醫(yī)院廢水處理一體化設(shè)備
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化學(xué)需氧量（COD），是在一定的條件下，采用一定的強(qiáng)氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個指標(biāo)。水中的還原性物質(zhì)有各種有機(jī)物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等，但主要的是有機(jī)物。因此，化學(xué)需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機(jī)物質(zhì)含量多少的指標(biāo)。化學(xué)需氧量越大，說明水體受有機(jī)物的污染越嚴(yán)重。
化學(xué)需氧量（COD）的測定，隨著測定水樣中還原性物質(zhì)以及測定方法的不同，其測定值也有不同。目前應(yīng)用普遍的是酸性高錳酸鉀氧化法與重鉻酸鉀氧化法。高錳酸鉀（KMnO4）法，氧化率較低，但比較簡便，在測定水樣中有機(jī)物含量的相對比較值時，可以采用。重鉻酸鉀（K2Cr2O7）法，氧化率高，再現(xiàn)性好，適用于測定水樣中有機(jī)物的總量。有機(jī)物對工業(yè)水系統(tǒng)的危害很大。嚴(yán)格的來說，化學(xué)需氧量也包括了水中存在的無機(jī)性還原物質(zhì)。
通常，因廢水中有機(jī)物的數(shù)量大大多于無機(jī)物質(zhì)的量，因此，一般用化學(xué)需氧量來代表廢水中有機(jī)物質(zhì)的總量。在測定條件下水中不含氮的有機(jī)物質(zhì)易被高錳酸鉀氧化，而含氮的有機(jī)物質(zhì)就比較難分解。因此，耗氧量適用于測定天然水或含容易被氧化的有機(jī)物的一般廢水，而成分較復(fù)雜的有機(jī)工業(yè)廢水則常測定化學(xué)需氧量。
污水生物脫氮的基本原理是：在好氧條件下通過硝化反應(yīng)先將氨氮氧化為硝酸鹽，再通過缺氧條件下的反硝化反應(yīng)將硝酸鹽異化還原成氣態(tài)氮從水中去除。由此而發(fā)展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)和好氧區(qū)分開，形成分級硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨立進(jìn)行。
隨著近代生物學(xué)的發(fā)展以及人們對生物技術(shù)的掌握，污水脫氮除磷技術(shù)由以單純的工藝改革向著以生物學(xué)特性研究、促進(jìn)工藝改革的方向發(fā)展，以達(dá)到低耗。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）系統(tǒng)中硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要在于泥齡。由于快速生物降解COD理論的發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識到反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要是由基質(zhì)競爭引起的，所以有研究者將工作的重點轉(zhuǎn)移到對碳源需求的研究上：一是通過改進(jìn)工藝將除磷和脫氮在空間和時間上分開，分別設(shè)置厭氧、缺氧、好氧環(huán)境來滿足脫氮和除磷要求；一是尋找快速可替代有機(jī)碳源，使反硝化速率加快，脫氮效率提高。目前已有研究者在研究如何采用生物技術(shù)將城市污水的初沉污泥這種潛在的碳源高速、地轉(zhuǎn)化為快速有機(jī)碳源，達(dá)到提高污水除磷脫氮效果和廢物利用的雙重目的。
2）短程污水生物脫氮法由于具有節(jié)能、節(jié)約外加碳源、縮短水力停留時間和減少剩余污泥排放量等優(yōu)點受到關(guān)注。利用微生物動力學(xué)特性的固有差異而實現(xiàn)亞硝酸菌和硝酸菌的動態(tài)競爭與選擇，尤其是通過降低溶解氧實現(xiàn)短程硝化的控制是對傳統(tǒng)生物脫氮處理的深化，但對活性污泥的沉降性能和污泥膨脹、低溶解氧下同步硝化與反硝化等問題，有待于進(jìn)一步研究與完善。
3）在一般系統(tǒng)中，提高除磷效率往往伴隨著脫氮率的下降，因此有研究者設(shè)想如果將反硝化與除磷這兩個需碳源的過程合二為一，即在缺氧環(huán)境下利用亞硝酸鹽作為電子受體，同時進(jìn)行反硝化和超量聚磷，這樣可大大減少碳源需求量。已有研究者觀察到這種現(xiàn)象，并認(rèn)為存在反硝化聚磷菌（DNPAO）可同時進(jìn)行反硝化作用和超量聚磷，但在不同環(huán)境條件下，DNPAO的誘導(dǎo)增殖與代謝途徑的變化規(guī)律等仍有待研究。
污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格是目前世界各國的普遍發(fā)展趨勢，以控制水體富營養(yǎng)化為目的的氮、磷脫除技術(shù)開發(fā)已成為世界各國主要的奮斗目標(biāo)。我國對污水脫氮除磷技術(shù)的研究起步較晚，投入的資金也十分有限，研究水平仍處于發(fā)展階段。目前在污水脫氮除磷技術(shù)基礎(chǔ)理論沒有重大革新之前，充分利用現(xiàn)有的工藝組合，開發(fā)技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)且符合國情的工藝應(yīng)是今后我國污水脫氮除磷技術(shù)發(fā)展的主要方向，主要體現(xiàn)在：
(1)開展對生物脫氮除磷更深入的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，優(yōu)化生物脫氮除磷組合工藝，開發(fā)、經(jīng)濟(jì)的小型化、商品化脫氮除磷組合工藝。
(2)發(fā)展可持續(xù)污水處理工藝，朝著節(jié)約碳源、降低CO2釋放、減少剩余污泥排放以及實現(xiàn)氮磷回收和處理水回用等方向發(fā)展。
(3)大力開發(fā)適合現(xiàn)有污水處理廠改造的污水脫氮除磷技術(shù)。
常用的污水脫氮除磷技術(shù)有：缺氧-好氧脫氮工藝；厭氧-好氧除磷工藝；厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝等。但是，在常規(guī)的生物脫氮除磷工藝中，污泥在厭氧、缺氧和好氧段之間往復(fù)循環(huán)。該污泥由硝化菌、反硝化菌、除磷菌以及其它多種微生物組成，由于不同菌的*生長環(huán)境不同，脫氮與除磷之間存在著矛盾。實際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)脫氮效果好時除磷效果較差，而除磷效果好時脫氮效果不佳。
因此，常規(guī)污水生物脫氮除磷技術(shù)流程存在著影響該工藝有效運(yùn)行的相互影響和制約的因素，主要表現(xiàn)為：①厭氧與缺氧段污泥量的分配比影響磷釋放或硝態(tài)氮反硝化的效果，厭氧段污泥量比例大則磷釋放效果好，但反硝化效果差；反之，則反硝化效果好，而磷釋放效果差；②原污水經(jīng)厭氧段進(jìn)入缺氧段，磷釋放與硝態(tài)氮反硝化爭奪碳源，當(dāng)原水中碳源不足時，磷釋放或反硝化不*；③硝化菌世代繁殖時間長，要求較長的污泥齡，但磷從系統(tǒng)中被去除主要是通過剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則要求短污泥齡。對于某些含高濃度氨氮的工業(yè)廢水，由于碳源不足，總氮的去除率較低。
厭氧反應(yīng)概述：
利用微生物生命過程中的代謝活動，將有機(jī)物分解為簡單無機(jī)物，從而去除水中有機(jī)物污染的過程，稱為廢水的生物處理。根據(jù)代謝過程對氧的需求，微生物又分為好氧、厭氧和介于兩者間的兼性微生物。厭氧生物處理就是利用厭氧微生物的代謝過程，在無需提供氧的情況下，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無機(jī)物包括大量的生物氣（即沼氣）和水。
厭氧是一種低成本廢水處理技術(shù)，把廢水治理和能源相結(jié)合，特別適合發(fā)展中國家使用。
厭氣處理技術(shù)的優(yōu)勢和不足：
厭氧優(yōu)勢：
1.可作為環(huán)境保護(hù)、能源回收和生態(tài)良性循環(huán)結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)，具有良好的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。
2.耗能少,運(yùn)行費低,對中等以上(1500mg/L)濃度廢水費用僅為好氧工藝1/3。
3.回收能源，理論上講1kgCOD可產(chǎn)生純甲烷0.35m3,燃值(3.93×10-1J/m3)，高于天然氣(3.93×10-1J/m3)。以日排10tCOD工廠為例,按COD去除80%,甲烷為理論值80%計算，日產(chǎn)沼氣2240m³,相當(dāng)于2500m³天然氣或3.85t煤,可發(fā)電5400Kwh。
4.設(shè)備負(fù)荷高、占地少。
5.剩余污泥少,僅相當(dāng)于好氧工藝1/6～1/10。
6.對N、P等營養(yǎng)物需求低，好氧工藝要求C：N:P=100:5:1,厭氧工藝為C:N:P=(350-500):5:1。
7.可直接處理高濃有機(jī)廢水,不需稀釋。
8.厭氧菌可在中止供水和營養(yǎng)條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節(jié)性運(yùn)行。
9.系統(tǒng)靈活,設(shè)備簡單,易于制作管理，規(guī)模可大可小。
醫(yī)院廢水處理一體化設(shè)備厭氧不足：
1.出水污染濃度高于好氧，一般不能達(dá)標(biāo)；
2.對有毒性物質(zhì)敏感；
3.初次啟動緩慢，少需8-12周以上方能轉(zhuǎn)入正常水平。
反應(yīng)機(jī)理：
厭氧反應(yīng)過程是對復(fù)雜物質(zhì)（指高分子有機(jī)物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。其反應(yīng)過程可分為四個階段：
1.水解階段——被細(xì)菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產(chǎn)物能被溶解于水，并透過細(xì)胞為細(xì)胞所利用。
2.發(fā)酵階段——小分子的化合物在發(fā)酵菌（即酸化菌）的細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的化合物，并分泌到細(xì)胞外。這一階段主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
3.產(chǎn)酸階段——上一階段產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。
4.產(chǎn)甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和新細(xì)胞物質(zhì)。原理圖如下：
a.水解階段——含有蛋白質(zhì)水解、碳水化合物水解和脂類水解。
b.發(fā)酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化，以及較脂肪酸與醇類的厭氧氧化。
c.產(chǎn)乙酸階段——含有從中間產(chǎn)物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
d.產(chǎn)甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。厭氧反應(yīng)器類型：普通厭氧反應(yīng)池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(UASB)反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧流化庫反應(yīng)器、厭氧折流反應(yīng)器(ABR)、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、厭氧混臺反應(yīng)器等。
厭氧反應(yīng)的工藝控制條件：
溫度：按三種不同嗜溫厭氧菌（嗜溫5-20℃嗜溫20-42℃嗜溫42-75℃）工程上分為低溫厭氧(15-20℃)、中溫厭氧（30-35℃）、高溫厭氧（50-55℃）三種。溫度對厭氧反應(yīng)尤為重要，當(dāng)溫度低于*下限溫度時，每下降1℃，效率下降11%。在上述范圍，溫度在1-3℃的微小波動，對厭氧反應(yīng)影響不明顯，但溫度變化過大（急速變化），則會使污泥活力下降，度產(chǎn)生酸積累等問題。
PH：厭氧水解酸化工藝，對PH要求范圍較松，即產(chǎn)酸菌的PH應(yīng)控制4-7℃范圍內(nèi)；*厭氧反應(yīng)則應(yīng)嚴(yán)格控制PH，即產(chǎn)甲烷反應(yīng)控制范圍6.5-8.0,*范圍為6.8-7.2,PH低于6.3或高于7.8,甲烷化速降低。
氧化還原電位：水解階段氧化還原電位為-100～+100mv，產(chǎn)甲烷階段的*氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應(yīng)控制進(jìn)水帶入的氧的含量，不能因以對厭氧反應(yīng)器造成不利影響。
營養(yǎng)物：厭氧反應(yīng)池營養(yǎng)物比例為C:N:P=(350-500):5:1。
水解酸化池調(diào)試
①調(diào)試工作前的先決條件
調(diào)試前的先決條件包括全部機(jī)械設(shè)備和儀表在調(diào)試工作進(jìn)行之前已經(jīng)進(jìn)行初步調(diào)試，并確認(rèn)可投入使用；所有的構(gòu)筑物和工藝管道均已經(jīng)清理完畢；各構(gòu)筑物均已經(jīng)進(jìn)行閉水試驗，經(jīng)過監(jiān)理方和各方同意驗收；各構(gòu)筑物經(jīng)過初期的清水試驗，確認(rèn)構(gòu)筑物能滿足設(shè)計要求。
②確定調(diào)試過程中需要培育的菌種
通過對以往污水處理的經(jīng)驗，活性污泥法主要菌種為細(xì)菌和有關(guān)的微生物，培育菌種的菌源采用活性污泥或者采用化糞池污泥，或者直接使用人類糞便污水作為菌源；加入的菌源要求不存在對微生物有害作用的重金屬物質(zhì)。
③初步向池內(nèi)投加污水
首先向池中加入一定量的污水，加入的污水要求有適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物濃度，它們是微生物的食源，如果營養(yǎng)不夠，就要加入無機(jī)鹽（氨鹽，氮鹽）補(bǔ)充營養(yǎng)。
④投加菌種污泥
在污水進(jìn)入池內(nèi)后加入含有菌種的人類糞便污水，觀察污水的水質(zhì)情況，直到污水中出現(xiàn)絮狀物質(zhì)，證明污泥有了活性，等待微生物的靜態(tài)生長，然后加大污水的加入量。
⑤進(jìn)一步加大污水的加入量
在上次加入污水量的基礎(chǔ)上，加大污水的投加量，重復(fù)上面的步驟。在進(jìn)行調(diào)試的過程中，要求隨時觀察水質(zhì)的變化情況，對出現(xiàn)的問題隨時處理，否則將對微生物產(chǎn)生很大的影響。
⑥加大污水量達(dá)到設(shè)計要求
由于通過前期的培育，池中有了大量的微生物，可以將污水加至設(shè)計水位，重復(fù)上面的曝氣步驟，直到達(dá)到想要的結(jié)果，查看池中水質(zhì)分布情況和填料上膜的生長情況，針對性進(jìn)行下部工作。
