無動力地埋式一體化污水處理設(shè)備
地埋式污水處理設(shè)備-就選魯盛環(huán)保,專業(yè)研發(fā)地埋式污水設(shè)備,外觀美觀占地面積小,可對污水進(jìn)行反復(fù)處理,銷售及售后服務(wù)方面有一支專業(yè)經(jīng)驗豐富的團(tuán)隊
采用新型技術(shù),適用性強(qiáng), 售后服務(wù)完善,污水處理設(shè)備
氮素在水體中的過度積累造成了水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，嚴(yán)重危害生態(tài)系統(tǒng)安全。一般采用生物法進(jìn)行廢水脫氮。硝化反硝化工藝是應(yīng)用zui普遍的生物脫氮工藝。近十幾年，出現(xiàn)了一些新的脫氮工藝。厭氧氨氧化工藝是其中zui有代表性的突破之一。該方法是利用自養(yǎng)型細(xì)菌將氨直接氧化為氮?dú)舛鴮崿F(xiàn)脫氮的工藝，與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝相比具有耗氧量低、運(yùn)行費(fèi)用少和不需要外加碳源等優(yōu)點，是目前已知工藝中的生物脫氮途徑之一。
生物反應(yīng)對環(huán)境條件敏感，容易受溫度變化影響。絕大多數(shù)微生物正常生長溫度為20~35℃，低溫會影響微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每降低10℃，微生物活性將降低1倍，從而降低了對污水的處理效果。工藝投入運(yùn)行后，由于四季的交替和所處的地理位置影響，若不加以人工調(diào)控，溫度很難保持適宜。而溫度調(diào)控則會耗費(fèi)大量的能源。解決這一難題的*途徑就是開發(fā)高效穩(wěn)定的低溫生物處理工藝。
近年來國內(nèi)外已有一些研究涉及低溫廢水生物脫氮技術(shù)，提出了一些新方法。筆者將探討低溫對脫氮工藝的影響，比較低溫脫氮工藝的運(yùn)行策略，并據(jù)此指出低溫脫氮工藝的研發(fā)方向。
1低溫對脫氮工藝的影響
溫度是影響細(xì)菌生長和代謝的重要環(huán)境條件。絕大多數(shù)微生物正常生長溫度為20~35℃。溫度主要是通過影響微生物細(xì)胞內(nèi)某些酶的活性而影響微生物的生長和代謝速率，進(jìn)而影響污泥產(chǎn)率、污染物的去除效率和速率;溫度還會影響污染物降解途徑、中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在溶液中的溶解度，以及有可能影響到產(chǎn)氣量和成分等。低溫減弱了微生物體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的流動性，進(jìn)而影響了物質(zhì)傳輸?shù)却x過程，并且普遍認(rèn)為低溫將會導(dǎo)致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降，以及使微生物群落發(fā)生變化。低溫對微生物活性的抑制，不同于高溫帶來的毀滅性影響，其抑制作用通常是可恢復(fù)的。

1.1硝化工藝
生物硝化反應(yīng)可以在4~45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。氨氧化細(xì)菌(AOB)*生長溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細(xì)菌(NOB)的*生長溫度為25~30℃。溫度不但影響硝化菌的生長，而且影響硝化菌的活性。有研究表明，硝化細(xì)菌zui適宜的生長溫度為25~30℃，當(dāng)溫度小于15℃時硝化速率明顯下降，硝化細(xì)菌的活性也大幅度降低，當(dāng)溫度低于5℃時，硝化細(xì)菌的生命活動幾乎停止。大量的研究表明，硝化作用會受到溫度的嚴(yán)重影響，尤其是溫度沖擊的影響更加明顯。由于冬季氣溫較低而未能實現(xiàn)硝化工藝穩(wěn)定運(yùn)行的案例較為常見。U.Sudarno等考察了溫度變化對硝化作用的影響，結(jié)果表明，溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當(dāng)溫度下降至6℃時，硝化菌活性很低。
隨著脫氮工藝的不斷發(fā)展，人們對硝化工藝提出了更高的要求，希望將硝化作用的反應(yīng)產(chǎn)物控制在亞硝酸鹽階段，作為反硝化或者厭氧氨氧化的前處理技術(shù)，可以節(jié)約曝氣能耗和添加堿量。通過對兩類硝化細(xì)菌(AOB、NOB)的更多認(rèn)識，出現(xiàn)了短程硝化工藝。該工藝的核心是選擇性地富集AOB，先抑制再限制后沖洗出NOB，使得AOB具有較高的數(shù)量而淘汰NOB，從而維持穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累。短程硝化過程通常由控制溫度、溶解氧、pH來實現(xiàn)。溫度控制短程硝化的基礎(chǔ)在于兩類硝化細(xì)菌對溫度的敏感性不同，25℃以上時，AOB的大比生長速率大于NOB的大比生長速率。據(jù)此提出了*一個工業(yè)化應(yīng)用的短程硝化工藝——SHARON工藝(溫度設(shè)置為30~40℃〔1〕)。因此，在低溫下實現(xiàn)短程硝化頗具挑戰(zhàn)。
1.2反硝化工藝
低溫對于反硝化有顯著的抑制作用，JichengZhong等研究了太湖沉積物中的反硝化作用，經(jīng)過數(shù)月的實驗分析發(fā)現(xiàn)反硝化速率呈現(xiàn)季節(jié)性變化。U.Welander等考察了低溫條件下(3~20℃)反硝化工藝的運(yùn)行性能，研究表明在3℃下反應(yīng)器的反硝化速率僅為15℃下的55%。相對于傳統(tǒng)的缺氧反硝化，溫度對好氧反硝化的脫氮效率影響不顯著，王弘宇等篩選出的一株好氧反硝化菌，在25~35℃下都能達(dá)到大于78%的脫氮效率。表1概括了不同溫度下的反硝化速率。
1.3厭氧氨氧化工藝
有學(xué)者的研究表明，能夠進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)的溫度范圍為6~43℃，*溫度為28~40℃。在廢水生物處理中，活化能的取值范圍通常為8.37~83.68kJ/mol，而厭氧氨氧化的活化能為70kJ/mol。因此，厭氧氨氧化屬于對溫度變化比較敏感的反應(yīng)類型，溫度的降低對其抑制作用明顯。
低溫對厭氧氨氧化的影響很大，受低溫抑制后需要較長時間才能恢復(fù)。厭氧氨氧化工藝的運(yùn)行溫度從18℃降至15℃時，亞硝酸鹽不能被*去除，導(dǎo)致亞硝酸鹽的積累，對厭氧氨氧化工藝有著顯著的抑制效果，從而引起連鎖效應(yīng)，使得厭氧氨氧化菌失活〔6,25〕。J.Dosta等〔7〕在研究溫度對厭氧氨氧化工藝的*影響時，將試驗溫度由30℃調(diào)至15℃，只有氮容積負(fù)荷(NLR)從0.3kg/(m3?d)大幅降低至0.04kg/(m3?d)才能保證出水水質(zhì)。甚至經(jīng)30d的馴化仍未見好轉(zhuǎn)，將試驗溫度調(diào)回至30℃運(yùn)行75d后，污泥活性僅為0.02g/(g?d)，處于較低水平。
無動力地埋式一體化污水處理設(shè)備MBR 工藝中常用的膜組件形式有：板框式、圓管式、中空纖維式。(1)板框式
MBR工藝zui早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機(jī)。
優(yōu)點：制造組裝簡單，操作方便，易于維護(hù)、清洗、更換。
缺點：密封較復(fù)雜，壓力損失大，裝填密度小。
(2)圓管式
由膜和膜的支撐體構(gòu)成，有內(nèi)壓型和外壓型兩種運(yùn)行方式。實際中多采用內(nèi)壓型，即進(jìn)水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在 6~24mm 之間。
優(yōu)點：料液可以控制湍流流動，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。
缺點：裝填密度小。
(3)中空纖維式
組裝形式如下圖所示：外徑一般為40～250μm，內(nèi)徑為25～42μm。在MBR中，常把組件直接放入反應(yīng)器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒式膜--生物反應(yīng)器。一般為外壓式膜組件。
優(yōu)點：耐壓強(qiáng)度高，不易變形，不需支撐材料;裝填密度高;造價相對較低;壽命較長，可以采用物化性能穩(wěn)定，透水率低的尼龍中空纖維膜。
缺點：對堵塞敏感，污染和濃差極化對膜的分離性能有很大影響。
MBR膜組件設(shè)計的一般要求：
(1)對膜提供足夠的機(jī)械支撐，流道通暢，沒有流動死角和靜水區(qū);
(2)能耗較低，盡量減少濃差極化，提高分離效率，減輕膜污染;
(3)盡可能高的裝填密度，安裝，清洗、更換方便;
(4)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
膜組件的選用要綜合考慮其成本，裝填密度、應(yīng)用場合、系統(tǒng)流程、膜污染及清洗、使用壽命等。

應(yīng)用領(lǐng)域
進(jìn)入90年代中后期，膜--生物反應(yīng)器在國外已進(jìn)入了實際應(yīng)用階段。加拿大Zenon公司首先推出了超濾管式膜--生物反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于城市污水處理。為了節(jié)約能耗，該公司又開發(fā)了浸入式中空纖維膜組件，其開發(fā)出的膜--生物反應(yīng)器已應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個地方，規(guī)模從380m3 /d至7600m3/d。日本三菱人造絲公司也是世界上浸入式中空纖維膜的提供商，其在MBR的應(yīng)用方面也積累了多年的經(jīng)驗，在日本以及其他國家建有多項實際MBR工程。日本Kubota公司是另一個在膜--生物反應(yīng)器實際應(yīng)用中具有競爭力的公司，它所生產(chǎn)的板式膜具有流通量大、耐污染和工藝簡單等特點。國內(nèi)一些研究者及企業(yè)也在MBR實用化方面進(jìn)行著嘗試。
膜--生物反應(yīng)器已應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
城市污水處理及建筑中水回用
1967年*個采用MBR工藝的廢水處理廠由美國的Dorr-Oliver公司建成，這個處理廠處理14m3/d廢水。 1977年，一套污水回用系統(tǒng)在日本的一幢高層建筑中得到實際應(yīng)用。1980年，日本建成了兩座處理能力分別為 10m3/d 和50m3/d的MBR處理廠。90年代中期，日本就有39座這樣的廠在運(yùn)行，大處理能力可達(dá)500m3 /d，并且有100 多處的高樓采用MBR將污水處理后回用于中水道。1997年，英國Wessex公司在英國Porlock建立了當(dāng)時世界上大的MBR系統(tǒng)，日處理量達(dá)2000m3，1999年又在Dorset的Swanage建成了13000m3/d的MBR工廠。
1998年5月，清華大學(xué)進(jìn)行的一體式膜--生物反應(yīng)器中試系統(tǒng)通過了國家鑒定。2000年初，清華大學(xué)在北京市海淀鄉(xiāng)醫(yī)院建起了一套實用的MBR系統(tǒng)，用以處理醫(yī)院廢水，該工程于2000年6月建成并投入使用，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。2000 年 9 月，天津大學(xué)楊造燕教授及其的科研小組在天津新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)普辰大廈建成了一個MBR示范工程，該系統(tǒng)日處理污水25t，處理后的污水全部用于衛(wèi)生間的沖洗及綠地澆灑，占地面積為10平方米，處理每噸污水的能耗為0.7kW˙h。馴化就是人為的在某一特定環(huán)境條件*處理某一微生物群體，同時不斷將它們進(jìn)行移種傳代，以達(dá)到累積和選擇合適的自發(fā)突變體的一種古老育種方法。微生物的馴化是脫氮工藝運(yùn)用到低溫環(huán)境中的重要措施，使微生物體內(nèi)的酶和細(xì)胞膜的脂類組成能夠適應(yīng)低溫環(huán)境，并能在低溫條件下發(fā)揮作用。大量研究表明，通過適當(dāng)?shù)鸟Z化策略，經(jīng)歷一定的馴化時間，低溫脫氮工藝可以實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。