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生物處理的可行性分析
1、懸浮物的去除及分離
一般采用物理方法——主要通過格柵攔截、設(shè)置沉砂池等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。污水中的無機(jī)顆粒和大直徑的有機(jī)顆粒靠自然沉淀作用就可去除，細(xì)小直徑及膠體有機(jī)顆粒靠微水解及生物降解作用去除，而小直徑的無機(jī)顆粒（包括尺度大小在膠體和亞膠體范圍內(nèi)的無機(jī)顆粒）則要靠活性污泥絮體的吸附、網(wǎng)羅作用，與活性污泥絮體同時(shí)沉淀去除。
出水懸浮物濃度不單涉及到出水SS指標(biāo)，且出水的BOD5、COD等指標(biāo)也與之有關(guān)。這是因?yàn)榻M成出水懸浮物的主要活性污泥絮體，其本身的有機(jī)成份就很高，因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的BOD5、COD均增加。因此，控制污水廠出水的SS指標(biāo)是zui基本的，也是很重要的。
為了降低出水中的懸浮物濃度，在普通活性污泥法工藝中采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如采用適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用較小的二次沉淀池表面負(fù)荷，采用較低的出水堰負(fù)荷，充分利用活性污泥懸浮層的吸附網(wǎng)羅作用等。在再生水回用處理工藝方案選用合理、工藝參數(shù)取值適當(dāng)和單體設(shè)計(jì)優(yōu)化的條件下，活性污泥法工藝完夠使出水SS指標(biāo)達(dá)到20mg/L以下。
2、有機(jī)污染物的可生化性分析
污水中有機(jī)污染物主要以BOD5、COD表示，它們的去除主要是靠微生物的吸附作用和生物代謝作用，然后通過對泥水分離來完成的。
活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機(jī)物用于合成新的細(xì)胞，將另一部分有機(jī)物進(jìn)行分解代謝以便獲得細(xì)胞合成所需的能量，其zui終產(chǎn)物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在這種合成代謝與分解代謝過程中，溶解性有機(jī)物（如低分子有機(jī)酸等易降解有機(jī)物）直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用，而顆粒有機(jī)物則首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部被利用。由此可見，微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機(jī)物和非溶解性有機(jī)物都起作用，并且代謝產(chǎn)物是無害的穩(wěn)定物質(zhì)。因此，可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。
BOD5/COD值是鑒定污水可生化性的zui簡便易行和zui常用的方法，一般認(rèn)為BOD5/COD>0.40可生化性較好，BOD5/COD<0.3較難生化，BOD5/COD<0.25不易生化。
城市污水的可生化性，與污水的成分有關(guān)。對于那些主要是生活污水及其成分與生活污水相近的工業(yè)廢水組成的城市污水，這種城市污水的BOD5/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性較好，無需設(shè)置特殊處理構(gòu)筑物，其出水COD值即可控制在較低的水平。本工程進(jìn)水BOD5/COD＝200/400=0.5，可生化性較好，可以采用生化處理方法去除有機(jī)物。
3、生物脫氮除磷
污水脫氮除磷可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學(xué)法兩大類。國外從六十年代曾系統(tǒng)地進(jìn)行了脫氮除磷的物化處理方法研究，結(jié)果認(rèn)為物化法的特點(diǎn)是耗藥量大、污泥產(chǎn)量多、運(yùn)行費(fèi)用高等，因此，城市污水處理廠一般不推薦采用。從七十年代以來，國外開始研究并逐步采用活性污泥法生物脫氮除磷。我國從八十年代初開始研究生物脫氮除磷技術(shù)，在八十年代后期逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化流程，目前，國內(nèi)新建及改擴(kuò)建的污水處理工程大多數(shù)都采用活性污泥法生物脫氮除磷工藝。
生物脫氮基本原理：污水中的有機(jī)氮、蛋白氮等在好氧或無氧條件下首先被氧化或水解轉(zhuǎn)化為氨氮，然后在好氧自養(yǎng)硝化菌的作用下氧化為硝酸鹽氮，此階段稱為好氧硝化。隨后在缺氧條件下，由反硝化菌作用，并由存在的碳源提供電子及質(zhì)子，硝態(tài)氮作為電子受體，使硝態(tài)氮還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩觯穗A段稱為缺氧反硝化。
在硝化與反硝化過程中，影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源濃度。生物脫氮系統(tǒng)中，硝化菌增長速度較緩慢，所以，要有足夠的污泥齡。反硝化菌的生長主要在缺氧條件下進(jìn)行，并且要有充足的碳源作為電子供體，才可促使反硝化作用的順利進(jìn)行。
按照上述原理，要進(jìn)行污水的生物脫氮，必須具有缺氧/好氧過程，可組成缺氧池和好氧池；也可在一座生物池的不同階段創(chuàng)造缺氧、好氧環(huán)境；即都需要有缺氧/好氧（AN/O）系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要控制的幾個(gè)主要參數(shù)就是足夠長的污泥齡和進(jìn)水的碳氮比。
生物除磷基本原理：生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厭氧條件下，受到壓抑而釋放出體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收快速降解有機(jī)物（VFA），并轉(zhuǎn)化為PHB（聚B羥丁酸）儲存起來。當(dāng)這些聚磷菌進(jìn)入好氧條件時(shí)就降解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和過量吸收污水中溶解的磷以儲存能量，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。
影響生物除磷的因素是要有厭氧條件（混合液中既無溶解氧DO=0，也無結(jié)合氧－如硝酸鹽），同時(shí)要有可快速降解的有機(jī)物，BOD5/P比值恰當(dāng)。生物除磷系統(tǒng)一般要求較短的污泥齡，以便使含磷污泥快速排出系統(tǒng)。
按照上述原理，要進(jìn)行生物除磷必須具備厭氧過程，如在生物脫氮系統(tǒng)前設(shè)置一個(gè)厭氧池，這樣就形成A2/O系統(tǒng)，即厭氧-缺氧-好氧生物脫氮系統(tǒng)。
本項(xiàng)目生物脫氮除磷的可行性：根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求可知，本工程有較高的除磷脫氮要求，因此，分析進(jìn)廠污水生物脫氮除磷的可行性是十分必要的。
BOD5：N：P的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率隨著BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。
BOD5/TN值是鑒別能否采用生物硝化工藝的主要指標(biāo)。因?yàn)椋挥薪?jīng)過生物硝化以后，將污水中的氨氮通過生物硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硝酸氮，才能進(jìn)行后續(xù)的生物反硝化（脫氮）反應(yīng)。對于活性污泥系統(tǒng)，由于硝化菌的比增長速率低，世代期長，如果泥齡較短，將使硝化菌來不及大量增殖，就從系統(tǒng)中排出。為使活性污泥系統(tǒng)得到良好的硝化效果，就必須有較長的泥齡?；钚晕勰嘀邢趸谋壤c污水的BOD5/TN值有關(guān)，這是因?yàn)楫a(chǎn)率不同，以及在活性污泥系統(tǒng)中異養(yǎng)菌與硝化菌競爭底物和溶解氧，使硝化菌的生長受到抑制。
推薦工藝
A/O膜-生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor，MBR）是將膜分離技術(shù)與生物處理單元相結(jié)合的水處理新技術(shù)。整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)主要由核心膜組件、主體反應(yīng)器、出水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)等組成。它以膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法工藝中的二沉池，省卻了傳統(tǒng)活性污泥法中二沉池濃縮后剩余污泥的回流，相比于傳統(tǒng)工藝MBR還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
膜組件能地實(shí)現(xiàn)固液分離，分離效果好于傳統(tǒng)的沉淀池，無需顧慮污泥膨脹，出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定，以城市污水為進(jìn)水時(shí)，膜出水可以直接回用；
由于膜的截留作用，可使微生物*截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡的*分離，使運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定；
膜-生物反應(yīng)器能在高的污泥濃度下運(yùn)行，抗水質(zhì)波動能力強(qiáng)，容積負(fù)荷高，占地面積??；
長污泥齡有利于增殖緩慢的微生物的截留和生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高。也可增加一些難降解有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間，有效地將分解難降解有機(jī)物的微生物滯留在反應(yīng)器內(nèi)，有利于難降解有機(jī)物降解效率提高；
膜-生物反應(yīng)器可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低，降低了污泥處理費(fèi)用；
建設(shè)周期短，施工費(fèi)用省，安裝靈活，并且根據(jù)不同處理規(guī)?？梢造`活調(diào)整，易于標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備化。同時(shí)，普通生物處理工藝改造為MBR也較為方便；
易實(shí)現(xiàn)自動控制，操作管理方便。
膜-生物反應(yīng)器相較于傳統(tǒng)工藝，具有上述7大優(yōu)勢，但傳統(tǒng)概念上認(rèn)為MBR的投資建設(shè)成本較高。然而，隨著土地價(jià)格增長、膜組件價(jià)格的下降、膜性能的改善，膜-生物反應(yīng)器的投資已經(jīng)和常規(guī)工藝相當(dāng)，當(dāng)應(yīng)用在現(xiàn)有工藝的升級改造上，投資甚至還可低于常規(guī)工藝。
目前，膜-生物反應(yīng)器在小規(guī)模污水處理上也已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用在出水水質(zhì)要求高、占地面積小的地區(qū)更是體現(xiàn)處理常規(guī)工藝無法替代的優(yōu)勢。
在除磷方面，如前文所提，根據(jù)本工程的出水要求，生物除磷很難達(dá)到，同時(shí)對于MBR工藝又考慮一下幾方面因素：
由于出水水質(zhì)較高，出水總磷需要達(dá)到1mg/L以下，因此單靠生物除磷較難穩(wěn)定滿足要求。
由于場地受限，因此應(yīng)盡量減小占地。
生物除磷效率高低的主要影響因素是整個(gè)系統(tǒng)的泥齡，除磷效果好，則需要選擇相對較短的泥齡，這與冬季低溫時(shí)，需要延長泥齡來確保硝化效果相矛盾。
處理規(guī)模較小，整體的藥劑投加量也相對較小。
因此，統(tǒng)籌考慮整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行及技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，工藝選擇采用化學(xué)除磷。
綜上，從水質(zhì)達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定度、占地面積、施工及運(yùn)行管理角度而言，A/O MBR工藝更適合用于“一級B”達(dá)標(biāo)工藝。
技術(shù)關(guān)鍵與特點(diǎn)
1、處理效率高：
氣浮處理效率的高低，取決于單位體積溶氣水所能浮起的浮粒子的大絕干重量，我們將其定義為單位浮量，這是度量溶氣水質(zhì)好壞的一項(xiàng)客觀指標(biāo)。空氣屬于難溶于水的物質(zhì)，常壓下空氣在水中的溶解度約為1.8%，在0.3%Mpa的壓力下，溶解度可達(dá)到5.4%，如何讓這些有限的溶解空氣充分發(fā)揮作用，是氣浮技術(shù)的關(guān)鍵。而縮小氣泡的直徑、增大氣泡群密度、改良?xì)馀萑壕鶆蚨龋翘岣邭飧⌒实年P(guān)鍵，三者互相關(guān)聯(lián)、相互制約。1個(gè)100UM的氣泡如果變成等體積的1UM的氣泡，其微量可以達(dá)到1000000個(gè)，所以，在溶解空氣總量一定的前提下，縮小單個(gè)氣泡的直徑，即可增大氣泡群密度，同時(shí)氣泡群的均勻性也可以得到改善，傳統(tǒng)氣浮效率低，其重要的原因就是因?yàn)樗a(chǎn)生的氣泡直徑過大，主體氣泡群氣泡的直徑一般都在50UM以上，氣泡群的密度（消能后單位體積溶氣水中所含氣泡個(gè)數(shù)）一般在108\\M3以下，氣泡群均勻性（主體氣泡群數(shù)量占總氣泡數(shù)量的比例）差，直徑大于100UM的氣泡占85%以上，這些氣泡都屬于無效浮選氣泡，而且由于氣泡直徑過大導(dǎo)至氣泡上升速度過快，致使絮凝體遭到?jīng)_擊面破裂，浮選效果降低。而本機(jī)所產(chǎn)生的微氣泡直徑在1UM左右，密度高于102\\CM3同時(shí)氣泡大小均勻，這就保證了較高的處理效率和理想的處理效果。
2、溶氣利用率高：
本機(jī)的溶氣利用率近100%，傳統(tǒng)的凹式浮只有10%左右，而早期的氣浮僅為6%左右，氣浮效率的高低，同溶氣效率沒有太大的關(guān)系，終取決于溶氣利用率的高低，同溶氣效率沒有太大的關(guān)系，終取決于溶氣利用率的高低。以溶氣壓力為例，從0.3Mpa提高到0.5Mpa，其溶氣效率多也只能提高一倍，但能耗卻高出好幾倍，以溶氣效果為例，若從50%的溶氣效率提高到100%，其氣浮效率多也只能提高一倍，但相應(yīng)的溶氣設(shè)備在構(gòu)造上就要復(fù)雜的多，檢修也相應(yīng)復(fù)雜。
研究表明，只有比漂浮粒子（絮凝前有單個(gè)粒子）直徑小的氣泡，才能與該懸浮粒子發(fā)生有效的吸附作用，在自然水體中，短時(shí)間內(nèi)難以沉淀的懸浮粒子，其直徑大多在10-30UM，50UM以上的固態(tài)懸浮粒子經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的靜置，可以自然下沉或浮出水面，乳化液粒子徑在0.25-2.5UM之間，其中少量大顆粒直徑約10UM左右，所以1UM左右微氣泡對絕大多數(shù)粒子都有很好的吸附作用，這也是本機(jī)溶氣利用率高的直接原因。
3、處理負(fù)荷高：
本機(jī)可以處理懸浮物（SS）含量高達(dá)5000-20000mg/L的廢水，這個(gè)指標(biāo)是任何傳統(tǒng)氣浮所不能達(dá)到的。傳統(tǒng)常規(guī)氣浮所能分離在（SS）含量一般在1000mg/L左右，僅對SS含量在幾百mg\\L左右的廢水具有一定的實(shí)用價(jià)值。
4、簡便實(shí)用的壓力溶氣
本機(jī)溶氣罐的設(shè)計(jì)采用了與傳統(tǒng)理論不同的設(shè)計(jì)依據(jù)，否定了以水力停留時(shí)間為主要依據(jù)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了小容積大處理量，為增大氣水接觸面積采用了四級預(yù)混合機(jī)構(gòu)，氣、水在極短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到均相狀態(tài)。
5、率的氣泡發(fā)生器
傳統(tǒng)氣浮由于期釋放器本身的缺陷和局限性，也對浮選效果產(chǎn)生了致命的影響：如渦凹?xì)飧〔捎玫氖抢酶咚傩D(zhuǎn)的葉輪將吸入的空氣打碎而產(chǎn)生氣泡，且不論高速旋轉(zhuǎn)的葉輪會同時(shí)將絮體攪碎，破壞懸浮物，僅是這種產(chǎn)生氣泡的方式，就決定了這種結(jié)構(gòu)無法產(chǎn)生10微米以下的微氣泡，因?yàn)橐ㄟ^機(jī)械剪切產(chǎn)生微氣泡，首先要克服的是氣泡的表面張力，氣泡越小，其表面張力就越大，要消耗的能量就越高，目前獲得的氣泡直徑小的方法是電解，其次就是壓力溶氣，本機(jī)所采用的氣泡發(fā)生器，以其合理的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了空氣從溶氣水到微氣泡的的轉(zhuǎn)化，具有以下優(yōu)勢：
（1）可以大限度的消除溶氣水的能量，也就是說，可以大限度的使溶氣從溶解平衡的高能值降到幾乎接近常壓力的低能值。溶氣水的消能是能量的轉(zhuǎn)移，而不是能量的消失。大消能，是指獲得物理性能優(yōu)良的微氣泡的前提下，能量轉(zhuǎn)換的高值。本機(jī)所采用的氣泡發(fā)生器的消能比可達(dá)99.9%，而普通氣泡發(fā)生器高只能達(dá)到95%。
（2）在獲得大消能比的前提下，具有快的能量消減速度，也就是說具有短的能量消減時(shí)間，即可以在短的能量消減時(shí)間內(nèi)獲得大能量消減比。本案所采用的氣泡發(fā)生器的消能時(shí)間僅為0.01-0.03秒，而普通氣泡發(fā)生器快也得0.3秒。
（3）溶氣水從高能值降到低能值的過程中沒有渦流反沖之類的流態(tài)產(chǎn)生。*，微氣泡自形成以后，就伴隨著一系列的氣泡合并作用，合并作用是由表面能的自發(fā)減少所決定的，兩個(gè)體積相同的氣泡合并后，其表面能減少20.63%。若在釋放器中存在有利于氣泡合并的結(jié)構(gòu)的話，那通過該裝置獲得理想的微氣泡是不可能的。只能杜絕溶氣的渦流，反沖，才能從根本上避免微氣泡的合并