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工艺选择
现阶段,国内大部分中小型城市污水处理厂都采用低负荷活性污泥处理工艺,基础设施建设投资规模偏大,运行费用较高,污水处理时间长,占地面积偏大,后期运营费用偏高,增加了市政负担,导致一些小型污水处理厂建设完成之后处于停运状态,造成了投资浪费。
因此选择中小型城市污水处理厂处理工艺时,要考虑到后期维护管理工作,简化日常管理与运行,同时控制基础投资与运行维护费用,满足污水处理排放标准要求,同时要有一定的抗冲击负荷能力。
大部分中小型城市污水处理厂都采用了二级生物处理工艺,使用活性污泥法、生物膜法进行日常生活污水的处理,其中活性污泥法的处理小于高于生物膜法,氧化沟工艺、SBR工艺因为能够达到一级污水排放标准,近些年应用也有所增加,尤其是改良氧化沟工艺在小型城市污水处理厂中的应用结构形式灵活,适应中小型城市污水处理厂的多重需求,综合应用效果比较理想。
改进型氧化沟处理工艺
改进型氧化沟污水处理工艺如果不设置除尘池,二沉池也无需单设,省去了污泥回流运行过程和相应费用。改进型氧化沟工艺处理中小型城市污水,采用封闭环状沟外形,沟内混合液连续循环流动,经过厌氧、缺氧、耗氧处理,使用机械曝气代替鼓风机曝气。


改进型奥贝尔氧化沟工艺有厌氧处理和奥贝尔氧化沟处理两个环节,改良工艺设置有三个同心圆环形沟,无需设置内回流。改进后的氧化沟污水处理工艺结构更加紧凑,处理工艺更加成熟,处理流程简单,剩余污泥量稳定,出水水质、水量冲击负荷耐受、水量承受、运行维护费用等方面均有明显优势。
A/C改良氧化沟工艺则在同一个反应池中集中处理,使用隔墙分区,充分利用沉砂池生活污水与二沉池回流污泥,混合后接受厌氧、缺氧处理,也能够较好的处理磷和氮,也存在着一定的技术优势。
什么叫总有机碳(TOC)?
水中的有机物质的含量,以有机物中的主要元素一碳的量来表示,称为总有机碳。TOC的测定类似于TOD的测定。在950℃的高温下,使水样中的有机物气化燃烧,生成CO2,通过红外线分析仪,测定其生成的CO2之量,即可知总有机碳量。在测定过程中水中无机的碳化合物如碳酸盐、重碳酸盐等也会生成CO2,应另行测定予以扣除。若将水样经0.2μm微孔滤膜过滤后,测得的碳量即为溶解性有机碳(DOC)。TOC、DOC是较为经常使用的水质指标。
什么叫总需氧量(TOD)?
总需氧量的测定,是在特殊的燃烧器中,以铂为催化剂,于900℃下将有机物燃烧氧化所消耗氧的量,该测定结果比COD更接近理论需氧量。TOD用仪器测定只需约3min可得结果,所以,有分析速度快、方法简便,干扰小、精度高等优点,受到了人们的重视。如果TOD与BOD5间能确定它们的相关系数,则以TOD指标指导生产有更好的实用意义。
什么叫生化需氧量(BOD)?如何以生化需氧量(BOD)来判断
所谓生化需氧量(BOD)是在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质完全氧化分解时所消耗氧的量称为生物化学需氧量简称生化需氧量。它是以水样在一定的温度(如20℃)下,在密闭容器中,保存一定时间后溶解氧所减少的量(mg/L)来表示的。
当温度在20℃时,一般的有机物质需要20天左右时间就能能完成氧化分解过程,而要全部完成这一分解过程就需100天。但是,这么长的时间对于实际生产控制来说就失去了实用价值。因此,目前规定在20℃下,培养5天作为测定生化需氧量的标准。


这时候测得的生化需氧量就称为五日生化需氧量,用BOD5表示。如果是培养20天作为测定生化需氧量的标准时,这时候测得的生化需氧量就称为20天生化需氧量,用BOD20­表示。生化需氧量(BOD)的多少,表明水体受有机物污染的程度,反映出水质的好坏。
什么叫化学需氧量(COD)?
所谓化学需氧量(COD),是在一定的条件下,采用一定的强氧化剂处理水样时,所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。
化学需氧量越大,说明水体受有机物的污染越严重。化学需氧量(COD)的测定,随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同,其测定值也有不同。目前应用普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾(KmnO4)法,氧化率较低,但比较简便,在测定水样中有机物含量的相对比较值时,可以采用。
重铬酸钾(K­2Cr2O7)法,氧化率高,再现性好,适用于测定水样中有机物的总量。有机物对工业水系统的危害很大。含有大量的有机物的水在通过除盐系统时会污染离子交换树脂,特别容易污染阴离子交换树脂,使树脂交换能力降低。有机物在经过预处理时(混、澄清和过滤),约可减少50%,但在除盐系统中无法除去,故常通过补给水带入锅炉,使炉水pH值降低。
有时有机物还可能带入蒸汽系统和凝结水中,使pH降低,造成系统腐蚀。在循环水系统中有机物含量高会促进微生物繁殖。因此,不管对除盐、炉水或循环水系统,COD都是越低越好,但并没有统一的限制指标。在循环冷却水系统中COD(DmnO4法)>5mg/L时,水质已开始变差。
什么叫水的溶解氧(DO)?
溶解于水中的游离氧称为溶解氧(用DO表示),常以O2mg/L、mL/L等单位来表示。天然水中氧的主要来源是大气溶于水中的氧,其溶解量与温度,压力有密切关系。温度升高氧的溶解度下降,压力升高溶解度增高。天然水中溶解氧含量约为8~14mg/L,敞开式循环冷却水中溶解氧一般约为6~8mg/L。
水体中的溶解氧含量的多少,也反映出水体遭受到污染的程度。当水体受到有机物污染时,由于氧化污染物质需要消耗氧,使水中所含的溶解氧逐渐减少。污染严重时,溶解氧会接近于零,此时厌氧菌便滋长繁殖起来,并发生有机污染物的而发臭。因此,溶解氧也是衡量水体污染程度的一个重要指标。

废水处理的厌氧生物处理技术是在厌氧条件下,兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程,又称为厌氧消化。厌氧生物处理技术在水处理行业中一直都受到环保工作者们的青睐,由于其具有良好的去除效果,更高的反应速率和对毒性物质更好的适应,更重要的是由于其相对好氧生物处理废水来说不需要为氧的传递提供大量的能耗,使得厌氧生物处理在水处理行业中应用十分广泛。
一般来说,废水中复杂有机物物料比较多,通过厌氧分解分四个阶段加以降解:
(1)水解阶段:高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。
(2)酸化阶段:上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA),同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。
(3)产乙酸阶段:在此阶段,上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。
(4)产甲烷阶段:在这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

厌氧技术发展过程大致经历了三个阶段:
第一阶段(1860-1899年):简单的沉淀与厌氧发酵合池并行的初期发展阶段。这个发展阶段中,污水沉淀和污泥发酵集中在一个腐化池(俗称化粪池)中进行,泥水没有进行分离。
第二阶段(1899-1906年):污水沉淀与厌氧发酵分层进行的发展阶段。
第三阶段(1906-2001年):独立式营建的高级发展阶段。这个发展阶段中,沉淀池中的厌氧发酵室分离出来,建成独立工作的厌氧消化反应器。
与此相对应的是,厌氧生物处理技术的反应器主体也经历了三个时代。
第一代厌氧反应器是以普通厌氧消化池(CADT),厌氧接触工艺(ACP)为代表的低负荷系统。
第二代反应器是20世纪60年代末以在反应器内保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄为目标,利用生物膜固定化技术和培养易沉淀厌氧污泥的方式开发出的。如厌氧滤器(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧生物转盘(ARBCP)、上流式厌氧污泥床(IAASB)、厌氧附着膨胀床(AAFEB)等。其中UASB反应器为应用广的反应器,在其为代表的第二代反应器的研究与应用的基础上开发出了新一代反应器。


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