300噸地埋式污水處理設(shè)備一體機(jī)
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300噸地埋式污水處理設(shè)備一體機(jī)
微生物的生長環(huán)境
廢水生物處理的主體是微生物，只有創(chuàng)造良好的環(huán)境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果。影響微生物生長的的條件主要有營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等。
營養(yǎng)
營養(yǎng)是微生物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，生命活動(dòng)所需的能量和物質(zhì)來自于營養(yǎng)。微生物細(xì)胞的組成（不包括H2O和無機(jī)物），可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物細(xì)胞的組成不盡相同，對(duì)碳氮磷比的要求也不*相同。好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3- N計(jì)，P以PO43－-P計(jì)。微生物種類繁多，所需C、N、P的化學(xué)形式也不相同。如異養(yǎng)菌需要有機(jī)物為碳源，而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3－為碳源。
幾乎所有的有機(jī)物都是微生物的營養(yǎng)源，為達(dá)到預(yù)期的凈化效果，控制合適的C:N:P比顯得十分重要。微生物除需要C、H、O、N、P外，還需要S、Mg、Fe、Ca、K等元素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微量元素。
溫度
微生物的種類不同生長溫度不同，各種微生物的總體溫度范圍是0~80℃。根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為低溫性（好冷性）、中溫性和高溫性（好熱性）三類。低溫性微生物的生長溫度為20℃以下，中溫性微生物的生長溫度為20~45℃，高溫性微生物的生長溫度為45℃以上。好氧生物處理以中溫為主，微生物的適生長溫度為20～37。厭氧生物處理時(shí)，中溫微生物的適生長溫度為25~40℃，高溫微生物的適生長溫度為50~60℃。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個(gè)溫度段，分別叫做中溫消化（發(fā)酵）和高溫消化（發(fā)酵）。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，厭氧反應(yīng)已能在20~25℃的常溫下進(jìn)行，這就大大降低了運(yùn)行費(fèi)用。
在適宜的溫度范圍內(nèi)，每升高10℃，生化反應(yīng)速度就提高1~2倍。所以，在較高適溫度條件下生物處理效果較好。人為改變污水溫度將增大處理成本，所以好氧生物處理一般在自然溫度下進(jìn)行，即在常溫下進(jìn)行。好氧生物處理效果受氣候的影響較小。厭氧生物處理受溫度影響較大，需要保持較高的溫度，但考慮到運(yùn)行成本，應(yīng)盡量采用常溫下運(yùn)行（20~25℃）。如果原污水的溫度較高，應(yīng)采用中溫發(fā)酵（33~38℃）或高溫發(fā)酵（52~57℃）。如果有足夠的余熱或發(fā)酵過程中產(chǎn)生足夠的沼氣（高濃度有機(jī)污水和污泥消化），則可以利用余熱或沼氣的熱能實(shí)現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵。一般情況下，一日內(nèi)溫度的波動(dòng)不宜超過℃。所以，在生物處理時(shí)要控制適宜的水溫并保持穩(wěn)定。
厭氧穩(wěn)定是由一類非貯磷菌屬的兼性厭氧菌發(fā)酵反應(yīng)的結(jié)果，是一種脫氫氧化行為。厭氧穩(wěn)定削減的曝氣耗氧量可達(dá)20%～30%。厭氧穩(wěn)定對(duì)含糖比大，有機(jī)物濃度高的污水較為合適。從削減曝氣耗氧量的角度出發(fā)，厭氧穩(wěn)定應(yīng)是一個(gè)有利于產(chǎn)生并釋放H2和CO2的過程，這個(gè)過程應(yīng)促進(jìn)NAD的再氧化并避免降解產(chǎn)物的還原。
為控制水污染的日益加劇，目前國內(nèi)正大舉興建城鎮(zhèn)污水處理廠。這是一項(xiàng)保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，但也是一項(xiàng)只見投入，不見直接產(chǎn)出的公益行為。其不僅需要投入大筆的基建資金，而且還要付出可觀的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。一些地方大力籌資建成了污水處理廠，但卻因難以承擔(dān)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用而不能充分發(fā)揮環(huán)境效益。因此，降低能耗，節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用對(duì)發(fā)展城鎮(zhèn)污水處理事業(yè)具有舉足輕重的作用。
在常規(guī)城鎮(zhèn)污水處理中，曝氣供氧的能耗大，約占全廠總能耗的50%。因此，降低曝氣耗氧量是節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的首要環(huán)節(jié)。降低曝氣耗氧量的途徑有兩條：*，前置預(yù)處理設(shè)施，削減進(jìn)入曝氣區(qū)的耗氧量；第二，優(yōu)選運(yùn)行條件和擴(kuò)散裝置，提高氧利用率。本文將就前者作進(jìn)一步的探討。
厭氧預(yù)處理對(duì)曝氣耗氧量的削減作用
在A/O、A2/O系統(tǒng)中，厭氧區(qū)可去除水中大部分有機(jī)物。過去，一直將這種現(xiàn)象主要?dú)w因于貯磷菌的吸收和貯存PHB的作用。因PHB是過渡產(chǎn)物，在好氧區(qū)將作為碳源而被氧化。故這一過程并不削減后續(xù)的曝氣耗氧量。然而，近年來的理論和實(shí)踐都證明，厭氧區(qū)不僅具有吸收和貯存基質(zhì)的功能，而且還產(chǎn)生脫氫氧化作用，并可大幅度削減繼后的曝氣耗氧量。
早先的發(fā)現(xiàn)和實(shí)踐的證明
早在1983年，Lan等就發(fā)現(xiàn)在曝氣區(qū)前設(shè)置一個(gè)厭氧區(qū)，可降低曝氣區(qū)50%的耗氧量。繼后，Randall等(1984～1987年)多次證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，并將這一現(xiàn)象命名為“厭氧穩(wěn)定”。Bordacs等(1988年)在曝氣區(qū)前加了一只厭氧選擇器，平均降低了30%的曝氣耗氧量。其降低幅度與F/M(BOD/MLVSS)有關(guān)：當(dāng)F/M為0.2時(shí)，降低36%，當(dāng)F/M為0.8時(shí)，降低20%。王凱軍等(1988年)將初沉池改成厭氧池，厭氧反應(yīng)1.67～2.5 h后，曝氣耗氧量降低約50%。McClintock等[3](1993年)應(yīng)用A2/O 工藝與常規(guī)活性污泥法進(jìn)行對(duì)比研究，前者厭氧、缺氧反應(yīng)各1h，在同等的除氮效果下，A2/O 工藝所需的曝氣時(shí)間由3.2h縮短至1.7h，曝氣耗氧量降低近1/2。
微生物的代謝
微生物的生命過程是營養(yǎng)不斷被利用，細(xì)胞物質(zhì)不斷合成又不斷消耗的過程。在這一過程中伴隨著新生命的誕生，舊生命的死亡和營養(yǎng)物（基質(zhì)）的轉(zhuǎn)化。污水的生物處理就是利用微生物對(duì)污染物（營養(yǎng)物）的代謝轉(zhuǎn)化作用實(shí)現(xiàn)的。
1、微生物的營養(yǎng)關(guān)系
細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物共生于水體中。細(xì)菌和真菌以水中的有機(jī)物、氮和磷等為營養(yǎng)進(jìn)行有氧和無氧呼吸合成自身細(xì)胞。藻類是利用二氧化碳和水中的氮、磷進(jìn)行光和作用合成自身細(xì)胞并向水體提供氧氣。藻類的細(xì)胞死亡后成為菌類繁殖的營養(yǎng)。原生動(dòng)物吞食水中固態(tài)有機(jī)物、菌類和藻類。后生動(dòng)物捕食水中固體有機(jī)物、菌類、藻類和原生動(dòng)物。
2、微生物的代謝
微生物從污水中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，通過復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)合成自身細(xì)胞和排出廢物。這種為維持生命活動(dòng)和生長繁殖而進(jìn)行的生化反應(yīng)過程叫新陳代謝，簡稱代謝。根據(jù)能量的轉(zhuǎn)移和生化反應(yīng)的類型可將代謝分為分解代謝和合成代謝。微生物將營養(yǎng)物分解轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并釋放出能量，這一過程叫做分解代謝或產(chǎn)能代謝；微生物將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)并吸收分解代謝釋放的能量，這一過程叫做合成代謝。當(dāng)營養(yǎng)缺乏時(shí)，微生物對(duì)自身細(xì)胞物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，以獲得能量，這以過程叫做內(nèi)源代謝，也叫內(nèi)源呼吸。當(dāng)營養(yǎng)物充足的時(shí)，內(nèi)源呼吸并不明顯，但營養(yǎng)物缺乏時(shí)，內(nèi)源呼吸是能量的主要來源。
沒有新陳代謝就沒有生命。微生物通過新陳代謝不斷地增殖和死亡。微生物的分解代謝為合成代謝提供能量和物質(zhì)，合成代謝為分解代謝提供催化劑和反應(yīng)器。兩種代謝相互依賴、相互促進(jìn)、不可分割。
微生物代謝消耗的營養(yǎng)物一部分分解成簡單的物質(zhì)排入環(huán)境，另一部分合成為細(xì)胞物質(zhì)。不同的微生物代謝速度不同，營養(yǎng)物用于分解和合成的比例也不相同。厭氧微生物分解營養(yǎng)物不*，釋放的能量少，代謝速度慢，將營養(yǎng)物用于分解的比例大，用于合成的比例小，細(xì)胞增殖慢。好氧微生物分解營養(yǎng)物*，終產(chǎn)物（CO2、H2O 、NO3-、PO43-等）穩(wěn)定，含有的能量少，所以好氧微生物代謝中釋放的能量多，代謝速度快，將營養(yǎng)物用于分解的比例小，用于合成的比例大，細(xì)胞增殖快。
