智能型污水處理器
物填料系統(tǒng)
小試系統(tǒng)主要包括進水池、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個平行試驗,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)定生長和生物膜的自然掛膜,在運行1個月后正式開始試驗。試驗采用連續(xù)進水方式,通過蠕動泵調(diào)節(jié)進水流速,均由頂部進水和出水。該小試系統(tǒng)處理水量為360 L∕d,表面水力負荷為0.3 m3∕(m2·d),水力停留時間為2 d。測定系統(tǒng)出水水質(zhì),主要檢測TP、TN、NH3-N濃度及CODCr。CODCr采用重鉻酸鹽法測定;TP濃度采用鉬酸銨分光光度法(紫外可見分光光度計,UV1200,MAPADA)測定;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)測點,考察小試系統(tǒng)運行期間不同處理組出水DO濃度隨時間的變化,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,試驗運行期間,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個組合組DO濃度變化趨勢一致,且水體DO濃度遠高于生物填料組。 pH
系統(tǒng)運行期間不同處理組的出水pH隨時間的變化如圖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;聚丙烯纖維生物填料組和聚丙烯纖維-狐尾藻組出水pH隨時間變化波動范圍較大,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,與進水pH相差不大。
CODCr的去除效果
系統(tǒng)運行期間不同處理組的出水CODCr隨時間的變化如圖5所示。由圖5可知,不同處理組對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可達到GB 3838—2002的Ⅳ類標準(<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達到GB 3838—2002的Ⅴ類標準(<40 mg∕L),聚丙烯纖維生物填料組對CODCr有一定的去除效果,但其出水平均CODCr處于較高水平,未達到GB 3838—2002的Ⅴ類標準。
排泥設(shè)備
一般來講隨著反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度的增加，出水水質(zhì)會得到改善，但污泥超過一定高度，污泥將隨出水一起沖出反應(yīng)器。因此，當反應(yīng)器內(nèi)的污泥達到某一預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)置污泥液面檢測儀，可根據(jù)污泥面高度確定排泥時間；
4）剩余污泥排泥點以設(shè)在污泥區(qū)中上部為宜；
5）對于矩形池排泥應(yīng)沿池縱向多點排泥；
6）由于反應(yīng)器底部可能會積累顆粒物質(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)酸菌生長速度不同，將厭氧處理控制在反應(yīng)時間段短的厭氧處理第1 階段，即在大量水解細菌、產(chǎn)酸菌作用下將不溶性有機物水解為溶解性有機物，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)的過程。水解酸化工藝作為各種生化處理的預處理，可改進廢水的可生化性，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；甲烷化階段是整個厭氧消化過程的控制階段。
厭氧生化處理過程：高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：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
水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
2、發(fā)酵（或酸化）階段
發(fā)酵可定義為有機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機物被轉(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)物被進一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質(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、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。
水解酸化分析
高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。它們在水解階段被細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細胞膜為細菌所利用。水解過程通常較緩慢，多種因素如溫度、有機物的組成、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胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物并分泌到細胞外。發(fā)酵細菌絕大多數(shù)是嚴格厭氧菌，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嚴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。
水解是指有機物進入微生物細胞前、在胞外進行的生物化學反應(yīng)。微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶來完成生物催化反應(yīng)。
酸化是一類典型的發(fā)酵過程，微生物的代謝產(chǎn)物主要是各種有機酸。
從機理上講，水解和酸化是厭氧消化過程的兩個階段，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物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C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)好氧處理的能耗問題，水解主要用于低濃度難降解廢水的預處理?；旌蠀捬跸に囍械乃馑峄哪康氖菫榛旌蠀捬跸^程的甲烷發(fā)酵提供底物。而兩項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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