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微動力一體化污水處理設(shè)備
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脫氮工藝的低溫運(yùn)行改進(jìn)方法
菌種流加
菌種流加來源于發(fā)酵工藝的菌種擴(kuò)大培養(yǎng)技術(shù)。菌種擴(kuò)大培養(yǎng)技術(shù)是發(fā)酵工業(yè)中廣泛采用的一種菌種應(yīng)用技術(shù)，在批次發(fā)酵中，一般通過“試管→三角瓶→種子罐→發(fā)酵罐”的多級擴(kuò)增，使菌量滿足生產(chǎn)需要。在廢水脫氮工藝中，除裝置內(nèi)菌種自身增殖外，流加菌種有利于加快菌體積累。廢水水質(zhì)復(fù)雜，毒性物質(zhì)、基質(zhì)、pH、溫度等因素的不穩(wěn)定，都會對功能菌造成抑制。在受抑制條件下，微生物難以生長。因此菌種流加的優(yōu)勢得以體現(xiàn)。
唐崇儉等采用菌種流加式厭氧氨氧化工藝處理制藥廢水，廢水中NH4+-N和NO2--N的質(zhì)量濃度分別為120~200mg/L和160~240mg/L，菌種流加速率為0.028g/(L?L?d)，容積氮去除負(fù)荷(NRR)由0.1kg/(m3?d)提高至7.9kg/(m3?d)。并且認(rèn)為流加菌種不僅增加了反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度和厭氧氨氧化菌所占比例，可能還帶入了一些未知的生長因子，才能在如此低的流加速率下，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化的高效運(yùn)行。
菌種流加有望成為低溫下運(yùn)行生物反應(yīng)器的一種有效對策。何成達(dá)的研究表明在低溫期間為保證正常的硝化速率，需要增大反應(yīng)器的容積。通過向活性污泥系統(tǒng)投加硝化菌的方法可有效解決低溫時(shí)期需要延長泥齡和加大反應(yīng)器容積的問題。

菌種流加的操作靈活，不需要*的適應(yīng)調(diào)整時(shí)間，是一種應(yīng)對低溫沖擊的快速有效方法，但是不能從根本上解決低溫下反應(yīng)器運(yùn)行效率低的問題，僅是增加反應(yīng)器內(nèi)功能菌的數(shù)量及其在混合污泥的比例，緩解低溫對生物處理的影響，在反應(yīng)器容積有*不適合*采用。
接種耐冷菌
接種物對于低溫條件下厭氧反應(yīng)器啟動運(yùn)行具有重要的意義。耐冷菌能夠耐受溫度波動，比較適合低溫廢水的處理。如反硝化耐冷菌——熒光假單胞菌能夠在低于10℃的條件下降解苯二甲酸，也有耐冷菌能在低溫下降解甲苯、氯酚等難降解有機(jī)物。目前的研究重點(diǎn)關(guān)注了接種耐冷菌在低溫產(chǎn)甲烷系統(tǒng)中的意義，如賁岳等為確保寒冷地區(qū)污水生物處理系統(tǒng)的有效運(yùn)行，接種耐冷微生物，用于生活污水的處理，在6~10℃下，成功地去除污水中86.7%的COD。左劍惡等關(guān)注了嗜冷產(chǎn)甲烷菌及其在廢水厭氧處理中的應(yīng)用，從分離培養(yǎng)及生li生化特性、適冷機(jī)制和分子生物學(xué)研究等方面，對嗜冷產(chǎn)甲烷菌的研究進(jìn)展進(jìn)行了全面的綜述，并指出接種物對于低溫條件下厭氧反應(yīng)器的啟動很重要。
氨氧化古菌(AOA)是一類能夠在低溫下保持活性的古細(xì)菌。如果能將AOA應(yīng)用到低溫廢水的生物處理中，將會推動生物脫氮工藝的發(fā)展。這可以作為今后研究的一個(gè)重要方向。
生物固定化
經(jīng)固定化處理后，微生物的抗逆性能提高，能耐受外界環(huán)境的變化，從而保持了較高的活性。此外，微生物經(jīng)包埋固定后持留能力得以增強(qiáng)，可望實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的快速啟動和高效穩(wěn)定運(yùn)行。
通過固定化可以削弱溫度變化對硝化作用的影響。張爽等〔研究了固定化硝化菌在不同溫度下對氨氮的去除效能，采用*-硼酸包埋法固定常溫富集培養(yǎng)的含耐冷菌的硝化污泥，用于處理常溫和低溫生活污水。結(jié)果表明，經(jīng)過固定化處理的硝化菌群即使在低溫條件下，也表現(xiàn)出了較高的硝化效率(>80%)。也有學(xué)者開展了固定化反硝化細(xì)菌脫氮的研究，結(jié)果表明，經(jīng)過固定化處理，提高了反硝化細(xì)菌對溫度的適應(yīng)性，固定化反硝化細(xì)菌對高濃度的銨離子和低溫的耐受性增加。B.K.Pathak等在低溫厭氧氨氧化的研究中通過接種固定化微生物和厭氧顆粒污泥處理低含氮廢水，在20℃下成功啟動厭氧氨氧化，NRR達(dá)到了16.22g/(m3?d)，總氮去除率為92%。L.M.Quan等以*(PVA)凝膠和1%的藻酸作為厭氧氨氧化菌的包埋材料，在(25±0.5)℃時(shí)，厭氧氨氧化工藝的NRR達(dá)到了8.0kg/(m3?d)。
固定化是一種有效的技術(shù)手段，然而也會使微生物活性有所降低，且固定化后，傳質(zhì)阻力會增大，氧的傳質(zhì)阻礙尤為明顯〔39〕，固定化更能在厭氧條件下發(fā)揮其優(yōu)勢。此外，其成本也有待技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估。工業(yè)廢水處理
90年代以來，MBR的處理對象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外，MBR在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也得到了廣泛關(guān)注，如處理食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水、養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料廢水、石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。90年代初，美國在Ohio建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業(yè)廢水的MBR系統(tǒng)，處理規(guī)模為151m3/d，該系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷達(dá)6.3kgCOD/m3˙d ，COD去除率為94%，絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭，一座脂肪提取加工廠采用傳統(tǒng)的氧化溝污水處理技術(shù)處理其生產(chǎn)廢水，由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，結(jié)果導(dǎo)致污泥膨脹，污泥難以分離，后采用Zenon的膜組件代替沉淀池，運(yùn)行效果良好。
微動力一體化污水處理設(shè)備微污染飲用水凈化
隨著氮肥與殺蟲劑在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，飲用水也不同程度受到污染。LyonnaisedesEaux公司在90年代中期開發(fā)出同時(shí)具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的MBR工藝，1995 年該公司在法國的Douchy建成了日產(chǎn)飲用水400m3的工廠。出水中氮濃度低于0.1mgNO2/L，殺蟲劑濃度低于0.02μg/L 。
糞便污水處理
糞便污水中有機(jī)物含量很高，傳統(tǒng)的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩(wěn)定，影響了三級處理效果。MBR的出現(xiàn)很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經(jīng)稀釋而直接處理成為可能。
日本已開發(fā)出被稱之為NS系統(tǒng)的屎尿處理技術(shù)，核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應(yīng)器組合的系統(tǒng)。NS系統(tǒng)于1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產(chǎn)規(guī)模為10kL/d，1989年又先后在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設(shè)施。NS系統(tǒng)中的平板膜每組約0.4m2共幾十組并列安裝，做成能自動打開的框架裝置，并能自動沖洗。膜材料為截流分子量20000的聚砜超濾膜。反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度保持在15000~18000mg/L范圍內(nèi)。到 1994 年，日本已有1200多套MBR系統(tǒng)用于處理4000多萬人的糞便污水。

土地填埋場/肥滲濾液處理
土地填埋場/堆肥滲濾液含有高濃度的污染物，其水質(zhì)和水量隨氣候條件與操作運(yùn)行條件的變化而變化。 MBR技術(shù)在1994年前就被多家污水處理廠用于該種污水的處理。通過MBR與RO技術(shù)的結(jié)合，不僅能去除SS、有機(jī)物和氮，而且能有效去除鹽類與重金屬。美國Envirogen公司開發(fā)出一種MBR用于土地填埋場滲濾液的處理，并在新澤西建成一個(gè)日處理能力為40萬加侖(約1500m3/d)的裝置，在2000年底投入運(yùn)行。該種MBR使用一種自然存在的混合菌來分解滲濾液中的烴和氯代化合物，其處理污染物的濃度為常規(guī)廢水處理裝置的50 ～ 100倍。能達(dá)到這一處理效果的原因是，MBR能夠保留高效細(xì)菌并使細(xì)菌濃度達(dá)到50000g/。在現(xiàn)場中試中，進(jìn)液COD為幾百至40000mg/L，污染物的去除率達(dá)90%以上。
發(fā)展前瞻
應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域和方向
(1)現(xiàn)有城市污水處理廠的更新升級，特別是出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)或處理流量劇增而占地面積無法擴(kuò)大的水廠。
(2)無排水管網(wǎng)系統(tǒng)的小區(qū)，如居民點(diǎn)、旅游度假區(qū)、風(fēng)景區(qū)等。
(3)有污水回用需求的地區(qū)或場所，如賓館、洗車業(yè)、客機(jī)、流動廁所等充分發(fā)揮MBR占地面積小、設(shè)備緊湊、自動控制、靈活方便的特點(diǎn)。
(4)高濃度、有毒、難降解工業(yè)廢水處理。如造紙、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行業(yè)，是一種普遍的點(diǎn)源污染。 MBR 可以對這些常規(guī)處理工藝無法達(dá)標(biāo)的廢水進(jìn)行有效的處理，并實(shí)現(xiàn)回用。
(5)垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用。
(6)小規(guī)模污水廠(站)的應(yīng)用。膜技術(shù)的特點(diǎn)十分適合處理小規(guī)模污水。
未來的研究重點(diǎn)
(1)膜污染的機(jī)理及防治。
(2)工藝流程形式及運(yùn)行條件的優(yōu)化。
(3)污泥產(chǎn)率與運(yùn)行條件的關(guān)系，以合理減少污泥產(chǎn)量，降低污泥處理費(fèi)用。
(4)反應(yīng)器內(nèi)微生物的代謝特性及其對出水水質(zhì)、污泥活性等的影響，從而確定適宜的微生物生長及代謝條件。
(5)工藝經(jīng)濟(jì)性研究。在目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、膜產(chǎn)品供應(yīng)狀況和規(guī)范設(shè)計(jì)要求的條件下，MBR 用于污水處理的大經(jīng)濟(jì)流量的確定。
(6)以節(jié)能、處理特殊水質(zhì)對象、兼具脫氮除磷、操作維護(hù)簡便、可以*穩(wěn)定運(yùn)行等為目標(biāo)，開發(fā)新型的膜生物反應(yīng)器。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?shí)現(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(diǎn)，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。