.2.在PH值為6.5以下或8.2以上的環(huán)境中，甲烷菌會(huì)受到嚴(yán)重抑制。通常所說(shuō)的厭氧反應(yīng)器的“酸化”是指反應(yīng)器中甲烷菌活性受到抑制，有機(jī)酸開始積累，PH值不斷下降。酸化嚴(yán)重時(shí)，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)失效難以恢復(fù)。對(duì)碳，氮，磷這3種主要的營(yíng)養(yǎng)元素比例，一般為C：N：P=（150-200）：5：1生物毒性物質(zhì)會(huì)對(duì)微生物的代謝活性產(chǎn)生不利影響。厭氧微生物降解中最常見抑制性物質(zhì)為硫化物，氨氮，重金屬，氰化物以及某些人工合成的有機(jī)物。人們?cè)\(yùn)用厭氧生物反應(yīng)器處理含高濃度硫酸鹽的化工廢水，都導(dǎo)致反應(yīng)器的最終失效，通過(guò)改變生產(chǎn)工藝，將廢水中的硫酸鹽成分去除重新啟動(dòng)反應(yīng)器后才逐步恢復(fù)正常。硫酸鹽和其他硫的氧化物容易在在厭氧消化過(guò)程中被還原為硫化物?？扇苄缘牧蚧锖虷2S氣體在達(dá)到一定濃度時(shí)，都會(huì)對(duì)厭氧消化過(guò)程，主要是對(duì)產(chǎn)甲烷過(guò)程產(chǎn)生抑制。高濃度的氨對(duì)厭氧過(guò)程有害，嚴(yán)重時(shí)也能使反應(yīng)器失效。重金屬能與細(xì)胞中的酶結(jié)合，使之失效，常能使整個(gè)厭氧過(guò)程失效。ABR厭氧折流板反應(yīng)器，是一種新型高效的厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器的特點(diǎn)是內(nèi)置，將反應(yīng)器分離成串聯(lián)的幾個(gè)反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng)室都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的上流式污泥床（UASB）系統(tǒng)，其中的污泥以顆?；蛐鯛钚问酱嬖?。水流由導(dǎo)流板引導(dǎo)上下折流前進(jìn)，逐個(gè)通過(guò)反應(yīng)室的污泥床層，廢水中的污染物質(zhì)與微生物充分接觸而得到降解。2.UASB升流式厭氧污泥層，廢水從底部進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，污水向上通過(guò)包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水與污泥顆粒的接觸過(guò)程中，反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣引起內(nèi)部的攪動(dòng)和循環(huán)。沼氣從反應(yīng)器頂部上升，附著氣泡的污泥絮體碰擊到三相分離器的發(fā)射板并脫氣。釋放出氣泡的污泥顆粒沉淀到污泥床的表面，氣體被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室。另外部分污泥顆粒沿三相分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)。3.EGSB顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器。EGSB反應(yīng)器是UASB反應(yīng)器的變形，是厭氧流化床和UASB反應(yīng)器技術(shù)的成功結(jié)合。EGSB反應(yīng)器實(shí)質(zhì)上也是固體流態(tài)化技術(shù)的應(yīng)用。固體流態(tài)化就是固體顆粒與流體間接觸并使其呈現(xiàn)流體性狀的技術(shù)，是為了改善廢水和微生物之間接觸，強(qiáng)化傳質(zhì)效果。4.IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器。它可以被看成是由兩個(gè)UASB反應(yīng)器上下串聯(lián)而成。主要分為5個(gè)區(qū)組成：混合區(qū)，第一厭氧區(qū)，第二厭氧區(qū)，沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。三．好氧法原理在廢水的生物處理中，好氧生物處理與厭氧生物處理一樣，都是非常重要的處理方法。好氧生物處理是在有氧存在的條件下，通過(guò)好氧微生物的作用，是廢水中的污染物質(zhì)得到降解。好氧生物處理需要不斷向廢水中補(bǔ)充大量空氣或氧氣，以維持其中好氧微生物所需要的足夠的溶解氧。在好氧條件下，有機(jī)物最終被氧化為水和二氧化碳等，部分有機(jī)物被微生物同化以產(chǎn)生新的微生物細(xì)胞。1.活性污泥法處理工藝傳統(tǒng)活性污泥法是由初沉池，曝氣池，二沉池，曝氣系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)組成。曝氣池和二沉池是活性污泥系統(tǒng)的基本處理單元。初沉池流出的廢水與從二沉池底部回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧并使活性污泥和廢水充分接觸，廢水中的可溶性有機(jī)污染物被活性污泥所吸附并被活性污泥上的微生物降解凈化。在二沉池內(nèi)，活性污泥與凈化后的廢水通過(guò)沉淀分離，處理水排放，活性污泥在沉淀池內(nèi)沉淀濃縮并回流至曝氣池，另一部分污泥作為剩余污泥從系統(tǒng)中排出。1)SBR---序批式活性污泥法與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR工藝只存在時(shí)序控制，無(wú)空間控制障礙。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR工藝的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化，初沉，生物降解，二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。SBR工藝的一個(gè)完整運(yùn)行周期由五個(gè)階段組成，即進(jìn)水階段，反應(yīng)階段，沉淀階段，排水階段和閑置階段。從第一次進(jìn)水到第二次進(jìn)水稱為一個(gè)工作周期。2)CASS工藝該工藝是一種循環(huán)式活性污泥法。前身為ICEAS工藝，它也是在SBR的基礎(chǔ)上演變過(guò)來(lái)的。CASS池分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。2.好氧生物膜法處理工藝1）生物接觸氧化法生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底爆氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，廢水與池中的填料充分接觸，污染物被填料上的微生物吸附降解。通過(guò)鼓風(fēng)曝氣供給氧氣，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，填料壁的微生物會(huì)因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣產(chǎn)生的沖刷作用造成生物膜脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長(zhǎng)，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。2）生物濾池生物濾池內(nèi)設(shè)置固定的濾料，當(dāng)廢水自上而下濾過(guò)時(shí)，由于廢水不斷與濾料相接觸，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后微生物就在濾料表面繁殖，逐漸形成生物膜。生物膜是由多種微生物組成的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，從廢水中吸取有機(jī)污染物作為營(yíng)養(yǎng)物，不斷進(jìn)行代謝和講解過(guò)程，獲得能量合成新的細(xì)胞物質(zhì)，廢水流經(jīng)生物膜后，得以凈化。當(dāng)生物膜形成并達(dá)到一定厚度時(shí)，氧就無(wú)法透入生物膜內(nèi)層，造成內(nèi)層的厭氧狀態(tài)，使生物膜的附著力減弱。此時(shí)，在水流的沖刷下，生物膜開始脫落。隨后在濾料上又會(huì)生長(zhǎng)新的生物膜，如此循環(huán)往復(fù)。3）生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤的凈化原理與生物濾池相似，它把填料換成了生物轉(zhuǎn)盤盤片。以圓盤作為生物膜的附著基質(zhì)，各圓盤之間有一定間隙，圓盤在電機(jī)的帶動(dòng)下，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，一半浸沒于廢水中，一般暴露在空氣