MBR地埋式污水处理设备

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厌氧反应概述：
利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单无机物，从而去除水中有机物污染的过程，称为废水的生物处理。根据代谢过程对氧的需求，微生物又分为好氧、厌氧和介于两者间的兼性微生物。厌氧生物处理就是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧的情况下，把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物包括大量的生物气（即沼气）和水。
厌氧是一种低成本废水处理技术，把废水治理和能源相结合，特别适合发展中国家使用。
厌气处理技术的优势和不足：
厌氧优势：
1.可作为环境保护、能源回收和生态良性循环结合系统的技术，具有良好的社会、经济、环境效益。
2.耗能少,运行费低,对中等以上(1500mg/L)浓度废水费用仅为好氧工艺1/3。
3.回收能源，理论上讲1kgCOD可产生纯甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然气(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工厂为例,按COD去除80%,甲烷为理论值80%计算，日产沼气2240m³,相当于2500m³天然气或3.85t煤,可发电5400Kwh。

4.设备负荷高、占地少。
5.剩余污泥少,仅相当于好氧工艺1/6～1/10。
6.对N、P等营养物需求低，好氧工艺要求C：N:P=100:5:1,厌氧工艺为C:N:P=(350-500):5:1。
7.可直接处理高浓有机废水,不需稀释。
8.厌氧菌可在中止供水和营养条件下，保留生物活性和沉泥性一年,适合间断和季节性运行。
9.系统灵活,设备简单,易于制作管理，规模可大可小。
厌氧不足：
1.出水污染浓度高于好氧，一般不能达标；
2.对有毒性物质敏感；
3.初次启动缓慢，少需8-12周以上方能转入正常水平。
反应机理：
厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段：
1.水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。
2.发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。
3.产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
4.产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。原理图如下：
a.水解阶段——含有蛋白质水解、碳水化合物水解和脂类水解。
b.发酵酸化阶段——包括氨基酸和糖类的厌氧氧化，以及较脂肪酸与醇类的厌氧氧化。
c.产乙酸阶段——含有从中间产物中形成乙酸和氧气，以及氢气和二氧化碳形成乙酸。
d.产甲烷阶段——包括从乙酸形成甲烷，以及从氧、二氧化碳形成甲烷。废水中有硫酸盐时，还会有硫酸盐还原过程，如虚线所示。厌氧反应器类型：普通厌氧反应池、厌氧接触工艺、升流厌氧污泥库(UASB)反应器、厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)、厌氧滤料(AF)、厌氧流化库反应器、厌氧折流反应器(ABR)、厌氧生物转盘、厌氧混台反应器等。
厌氧反应的工艺控制条件：
温度：按三种不同嗜温厌氧菌（嗜温5-20℃嗜温20-42℃嗜温42-75℃）工程上分为低温厌氧(15-20℃)、中温厌氧（30-35℃）、高温厌氧（50-55℃）三种。温度对厌氧反应尤为重要，当温度低于*下限温度时，每下降1℃，效率下降11%。在上述范围，温度在1-3℃的微小波动，对厌氧反应影响不明显，但温度变化过大（急速变化），则会使污泥活力下降，度产生酸积累等问题。

PH：厌氧水解酸化工艺，对PH要求范围较松，即产酸菌的PH应控制4-7℃范围内；*厌氧反应则应严格控制PH，即产甲烷反应控制范围6.5-8.0,*范围为6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
氧化还原电位：水解阶段氧化还原电位为-100～+100mv，产甲烷阶段的*氧化还原电位为-150～-400mv。因此,应控制进水带入的氧的含量，不能因以对厌氧反应器造成不利影响。
营养物：厌氧反应池营养物比例为C:N:P=(350-500):5:1。

水解酸化池调试
①调试工作前的先决条件
调试前的先决条件包括全部机械设备和仪表在调试工作进行之前已经进行初步调试，并确认可投入使用；所有的构筑物和工艺管道均已经清理完毕；各构筑物均已经进行闭水试验，经过监理方和各方同意验收；各构筑物经过初期的清水试验，确认构筑物能满足设计要求。
②确定调试过程中需要培育的菌种
通过对以往污水处理的经验，活性污泥法主要菌种为细菌和有关的微生物，培育菌种的菌源采用活性污泥或者采用化粪池污泥，或者直接使用人类粪便污水作为菌源；加入的菌源要求不存在对微生物有害作用的重金属物质。
③初步向池内投加污水
首先向池中加入一定量的污水，加入的污水要求有适当的有机物浓度，它们是微生物的食源，如果营养不够，就要加入无机盐（氨盐，氮盐）补充营养。
④投加菌种污泥
在污水进入池内后加入含有菌种的人类粪便污水，观察污水的水质情况，直到污水中出现絮状物质，证明污泥有了活性，等待微生物的静态生长，然后加大污水的加入量。
⑤进一步加大污水的加入量
在上次加入污水量的基础上，加大污水的投加量，重复上面的步骤。在进行调试的过程中，要求随时观察水质的变化情况，对出现的问题随时处理，否则将对微生物产生很大的影响。
⑥加大污水量达到设计要求
由于通过前期的培育，池中有了大量的微生物，可以将污水加至设计水位，重复上面的曝气步骤，直到达到想要的结果，查看池中水质分布情况和填料上膜的生长情况，针对性进行下部工作。

⑦驯化
在达到设计要求后，池中的微生物还不能达到立即进行连续处理的能力，要求进水维持一段时间的间歇运行，直到水中有了大量的微生物和挂膜已经达到一定厚度，完成菌种的驯化，才可以连续进水，连续曝气，不间断的运行。
水解酸化生物处理工艺出现于20世纪80年代。该工艺不具有厌氧消化过程中对环境条件严格要求，及降解速度较慢的甲烷发酵阶段，将系统控制在缺氧状态下的水解酸化阶段。其原理是通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物催化反应，具体表现为断链和水溶，微生物则利用水溶性底物完成胞内生化反应，同时排出各种有机酸。
MBR地埋式污水处理设备水解酸化过程能将废水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物，一些难于生物降解大分子物质被转化为易于降解的小分子物质如有机酸等，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高，以利于后续好氧生物处理。
⑴ 水解池的启动通过调整水力停留时间利用水解、产酸与甲烷菌生长速度的不同。利用水的流动造成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。省去了气体回收部分。
⑵具有较好的抗有机负荷冲击能力。
⑶水解过程可改变污水中有机物形态及性质有利于后续好氧处理。水解、产酸阶段的产物主要为小分子的有机物，可生物降解性一般较好。因此水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理的能耗。
⑷对固体有机物的降解可减少污泥量，其功能于消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的剩余污泥，故能实现污水、污泥同时处理，不需要经常加热的中温消化池。
⑸池子不需要密闭，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。
⑹由于反应控制在第二阶段完成前，出水无厌氧发酵的不良气味。
生物法
传统的生化法主要用于低浓度氨氮废水处理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮转变为氮气。低浓度氨氮废水通常具有比低的特点，有些生产废水甚至不含COD，因此采用生物脱氮的方式处理，需要加入碳源，运行成本很高。常见工艺有A/O或A2/O）和SBR工艺。其缺点是处理过程对温度和工业废水中某些组分的干扰非常敏感，需要的反应器体积比较大，而且反硝化过程中会产生N2O，易转化为其它影响臭氧层的氮氧化物，反硝化把NH4＋这种有价值的物质转化成N2逸入空气，造成浪费。在A/O工艺中，为了促使反硝化反应顺利进行，一般要求C/N大于3。

空气吹脱法
空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触，利用废水中氨的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而达到废水脱氨的目的。在空气吹脱过程中，废水pH、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有非常大的影响。一般来说，pH要提高至10.8-11.5、水温一般不能低于20℃、水力负荷为2.5-5m3/(m2•h)、气水比2500-5000m3/m3，当废水处理要求更高时甚至达到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串联操作方可满足工艺要求。空气吹脱法所需空气量大，而空气吹脱塔因为受到塔设备空塔气速的限制，一般体积非常庞大，占地面积大。另外，空气吹脱法需要在系统中引入第三种介质——空气，氨自废水进入空气中，因为空气量很大，氨在空气中的浓度很低，必须再采用酸对含氨空气进行洗涤，而酸洗塔同样体积非常庞大，而且在吸收不够充分的情况下，容易造成二次污染，即水污染转化为空气污染。
空气吹脱法一级除氨效率一般为85％左右，要达到更高的处理要求，则需要多级串连操作。另外，因为废水中氨的平衡浓度受温度影响非常大，因此水温低时采用空气吹脱效率很低，一般不太适合在寒冷的冬季使用。在空气吹脱工艺中，如果将废水及空气进行加热，提高操作温度，可以提高脱氨效率，但是由于系统热量无法实现综合回收利用，会导致其废水处理单耗显著增加，其经济性将受到很大的影响。通常认为空气吹脱法比较适用于1000mg/L以下的较低浓度氨氮废水的处理。