小型生活污水處理設備

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廢水厭氧生物處理的工藝及設備
廢水厭氧生物處理的工藝有多種多樣，目前在實際應用中采用較多的厭氧濾池和上流式厭氧污泥床反應器。
（一）厭氧濾池
厭氧濾池又稱厭氧固定膜反應器，是60年代開發的新型高效厭氧處理裝置。濾池呈圓柱形，池內裝放填料，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料的表面生長，當廢水通過填料層時，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機物被降解，并產生沼氣，沼氣從池頂部排出。濾池中的生物膜不斷地進行新陳代謝，脫落的生物膜隨出水流出池外。如果廢水從池底部進入，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池；如果廢水從池上部進入，以降流的形式流過填料層，從池底排出，稱降流式厭氧濾池。

     厭氧生物濾池填料的比表面積越大，可以承受的有機物負荷越高；空隙率越大，濾池的容積利用系數越高堵塞現象減少。因此，與好氧生物濾池，類似，對填料的要求為：比表面積大，填充后空隙率高，生物膜易附著，對微生物細胞無抑制和毒害作用，有一定強度，且質輕、價廉、來源廣。填料層高度，對拳狀濾料，高度以不超過1.2m為宜；對于塑料填料，高度以1～6m為宜。填料的支撐板通常采用多孔板。
進水系統需考慮易于維修而又使補水均勻，且有一定的水力沖刷強度。對直徑較小的厭氧濾池常用短管布水，對直徑較大的厭氧濾池多用可拆卸的多孔管布水。
在厭氧生物濾池中，厭氧微生物大部分存在于生物膜中，少部分以厭氧活性污泥的形式存在于濾料的孔隙中。厭氧微生物總量沿池高分布是很不均勻的，在池進水部位高，相應的有機物去除速度快。當廢水中有機物濃度高時，特別是進水懸浮固體濃度高時和顆粒較大時，進水部位容易發生堵塞現象。為此，對厭氧生物濾池采取如下改進：
（1）出水回流，使進水有機物濃度得以稀釋，同時提高池內水流的流速，沖刷濾料孔隙中的懸浮物，有利于消除濾池的堵塞。
（2）為了避免堵塞，部分充填載體，即僅在濾池底部和中部各設置一填料薄層，因而空隙率大大提高。
（3）采用平流式厭氧生物濾池，濾池前段上部進水，后段上部出水，頂部設氣室，底部設污泥排放口，使沉淀懸浮物得以連續排除。
（4）采用軟性填料。性填料空隙率大，可克服堵塞現象。厭氧生物濾池的特點：
（1）由于填料為微生物附著生長提供了較大的表面積，濾池中的微生物量較高，因而可承受的有機容積負荷高，COD容積負荷為2～16kg∕（m³.d）,且耐沖擊負荷能力強。
（2）廢水與生物膜兩相接觸面大，強化了傳質過程，因而有機物去除速度快。
（3）微生物以固著生長為主，不易流失，不需污泥回流和攪拌設備。
（4）啟動或停止運行后再啟動時間短。
但該工藝也存在一些問題，如處理含懸浮物濃度高的有機廢水易發生堵塞，尤以進水部分更嚴重。此外，濾池的清洗也還沒有簡單有效的方法。

小型生活污水處理設備膜分離技術
利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮回收率高，無二次污染。蔣展鵬等[6]采用電滲析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000～3000mg/L，去除率可在85％以上，同時可獲得8.9％的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率＞90％，回收的硫酸銨濃度在25％左右。運行中需加堿，加堿量與廢水中氨氮濃度成正比。
乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性，可用于液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜（例如煤油膜）為分離介質，在油膜兩側通過NH3的濃度差和擴散傳遞為推動力，使NH3進入膜內，從而達到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水（1000～1200mgNH4+-N/L，pH為6～9）[7]，當采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為表面活性劑用量為4％～6％，廢水pH1.4MAP沉淀法。

一、厭氧生物處理的基本原理
廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件通過厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化炭等物質的過程，也稱為厭氧消化。它與好氧過程低根本區別，在于不以分子態氧作為受氫體，而以化合態氧、碳、硫、氮等為受氫體。
厭氧生物處理是一個復雜的生物化學過程，依靠三大主要類群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯合作用完成，因而可粗略地將厭氧消化過程劃分為三個連續的階段，即水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段。

*階段為水解酸化階段。復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細胞體內，分解產生揮發性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產生較高級脂肪酸。
由于簡單碳水化合物的分解產酸作用要比含氮有機物的分解產氨作用迅速，故蛋白質的分解在碳水化合物分解后產生。
含氮有機物分解產生NHз,除了提供合成細胞物質的氮源外，在水中部分電離，生成NH⒋HCOз, 具有緩沖消化液pH的作用，故有時也把繼碳水化合物分解后的蛋白質分解產氨過程稱為性減退期。

雖然生物法在處理揮發性有機廢氣方面有很多的優點和好處，但是它也有一些不足，生物法的缺點主要是所能承載的污染物負荷不能太高,因而一般占地較大。另外,對于氣態污染物生物進化的機制了解還不充分,設計和運行基本還停留在經驗和現場實驗獲取數據的水平,造成一些設備的運行效果不穩定。

添加阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢以及氟化鈣垢，還可以抑制硅垢。添加的阻垢劑可分為3類：六偏磷酸鈉、有機磷酸鹽和多聚丙烯酸鹽。添加阻垢劑的優點是操作簡單，膜前無任何處理步驟，且添加劑量可精確控制;缺點是會增加濃水COD,高回收率下可能失效，阻垢劑含量高或阻垢劑種類選擇不當時仍有可能堵膜。
通過調酸，可使碳酸鈣維持溶解狀態。調酸處理的優點是操作簡單，污水pH不高時，成本低于除硬處理;缺點是調酸處理對Ca、Mg離子無去除作用，濃水側Ca、Mg離子含量仍較高，且對管路防腐要求較高。此外，僅采用加酸控制碳酸鈣結垢時，要求濃水中的 LSI 或S&DSI 指數必須為負數。

殺菌按性質可分為化學殺菌和物理殺菌。化學殺菌主要采用殺菌劑，殺菌劑的作用方式可分為殺菌作用和抑菌作用。污水處理中常用的殺菌劑可分為無機殺菌劑和有機殺菌劑，也可按化學性質分為氧化性殺菌劑和非氧化性殺菌劑。無機殺菌劑以氧化型為主，如二氧化氯、臭氧等，有機殺菌劑主要是陽離子的季銨鹽類物質。
氧化性殺菌劑是強氧化劑，能夠氧化微生物體內起新陳代謝作用的酶而殺滅微生物。氧化性殺菌劑的特點是殺菌速度快、成本較低，但藥劑使用過程存在一定的安全隱患;非氧化性殺菌劑是以致毒劑作用使微生物的酶系統失去活性，破壞細胞的新陳代謝，破壞細胞壁、細胞膜或其他特殊部位，它的作用不受水中還原性物質的影響，對pH變化不敏感。非氧化性殺菌劑可以彌補氧化性殺菌劑的不足。
物理殺菌方式主要有超聲波與磁場組合殺菌、變頻電脈沖殺菌和紫外線殺菌等〔16〕。超聲波與磁場組合殺菌能夠自動周期性地、有規律地產生各種頻率的強大直流脈沖電磁波，直接擊穿細菌的細胞壁而導致細菌死亡，同時污水在這種直流脈沖電場作用下，迅速發生微弱的氧化還原反應，在陽極區附近產生一定量的氧化性物質與細菌作用，破壞了細菌正常的生理功能，使細胞膜過氧化而死亡，從而達到殺菌目的。

生化聯合法
物化方法在處理高濃度氨氮廢水時不會因為氨氮濃度過高而受到限制，但是不能將氨氮濃度降到足夠低（如100mg/L以下）。而生物脫氮會因為高濃度游離氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實際應用中采用生化聯合的方法，在生物處理前先對含高濃度氨氮的廢水進行物化處理。
研究采用吹脫-缺氧-好氧工藝處理含高濃度氨氮垃圾滲濾液。結果表明，吹脫條件控制在pH=95、吹脫時間為12h時，吹脫預處理可去除廢水中60%以上的氨氮，再經缺氧-好氧生物處理后對氨氮（由1400mg/L降至19.4mg/L）和COD的去除率>90%。
用生物活性炭流化床處理垃圾滲濾液（COD為800～2700mg/L，氨氮為220～800mg/L）。研究結果表明，在氨氮負荷0.71kg/(m3•d)時，硝化去除率可達90％以上，COD去除率達70％，BOD全部去除。以石灰絮凝沉淀+空氣吹脫做為預處理手段提高滲濾液的可生化性，在隨后的好氧生化處理池中加入吸附劑（粉末狀活性炭和沸石），發現吸附劑在0～5g/L時COD和氨氮的去除效率均隨吸附劑濃度增加而提高。對于氨氮的去除效果沸石要優于活性炭。
膜-生物反應器技術（MBR）是將膜分離技術與傳統的廢水生物反應器有機組合形成的一種新型高效的污水處理系統。MBR處理效率高，出水可直接回用，設備少戰地面積小，剩余污泥量少。其難點在于保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。李紅巖等[15]利用一體化膜生物反應器進行了高濃度氨氮廢水硝化特性研究。研究結果表明，當原水氨氮濃度為2000mg/L、進水氨氦的容積負荷為2.0kg/(m3•d)時，氨氮的去除率可達99％以上，系統比較穩定。反應器內活性污泥的比硝化速率在半年的時間內基本穩定在0.36/d左右。