湖南地埋式污水處理設備工藝
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湖南地埋式污水處理設備工藝
一級處理階段
城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時期，那個時期環(huán)境容量大，水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而后，城市化進程加快，生活污水通過傳播細菌引發(fā)了傳染病的蔓延，出于健康的考慮，人類開始對排放的生活污水處進行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強，我國生活污水仍以農業(yè)灌溉為主。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。
二級處理階段
有機物去除工藝
生物膜法
十八世紀中葉，歐洲工業(yè)革命開始，其中，城市生活污水中的有機物成為去除重點。1881年，法國科學家發(fā)明了*座生物反應器，也是*座厭氧生物處理池—moris池誕生，拉開了生物法處理污水的序幕。1893年，*座生物濾池在英國Wales投入使用，并迅速在歐洲北美等國家推廣。技術的發(fā)展，推動了標準的產生。1912年，英國污水處理委員會提出以BOD5來評價水質的污染程度。
活性污泥法
1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發(fā)表了一篇關于活性污泥法的論文，并于同年在英國曼徹斯特市開創(chuàng)了世界上*座活性污泥法污水處理試驗廠。兩年后，美國正式建立了*座活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生，奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。
活性污泥法誕生之初，采用的是充-排式工藝，由于當時自動控制技術與設備條件相對落后，導致其操作繁瑣，易于堵塞，與生物濾池相比并無明顯優(yōu)勢。之后連續(xù)進水的推流式活性污泥法（CAs法）（如圖1）出現后很快就將其取代，但由于推流式反應器中污泥耗氧速度沿池長是變化的，供氧速率難以與其配合，活性污泥法又面臨局部供氧不足的難題。1936年提出的漸曝氣活性污泥法(TAAs)和1942年提出的階段曝氣法(SFAS)，分別從曝氣方式及進水方式上改善了供氧平衡。1950年，美國的麥金尼提出了*混合式活性污泥法。該方法通過改變活性污泥微生物群的生存方式，使其適應曝氣池中因基質濃度的梯度變化，有效解決了污泥膨脹的問題。
隨著在實際生產生的廣泛應用和技術上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性污泥法逐漸取代了生物膜法，成為污水處理的主流工藝。
生物除磷技術
生物除磷技術主要是利用微生物的作用，使廢水中磷轉化到微生物體內，通過污泥的排放完成磷的去除。
污水生物除磷機理
污水生物除磷是利用聚磷菌的超量磷吸收現象。聚磷菌一旦處于厭氧條件下，它會釋放出在好氧條件下吸收的磷，然后進入好氧區(qū)后，聚磷菌即可將積貯的PHB好氧分解，釋放出的大量能量可供聚磷菌生長繁殖。當環(huán)境中有溶解磷存在時，一部分能量可供聚磷菌主動吸收磷酸鹽，并以聚磷的形式積貯在體內。此時對磷的積累作用超過微生物正常生長所需的磷量，可見微生物在好氧條件下吸收的磷大大超過了在厭氧條件下釋放的磷。由于系統(tǒng)經常排放剩余污泥，被細菌過量攝取的磷也將隨之排出系統(tǒng)，因而可獲得較好的除磷效果。
污水生物除磷工藝
生物除磷技術經過幾十年的發(fā)展，已經成為一項非常成熟的技術，并已逐步在污水除磷工藝中得到應用，目前常用于工程實踐的工藝有：A/O、A²/O、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、UCT、改良型UCT、SBR、Phostrip工藝以及氧化溝工藝。生物除磷工藝表現出除磷效果好，并能改進污泥沉降性能，減少活性污泥膨脹現象等突出問題的優(yōu)點。
A/O工藝
A/O工藝是基本的生物除磷工藝，微生物*入A/O法的A段，處于厭氧 或兼氧環(huán)境中，積存于體內的多聚磷酸鹽就會釋放到水體中去。然后進入A/O法的O段，處于好氧環(huán)境，此時微生物吸收污水中大量可溶性磷酸鹽，并在體內合成多聚磷酸鹽而積累起來。含磷污泥一部分就以剩余污泥的形式排出，另外一部分則回流至A段重新進入放磷與聚磷的循環(huán)過程。
A/O法除磷工藝流程簡單，不需要投加化學藥品，建設費用和運行費用均較低。存在的問題是脫磷效果決定于剩余污泥排放放量，而且要求進水中磷與BOD之比較低。否則由于BOD負荷較低，剩余污泥量較少，因而較難以達到穩(wěn)定的運行效果。用該工藝磷的去除率在75%左右，出水含磷約1mg/L或略低，很難進一步提高。
A²/O
A²/O工藝是在A/O工藝基礎上增加了一個缺氧階段，使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脫氮，從而使去除磷的脫氮相結合。縮小了曝氣區(qū)的體積，并且有望降低產生的剩余富磷污泥量。但是由于存在內循環(huán)，系統(tǒng)排放的剩余污泥中只有少部分經歷了完整放磷吸磷過程，其余基本上未經過厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進入好氧區(qū)，這對系統(tǒng)，除磷是不利的。而且為了降低回流污泥中的硝酸鹽，必須提高混合液回流量，從而增加電耗。
Phostrip工藝
該工藝把生物法和化學除磷結合在一起，將一部分回流污泥（約為進水流量的10%～20%）分流到厭氧池除磷，污泥在厭氧池中通常停留8～10h,聚磷菌則在厭氧池中進行磷的釋放，脫磷后的污泥回流到曝氣池中繼續(xù)吸磷。含磷上清液進入化學沉淀池，投加石灰生成沉淀。它除磷效果可達90%以上，處理出水含磷量可低于1mg/L，對進水水質波動的適應性較強，較少受進水BOD的影響，加之大部分磷以石灰污泥的形式沉淀去除，因此污泥處理不像高磷剩余污泥那樣復雜。
化學沉淀法
化學沉淀法是往水中投加某種化學藥劑，與水中的溶解性物質發(fā)生反應，生成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質的含量。當在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時，會發(fā)生如下反應：
NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物，從而達到去除水中氨氮的目的。采用的常見沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4，適宜的pH值范圍為9.0～11，投加質量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5～3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時，去除率在90%以上，沉淀物是一種很好的復合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價格比較貴，成本較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。
離子交換法
離子交換法的實質是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學吸附。沸石是一種天然離子交換物質，其價格遠低于陽離子交換樹脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能
力，具有較高的陽離子交換容量，純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽離子交換容量平均為每10 0g相當于213和223mg物質的量(m.e)。但實際天然沸石中含有不純物質，所以純度較高的沸石交換容量每10 0g不大于20 0m.e，一般為10 0～150m.e。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對離子的選擇交換順序是：Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程設計應用中，廢水pH值應調整到6～9，重金屬大體上沒有什么
影響;堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響，尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K更大。沸石吸附飽和后必須進行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低，要考慮補充和更新。
