15m3/d一体化地埋式污水处理设备

15m3/d一体化地埋式污水处理设备

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 厌氧稳定是由一类非贮磷菌属的兼性厌氧菌发酵反应的结果，是一种脱氢氧化行为。厌氧稳定削减的曝气耗氧量可达20%～30%。厌氧稳定对含糖比大，有机物浓度高的污水较为合适。从削减曝气耗氧量的角度出发，厌氧稳定应是一个有利于产生并释放H2和CO2的过程，这个过程应促进NAD的再氧化并避免降解产物的还原。
为控制水污染的日益加剧，目前国内正大举兴建城镇污水处理厂。这是一项保证国民经济可持续发展的战略举措，但也是一项只见投入，不见直接产出的公益行为。其不仅需要投入大笔的基建资金，而且还要付出可观的运转费用。一些地方大力筹资建成了污水处理厂，但却因难以承担运转费用而不能充分发挥环境效益。因此，降低能耗，节约运转费用对发展城镇污水处理事业具有举足轻重的作用。

在常规城镇污水处理中，曝气供氧的能耗大，约占全厂总能耗的50%。因此，降低曝气耗氧量是节约运转费用的首要环节。降低曝气耗氧量的途径有两条：*，前置预处理设施，削减进入曝气区的耗氧量；第二，优选运行条件和扩散装置，提高氧利用率。本文将就前者作进一步的探讨。
厌氧预处理对曝气耗氧量的削减作用
在A/O、A2/O系统中，厌氧区可去除水中大部分有机物。过去，一直将这种现象主要归因于贮磷菌的吸收和贮存PHB的作用。因PHB是过渡产物，在好氧区将作为碳源而被氧化。故这一过程并不削减后续的曝气耗氧量。然而，近年来的理论和实践都证明，厌氧区不仅具有吸收和贮存基质的功能，而且还产生脱氢氧化作用，并可大幅度削减继后的曝气耗氧量。
早先的发现和实践的证明
早在1983年，Lan等就发现在曝气区前设置一个厌氧区，可降低曝气区50%的耗氧量。继后，Randall等(1984～1987年)多次证实了这一发现，并将这一现象命名为“厌氧稳定”。Bordacs等(1988年)在曝气区前加了一只厌氧选择器，平均降低了30%的曝气耗氧量。其降低幅度与F/M(BOD/MLVSS)有关：当F/M为0.2时，降低36%，当F/M为0.8时，降低20%。王凯军等(1988年)将初沉池改成厌氧池，厌氧反应1.67～2.5 h后，曝气耗氧量降低约50%。McClintock等[3](1993年)应用A2/O 工艺与常规活性污泥法进行对比研究，前者厌氧、缺氧反应各1h，在同等的除氮效果下，A2/O 工艺所需的曝气时间由3.2h缩短至1.7h，曝气耗氧量降低近1/2。

微生物的代谢

微生物的生命过程是营养不断被利用，细胞物质不断合成又不断消耗的过程。在这一过程中伴随着新生命的诞生，旧生命的死亡和营养物（基质）的转化。污水的生物处理就是利用微生物对污染物（营养物）的代谢转化作用实现的。
1、微生物的营养关系
细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物共生于水体中。细菌和真菌以水中的有机物、氮和磷等为营养进行有氧和无氧呼吸合成自身细胞。藻类是利用二氧化碳和水中的氮、磷进行光和作用合成自身细胞并向水体提供氧气。藻类的细胞死亡后成为菌类繁殖的营养。原生动物吞食水中固态有机物、菌类和藻类。后生动物捕食水中固体有机物、菌类、藻类和原生动物。

2、微生物的代谢
微生物从污水中摄取营养物质，通过复杂的生物化学反应合成自身细胞和排出废物。这种为维持生命活动和生长繁殖而进行的生化反应过程叫新陈代谢，简称代谢。根据能量的转移和生化反应的类型可将代谢分为分解代谢和合成代谢。微生物将营养物分解转化为简单的化合物并释放出能量，这一过程叫做分解代谢或产能代谢；微生物将营养物转化为细胞物质并吸收分解代谢释放的能量，这一过程叫做合成代谢。当营养缺乏时，微生物对自身细胞物质进行氧化分解，以获得能量，这以过程叫做内源代谢，也叫内源呼吸。当营养物充足的时，内源呼吸并不明显，但营养物缺乏时，内源呼吸是能量的主要来源。
没有新陈代谢就没有生命。微生物通过新陈代谢不断地增殖和死亡。微生物的分解代谢为合成代谢提供能量和物质，合成代谢为分解代谢提供催化剂和反应器。两种代谢相互依赖、相互促进、不可分割。
微生物代谢消耗的营养物一部分分解成简单的物质排入环境，另一部分合成为细胞物质。不同的微生物代谢速度不同，营养物用于分解和合成的比例也不相同。厌氧微生物分解营养物不*，释放的能量少，代谢速度慢，将营养物用于分解的比例大，用于合成的比例小，细胞增殖慢。好氧微生物分解营养物*，终产物（CO2、H2O 、NO3-、PO43-等）稳定，含有的能量少，所以好氧微生物代谢中释放的能量多，代谢速度快，将营养物用于分解的比例小，用于合成的比例大，细胞增殖快。

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。
但由于总体反应式基于莫诺方程的厌氧处理受到低浓度废水Ks的限制，所以厌氧在处理低浓度废水方面没有太大的空间，可近的一些报道和试验表明，厌氧如果提供合适的外部条件，在处理低浓度废水方面仍然有非常高的处理效果。

我们可以根据厌氧反应的原理加以动力学方程推导出厌氧生物处理低浓度废水尤其在处理生活污水方面的合适条件。

厌氧反应四个阶段
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较为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。
再上述四个阶段中，有人认为第二个阶段和第三个阶段可以分为一个阶段，在这两个阶段的反应是在同一类细菌体类完成的。前三个阶段的反应速度很快，如果用莫诺方程来模拟前三个阶段的反应速率的话，Ks（半速率常数）可以在50mg/l以下，μ可以达到5KgCOD/KgMLSS.d。而第四个反应阶段通常很慢，同时也是较为重要的反应过程，在前面几个阶段中，废水的中污染物质只是形态上发生变化，COD几乎没有什么去除，只是在第四个阶段中污染物质变成甲烷等气体，使废水中COD大幅度下降。同时在第四个阶段产生大量的碱度这与前三个阶段产生的有机酸相平衡，维持废水中的PH稳定，保证反应的连续进行。