小型一體化污水處理設(shè)施
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*產(chǎn)品：地埋式一體化污水處理設(shè)備、氣浮機、二氧化氯發(fā)生器、加藥裝置、絮凝沉淀設(shè)備。
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CAST反應(yīng)池分為生物選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，運行時按進水-曝氣、沉淀、撇水、出水-閑置完成一個周期，CAST的成功運行可將廢水中的含碳有機物和包括氮、磷的污染物去除，出水總氮濃度小于5mg/L。
1-生物選擇器；2-預(yù)反應(yīng)區(qū)；3-主反應(yīng)區(qū)
1)生物選擇器設(shè)在池子首部，不設(shè)機械攪拌裝置，反應(yīng)條件在缺氧和厭氧之間變化。生物選擇區(qū)有三個功能：a．絮體結(jié)構(gòu)內(nèi)底物的物理團聚與動力學(xué)和代謝選擇同步進行；b．選擇器被隔開，保證初始高絮體負(fù)荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通過選擇器的設(shè)計，還可以創(chuàng)造一個有利于磷釋放的環(huán)境，這樣促進聚磷菌的生長[1]。生物選擇區(qū)的設(shè)置嚴(yán)格遵循活性污泥種群組成動力學(xué)的有關(guān)規(guī)律，創(chuàng)造合適的微生物生長條件，從而選擇出絮凝性細(xì)菌。活性污泥的絮體負(fù)荷S0/X0(即底物濃度和活性微生物濃度的比值)對系統(tǒng)中活性污泥的種群組成有較大的影響，較高的污泥絮體負(fù)荷有助于絮凝性細(xì)菌的生長和繁殖。CAST工藝中活性污泥不斷地在生物選擇器中經(jīng)歷高絮體負(fù)荷階段，這樣有利于絮凝性細(xì)菌的生長，提高污泥活性，并通過酶反應(yīng)快速去除廢水中的溶解性易降解底物，從而抑制了絲狀細(xì)菌的生長和繁殖，避免了污泥膨脹的發(fā)生。同時當(dāng)生物選擇器處于缺氧環(huán)境時，回流污泥存在的少量硝酸鹽氮(約為N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可達整個系統(tǒng)硝化量的20%。當(dāng)選擇器處于厭氧環(huán)境時，磷得以有效地釋放，為生物除磷做準(zhǔn)備。
2)預(yù)反應(yīng)區(qū)為水力緩沖區(qū)，大小與高峰流量有關(guān)，若在非曝氣階段，不進水可將其省去。
3)主反應(yīng)區(qū)在可變?nèi)莘e*混合反應(yīng)條件下運行，完成含碳有機物和包括氮、磷的污染物的去除。運行時通過控制溶解氧的濃度使其從0緩慢上升到2.5mg/L來保證硝化、反硝化以及磷吸收的同步進行。
a．硝化反硝化。同步反硝化意味著在不專門為硝酸鹽的去除設(shè)混合裝置或正常缺氧混合程序的條件下，硝化與反硝化同時在同一反應(yīng)器發(fā)生。通常認(rèn)為在系統(tǒng)中，氮去除機制與在微生物絮體內(nèi)由于受擴散限制引起的溶解氧(DO))的濃度梯度有關(guān)，這樣硝化菌存在于高溶解氧區(qū)或正氧化還原點位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低區(qū)或負(fù)氧化還原點位(OPR)下活性十足。CAST工藝運行中控制供氧強度以及混合液溶解氧的濃度使其從0逐漸上升到2.5mg/L左右，這樣使活性污泥絮體的外周保持一個好氧環(huán)境進行硝化，由于氧在活性污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而具有較高濃度梯度的硝酸鹽則能較好地滲透到絮體內(nèi)部有效地進行反硝化。
另外，該工藝曝氣與非曝氣交替進行，從而使泥水混合液通過主反應(yīng)區(qū)，順序經(jīng)過缺氧-好氧-厭氧環(huán)境，尤其在非曝氣階段0.5h-1.0h內(nèi)污泥層以胞內(nèi)在生物選擇高負(fù)荷下儲存或吸收的碳為碳源，進行反硝化，在污泥沉淀過程中也有一定的反硝化作用。
b．磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用實現(xiàn)的，生物選擇器不曝氣這樣反應(yīng)環(huán)境非常迅速地從缺氧環(huán)境轉(zhuǎn)化為厭氧環(huán)境，當(dāng)選擇器處于厭氧環(huán)境，聚磷菌依靠水解體內(nèi)的聚磷(Poly-P)水解釋放出正磷酸鹽，同時產(chǎn)生能量以吸收水中的溶解性有機底物，并將其在體內(nèi)合成為細(xì)胞學(xué)儲備物質(zhì)PHB；在主反應(yīng)區(qū)為好氧環(huán)境時，聚磷菌以游離氧為電子受體，將細(xì)胞儲備物質(zhì)氧化，并利用該反應(yīng)所產(chǎn)生的能量，過量地在污水中攝取磷酸鹽并合成為ATP，其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷貯存能量，為下一周期的厭氧釋磷做準(zhǔn)備。由于好氧段的吸磷量要遠(yuǎn)大于厭氧段的釋磷量，所以通過剩余污泥的排放可達到除磷目的。若要在生物除磷的基礎(chǔ)上進一步強化除磷效果或達到*除磷的目的，可加入鋁鹽或鐵鹽，根據(jù)所去除磷濃度的大小，化學(xué)污泥在池子中的濃度約在1.7g/L～2.0g/L左右，化學(xué)污泥可以進一步提高沉淀污泥的壓縮能力。CAST工藝是活性污泥不斷地經(jīng)過耗氧和厭氧的循環(huán)，這將有利于聚磷菌在系統(tǒng)中的生長和積累。根據(jù)Gorony等人的研究，當(dāng)微生物內(nèi)吸附大量降解物質(zhì)，而且處在氧化還原點位為+100mV～-150mV的交替變化中時，系統(tǒng)可具有良好的生物除磷功能。
此外，在曝氣結(jié)束后，主反應(yīng)區(qū)進行泥水分離，由于此階段無進水水力干擾，在靜止環(huán)境中進行，從而保證系統(tǒng)良好的分離效果。CAST整個工藝過程遵循生物的“積累一再生”原理，生物先在生物選擇器經(jīng)歷一個高負(fù)荷反應(yīng)階段，然后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個低負(fù)荷反應(yīng)階段，完成反應(yīng)過程如圖2所示，生物選擇其中較高的污泥絮體負(fù)荷，可以使廢水中存在的溶解性易降解有機物通過酶轉(zhuǎn)移機理予以快速地吸附和吸收進行底物的積累，然后在污泥絮體負(fù)荷較低的主反應(yīng)區(qū)完成底物的降解，從而實現(xiàn)了活性污泥的再生。再生的污泥又以一定的比例回流至生物選擇器中，進行機制的再次積累，這樣不斷地循環(huán)完成了生物的“積累—再生”，實驗和實際應(yīng)用表明，當(dāng)高于75%的易降解有機物質(zhì)通過酶轉(zhuǎn)移機理去除，則剩余可溶解COD小于100mg/L。
培養(yǎng)方法及種類
活性污泥從無到有，從不正常到正常的培養(yǎng)過程，有很多途徑可以實現(xiàn)，因而也就有很多培養(yǎng)方法。對于一般城市污水來說，采用任一方法都可將活性污泥培養(yǎng)正常，但不同的方法所要求的培養(yǎng)時間不同，操作量及培養(yǎng)費用也不同。實踐中，應(yīng)根據(jù)處理廣的具體情況，選擇一種方法培養(yǎng)或幾種方法并用。
1)間歇培養(yǎng)。將曝氣池注滿水，然后停止進水，開始曝氣。只曝氣而不進水稱為“悶曝”。悶曝2～3d后，停止曝氣，靜沉1h，然后進入部分新鮮污水，這部分污水約占池容的1/5即可。以后循環(huán)進行悶曝、靜沉和進水三個過程，但每次進水量應(yīng)比上次有所增加，每次悶曝時間應(yīng)比上次縮短，即進水次數(shù)增加。當(dāng)污水的溫度為15～20℃時，采用該種方法，經(jīng)過15d左右即可使曝氣池中的MLSS超過l 000mg/L。此時可停止悶曝，連續(xù)進水連續(xù)曝氣，并開始污泥回流。初的回流比不要太大，可取25％，隨著MLSS的升高，逐漸將回流比增至設(shè)計值。
2)低負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，停止進水，悶曝1d。然后連續(xù)進水連續(xù)曝氣，進水量控制在設(shè)計水量的1/2或更低。待污泥絮體出現(xiàn)時，開始回流，取回流比25％。至MLSS超過1 000mg/L時，開始按設(shè)計流量進水，MLSS至設(shè)計值時，開始以設(shè)計回流比回流，并開始排放剩余污泥。
3)滿負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，停止進水，悶曝一天。然后按設(shè)計流量連續(xù)進水，連續(xù)曝氣，待污泥絮體形成后，開始回流，MLSS至設(shè)計值時，開始排放剩余污泥。
4)接種培養(yǎng)。將曝氣池注滿污水，然后大量投入其它處理廠的正常污泥，開始滿負(fù)荷連續(xù)培養(yǎng)。該種方法能大大縮短污泥培養(yǎng)時間，但受實際情況例如其它處理廠離該廠的距離、運輸工具等的制約。該法一般僅適于小處理廠，大型處理廠需要的接種量非常大，運輸費用高，經(jīng)濟上不合算。在同一處理廠內(nèi)，當(dāng)一個系列或一條池子的污泥培養(yǎng)正常以后，可以大量為其它系列接種，從而縮短全廠總的污泥培養(yǎng)時間。
填料選用準(zhǔn)則
對于某種特殊應(yīng)用，填料填料的*標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)復(fù)合材料所期望達到的性能而定，但必須考慮到下述基本原則。
1、填料在加工過程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無催化活性和低的吸附性。
2、填料必須與基材能夠相容，無腐蝕性。
3、容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無毒性。
4、必須易得，貨源充足，價格適中，質(zhì)量穩(wěn)定。
填料的種類
填料的種類很多，鋁粉、鋅粉銅粉、銀粉等金屬粉末可用作導(dǎo)電填料。水泥、粉煤灰等也可用作填料。木粉、淀粉等植物性粉末也可用作填料。氟化鈣可少量用于聚氨酯膠黏劑和密封膠體系;兼具二氧化碳吸收劑的作用。
一般來說，微細(xì)的粉末填料或改性的微細(xì)填料，以及纖維狀、片狀填料，少量使用可提高其整體性能，.例如對彈性聚合物(如橡膠、聚氨酯彈性體_)有˙ 定的補強作用，增加模量、強度、.耐磨性、耐熱性，改善其尺寸穩(wěn)定性，對硬質(zhì)制品也能適當(dāng)提高強度、耐老化性。但使用量過大則使得物性降低，，并且填料摻量大時操作困難。填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。
厭氧-好氧生物膜一體化凈化槽要由二個厭氧生物膜濾床反應(yīng)器、一個好氧生物膜濾床反應(yīng)器、一個與好氧反應(yīng)器相連的沉淀槽、高位污水槽、小型氣泵等部分組成。第yi級生物膜濾床不僅對生活污水懸浮顆粒物起到過濾作用，防止BOD較高的懸浮物進入第二級生物膜反應(yīng)器，不僅提高第yi級厭氧降解能力，降低基質(zhì)濃度，而且還提高了反應(yīng)器中的微生物濃度，即反應(yīng)器的有效體積。第二級生物膜濾床的設(shè)計是為了進一步厭氧降解有機物，降低污水中的BOD，同時也具有一定的過濾作用。整個過程中，兩個厭氧反應(yīng)器不需外加任何動力，可操作性強，整個過程只需一個與好氧生物膜濾床反應(yīng)器相匹配的小型氣泵，能耗低，提高了過程的經(jīng)濟性和適應(yīng)性。這個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小。
小型一體化污水處理設(shè)施以厭氧-好氧生物膜技術(shù)，開發(fā)小型一體化生活污水凈化槽。具有多重優(yōu)點：
1) 凈化槽結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小;
2) 流體流動不需外力，能耗低，適應(yīng)能力強;
3) 厭氧生物反應(yīng)器近似平推流反應(yīng)器的特點結(jié)合好氧生物反應(yīng)器全混流特點，使得沉淀池受好氧反應(yīng)器的返混作用較小，處理水質(zhì)穩(wěn)定。
4) 采用膜技術(shù)為微生物聚集生長提供基質(zhì)，可提高生物反應(yīng)器的有效體積，提高生活污水的處理效率，生物膜基材選擇廣泛，可利用多孔波紋板等。
污水一級處理為預(yù)處理，二級處理為主體，處理后的污水一般能達到排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理為深度處理，出水水質(zhì)較好，甚至能達到飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但處理費用高，除在一些極度缺水的國家和地區(qū)外，應(yīng)用較少。目前我國許多城市正在籌建和擴建污水二級處理廠，以解決日益嚴(yán)重的水污染問題。
處理方法:
物理處理法：
通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理法也屬于物理處理法。
化學(xué)處理法：
通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。在化學(xué)處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等;而以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元則有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和反滲透等。后兩種處理單元又合稱為膜分離技術(shù)。其中運用傳質(zhì)作用的處理單元既具有化學(xué)作用，又有與之相關(guān)的物理作用，所以也可從化學(xué)處理法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學(xué)法。
生物處理法：
通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機污染物，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的廢水處理法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統(tǒng)，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。屬于生物膜法的處理設(shè)備有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機廢水和污泥。使用的處理設(shè)備主要為消化池。
污水處理一般來說包含以下三級處理：一級處理是它通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對污水進行消毒。可能根據(jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
