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醫院廢水處理一體化設備
閱讀：1479 發布時間：2019-10-16醫院廢水處理一體化設備
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化學需氧量（COD），是在一定的條件下，采用一定的強氧化劑處理水樣時，所消耗的氧化劑量。它是表示水中還原性物質多少的一個指標。水中的還原性物質有各種有機物、亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽等，但主要的是有機物。因此，化學需氧量（COD）又往往作為衡量水中有機物質含量多少的指標。化學需氧量越大，說明水體受有機物的污染越嚴重。
化學需氧量（COD）的測定，隨著測定水樣中還原性物質以及測定方法的不同，其測定值也有不同。目前應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，再現性好，適用于測定水樣中有機物的總量。有機物對工業水系統的危害很大。嚴格的來說，化學需氧量也包括了水中存在的無機性還原物質。
通常，因廢水中有機物的數量大大多于無機物質的量，因此，一般用化學需氧量來代表廢水中有機物質的總量。在測定條件下水中不含氮的有機物質易被高錳酸鉀氧化，而含氮的有機物質就比較難分解。因此，耗氧量適用于測定天然水或含容易被氧化的有機物的一般廢水，而成分較復雜的有機工業廢水則常測定化學需氧量。
污水生物脫氮的基本原理是：在好氧條件下通過硝化反應先將氨氮氧化為硝酸鹽，再通過缺氧條件下的反硝化反應將硝酸鹽異化還原成氣態氮從水中去除。由此而發展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區和好氧區分開，形成分級硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨立進行。
隨著近代生物學的發展以及人們對生物技術的掌握，污水脫氮除磷技術由以單純的工藝改革向著以生物學特性研究、促進工藝改革的方向發展，以達到低耗。主要表現在以下幾個方面：
1）系統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理論的發展，人們逐漸認識到反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要是由基質競爭引起的，所以有研究者將工作的重點轉移到對碳源需求的研究上：一是通過改進工藝將除磷和脫氮在空間和時間上分開，分別設置厭氧、缺氧、好氧環境來滿足脫氮和除磷要求；一是尋找快速可替代有機碳源，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將城市污水的初沉污泥這種潛在的碳源高速、地轉化為快速有機碳源，達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能、節約外加碳源、縮短水力停留時間和減少剩余污泥排放量等優點受到關注。利用微生物動力學特性的固有差異而實現亞硝酸菌和硝酸菌的動態競爭與選擇，尤其是通過降低溶解氧實現短程硝化的控制是對傳統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，有待于進一步研究與完善。
3）在一般系統中，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，即在缺氧環境下利用亞硝酸鹽作為電子受體，同時進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象，并認為存在反硝化聚磷菌（DNPAO）可同時進行反硝化作用和超量聚磷，但在不同環境條件下，DNPAO的誘導增殖與代謝途徑的變化規律等仍有待研究。
污水排放標準的不斷嚴格是目前世界各國的普遍發展趨勢，以控制水體富營養化為目的的氮、磷脫除技術開發已成為世界各國主要的奮斗目標。我國對污水脫氮除磷技術的研究起步較晚，投入的資金也十分有限，研究水平仍處于發展階段。目前在污水脫氮除磷技術基礎理論沒有重大革新之前，充分利用現有的工藝組合，開發技術成熟、經濟且符合國情的工藝應是今后我國污水脫氮除磷技術發展的主要方向，主要體現在：
(1)開展對生物脫氮除磷更深入的基礎研究和應用開發，優化生物脫氮除磷組合工藝，開發、經濟的小型化、商品化脫氮除磷組合工藝。
(2)發展可持續污水處理工藝，朝著節約碳源、降低CO2釋放、減少剩余污泥排放以及實現氮磷回收和處理水回用等方向發展。
(3)大力開發適合現有污水處理廠改造的污水脫氮除磷技術。
常用的污水脫氮除磷技術有：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循環。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*生長環境不同，脫氮與除磷之間存在著矛盾。實際應用中經常出現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，常規污水生物脫氮除磷技術流程存在著影響該工藝有效運行的相互影響和制約的因素，主要表現為：①厭氧與缺氧段污泥量的分配比影響磷釋放或硝態氮反硝化的效果，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原污水經厭氧段進入缺氧段，磷釋放與硝態氮反硝化爭奪碳源，當原水中碳源不足時，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廢水，由于碳源不足，總氮的去除率較低。
厭氧反應概述：
利用微生物生命過程中的代謝活動，將有機物分解為簡單無機物，從而去除水中有機物污染的過程，稱為廢水的生物處理。根據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，把有機物轉化為無機物和少量的細胞物質，這些無機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，把廢水治理和能源相結合，特別適合發展中國家使用。
厭氣處理技術的優勢和不足：
厭氧優勢：
1.可作為環境保護、能源回收和生態良性循環結合系統的技術，具有良好的社會、經濟、環境效益。
2.耗能少,運行費低,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，日產沼氣2240m³,相當于2500m³天然氣或3.85t煤,可發電5400Kwh。
4.設備負荷高、占地少。
5.剩余污泥少,僅相當于好氧工藝1/6～1/10。
6.對N、P等營養物需求低，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廢水,不需稀釋。
8.厭氧菌可在中止供水和營養條件下，保留生物活性和沉泥性一年,適合間斷和季節性運行。
9.系統靈活,設備簡單,易于制作管理，規模可大可小。
醫院廢水處理一體化設備厭氧不足：
1.出水污染濃度高于好氧，一般不能達標；
2.對有毒性物質敏感；
3.初次啟動緩慢，少需8-12周以上方能轉入正常水平。
反應機理：
厭氧反應過程是對復雜物質（指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復雜的生態系統。其反應過程可分為四個階段：
1.水解階段——被細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，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解于水，并透過細胞為細胞所利用。
2.發酵階段——小分子的化合物在發酵菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物，并分泌到細胞外。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。
3.產酸階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質。
4.產甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。原理圖如下：
a.水解階段——含有蛋白質水解、碳水化合物水解和脂類水解。
b.發酵酸化階段——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.產乙酸階段——含有從中間產物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
d.產甲烷階段——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。厭氧反應器類型：普通厭氧反應池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(UASB)反應器、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧流化庫反應器、厭氧折流反應器(ABR)、厭氧生物轉盤、厭氧混臺反應器等。
厭氧反應的工藝控制條件：
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。溫度對厭氧反應尤為重要，當溫度低于*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，即產酸菌的PH應控制4-7℃范圍內；*厭氧反應則應嚴格控制PH，即產甲烷反應控制范圍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，產甲烷階段的*氧化還原電位為-150～-400mv。因此,應控制進水帶入的氧的含量，不能因以對厭氧反應器造成不利影響。
營養物：厭氧反應池營養物比例為C:N:P=(350-500):5:1。
水解酸化池調試
①調試工作前的先決條件
調試前的先決條件包括全部機械設備和儀表在調試工作進行之前已經進行初步調試，并確認可投入使用；所有的構筑物和工藝管道均已經清理完畢；各構筑物均已經進行閉水試驗，經過監理方和各方同意驗收；各構筑物經過初期的清水試驗，確認構筑物能滿足設計要求。
②確定調試過程中需要培育的菌種
通過對以往污水處理的經驗，活性污泥法主要菌種為細菌和有關的微生物，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。
③初步向池內投加污水
首先向池中加入一定量的污水，加入的污水要求有適當的有機物濃度，它們是微生物的食源，如果營養不夠，就要加入無機鹽（氨鹽，氮鹽）補充營養。
④投加菌種污泥
在污水進入池內后加入含有菌種的人類糞便污水，觀察污水的水質情況，直到污水中出現絮狀物質，證明污泥有了活性，等待微生物的靜態生長，然后加大污水的加入量。
⑤進一步加大污水的加入量
在上次加入污水量的基礎上，加大污水的投加量，重復上面的步驟。在進行調試的過程中，要求隨時觀察水質的變化情況，對出現的問題隨時處理，否則將對微生物產生很大的影響。
⑥加大污水量達到設計要求
由于通過前期的培育，池中有了大量的微生物，可以將污水加至設計水位，重復上面的曝氣步驟，直到達到想要的結果，查看池中水質分布情況和填料上膜的生長情況，針對性進行下部工作。