醫(yī)療地埋式一體化污水處理設備

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厭氧消化是一個包含多個生物轉化和物理化學轉化的復雜過程，特別是產甲烷菌對環(huán)境條件要求比較苛刻.為了消除厭氧消化過程中多種干擾的影響及保持厭氧消化過程穩(wěn)定、高效的進行，就需要對厭氧消化過程進行合適的監(jiān)測和控制，而大量大型沼氣工程的建立更是加劇了這種需求.針對傳統(tǒng)物化參數(pH值、溫度、產氣量和氧化還原電位等)已有成熟的在線測量設備，而對厭氧消化過程有重要影響的物化參數，如揮發(fā)性脂肪酸(VFA，Volatile Fatty Acids)和生理參數(如生物量)卻難以實現在線測量.

VFA是厭氧消化的中間產物也是產甲烷的主要底物，與pH值、堿度、產氣量和氣體組分等常規(guī)指標相比，VFA更能快速可靠地指示厭氧消化系統(tǒng)的狀態(tài).在工業(yè)厭氧消化產甲烷反應器運行中，經常發(fā)生因為未及時發(fā)現VFA的積累使pH下降至3~5而導致的“酸敗”.“酸敗”的發(fā)生對厭氧反應器往往是災難性的，反應器一旦發(fā)生“酸敗”，很難在短時間內恢復或者根本難以恢復反應器內產甲烷微生物的活性，因此，對VFA濃度的檢測方法一直受到高度的重視.目前，VFA濃度離線測定的方法主要有蒸餾法、滴定法、色譜法、比色法等，然而離線分析耗時、滯后，不能滿足快速變化的高負荷厭氧消化系統(tǒng)的在線監(jiān)測需求.為了實現VFA的在線監(jiān)測，研究人員也進行了大量研究.

例如，Feitkenhauer等(2002)設計了一個基于滴定計的VFA在線測量系統(tǒng)，其主要特點是設備簡單成本低，缺點是檢測的只是總揮發(fā)酸;Zhang等(2002)研究的紅外光譜能針對乙酸、丙酸等進行測量，但其準確性和靈敏度欠佳;Diamantis等(2006)和Boe等(2007)分別設計了帶自動取樣器的毛細管氣相色譜、頂空氣相色譜，其與反應器的連接實現了VFA的在線精確測量，但氣相色譜昂貴，難以實現工業(yè)化應用;趙全保(2008)設計的在線測定VFA和堿度的自動滴定系統(tǒng)只是實現了滴定過程的自動化，并未將計算模型與計算機集成，所構建的6點滴定法滴定準確，但操作繁瑣、計算復雜.可靠又便宜的VFA在線監(jiān)測設備已經成為制約厭氧消化技術應用與發(fā)展的瓶頸，而上述VFA在線監(jiān)測技術仍然處于實驗室階段，并未應用到實際工業(yè)中，因此，有必要進一步研究VFA的在線監(jiān)測技術.
一般解決工業(yè)過程的測量問題有兩條途徑：一是沿襲傳統(tǒng)的檢測技術思路，以硬件形式實現過程參數的直接在線測量(如上所述);另一種就是采用間接測量的思路，利用容易獲取的其他測量信息，通過計算來實現對被測變量的估計.近年來，在過程控制和檢測領域涌現出的軟測量的技術就是這一思想的集中體現.軟測量理論根源是20世紀70年代Brosilow提出的推斷控制，所謂軟測量就是根據可測、易測的過程變量(即輔助變量)與難以直接獲取的待測變量(即主導變量)的數學關系，按照某種準則，采用各種計算方法，用軟件手段實現對待測變量的測量或估計.因此，軟測量技術又稱為軟儀表技術，目前己經在過程控制與優(yōu)化中得到了廣泛的應用.
曝氣生物濾池由內錐即下向流對流接觸氧化區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，以及下部導流沉降無泵污泥回流區(qū)三部分組成。
在內錐即下向流生物接觸氧化過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內，都設有濾料。在下部的導流沉降分離無泵污泥回流區(qū)內裝有導流板和無泵污泥回流管。在內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，與下部的導流沉降分離無泵污泥自動回流區(qū)之間裝有濾料，并在濾料下部設有濾池反沖洗空氣管和水管。其污水流向為：污水自上而下進入內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內，通過濾料空隙間曲折下行至導流沉降無泵污泥回流區(qū)，實現泥水分離，分離出來的污泥在不用泵的條件下，自動回流到污水池的前端，進入厭氧池或水解酸化池反硝化處理。
醫(yī)療地埋式一體化污水處理設備分離出來的水導入外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，并同樣通過濾料空隙曲折上升，污水在上升的處理過程中產生的污泥也在重力作用下，自動下沉于導流沉降分離區(qū)，通過無泵污泥排泥系統(tǒng)，回流到污水池前端進入厭氧池或水解酸化池反硝化處理?？諝獾牧飨驗椋涸趦儒F即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內，空氣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升;在外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內，空氣同樣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升。
水與空氣的流向分別為：在內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內，因污水是自上而下，而空氣是自下而上，并且水和空氣都是通過濾料空隙間曲折對流，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下發(fā)生氣、液、固三相反應。另一方面，水與空氣在外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內，因污水和空氣都自下而上的，水和空氣在濾料空隙間曲折上升，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下，發(fā)生氣、液、固三相反應。在內錐即下向流接觸氧化生物過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內的濾料上，由于生物膜附著在濾料上，不受泥齡限制，因而種類豐富，對于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、攔截在濾料表面，作為降解菌的營養(yǎng)基質，加速降解菌形成生物膜，生物膜又進一步“俘獲”基質，將其同化、代謝、降解。