智能型污水处理器

物填料系统

小试系统主要包括进水池、控制区、生物填料区等单元,其中生物填料区由4种处理组组成,即聚丙烯纤维生物填料组、铝污泥生物填料组、聚丙烯纤维-狐尾藻组和铝污泥-狐尾藻组,各组均另设1个平行试验,取平均;承载聚丙烯纤维生物填料和铝污泥生物填料的网架均采用钢结构;生物膜挂膜采用自然挂膜,网架置于水面以下,将生物填料沿池体长边间隔8 cm依次系挂于网架上,水流平行方向设7行,垂直方向设4行;狐尾藻种植于生物填料区的上部,种植密度为100株∕m2。小试系统各部分规格如表1所示,生物填料与孤尾藻组合组剖面。

为保证小试系统中狐尾藻的稳定生长和生物膜的自然挂膜,在运行1个月后正式开始试验。试验采用连续进水方式,通过蠕动泵调节进水流速,均由顶部进水和出水。该小试系统处理水量为360 L∕d,表面水力负荷为0.3 m3∕(m2·d),水力停留时间为2 d。测定系统出水水质,主要检测TP、TN、NH3-N浓度及CODCr。CODCr采用重铬酸盐法测定;TP浓度采用钼酸铵分光光度法(紫外可见分光光度计,UV1200,MAPADA)测定;TN和NH3-N浓度采用气相分子吸收光谱法(气相分子吸收光谱仪,GMA3510,森普)测定。

溶解氧浓度

选取出水口水深10 cm处作为溶解氧(DO)浓度监测点,考察小试系统运行期间不同处理组出水DO浓度随时间的变化,结果如图3所示。由图3可知,试验运行期间,各处理组DO浓度分别为:聚丙烯纤维生物填料组,3.2~4.3 mg∕L;铝污泥生物填料组,3.5~4.4 mg∕L;聚丙烯纤维-狐尾藻组,6.2~7.1 mg∕L;铝污泥-狐尾藻组,6.1~7.2 mg∕L。2个组合组DO浓度变化趋势一致,且水体DO浓度远高于生物填料组。 pH

系统运行期间不同处理组的出水pH随时间的变化如图4所示。由图4可知,不同处理组的出水pH差异较大,其中铝污泥生物填料组和铝污泥-狐尾藻组出水pH较为稳定,在7附近波动;聚丙烯纤维生物填料组和聚丙烯纤维-狐尾藻组出水pH随时间变化波动范围较大,聚丙烯纤维-狐尾藻组出水pH维持在6.5以上,而聚丙烯纤维生物填料组出水pH基本在6.5以下,与进水pH相差不大。

CODCr的去除效果

系统运行期间不同处理组的出水CODCr随时间的变化如图5所示。由图5可知,不同处理组对CODCr的去除效果为铝污泥-狐尾藻组>聚丙烯纤维-狐尾藻组>铝污泥生物填料组>聚丙烯纤维生物填料组。铝污泥-狐尾藻组对CODCr的去除效果好,平均去除率为74.62%;聚丙烯纤维-狐尾藻组次之,平均去除率为69.71%;铝污泥生物填料组对CODCr去除效果较差,平均去除率为65.96%;聚丙烯纤维生物填料组去除效果差,平均去除率仅为59.94%。铝污泥-狐尾藻组的出水平均CODCr可达到GB 3838—2002的Ⅳ类标准(<30 mg∕L),聚丙烯纤维-狐尾藻组、铝污泥生物填料组的出水平均CODCr达到GB 3838—2002的Ⅴ类标准(<40 mg∕L),聚丙烯纤维生物填料组对CODCr有一定的去除效果,但其出水平均CODCr处于较高水平,未达到GB 3838—2002的Ⅴ类标准。

排泥设备
一般来讲随着反应器内污泥浓度的增加，出水水质会得到改善，但污泥超过一定高度，污泥将随出水一起冲出反应器。因此，当反应器内的污泥达到某一预定大高度之后建议排泥。污泥排泥的高度应考虑排出低活性的污泥，并将好的高活性的污泥保留在反应器中。
1）建议清水区高度保持0.5-1.5m；
2）污泥排放可采用定时排泥方式，日排泥一般为1-2此；
3）需要设置污泥液面检测仪，可根据污泥面高度确定排泥时间；
4）剩余污泥排泥点以设在污泥区中上部为宜；
5）对于矩形池排泥应沿池纵向多点排泥；
6）由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂粒，应考虑下部排泥的可能性，这样可以避免或减少在反应器内积累的砂砾；

5

水解酸化工艺机理
    水解酸化工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间段短的厌氧处理第1 阶段，即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程。水解酸化工艺作为各种生化处理的预处理，可改进废水的可生化性，为废水的有效处理创造良好的条件。厌氧生物降解的基本模式为水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；产酸阶段，碳水化合物降解为短链的挥发性酸，主要是醋酸、丁酸和丙酸；甲烷化阶段是整个厌氧消化过程的控制阶段。
厌氧生化处理过程：高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。 
1、水解阶段 
水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。  
2、发酵（或酸化）阶段 
发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。  
3、产乙酸阶段 
在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。 
4、甲烷阶段 
这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。 
水解酸化分析 
高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被*分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。 
酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。 
酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。 
从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两项厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的环境。 

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