【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 處理工藝MBR處理工藝是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種利用好氧生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)的有機(jī)結(jié)合體，它處分利用了膜分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在反應(yīng)池中有效的將水和懸浮物分離，極大的提高了好氧系統(tǒng)的污泥（微生物）量，在水力停留時(shí)間（HRT）不變的情況下，提高微生物（活性污泥）的停留時(shí)間（SRT），在沒有提高污泥負(fù)荷的前提下，較大程度的提高了容積負(fù)荷，從而使好氧系統(tǒng)的生物降解能力大大提高，提高了處理裝置的抗沖擊能力，特別在處理高濃度有機(jī)廢水方面顯現(xiàn)出了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。二、厭氧生物處理厭氧生物處理技術(shù)也是生化處理的一種方式，可利用的價(jià)值不在于其最終能夠降解多少有機(jī)物，而在于它能夠?qū)⒋蠓肿印?fù)雜的、大分子量的碳水有機(jī)物分解為好氧污泥可以降解的小分子物質(zhì)，對(duì)于濃度不高而其中有機(jī)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以生化的廢水，處理的目的不是降解COD，而是提高可生化性，即提高BOD/COD。有目的地運(yùn)用厭氧生物處理已有近百年的歷史，近30年來(lái)，隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和工程實(shí)踐的積累，新的厭氧工藝被不斷開發(fā)出來(lái)，新工藝克服了傳統(tǒng)工藝的單位COD水力停留時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)負(fù)荷低等缺點(diǎn)，使厭氧工藝在理論和實(shí)踐上有了很大進(jìn)步，在處理高濃度有機(jī)廢水方面取得了良好效果。厭氧生物處理有許多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是能耗低，操作簡(jiǎn)單，因此投資及運(yùn)行費(fèi)用低廉，而且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也少。厭氧處理一般分為四個(gè)階段：第一階段水解階段 第二階段酸化階段第三階段酸性衰退階段 第四階段甲烷化階段在水解階段，固體物質(zhì)降解為溶解性的物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)；產(chǎn)酸階段（酸化階段），碳水化合物降解為脂肪酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸，水解和產(chǎn)酸進(jìn)行得較快，難于把它們分開，此階段的主要微生物是水解—產(chǎn)酸菌；第三階段是酸性衰退，有機(jī)酸和溶解的含氮化合物分解成氮、胺和少量的CONCHH2，在此階段中，由于產(chǎn)氮細(xì)菌的活動(dòng)使氨態(tài)氮濃度增加，氧化還原勢(shì)降低，pH值上升，pH值的變化為甲烷創(chuàng)造了適宜的條件，酸性衰退階段的副產(chǎn)物還有H2S、吲哚、糞臭素、和硫醇等。由此可見，使厭氧發(fā)酵帶有不良?xì)馕兜倪^(guò)程發(fā)生在第三階段；第四階段是由甲烷菌把有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為沼氣。酸性衰退和產(chǎn)甲烷階段較難控制，且容易受到環(huán)境中有毒物質(zhì)的影響。20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)將開發(fā)新能源與發(fā)展高效節(jié)能的廢水處理工藝相結(jié)合，涌現(xiàn)出一批廢以提高厭氧微生物濃度和停留時(shí)間（SRT）、縮短水力停留時(shí)間（HRT）為代表的新型反應(yīng)器，即所謂的第二代廢水厭氧處理反應(yīng)器。其中典型的代表有：上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），厭氧附著膜膨脹床（AAFEB），厭氧生物濾池（AF）等，第二代厭氧反應(yīng)器具有相當(dāng)高的有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷，在低溫和沖擊負(fù)荷、存在抑制物等不利條件下仍具有很高的穩(wěn)定性。水的厭氧生物處理，可行的方法有：厭氧接觸法、厭氧生物濾池、厭氧塘、升流式厭氧污泥床、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、厭氧擋板（折板）式反應(yīng)器、復(fù)合厭氧法、兩相厭氧法等，其中研究開發(fā)得最多的是升流式厭氧污泥床、厭氧生物濾池等，現(xiàn)分別論述如下：升流式厭氧污泥床目前發(fā)展得最快、建造的裝置數(shù)目最多的厭氧處理系統(tǒng)是荷蘭的Lettinga等人發(fā)明的升流式厭氧污泥床(簡(jiǎn)稱UASB)反應(yīng)器，這項(xiàng)技術(shù)是荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)在1974～1978年開發(fā)的。升流式厭氧污泥床反應(yīng)器具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、處理能力大、處理效果好、投資少等優(yōu)點(diǎn)，因此迅速風(fēng)靡世界，廣泛應(yīng)用于糖廠、酒精廠、造紙廠、乳品廠以及屠宰廠等，處理效果相當(dāng)令人滿意。UASB反應(yīng)器近年來(lái)的迅速發(fā)展，是因?yàn)樗c傳統(tǒng)的厭氧和好氧工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 成本低UASB工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)器體積小、造價(jià)便宜、運(yùn)行中不但能耗小于好氧工藝、且可產(chǎn)生大量的生物氣能源，UASB工藝在處理廢水時(shí)很少或不添加化學(xué)藥品，且只產(chǎn)生極少的沉降性能良好、容易脫水的剩余污泥，從而大大節(jié)省了污泥處理所需的費(fèi)用。由于成本低，該工藝特別適合于發(fā)展中國(guó)家，以解決資金短缺與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。聯(lián)合國(guó)與荷蘭政府合辦的國(guó)際農(nóng)業(yè)中心已為此舉辦了數(shù)屆國(guó)際低成本廢水處理技術(shù)展覽向發(fā)展中國(guó)家推廣這一技術(shù)。② 處理效率高UASB反應(yīng)器污泥床內(nèi)生物量多，折合濃度計(jì)算可達(dá)20～30g/l；容積負(fù)荷率高，在中溫發(fā)酵條件下，一般可達(dá)10KgCODCr/m3/d左右，甚至能夠高達(dá)15～40KgCODCr/m3/d，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間較短，因此所需用地大大縮小。③ 反應(yīng)器體積小UASB反應(yīng)器為高速厭氧反應(yīng)器，單位容積負(fù)荷高，所以反應(yīng)器體積相對(duì)較小，占地較少。④ 操作方便UASB反應(yīng)器內(nèi)的厭氧顆粒污泥可以在停機(jī)或放置在環(huán)境中，不加任何措施保存一年以上，不喪失其活性和沉降性能。因此，停機(jī)后，再次啟動(dòng)很容易。對(duì)于本工程來(lái)講，UASB反應(yīng)器的主要缺陷為：① UASB工藝的穩(wěn)定性和高效性在很大程度上取決于UASB反應(yīng)器內(nèi)能否生成大量具有優(yōu)良沉降性能和很高產(chǎn)甲烷活性的污泥，特別是顆粒狀污泥，否則，效率將大大降低。② 和普通的厭氧處理工藝相比，UASB進(jìn)水中所允許的難生物降解的有機(jī)物不宜過(guò)多。但本工程擬處理的廢水為餐飲垃圾廢水，BOD5/CODCr較高，很容易生化，再加上合理的污泥操作，極易形成沉降性能良好和高活性甲烷菌的污泥，達(dá)到預(yù)期效果。厭氧生物濾池厭氧生物濾池（Anaerobic Biological Filtration Process，簡(jiǎn)稱AF）作為厭氧生物膜法的代表性工藝，是世界上使用最早的廢水厭氧生物處理技術(shù)之一。厭氧生物濾池是一種將過(guò)濾和固定膜生物轉(zhuǎn)化過(guò)程相結(jié)合的系統(tǒng)，廢水流經(jīng)填料時(shí)，廢水中的懸浮物被捕集、積累，最終依靠重力的作用沉降到池底；大量的細(xì)菌及較高級(jí)的微生物可在填料表面附著生長(zhǎng)，形成生物膜。生物膜在填料表面的形成及生長(zhǎng)是有機(jī)物在水相中多種生物化學(xué)作用的過(guò)程。水相中有機(jī)物分子與微生物，首先經(jīng)過(guò)傳輸及黏附或吸附在填料表面；再則細(xì)菌附著在填料表面，第一步細(xì)菌的細(xì)胞由靜電引力及范德華引力的作用，很快接近填料表面；第二步由聚合架橋及空間分子的相互作用，細(xì)胞膜開始黏附在填料表面。這個(gè)過(guò)程比較慢，生物膜的逐漸成長(zhǎng)是微生物新陳代謝的過(guò)程。老化的生物膜可以自動(dòng)脫落，可以受到水流的剪力作用而分離。厭氧濾池具有如下特點(diǎn)：① 由于厭氧微生物在厭氧生物濾池中以附著于載體表面形成生物膜和截留在填料空隙間的形態(tài)存在，可以積累大量的厭氧活性生物體，以保持高的微生物濃度，因此去除有機(jī)物的能力很高。② 由于有較長(zhǎng)的固體停留時(shí)間，因此生成的剩余污泥量少。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，生產(chǎn)性AF在600d的運(yùn)行中沒有廢棄污泥。不需要專設(shè)泥水分離設(shè)施，且出水SS較低。③ 厭氧生物濾池由于生物膜附著生長(zhǎng)，故承受沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)，沖擊負(fù)荷過(guò)去后能很快自動(dòng)恢復(fù)正常的工作。④ 由于采用了固定膜技術(shù)，廢水進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，逐漸被細(xì)菌水解酸化，轉(zhuǎn)化為乙酸和甲烷，廢水組成在不同反應(yīng)器高度逐漸變化，微生物的種群的分布也呈現(xiàn)規(guī)律性。在底部（進(jìn)水處），發(fā)酵菌和產(chǎn)酸菌占很大比重，隨反應(yīng)器的升高。產(chǎn)甲烷菌逐漸增多并占主導(dǎo)地位。⑤ 無(wú)需攪拌和回流設(shè)施，整個(gè)工藝能耗低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。與其它各類厭氧處理方法相比，由于生物膜的存在，厭氧濾池去除難生物降解有機(jī)物的能力相對(duì)較強(qiáng)，出水水質(zhì)相對(duì)較好。但厭氧濾池也有如下缺點(diǎn)：① 對(duì)高濃度高氨氮有機(jī)廢水來(lái)講，厭氧濾池的容積負(fù)荷大大低于UASB反應(yīng)器，因此為達(dá)到滿意的處理效果，厭氧濾池的水力停留時(shí)間需很長(zhǎng)。② 厭氧濾池填料的成本較高，甚至?xí)哂跒V池池體的成本。③ 厭氧濾池最大的缺點(diǎn)是不適宜處理懸浮物含量高的廢水。 NH4+N的去除大量含氮的有機(jī)工業(yè)廢水排入天然水體將惡化水體質(zhì)量，影響漁業(yè)發(fā)展、危害人體健康。廢水中氮污染的主要危害有：①氨氮消耗水體中的溶解氧，氨氮隨廢水排入水體后，可在硝化細(xì)菌作用下被氧化為硝酸鹽，氧化每毫克的NH4+N。②氨氮會(huì)與氯作用生成氯胺，并氧化成氮，當(dāng)以含有較高濃度氨氮的水體作水源，或?qū)钡枯^高的廢水處理廠出水進(jìn)行消毒時(shí)，要增加氯消耗量。③無(wú)機(jī)氮化合物對(duì)人和生物有毒害作用，氨氮會(huì)影響魚鰓的氧傳遞，濃度較高時(shí)甚至使魚類死亡。硝酸鹽和亞硝酸鹽有可能轉(zhuǎn)化為亞硝胺，而亞硝胺是致癌、致變和致畸物質(zhì)，對(duì)人體有潛在威脅。④加速水體的富營(yíng)養(yǎng)氧化過(guò)程，水體富營(yíng)養(yǎng)化后，藻類的迅速繁殖將降低水的質(zhì)量，主要表現(xiàn)為：影響給水處理，造成處理設(shè)施（如濾池）易被堵塞，縮短了沖洗周期，增加水處理費(fèi)用；造成水體水流變緩，水深變淺，最終導(dǎo)致水體消亡；由于藻類的代謝，使水具有色和氣味，影響感觀；藍(lán)綠藻產(chǎn)生的毒物危害魚和家畜；由于藻類的腐爛引起溶解氧的大量消耗等等。因此，含氮廢水必須進(jìn)行處理后排放。中等濃度的氨氮廢水的主要處理方法有空氣吹脫法、化學(xué)處理法中的折點(diǎn)加氯法、選擇性離子交換法、生物脫氮法、電滲析和反滲透等六種方法，其中電滲析和反滲透方法由于處理成本很高，除特殊情況外，很少使用。生物脫氮法是廢水中的含氮有機(jī)物在生物處理過(guò)程中被異養(yǎng)型微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，最后再由反硝化細(xì)菌將亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氮，從而達(dá)到脫氮的目的。生物脫氮工藝具有多種形式，其中工程上常見的A/O法脫氮工藝流程。生物脫氮主要優(yōu)點(diǎn)有：①脫氮效果較好；②處理費(fèi)用低；③溫度適用范圍較廣；④同時(shí)可去除部分的磷；⑤無(wú)二次污染。主要缺點(diǎn)有：①對(duì)廢水中的毒物比較敏感；②某些生物脫氮工藝操作管理較為復(fù)雜。環(huán)境因素對(duì)硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的影響是不相同的，描述如下： ①溫度溫度對(duì)硝化菌的比增長(zhǎng)速率及硝化速率有著重要影響。硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍為30～35℃，此時(shí)硝化菌的比增長(zhǎng)速率最大；在5～35℃的范圍內(nèi)，反應(yīng)速率隨溫度升高而加快。當(dāng)溫度低于15℃，硝化速率明顯下降；溫度低于5℃時(shí)，硝化菌的生命活動(dòng)幾乎停止。對(duì)于同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化反應(yīng)的系統(tǒng)，溫度低于15℃即發(fā)現(xiàn)硝化速率迅速降低。低溫對(duì)硝化菌的抑制更為強(qiáng)烈，因此在12～14℃時(shí)常會(huì)出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。反硝化反應(yīng)可在5～27℃范圍內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)溫度達(dá)3℃時(shí)，反硝化反應(yīng)將完全停止。②溶解氧水中溶解氧濃度對(duì)硝化菌的增殖和氧化反應(yīng)存在著明顯的影響，水中溶解氧濃度降低，硝化菌的增長(zhǎng)速率和硝化率也隨之降低。研究表明，亞硝酸菌對(duì)溶解氧的忍耐能力大于硝酸菌。據(jù)報(bào)道，亞硝酸菌仍能正常活動(dòng)，而硝酸菌慢被抑制，從而使系統(tǒng)內(nèi)的亞硝酸鹽濃度產(chǎn)生積累。值得注意的是，在活性污泥絮體以及生物膜的內(nèi)部存在著氧的濃度梯度，因此，在活性污泥和生物膜法生物硝化系統(tǒng)中，盡管混合液中的溶解氮濃度可能較高，但絮體或生物膜內(nèi)部溶解氧的濃度由于擴(kuò)散受阻，可能已達(dá)到限制其增長(zhǎng)和進(jìn)行硝化的濃度。因此，在實(shí)際硝化系統(tǒng)中，需要維持溶解氧的濃度應(yīng)由反應(yīng)器內(nèi)形成的絮體大小、生物膜厚以及相應(yīng)的混合強(qiáng)度來(lái)決定。絮體越大或生物膜越厚，混合強(qiáng)度小，則擴(kuò)散能力越差，相應(yīng)地混合液所需維持的溶解氧濃度就必須越高，否則硝化過(guò)程將受到抑制。一般認(rèn)為在活性污泥法硝化系統(tǒng)中，要維持正常的硝化效果，；而在生物膜法硝化系統(tǒng)中，由于其混合條件差。同時(shí)，～。溶解氧對(duì)反硝化反應(yīng)亦有很大影響，主要由于氧會(huì)同硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，且會(huì)抑制硝酸菌還原酶的合成及其活性，才能保持反硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行，但生物膜系統(tǒng)中氧的傳遞阻力較大，可以容許較大的溶解氧濃度。③pH值硝化菌對(duì)pH值的適應(yīng)范圍較寬，～，亞硝酸的最大硝化速率發(fā)生PH值為8～9時(shí)；～。pH值向酸性和堿性方向移動(dòng)，硝化速率即下降。，硝化反應(yīng)將停止進(jìn)行。另一方面，由于硝化過(guò)程本身放出H+，如果系統(tǒng)本身的緩沖能力較低，則隨著硝化過(guò)程的進(jìn)行，如果廢水本身的堿度消耗殆盡，pH值將下降到很不利的水平，甚至導(dǎo)致硝化過(guò)程完全終止。反硝化菌反應(yīng)堿度的反應(yīng)，～，不適宜的PH值會(huì)影響反硝化菌的生長(zhǎng)速率和反硝化酶的活性。④抑制物質(zhì)某些有機(jī)物和大多數(shù)重金屬離子及其復(fù)合陰離子對(duì)硝化菌具有抑制作用。由于硝化過(guò)程是亞硝酸菌和硝酸菌兩大菌群協(xié)同作用的過(guò)程，其中任何一種菌群被抑制。硝化過(guò)程將不能正常進(jìn)行。很明顯，如果亞硝酸菌被抑制，硝化過(guò)程將完全終止；如果硝酸菌受到抑制，則系統(tǒng)內(nèi)將發(fā)生亞硝酸根的積累。⑤污泥泥齡為使硝化菌能在連續(xù)流的反應(yīng)系統(tǒng)中存活并維持一定數(shù)量，微生物的反應(yīng)器中的停留時(shí)間即污泥齡θc應(yīng)大于硝化菌的最小世代期，硝化菌的最小世代期即其最大比增長(zhǎng)速率的倒數(shù)。一般應(yīng)取系統(tǒng)的污泥齡為硝化菌最小代期的兩倍以上，并不小于35d，為保證一年四季度有充分的硝化反應(yīng)，污泥齡應(yīng)大于10d。⑥碳源反硝化過(guò)程需要提供足夠的碳源，反硝化速率除與環(huán)境因素有關(guān)外，還受碳源種類的影響。如果廢水中有充足的有機(jī)物碳源，可以直接用作反硝化的碳源。一般認(rèn)為，當(dāng)廢水的BOD5/TN即C/，可認(rèn)為碳源充足，反硝化正常，不需投加外碳源。反之則應(yīng)投加甲醇或其他易降解的有機(jī)物作為外加碳源。近年來(lái)，常用的生物除磷脫氮工藝主要有三類：第一類為按空間進(jìn)行分割的連續(xù)流活性污泥法；第二類為按時(shí)間進(jìn)行分割的間歇式活性污泥法；第三類為前兩類的不同組合。一、按空間分割的連續(xù)流活性污泥法按空間分割的連續(xù)流活性污泥法是指各種功能在不同的空間（不同的池子）內(nèi)完成。目前，較成熟的工藝有：A178。/O法、氧化溝法和AB法。A178。/O法A178。/O法即厭氧、缺氧、好氧活性污泥法。污水在流經(jīng)三個(gè)不同功能分區(qū)的過(guò)程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有機(jī)物、氮和磷得到去除。該工藝在系統(tǒng)上是最簡(jiǎn)單的同步除磷脫氮工藝，在厭氧（缺氧）、好氧交替運(yùn)行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，SVI值一般小于100，有利于處理后污水與污泥的分離，運(yùn)行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低。由于厭氧、缺氧和好氧三個(gè)區(qū)嚴(yán)格分開，有利于不同微物菌群的繁殖生長(zhǎng)，因此脫氮除磷效果好，但對(duì)BOD5/TN比值敏感，為了解決回流污泥中過(guò)多的硝酸鹽對(duì)厭氧放磷的影響，產(chǎn)生了UCT工藝。與A2/O法相比，UCT工藝不同之處在于污泥先回流至缺氧池，而不是厭氧池，再將缺氧池部分混合液回流至厭氧池，