美麗鄉(xiāng)村污水處理一體化裝置
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生物膜的培養(yǎng)及馴化
生物氧化池中采用自然培菌法培養(yǎng)生物膜。培菌時(shí), 先向氧化池內(nèi)注入生活污水至填料上表面, 再向氧化池內(nèi)加入10m3 過濾后的糞便水, 開啟羅茨鼓風(fēng)機(jī)對氧化池進(jìn)行悶曝。經(jīng)過一個(gè)星期的悶曝氣后, 填料上開始出現(xiàn)黏稠狀的生物膜。接下來打開氧化池的進(jìn)水閥門, 連續(xù)向氧化池內(nèi)進(jìn)水, 進(jìn)水量由2m3、4 m3、6 m3 逐步增大。連續(xù)進(jìn)水時(shí)經(jīng)常觀察氧化池內(nèi)水面的顏色、懸浮物含量、曝氣及氣泡等情況。水溫在20 ~ 25# 時(shí), 經(jīng)過30~ 50 d 左右的培養(yǎng), 可完成氧化池內(nèi)的生物膜培養(yǎng), 此時(shí)氧化池處理水量可達(dá)到設(shè)計(jì)處理量( 1#、2#生物氧化池單池設(shè)計(jì)處理量為30 m3 /h, 3#、4#、5#生物氧化池單池設(shè)計(jì)處理量為40 m3 /h)。
如果要縮短生物膜的培養(yǎng)時(shí)間, 可用本站其他生物氧化池底的沉積污泥作為菌種進(jìn)行接種培菌。培菌時(shí)先向氧化池內(nèi)注入10~ 20 m3 其他氧化池內(nèi)的沉積污泥作為菌種, 再向氧化池內(nèi)注入10~ 15 m3 過濾后的糞便水, 使氧化池在高BOD5 負(fù)荷下掛膜。繼續(xù)向氧化池內(nèi)添加生活污水至填料以上 20 cm 左右, 進(jìn)行悶曝, 悶曝時(shí)間為2 d。悶曝2后開始小水量進(jìn)水, 進(jìn)水量從小逐步加大到設(shè)計(jì)處理量。采用接種培菌, 一般在14~ 20 d 左右就能完成氧化池內(nèi)生物膜的培養(yǎng)。
水力停留時(shí)間對運(yùn)行效果的影響
生物接觸氧化法處理污水時(shí), 氧化分解速度或硝化速度對接觸時(shí)間的依賴性很大。微生物對有機(jī)物的轉(zhuǎn)化過程與微生物機(jī)體的化學(xué)過程緊密聯(lián)系。所以, 無論是將復(fù)雜的有機(jī)物分解氧化為簡單的無機(jī)物, 或者是比較簡單的分解氧化產(chǎn)物合成復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì), 都需要一定的時(shí)間。從降低廢水有機(jī)物質(zhì)含量這一角度來說, 有機(jī)物轉(zhuǎn)移到生物膜所需的時(shí)間是重要的。這個(gè)轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)上是微生物對廢水中的有機(jī)物吸著吸附過程。這個(gè)轉(zhuǎn)移一般能夠在廢水同生物膜接觸后數(shù)分鐘內(nèi)完成。但是, 生物處理對廢水中有機(jī)物的凈化作用, 不僅是由于生物吸附與吸著作用, 更重要的是吸附吸著后的氧化分解和細(xì)胞合成作用, 使有機(jī)物無機(jī)化。被吸附在生物膜上的有機(jī)物, 經(jīng)氧化分解與合成全部轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定物質(zhì)所需時(shí)間較長(數(shù)小時(shí)乃至數(shù)十天)。因此, 處理時(shí)間越長, 微生物對有機(jī)物的吸著、吸附、降解作用越*, 處理水BOD 殘留率愈小, 處理效果較好; 反之亦然。
污水處理站1#、2# 生物接觸氧化池處理量為 20~ 30m3 /h時(shí), 污水與生物膜的接觸時(shí)間為3~ 5 h; 3#、4#、5#生物接觸氧化池處理水量為30 ~ 40 m3 /h時(shí), 污水與生物膜的接觸時(shí)間為3~ 4 h。生物氧化池在運(yùn)行過程中遇到天氣變化, 水溫較低時(shí), 通常采用降低氧化池的處理量, 延長污水與生物膜的接觸時(shí)間來確保氧化池對有機(jī)污染物的分解效率。
生物氧化池內(nèi)的曝氣設(shè)備及曝氣的作用
生物氧化池內(nèi)曝氣設(shè)備有羅茨鼓風(fēng)機(jī)、曝氣管和曝氣頭。其曝氣頭采用充氧效率高、經(jīng)久耐用的微孔橡膠模曝氣頭。氧化池內(nèi)曝氣作用主要有以下3個(gè)方面的作用:
1) 充氧: 生物接觸氧化法主要是利用好氧性細(xì)菌完成生物凈化作用的方法。微生物的氧化、合成內(nèi)源呼吸需要氧。所以除了營養(yǎng)物質(zhì)外, 氧是保證微生物正常生長的一個(gè)重要條件。供氧使氧化池內(nèi)的溶解氧控制在一個(gè)相當(dāng)?shù)乃缴稀?br />2) 充分?jǐn)嚢? 形成紊流: 從流體力學(xué)的觀點(diǎn)來看, 供氧使池內(nèi)水流充分?jǐn)噭? 形成紊流, 紊流越甚, 被處理水與生物膜的接觸效率越高, 傳質(zhì)效率越好, 從而提高處理效果。
3) 防止填料發(fā)生堵塞, 促進(jìn)生物膜更新: 供氣的攪動作用使填料上衰老的生物膜及時(shí)剝落, 防止填料堵塞。同時(shí)還促進(jìn)生物膜更新, 提高處理效果。氧化池在運(yùn)行過程中池內(nèi)溶解氧的含量通過調(diào)節(jié)羅茨鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)量來實(shí)現(xiàn), 池內(nèi)的溶解氧含量控制在2.5~ 3.5 mg /L。
進(jìn)水SS對運(yùn)行效果的影響
生物接觸氧化法比其他好氧生物法維護(hù)管理方便, 其要點(diǎn)就是要防止氧化池內(nèi)的填料發(fā)生堵塞。進(jìn)入氧化池內(nèi)懸浮物(SS) 多, 池內(nèi)填料就越容易發(fā)生堵塞。污水處理站生物氧化池在運(yùn)行過程中曾出現(xiàn)因進(jìn)入氧化池內(nèi)的懸浮物含量高, 池內(nèi)填料發(fā)生堵塞, 填料發(fā)生堵塞后生物膜的面積大大減少, 造成氧化池水面的色度較大、懸浮物含量較高、氧化池出水水質(zhì)較差等情況, 這一情況出現(xiàn)后, 通過采取了加大填料反沖洗強(qiáng)度和縮短反沖洗周期后得到解決。因此, 在氧化池時(shí)要加強(qiáng)一級的預(yù)處理, 盡量去除原污水中的懸浮物質(zhì)以防止填料發(fā)生堵塞和降低氧化池的處理負(fù)荷。
填 料
填料是生物膜賴以棲息的場所, 是生物膜的載體。因此, 載體填料是氧化池的關(guān)鍵, 直接影響著生物接觸氧化法的效能。對于載體填料通常的要求是: 有一定的生物膜附著能力; 比表面積大; 空隙率大, 水流阻力小; 強(qiáng)度大, 化學(xué)和生物穩(wěn)定性好, 經(jīng)久耐用; 截留懸浮物質(zhì)能力強(qiáng); 不溶出有害物質(zhì), 不引起二次污染; 與水的比重相差不大, 以免過分地增大氧化池荷重; 形狀規(guī)則, 尺寸均一, 使之在填料間形成均一的流速; 貨源充足, 價(jià)格便宜, 運(yùn)輸和施工安裝方便等。污水處理站氧化池內(nèi)選用生物膜附著能力強(qiáng)、水力學(xué)特性好和價(jià)格便宜的尼龍纖維填料, 填料層高度為3米, 填料成立體狀上下固定在填料支架上。
填料的反沖洗及氧化池的排泥
污水處理站氧化池在日常的運(yùn)行管理中, 一方面, 加強(qiáng)氧化池內(nèi)填料的反沖洗: 氧化池每運(yùn)行8 h就對池內(nèi)填料進(jìn)行一次反沖洗。反沖洗時(shí)開大羅茨鼓風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量反沖洗填料, 使填料上沉積的懸浮顆粒物質(zhì)和衰老的生物膜脫離填料。反沖洗曝氣量為正常曝氣量的兩倍, 即水汽比為1: 20, 反沖洗時(shí)間為10~ 15m in。通過填料的反沖洗不但有效地防止了填料發(fā)生堵塞, 還促進(jìn)了生物膜的更新, 確保了氧化池的正常運(yùn)行。另一方面, 每天早班對氧化池進(jìn)行排泥, 防止污泥在斗底長時(shí)間沉積會發(fā)生厭氧分解產(chǎn)生硫化氫等有毒害氣體影響生物膜的活性和懸浮顆粒堵塞填料。
氧化池的日常維護(hù)
1) 調(diào)節(jié)好原污水的水質(zhì)與水量, 盡量去除原水中的各種懸浮物質(zhì), 特別是纖維狀懸浮物, 以防止填料堵塞。
2) 要仔細(xì)地觀察氧化池內(nèi)的顏色、氣泡、臭氣、懸浮物污泥和曝氣狀況。一旦發(fā)現(xiàn)不正常, 應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。
3) 填料反沖洗時(shí), 曝氣量要緩慢增大, 以防止曝氣量瞬時(shí)增大使生物膜大量脫離填料。
4) 仔細(xì)觀察斜管沉淀池工況, 如發(fā)現(xiàn)沉淀池水面的色度大、懸浮物含量多、濁度大等情況, 因立即采取措施調(diào)整。
美麗鄉(xiāng)村污水處理一體化裝置曝氣膜-生物反應(yīng)器采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)情況下，可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。
萃取膜-生物反應(yīng)器
萃取膜-生物反應(yīng)器又稱為EMBR。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會造成大氣污染。
廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內(nèi)流動，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在*的范圍，維持大的污染物降解速率。
固液分離型膜-生物反應(yīng)器
固液分離型膜-生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得為廣泛深入的一類膜-生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。
在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間(HRT )與污泥齡(SRT )相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。針對上述問題， MBR 將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中菌 ( 特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時(shí)，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為零)，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。
根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式，又可將膜 - 生物反應(yīng)器 分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。以下討論的均為固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器。
分置式膜-生物反應(yīng)器
分置式膜-生物反應(yīng)器把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。
分置式膜 - 生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，易于膜的清洗、更換及增設(shè);而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環(huán)泵提供較高的膜面錯(cuò)流流速，水流循環(huán)量大、動力費(fèi)用高，并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象。
