熟食加工污水處理一體機(jī)
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厭氧池:
水解、酸化、產(chǎn)乙酸、甲烷化同步進(jìn)行。需要調(diào)節(jié)pH,不易操作控制,去除大部分COD。目的是去除COD。
厭氧池是指沒(méi)有溶解氧,也沒(méi)有硝酸鹽的反應(yīng)池。是利用厭氧菌的作用,去除廢水中的有機(jī)物,通常需要時(shí)間較長(zhǎng)。需要調(diào)節(jié)pH,不易操作控制,去除大部分COD。
缺氧池:
有水解反應(yīng),在脫氮工藝中,其pH值升高。在脫氮工藝中,主要起反硝化去除硝態(tài)氮的作用,同時(shí)去除部分BOD。也有水解反應(yīng)提高可生化性的作用。
缺氧池是指沒(méi)有溶解氧但有硝酸鹽的反應(yīng)池。缺氧池內(nèi)要設(shè)置曝氣裝置,控制溶解氧在0.3-0.8mg/l,利用兼氧微生物及生物膜來(lái)降解廢水中的有機(jī)物,接觸氧化池內(nèi)的曝氣器既要保證供氧量,又要確保有利于生物膜的脫落、更新。一般不選用微孔曝氣器作為池底的曝氣器。
好氧池:
好氧池的作用是讓活性污泥進(jìn)行有氧呼吸,進(jìn)一步把有機(jī)物分解成無(wú)機(jī)物,去除污染物的功能。
運(yùn)行好是要控制好含氧量及微生物的其他各需條件的*,這樣才能是微生物具有大效益的進(jìn)行有氧呼吸。
好氧池就是通過(guò)曝氣等措施維持水中溶解氧含量在4mg/l左右,適宜好氧微生物生長(zhǎng)繁殖,從而處理水中污染物質(zhì)的構(gòu)筑物;
厭氧池就是不做曝氣,污染物濃度高,因?yàn)榉纸庀娜芙庋跏沟盟w內(nèi)幾乎無(wú)溶解氧,適宜厭氧微生物活動(dòng)從而處理水中污染物的構(gòu)筑物;
缺氧池是曝氣不足或者無(wú)曝氣但污染物含量較低,適宜好氧和兼氧微生物生活的構(gòu)筑物。
不同的氧環(huán)境有不同的微生物群,微生物也會(huì)在環(huán)境改變的時(shí)候改變行為,從而達(dá)到去除不同的污染物質(zhì)的目的。
厭氧池、缺氧池、好氧池的區(qū)別就是池內(nèi)的溶解氧的不同,好氧池的作用是為了給污水造成一個(gè)高溶氧的狀態(tài),促使污水發(fā)生好氧反應(yīng),去除污水中的大部分cod、氨氮等有機(jī)物,這也是AO工藝的核心。
厭氧生物處理是在厭氧條件下,形成厭氧微生物所需要的營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件,利用這類微生物分解廢水中的有機(jī)物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過(guò)程,通常需要時(shí)間較長(zhǎng)。
高分子有機(jī)物的厭氧降解過(guò)程可以被分為四個(gè)階段:水解階段、發(fā)酵(或酸化)階段、產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。
1.水解階段水解可定義為復(fù)雜的非溶解性的聚合物被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的溶解性單體或二聚體的過(guò)程。
2.發(fā)酵(或酸化)階段發(fā)酵可定義為有機(jī)物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過(guò)程,在此過(guò)程中溶解性有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物,因此這一過(guò)程也稱為酸化。
3.產(chǎn)乙酸階段在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下,上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
4.甲烷階段這一階段,乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。
水解酸化的產(chǎn)物主要是小分子有機(jī)物,使廢水中溶解性有機(jī)物顯著提高,而微生物對(duì)有機(jī)物的攝取只有溶解性的小分子物質(zhì)才可直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),而不溶性大分子物質(zhì)首先要通過(guò)胞外酶的分解才得以進(jìn)入微生物體內(nèi)代謝。例如天然膠聯(lián)劑(主要為淀粉類),首先被轉(zhuǎn)化為多糖,再水解為單糖。纖維素被纖維素酶水解成纖維二糖與葡萄糖。半纖維素被聚木糖酶等水解成低聚糖和單糖。
水解過(guò)程較緩慢,同時(shí)受多種因素的影響,是厭氧降解的限速階段。在酸化這一階段,上述*階段形成的小分子化合物在發(fā)酵細(xì)菌即酸化菌的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的化合物并分泌到細(xì)菌體外,主要包括揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)、乳醇、醇類等,接著進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸等。酸化過(guò)程是由大量發(fā)酵細(xì)菌和產(chǎn)乙酸菌完成的,他們絕大多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌,可分解糖、氨基酸和有機(jī)酸。
生物膜法是一種高效的廢水處理方法,具有污泥量少,不會(huì)引起污泥膨脹,對(duì)廢水的水質(zhì)和水量的變動(dòng)具有較好的適應(yīng)能力,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。生物膜法是使微生物附著在載體表面上并形成生物膜,當(dāng)污水流經(jīng)載體表面時(shí),污水中的有機(jī)物及溶解氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散。膜內(nèi)微生物在有氧存在的情況下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解代謝和機(jī)體合成代謝,同時(shí)分解的代謝產(chǎn)物從生物膜擴(kuò)散到水相和空氣中,從而使廢水中的有機(jī)物得以降解。
活性污泥法和生物膜法的區(qū)別不僅僅是微生物的懸浮與附著之分,更重要的是擴(kuò)散過(guò)程在生物膜處理系統(tǒng)中是一個(gè)必須考慮的因素。在生物膜反應(yīng)器中,有機(jī)污染物、溶解氧及各種必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)首先要從液相擴(kuò)散到生物膜表面,進(jìn)而進(jìn)到生物膜內(nèi)部,只有擴(kuò)散到生物膜表面或內(nèi)部的污染物才有可能被生物膜內(nèi)微生物分解與轉(zhuǎn)化,終形成各種代謝產(chǎn)物。另外,在生物膜反應(yīng)器中,由于微生物被固定在載體上,從而實(shí)現(xiàn)了SRT與HRT(水力停留時(shí)間)的分離,使得增殖速率慢的微生物也能生長(zhǎng)繁殖。因此,生物膜是一穩(wěn)定的、多樣的微生物生態(tài)系統(tǒng)。
1生物膜的形成原理
生物膜的形成過(guò)程是微生物吸附、生長(zhǎng)、脫落等綜合作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
熟食加工污水處理一體機(jī)首先,懸浮于液相中的有機(jī)污染物及微生物移動(dòng)并附著在載體表面上;然后附著在載體上的微生物對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解,并發(fā)生代謝、生長(zhǎng)、繁殖等過(guò)程,并逐漸在載體的局部區(qū)域形成薄的生物膜,這層生物膜具有生化活性,又可進(jìn)一步吸附、分解廢水中有機(jī)污染物,直至后形成一層將載體*包裹的成熟的生物膜。
微生物膜的形成通常經(jīng)歷載體表面改良、可逆附著、不可逆附著、生物膜形成四個(gè)階段,具體描述如下:
微生物在載體上的掛膜可分為微生物吸附和固著生長(zhǎng)兩個(gè)階段。載體加入水體以后,首*入吸附期。由圖可見(jiàn),有部分微生物和絲狀物質(zhì)已經(jīng)附著在載體表面,附著了較多物質(zhì)的位置往往是載體的凹處,不容易過(guò)被水流剪切的地方。此時(shí)懸浮液中的微生物大量增長(zhǎng),出現(xiàn)較明顯的一個(gè)污泥層。
經(jīng)過(guò)不可逆附著以后,微生物在載體表面獲得一個(gè)比較穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境,在供氧和底物充足的情況下,吸附在載體上的污泥中的微生物很快就開(kāi)始生長(zhǎng)。
隨著培養(yǎng)馴化時(shí)間的增長(zhǎng),在載體表面生長(zhǎng)的生物膜也迅速增長(zhǎng),逐漸覆蓋整個(gè)載體表面,并開(kāi)始增厚。但生物膜的生長(zhǎng)并不均勻,在載體比較突出的地方,生物膜比較薄,而凹處則會(huì)長(zhǎng)出相當(dāng)繁盛的菌落,可見(jiàn)水力剪切對(duì)生物膜的生長(zhǎng)具有重要的影響。
生物膜形成的影響因素
生物膜的形成與載體表面性質(zhì)(載體表面親水性、表面電荷、表面化學(xué)組成和表面粗糙度)、微生物的性質(zhì)(微生物的種類、培養(yǎng)條件、活性和濃度)及環(huán)境因素(PH值、離子強(qiáng)度、水力剪切力、溫度、營(yíng)養(yǎng)條件及微生物與載體的接觸時(shí)間)等因素有關(guān)。
載體表面性質(zhì)
載體表面電荷性、粗糙度、粒徑和載體濃度等直接影響著生物膜在其表面的附著、形成。在正常生長(zhǎng)環(huán)境下,微生物表面帶有負(fù)電荷。如果能通過(guò)一定的改良技術(shù),如化學(xué)氧化、低溫等離子體處理等可使載體表面帶有正電荷,從而可使微生物在載體表面的附著、形成過(guò)程更易進(jìn)行。載體表面的粗糙度有利于細(xì)菌在其表面附著、固定。
一方面,與光滑表面相比,粗糙的載體表面增加了細(xì)菌與載體間的有效接觸面積;另一方面載體表面的粗糙部分,如孔洞、裂縫等對(duì)已附著的細(xì)菌起著屏蔽保護(hù)作用,使它們免受水力剪切力的沖刷。
研究認(rèn)為,相對(duì)于大粒徑載體而言,小粒徑載體之間的相互摩擦小,比表面積大,因而更容易生成生物膜。另外,載體濃度對(duì)反應(yīng)器內(nèi)生物膜的掛膜也很重要。Wagner在用氣提式反應(yīng)器處理難降解物廢水時(shí)發(fā)現(xiàn),在載體質(zhì)量濃度很低情況下,即使生物膜厚達(dá)295μm,還是不能達(dá)到穩(wěn)定的去除率。但是,在載體濃度為20-30g/L時(shí),即使只有20%的載體上有75μn厚的生物膜,反應(yīng)器依然能達(dá)到穩(wěn)定的(98%)去除率,COD負(fù)荷zui高可達(dá)58kg/(m3·d)。
懸浮微生物濃度
在給定的系統(tǒng)中,懸浮微生物濃度反映了微生物與載體間的接觸頻度。一般來(lái)講,隨著懸浮微生物濃度的增加,微生物與載體間可能接觸的幾率也增加。許多研究結(jié)果表明,在微生物附著過(guò)程中存在著一個(gè)臨界的懸浮微生物濃度;隨著微生物濃度的增加,微生物借助濃度梯度的運(yùn)送得到加強(qiáng)。
在臨界值以前,微生物從液相傳送、擴(kuò)散到載體表面是控制步驟,一旦超過(guò)此臨界值,微生物在載體表面的附著、固定受到載體有效表面積的限制,不再依賴于懸浮微生物的濃度。但附著固定平衡后,載體表面微生物的量是由微生物及載體表面特性所決定的。
懸浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增長(zhǎng)率(μ)來(lái)描述,即單位質(zhì)量微生物的增長(zhǎng)繁殖速率。因此,在研究微生物活性對(duì)生物膜形成的初階段的影響時(shí),關(guān)鍵是如何控制懸浮微生物的比增長(zhǎng)率。研究結(jié)果表明,硝化細(xì)菌在載體表面的附著固定量及初始速率均正比于懸浮硝化細(xì)菌的活性。研究異養(yǎng)生物膜的形成時(shí)也得出同樣結(jié)果。影響懸浮微生物活性的因素主要有如下幾種。
(1)當(dāng)懸浮微生物的生物活性較高時(shí),其分泌胞外多聚物的能力較強(qiáng)。這種粘性的胞外多聚物在細(xì)菌與載體之間起到了生物粘合劑的作用,使得細(xì)菌易于在載體表面附著、固定;
(2)微生物所處的能量水平直接與它們的增長(zhǎng)率相關(guān)。當(dāng)盧增加時(shí),懸浮微生物的動(dòng)能隨之增加。這些能量有助于克服在固定化過(guò)程中微生物載體表面間的能壘,使得細(xì)菌初始積累速率與懸浮細(xì)菌活性成正比。