醫(yī)療專業(yè)廢水處理設(shè)施
厭氧生物處理的主要特征
1、主要優(yōu)點(diǎn)
與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水的厭氧生物處理工藝具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：
①能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；因?yàn)閰捬跎锾幚砉に嚐o(wú)需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風(fēng)曝氣，減少了能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機(jī)物的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量的沼氣，其中主要的有效成分是甲烷，是一種可以燃燒的氣體，具有很高的利用價(jià)值，可以直接用于鍋爐燃燒或發(fā)電；
②污泥產(chǎn)量很低；這是由于在厭氧生物處理過(guò)程中廢水中的大部分有機(jī)污染物都被用來(lái)產(chǎn)生沼氣——甲烷和二氧化碳了，用于細(xì)胞合成的有機(jī)物相對(duì)來(lái)說(shuō)要少得多；同時(shí)，厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產(chǎn)酸菌的產(chǎn)率Y為0.15~0.34kgVSS/kgCOD，產(chǎn)甲烷菌的產(chǎn)率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產(chǎn)率約為0.25~0.6kgVSS/kgCOD。
③厭氧微生物有可能對(duì)好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解；因此，對(duì)于某些含有難降解有機(jī)物的廢水，利用厭氧工藝進(jìn)行處理可以獲得更好的處理效果，或者可以利用厭氧工藝作為預(yù)處理工藝，可以提高廢水的可生化性，提高后續(xù)好氧處理工藝的處理效果。
2、主要缺點(diǎn)
與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水厭氧生物處理工藝也存在著以下的明顯缺點(diǎn)：
①厭氧生物處理過(guò)程中所涉及到的生化反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜，因?yàn)閰捬跸^(guò)程是由多種不同性質(zhì)、不同功能的厭氧微生物協(xié)同工作的一個(gè)連續(xù)的生化過(guò)程，不同種屬間細(xì)菌的相互配合或平衡較難控制，因此在運(yùn)行厭氧反應(yīng)器的過(guò)程中需要很高的技術(shù)要求；
②厭氧微生物特別是其中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌對(duì)溫度、pH等環(huán)境因素非常敏感，也使得厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行和應(yīng)用受到很多限制和困難；
③雖然厭氧生物處理工藝在處理高濃度的工業(yè)廢水時(shí)常?？梢赃_(dá)到很高的處理效率，但其出水水質(zhì)仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進(jìn)行進(jìn)一步的處理；
④厭氧生物處理的氣味較大；
⑤對(duì)氨氮的去除效果不好，一般認(rèn)為在厭氧條件下氨氮不會(huì)降低，而且還可能由于原廢水中含有的有機(jī)氮在厭氧條件下的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致氨氮濃度的上升。
厭氧消化池
A、消化池的類型與構(gòu)造
氧消化池主要應(yīng)用于處理城市污水廠的污泥，也可應(yīng)用于處理固體含量很高的有機(jī)廢水；它的主要作用是：①將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣；②將污泥中的一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定性良好的腐殖質(zhì)；③提高污泥的脫水性能；④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利于污泥的進(jìn)一步處理和利用。
1、消化池的分類：
消化池可以按其形狀分為：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形等幾種形式；也可以按其池頂結(jié)構(gòu)形式的不同將其分為：固定蓋式和浮動(dòng)蓋式的消化池；或者還可以按其運(yùn)行方式的不同分為：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。
1)傳統(tǒng)消化池：
傳統(tǒng)消化池又稱為低速消化池，在池內(nèi)沒(méi)有設(shè)置加熱和攪拌裝置，所以有分層現(xiàn)象，一般分為浮渣層、上清液層、活性層、熟污泥層等，其中只有在活性層中才有有效的厭氧反應(yīng)過(guò)程在進(jìn)行，因此在傳統(tǒng)消化池中只有部分容積有效；傳統(tǒng)消化池的大特點(diǎn)就是消化反應(yīng)速率很低，HRT很長(zhǎng)，一般為30~90天。
2)高速消化池
與傳統(tǒng)消化池不同的是，在高速消化池中設(shè)有加熱和/或攪拌裝置，因此縮短了有機(jī)物穩(wěn)定所需的時(shí)間，也提高了沼氣產(chǎn)量，在中溫（30~35?C）條件下，其HRT可以為15天左右，運(yùn)行效果穩(wěn)定；但攪拌使高速消化池內(nèi)的污泥得不到濃縮，上清液與熟污泥不易分離。
傳統(tǒng)的生物脫氮是根據(jù)脫氮過(guò)程的兩階段理論，將好氧硝化與缺氧反硝化分置于2個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。 而SND則是在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)直接實(shí)現(xiàn)氨氮到氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化，將脫氮過(guò)程的2個(gè)反應(yīng)階段由宏觀空間（時(shí)間）上的好氧池與缺氧池，轉(zhuǎn)化為微觀空間上的微生物絮體表層與內(nèi)部，并通過(guò)運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整使污泥表層與內(nèi)部分別實(shí)現(xiàn)硝化與反硝化的反應(yīng)條件，從而達(dá)到脫氮的目的。 由于受到傳質(zhì)阻力的影響，微生物絮體由外至內(nèi)存在溶解氧和COD的質(zhì)量濃度變化梯度，依次形成了擴(kuò)散區(qū)、好氧區(qū)和缺氧區(qū)。微生物絮體表層由于溶解氧質(zhì)量濃度較高，以硝化細(xì)菌為主，主要發(fā)生有機(jī)物和氨氮的氧化過(guò)程；微生物絮體內(nèi)部由于氧氣的大量消耗以及傳質(zhì)阻力的影響，形成缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌利用傳遞來(lái)的有機(jī)物反硝化脫氮。懸浮填料屬于分散式填料的一種，一般用聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯等特制塑料或樹脂制成[，形狀規(guī)則，多為立方體或顆粒狀。 懸浮填料內(nèi)部孔隙率較大，比表面積大，極大地增加了微生物的附著面積，有利于生物膜的形成，使系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力顯著提高。 懸浮填料脫氮原理與微生物絮體類似，隨著污泥質(zhì)量濃度的增大，附著生長(zhǎng)的生物膜內(nèi)層產(chǎn)生缺氧或厭氧環(huán)境，為SND脫氮提供了有利條件
醫(yī)療專業(yè)廢水處理設(shè)施懸浮填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)污泥形式和微生物特性
微生物是污水處理的主力軍，因此反應(yīng)器內(nèi)生物量的多少直接影響到污染物的去除效果。 懸浮填料由于其內(nèi)部孔隙的存在，有利于缺氧環(huán)境的形成，且比表面積較大，為反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)提供了更大的空間。 另外，填料表面的微生物主要以生物膜的形式存在，而常規(guī)活性污泥法反應(yīng)器內(nèi)的污泥處于游離狀態(tài)，前者對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的捕獲能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，加之懸浮填料處于流化狀態(tài)，在水流剪力的作用下，老化的生物膜能夠及時(shí)脫落，始終保持較高的代謝活性，從而使反應(yīng)器在較低的碳源條件下仍能保持較好的反硝化效果。向活性污泥法中投加懸浮填料能在 很大程度上增加反應(yīng)器內(nèi)的總生物量和種類，改善其存在形式以及傳質(zhì)方式，大大提高凈化效率和處理能力。
懸浮填料由于其巨大的比表面積和內(nèi)部孔隙的存在，能夠吸附大量的絲狀菌，在強(qiáng)化污染物凈化能力的同時(shí)，控制污泥膨脹及上浮，使系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力顯著提高。 同時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)生物固體平均停留時(shí)間較長(zhǎng)，有益于自養(yǎng)微生物的生存，還會(huì)形成大量的輪蟲、鐘蟲、累枝蟲等原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，有利于水質(zhì)的進(jìn)一步提升。
懸浮填料強(qiáng)化脫氮技術(shù)的應(yīng)用形式
向傳統(tǒng)活性污泥法中投加懸浮填料，能夠強(qiáng)化脫氮能力，使氨氮、總氮去除率明顯提高，并且與傳統(tǒng)活性污泥法相比，在低溫下仍能保持較好的氨氮去除效果。向傳統(tǒng)AO工藝中投加懸浮填料與CASS工藝相比，在低溫低曝氣量條件下仍能保持較好的污染物去除效果，并且具有運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、投資造價(jià)低、占地面積小等優(yōu)勢(shì)。向傳統(tǒng)的A2/O生物池中投加聚乙烯懸浮填料，投配比為20%，總氮和總磷去除率均有顯著提升，當(dāng)污泥齡為8h 時(shí)，相應(yīng)去除率zui高可達(dá)75%和91.4%。
通過(guò)向氧化溝好氧段投加懸浮填料探究溶解氧含量、污泥回流比和污泥齡對(duì)脫氮效果的影響，結(jié)果表明，當(dāng)溶解 氧含量為0.8～1.2 mg/L，污泥回流比為75 %～100 %，污泥齡為10～15d時(shí)，出水 COD、氨氮和總氮可達(dá)到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。
為了探究低C/N比生活污水的處理方法，以聚丙烯作為懸浮填料投加到 SBR反應(yīng)器內(nèi)，發(fā)現(xiàn)在低C/N比下，反應(yīng)器仍能保持較高的生物量以及較好的TN去除效果。與常規(guī)SBR反應(yīng)器相比，懸浮填料SBR反應(yīng)器對(duì)水中DO利用率更高，低曝氣量下仍能保持較好的處理效果。 因此，懸浮填料的投加能夠顯著提高常規(guī)SBR反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能力，強(qiáng)化脫氮效果，且在外在條件發(fā)生波動(dòng)后仍能保持較好的污染物去除性能。
通過(guò)向平板膜生物反應(yīng)器中投加聚丙烯多面空心球懸浮填料，使得總氮、總磷去除效果和穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)。 另外，懸浮污泥生物膜與懸浮污泥之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，從而使污泥產(chǎn)量明顯降低。 通過(guò)對(duì)比普通膜生物反應(yīng)器和投加多孔柔性聚氨酯懸浮填料的復(fù)合式膜生物反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)懸浮填料的投加能夠形成微湍流，加大流體運(yùn)行的不穩(wěn)定性，有效地改善了膜生物反應(yīng)器的過(guò)濾性能，使膜污染速率下降30%以上。
厭氧生物處理技術(shù)的發(fā)展大致可以分為三個(gè)階段：
第yi階段
厭氧生物過(guò)程廣泛地存在于自然界中，但人類第yi次有意識(shí)地利用厭氧生物過(guò)程來(lái)處理廢棄物，則是在 1881 年由法國(guó)的Louis Mouras 所發(fā)明的“自動(dòng)凈化器”開(kāi)始的，隨后人類開(kāi)始較大規(guī)模地應(yīng)用厭氧消化過(guò)程來(lái)處理城市污水（如化糞池、雙層沉淀池等）和剩余污泥（如各種厭氧消化池等）。這些厭氧反應(yīng)器現(xiàn)在通稱為“第yi代厭氧生物反應(yīng)器”。
