濟南一體化污水處理設備設施價位

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濟南一體化污水處理設備設施價位

什么是濕式氧化法？ 

          濕式氧化法（Wet Air Oxidation，簡稱WAO）是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。與常規(guī)方法相比，具有適用范圍廣，處理效率高，極少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物科等特點，因而受到了世界各國科研人員的廣泛重視，是一項很有發(fā)展前途的水處理方法。

濕式氧化工藝初由美國的F.J.Zimmermann于1958年研究提出，用于處理造紙黑液，其工作條件是控制反應溫度為150～350℃，壓力為5～20Mpa，處理后廢水COD去除率可達90%以上。在20世紀70年代以前，濕式氧化工藝主要用于城市污泥的處理，造紙黑液中堿液回收，活性炭的再生等。進入70年代后，濕式氧化工藝得到迅速發(fā)展，應用范圍從回收有用化學品和能量進一步擴展到有毒有害廢棄物的處理，尤其是在處理含酚、磷、氰等有毒有害物質方面已有大量文獻bao道，研究內容也從初始的適用性和摸索*工藝條件深入到反應機理及動力學，而且裝置數(shù)目和規(guī)模也有所增大。在國外，WAO技術已實現(xiàn)工業(yè)化，主要應用于活性炭再生、含氰廢水、煤氣化廢水、造紙黑液以及城市污泥及垃圾滲出液處理。國內從80年代才開始進行WAO的研究，先后進行了造紙黑液、含硫廢水、酚水及煤制氣廢水、農藥廢水和印染廢水等實驗研究。目前，WAO技術在國內尚處于試驗階段。   隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種廢水的排放量逐年增加，且大都具有有機物濃度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特點，國內外對此類高濃度降解有機廢水的綜合治理都予以高度重視并制定了更為嚴格的標準。目前，部分成分簡單、生物降解性略好、濃度較低的廢水都可通過組合傳統(tǒng)的工藝得到處理，而濃度高、難以生長物降解的廢水卻很難得到*處理，且在經(jīng)濟上也存在很大困難，因此發(fā)展新型實用的環(huán)保技術是非常必要的。濕式氧化法即為針對這一問題而開發(fā)的一項有效的新型水處理技術。

濕式氧化法在實際推廣應用方面仍存在著一定的局限性：①濕式氧化一般要求在高溫高壓的條件下進行，其中間產(chǎn)物往往為有機酸，故對設備材料的要求較高，須耐高溫、高壓，并耐腐蝕，因此設備費用大，系統(tǒng)的一次性投資高；②由于濕式氧化反應中需維持在高溫高壓的條件下進行，故僅適于小流量高濃度的廢水處理，對于低濃度大水量的廢水則很不經(jīng)濟；③即使在很高的溫度下，對某些有機物如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸的去除效果也不理想，難以做到*氧化；④濕式氧化過程中可能會產(chǎn)生毒性題解強的中間產(chǎn)物。

目前廢水處理zui常用的生物法對可生化性差、相對分子質量從幾千到幾萬的物質處理較困難，而化學氧化法可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還在環(huán)境類激素等微量有害化學物質的處理方面具有很大的優(yōu)勢。然而O3、H2O2和Cl2等氧化劑的氧化能力不強且有選擇性氧化等缺點，難以滿足要求。1987年Glaze等人提出了高級氧化法(A dvanced oxidation processes，簡稱AOP)，它克服了普通氧化法存在的問題，并以其*的優(yōu)點愈來愈引起重視。

  1 氧化有機物的機理

  Glaze等人將水處理過程中以羥基自由基作為主要氧化劑的氧化過程稱為AOPs過程，用于水處理則稱為AOP法。典型的均相AOPs過程有O3/UV、O3/H2O2、UV/ H2O2、H2O2/Fe2+(Fenton試劑)等，在高pH值情況下的臭氧處理也可以被認為是一種AOPs過程，另外某些光催化氧化也是一個AOPs過程。

高級氧化法較顯著的特點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機物發(fā)生反應，反應中生成的有機自由基可以繼續(xù)參加·OH的鏈式反應，或者通過生成有機過氧化物自由基后，進一步發(fā)生氧化分解反應直至降解為終產(chǎn)物CO2和H2O，從而達到了氧化分解有機物的目的。

  2 　AOP法的特點

  2.1　氧化能力強

 氧化溝又名氧化渠，實際上它是活性污泥法的一種變型。因為廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣溝渠中不斷循環(huán)流動，有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端的曝氣系統(tǒng)”。

　早在1920年，Haworth研制的槳板式曝氣機應用于英國Shefiidd的Tynsley污水處理廠，該處理廠被認為是現(xiàn)代氧化溝的，但當時尚未出現(xiàn)“氧化溝”一詞。得到*的*座氧化溝污水處理廠建于1954年，它是由A．Pasveer博士設計的，在荷蘭的Voorshopcn市投入使用，服務人口為360人，從此以后才有了“氧化溝”這一術語。其運行方式為間歇運行，將曝氣凈化、泥水分離和污泥穩(wěn)定等過程集于一體。由于Pasveer博士的貢獻，這項技術又被稱為Pasveer溝。

　從本質上講，氧化溝屬于活性污泥改良法的延時曝氣法范疇。但與通常的延時曝氣法有所不同，氧化溝中污泥的SRT長，盡可能使污泥濃度在溝中保持高些，以高MISS運行。因此，那些比增殖速度小的微生物便能夠生息，特別是硝化細菌占優(yōu)勢，使氧化溝中的硝化反應能顯著進行。另外，長的SRT使剩余污泥量少且已好氧穩(wěn)定，可不需要污泥的消化處理。

　氧化溝處理系統(tǒng)的基本特征是曝氣池呈封閉式溝渠形，它使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，一方面向混合液中充氧，另一方面向反應池中的物質傳遞水平速度，使污水和活性污泥的混合液在溝內作不停的循環(huán)流動。從反應器的觀點看，氧化溝屬于一種*特色的連續(xù)環(huán)式反應器(CLR)。

　由于氧化溝巧妙地結合了連續(xù)式反應器和曝氣設備特定的定位布置，使氧化溝具有若干與眾不同的特性：

　　(1)氧化溝結合推流和*混合的特點，有利于克服短流和提高緩沖能力；

　　(2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用于硝化反硝化生物處理工藝；

　　(3)氧化溝功率密度的不均勻分配，有利于氧的傳遞、液體混合和污泥絮凝；

　　(4)氧化溝的整體體積功率密度低，可節(jié)省能量。種氧化劑的氧化電位，可見羥基自由基是一種*的化學氧化劑，它的氧化電位比普通氧化劑(如臭氧、lv氣、過氧化氫)高得多，這意味著·OH的氧化能力要大大高于普通化學氧化劑。

超濾技術是一種以壓力差為推動力，利用膜的透過性能，達到分離水中離子、分子以及某種微粒為目的的膜分離技術。超濾膜的孔徑范圍大致在0.005~1 微米之間，*了微濾和納濾之間空隙。國內外學者提出超濾過程實際上同時存在三方面的情形：①溶質在膜表面以及微孔壁內產(chǎn)生吸附；②溶質的粒徑大小與膜孔徑相仿，溶質在孔中停留，引起堵塞；③溶質的粒徑大于膜孔徑，溶質在膜表面被機械截留，實現(xiàn)篩分。

  超濾過程一般有兩種方式:終端過濾和錯流過濾。對濁度較低、水質較好的原水，一般采用終端過濾，這樣可以大大降低工藝的能耗;對于濁度較高、污染較為嚴重的水，就采用錯流過濾，這樣可以避免大量的污染物累積在膜的表面，造成膜的污染，降低過濾性能。

  鹽濃度對生物處理的影響

高含鹽量有機廢水的有機物根據(jù)生產(chǎn)過程不同，所含有機物的種類及化學性質差異較大，但所含鹽類物質多為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等鹽類物質。雖然這些離子都是微生物生長所必需的營養(yǎng)元素，在微生物的生長過程中起著促進酶反應，維持膜平衡和調節(jié)滲透壓的重要作用。但是若這些離子濃度過高，會對微生物產(chǎn)生抑制和毒害作用，主要表現(xiàn)：鹽濃度高、滲透壓高、微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；氯離子高對細菌有毒害作用；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴重影響生物處理系統(tǒng)的凈化效果。

  高鹽環(huán)境對生化處理有抑制作用，表現(xiàn)為微生物代謝酶活性受阻，致使生物增長緩慢, 產(chǎn)率系數(shù)低。早在1940年，Ingram對桿菌研究發(fā)現(xiàn)，當NaCl濃度＞10 g/L時，能夠使微生物的呼吸速率降低。Lawton研究表明，當NaCl濃度＞20 g/L時，會導致滴濾池BOD去除率降低；在此濃度下，活性污泥法的BOD去除率降低，同時污泥中的絮凝性變壞，出水SS升高，硝化細菌受到抑制。處理含高濃度鹵代有機物廢水的實驗表明，BOD的去除率隨著鹽濃度的增加而降低。Davis采用活性污泥系統(tǒng)，處理含鹽濃度高達12%的廢水中試實驗結果證明，廢水中的TOC去除率較低，且實驗運行相當困難。

  Kargi等利用間歇生物反應器研究了鹽的抑制作用及動力學常數(shù)， Shim等研究了高鹽環(huán)境下化工廢水的生物處理， Li等討論了鹽度對二階段接觸氧化法處理含鹽廢水的影響。一些學者認為，在高鹽度環(huán)境中，微生物生長沒有受到抑制, 相反一些嗜鹽細菌的生長得到了相應的促進, 使反應器內微生物濃度增加，降低了污泥負荷, 提高了污泥的絮凝性。Woolard等在序批式生物膜反應器( SBR) 中培養(yǎng)的嗜鹽微生物處理含鹽量1%－15%的合成含酚廢水,當含鹽量高達15%(150 g/L)時，對酚的去除率依然在99%左右。Hamoda等采用活性污泥法處理含鹽廢水(10 g/L 和30 g/L)，生物活性和有機物去除率均有提高，當NaCl 濃度分別為0、10、30 g/L 時，TOC 去除率分別為96.3%、98.9%、99.2%。由此可見, 嗜鹽微生物比普通微生物對高鹽度環(huán)境有更強的適應能力。

  2  嗜鹽微生物的特征及其馴化

  2.1  嗜鹽微生物的分類、特征及機理

  在一定濃度鹽溶液中，生長良好的微生物，稱為嗜鹽菌。依據(jù)嗜鹽濃度的不同，嗜鹽菌可分為輕度嗜鹽菌、中度嗜鹽菌和嗜鹽菌。抑制細菌生長的鹽濃度，不同細菌差別很大，如大腸桿菌是6%，枯草桿菌是9%，嗜鹽菌在10%以上也能增殖。

由淡水環(huán)境到高鹽環(huán)境時，由于菌種選擇的結果能適應高鹽的菌種很少，輪蟲、固著及游泳性纖毛蟲等原生動物迅速死亡，穩(wěn)定以后游泳性纖毛蟲可以重新出現(xiàn)。低鹽到高鹽時，微生物有一個適應期，鹽濃度的變化可能引起微生物代謝途徑的改變。細菌馴化過程就是使代謝方式逐漸適應高鹽環(huán)境，并使耐鹽菌大量增殖的過程，但這需要一定的時間，急劇地變化鹽濃度或馴化時間過短都會使細菌受到抑制。因此，把握鹽濃度的變化程度和馴化時間是十分重要的。

高鹽環(huán)境生物隨著高鹽生態(tài)系統(tǒng)中離子組成，鹽濃度、pH值、氧氣、養(yǎng)分供應等方面的變化而展現(xiàn)出復雜的微生物多樣性。為了能在高鹽環(huán)境中生存，各種嗜鹽菌具有不同的適應環(huán)境機理。嗜鹽厭氧菌，嗜鹽硫還原菌以及嗜鹽古菌是在細胞內積累高濃度鉀離子(4－5 mol/L)的平衡高滲環(huán)境。嗜鹽真核生物、嗜鹽真細菌和嗜鹽甲烷菌的嗜鹽機理是在胞內積累大量的小分子極性物質，如甘油、單糖、氨基酸及它們的衍生物。這些小分子極性物質在嗜鹽、耐鹽菌的胞內構成滲透調節(jié)物質，幫助細胞從高鹽環(huán)境中獲得水分，而這些物質在細胞內能夠被快速的合成和降解。因此，這種機制克服了高鹽環(huán)境下微生物對環(huán)境滲透壓的改變而具有較強的適應能力。

  2.2  嗜鹽微生物的馴化

  Woolard采用一種含鹽量為15%的溶液作為實驗用廢水，其中含有140 g/L NaCl；2 g/L KCl；  0.5 g/L MgSO4；7.6 g/L MgCl2；0.2 g/L NaHCO3和1.7 g/L CaCl2，其他營養(yǎng)元素比如氮、磷、鐵等以NH4Cl、K2HPO4和FeCl2·4 H2O的形式分別加入培養(yǎng)基中。在室溫下培養(yǎng)，經(jīng)過篩選，得到所需的微生物對*的去處*。宋應民等則采取漸進的方式來馴化污泥，取400 mL活性污泥于1 000 mL燒杯中，加入經(jīng)復合的優(yōu)勢菌液50 mL，連續(xù)曝氣24 h，加入10 mL高含鹽化工有機廢水；5 h后再加入20 mL廢水，18 h后加入20 mL廢水，經(jīng)過5 h，再加入20 mL廢水；第三天加入30 mL廢水。從第四天起每天上、下午各加入25 mL廢水，至累計加入200、300、400 mL時，各鏡檢水樣一次。至第九天，共加入高含鹽化工有機廢水400 mL為止。得到的污泥處理*。

  此外，還有其他一些馴化污泥的方法，具體步驟不盡相同，但是原理相似，都是利用微生物對環(huán)境的逐漸適應，優(yōu)勝劣汰，終獲得高效、優(yōu)質菌種。但是，上述馴化方法所需時間長，操作較為繁瑣。更加廉價，方便，快捷的方式還有待進一步的研究和發(fā)現(xiàn)。

  3  高含鹽有機廢水生物處理技術

  3.1  好氧微生物法

  在實際的工程應用中，Ludzack和 Noran的研究表明，當氯化物的含量高于5－8 g/L的時候，將對傳統(tǒng)的好氧廢水處理工藝產(chǎn)生影響。盡管鹽的含量對生物活性存在著致命性的影響，但活性污泥對高含鹽環(huán)境的適應并非不可實現(xiàn)。工程上通常采用從低含鹽量逐漸增加的方式來培養(yǎng)微生物，以使之適應高含量的環(huán)境，使廢水得到凈化。Doudoroff研究表明，埃希氏菌群在生長的停滯期對NaCl的適應能力zui強。研究表明，鹽濃度頻繁改變比起逐漸改變對微生物能產(chǎn)生更加不利的影響，且鹽濃度的大幅度改變將會導致細胞質的釋放，從而使可溶COD上升。雖然可以證明通過馴化活性污泥可適應高鹽環(huán)境，但是一個主要的瓶頸是此類適鹽系統(tǒng)的正常運行通常需要在5%含鹽量以下。

  Kargi和Dincer于1997年開始使用逆流床反應器研究鹽濃度對好氧生物處理的影響。反應器中采用活性污泥接種，人工合成廢水由溶解蜜糖、尿素、磷酸二氫鉀和氯化鈉組成，濃度為50 g/L，COD∶N∶P的比例為100∶10∶1。研究發(fā)現(xiàn)，當鹽度從零上升到5%的時候，出水COD去除率從85%降至59%。此后，又進行了包括好氧生物轉盤在內的一系列創(chuàng)造性的實驗，得出嗜鹽菌是改善好氧處理工藝的*途徑。

  3.2  厭氧生物法

  早于1965年，Kugelman和McCarty就得出結論，Na+濃度超過10 g/L的時候，將強烈抑制甲烷的產(chǎn)生。然而，Omil等于1995年的研究表明，活性產(chǎn)甲烷菌群對廢水鹽度的適應是可能的，其效率取決于讓菌群適應高含鹽量所采取的方法。此外，F(xiàn)eijoo于1995年得出，污泥中Na+的毒性取決于多種因素，其中尤為重要的一點是，污泥的特征和對高含鹽水的逐漸適應性。

  近年來，利用嗜鹽微生物厭氧消化對廢水中的有機物進行生物降解的研究和應用越來越廣泛。不過相比好氧生物的相關研究，研究成果還相對較少，其中大多數(shù)探索的鹽濃度在10－71 g/L之間，遠比好氧研究的范圍要小。

Aspé等于2001年模擬了金屬元素鉬對厭氧消化的抑制作用，認為產(chǎn)甲烷階段是zui受抑制的階段。后來，人們采用厭氧過濾器；上流式厭氧污泥床反應器；厭氧接觸反應器等工藝；處理海產(chǎn)品加工廢水，上述方式進行廢水處理時，COD去除率在70%到90%之間，其有機負荷率為1－15 kg COD m3/d。Lefebvre等使用UASB技術研究皮革廠浸泡廢水的厭氧消化處理，適宜的工況限制在較低有機負荷下。限制了此類工藝的應用。

  3.3  厭氧/好氧處理技術

由于單獨的好氧和厭氧工藝在處理工業(yè)廢水中COD去除率無法達到預期的效果，因此為了更好的處理廢水中的有機物，兩種方法的結合成了研究人員的又一選擇。Panswad和Anan于1999年采用了好氧/缺氧/厭氧工藝對含有3%鹽分的合成廢水進行處理，COD去除率達到71%的。2006年，Lefebvre等處理皮革廢水實驗，UASB技術與活性污泥后處理的結合改善了廢水處理工藝總體效果，COD去除率可達96%[35]。采用厭氧/好氧處理工藝，物化手段的使用主要體現(xiàn)在廢水的預處理上，其目的主要在于降低廢水中的有機物和鹽度，為微生物處理創(chuàng)造良好的環(huán)境。采取的整體工藝流程：廢水首先經(jīng)過調節(jié)池，然后經(jīng)過物化的預處理(通常采用調節(jié)pH值、混凝、沉淀、電解、微電解等方法)，而后加入預先培養(yǎng)好的嗜鹽菌進行生物處理。