醫(yī)療廢水處理設(shè)備
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污水生物脫氮的基本原理是：在好氧條件下通過(guò)硝化反應(yīng)先將氨氮氧化為硝酸鹽，再通過(guò)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(lái)的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)和好氧區(qū)分開(kāi)，形成分級(jí)硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立進(jìn)行。
隨著近代生物學(xué)的發(fā)展以及人們對(duì)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(gè)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(shí)到反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要是由基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)引起的，所以有研究者將工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到對(duì)碳源需求的研究上：一是通過(guò)改進(jìn)工藝將除磷和脫氮在空間和時(shí)間上分開(kāi)，分別設(shè)置厭氧、缺氧、好氧環(huán)境來(lái)滿(mǎn)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(shí)間和減少剩余污泥排放量等優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。利用微生物動(dòng)力學(xué)特性的固有差異而實(shí)現(xiàn)亞硝酸菌和硝酸菌的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)與選擇，尤其是通過(guò)降低溶解氧實(shí)現(xiàn)短程硝化的控制是對(duì)傳統(tǒng)生物脫氮處理的深化，但對(duì)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(wèn)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(gè)需碳源的過(guò)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(shí)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(shí)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(guó)的普遍發(fā)展趨勢(shì)，以控制水體富營(yíng)養(yǎng)化為目的的氮、磷脫除技術(shù)開(kāi)發(fā)已成為世界各國(guó)主要的奮斗目標(biāo)。我國(guó)對(duì)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(méi)有重大革新之前，充分利用現(xiàn)有的工藝組合，開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)且符合國(guó)情的工藝應(yīng)是今后我國(guó)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(kāi)展對(duì)生物脫氮除磷更深入的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，優(yōu)化生物脫氮除磷組合工藝，開(kāi)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(shí)現(xiàn)氮磷回收和處理水回用等方向發(fā)展。
(3)大力開(kāi)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，由于不同菌的佳生長(zhǎng)環(huán)境不同，脫氮與除磷之間存在著矛盾。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)脫氮效果好時(shí)除磷效果較差，而除磷效果好時(shí)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(zhēng)奪碳源，當(dāng)原水中碳源不足時(shí)，磷釋放或反硝化不*；③硝化菌世代繁殖時(shí)間長(zhǎng)，要求較長(zhǎng)的污泥齡，但磷從系統(tǒng)中被去除主要是通過(guò)剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則要求短污泥齡。對(duì)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。
難降解廢水處理方法：1、 生物法
生物法是目前應(yīng)用廣泛的一種有機(jī)廢水處理方法，主要包括活性污泥、生物膜法、好氧-厭氧法等。主要是利用微生物的新陳代謝，通過(guò)微生物的凝聚、吸附、氧化分解等作用來(lái)降解污水中的有機(jī)物，具有應(yīng)用范圍廣、處理量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)廢水含有有毒物質(zhì)或生物難降解的有機(jī)物時(shí)，生物法的處理效果欠佳，甚至不能處理。針對(duì)這類(lèi)廢水，人們對(duì)生物法作了一些改進(jìn)，使其能應(yīng)用于這類(lèi)廢水的處理。主要包括以下幾方面。
難降解廢水處理方法：2、生物強(qiáng)化技術(shù)。
生物強(qiáng)化技術(shù)是通過(guò)改善外界環(huán)境因素，提高現(xiàn)有工藝對(duì)有毒難降解有機(jī)物的生物降解效率。目前實(shí)施的生物強(qiáng)化技術(shù)主要有3個(gè)途徑。
投加有效降解的微生物：主要是針對(duì)所要去除的污染物質(zhì)，投加專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)菌種對(duì)其進(jìn)行有效降解。該法已在美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)采用，主要用于改善活性污泥法處理效果，但優(yōu)勢(shì)菌種在新環(huán)境中的適應(yīng)性和再生問(wèn)題待解決。
為了增加優(yōu)勢(shì)菌種在生物處理裝置內(nèi)的濃度，提高難降解有機(jī)物的處理效率，固定化技術(shù)已被用來(lái)處理部分難降解有機(jī)物。固定化技術(shù)是通過(guò)化學(xué)或物理的手段將優(yōu)勢(shì)的游離菌固定，使其不再游離，但仍具有生物活性的技術(shù)。
生物膜法生物膜的形成
前提條件：起支撐作用的載體物——填料或稱(chēng)濾料；
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——有機(jī)物、N、P以及其它；
接種微生物；
生物膜的形成過(guò)程：含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長(zhǎng)，形成一層薄的生物膜。
生物膜法生物膜的組成
在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定。
對(duì)于城市污水，在20°C條件下，生物膜從開(kāi)始形成到成熟，一般需要30天左右。
性質(zhì)：高度親水，存在著附著水層
微生物高度密集：各種細(xì)菌以及微型動(dòng)物，這些微生物起著主要去除廢水中的有機(jī)污染物的作用，形成了有機(jī)污染物——細(xì)菌——原生動(dòng)物(后生動(dòng)物)的食物鏈
生物膜法基本特征
在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長(zhǎng)聚集的載體（一般稱(chēng)填料），在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過(guò)充氧(充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機(jī)及曝氣器組成)的污水以一定的流速流過(guò)填料時(shí)，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機(jī)物，使污水得到凈化，同時(shí)微生物也得到增殖，生物膜隨之增厚。
當(dāng)生物膜增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)，向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會(huì)呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)新的生物膜，周而復(fù)始，使生物膜法污水得到凈化。
微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機(jī)物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機(jī)物濃度濃度比進(jìn)水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過(guò)時(shí)，有機(jī)物就會(huì)從運(yùn)動(dòng)著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中去，并進(jìn)一步被生物膜所吸附，同時(shí)，空氣中的氧也經(jīng)過(guò)廢水而進(jìn)入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。
生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解和機(jī)體本身進(jìn)行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無(wú)機(jī)物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過(guò)附著水層轉(zhuǎn)移到流動(dòng)的廢水中或空氣中去。這樣一來(lái)，出水的有機(jī)物含量減少，廢水得到了凈化。
在小規(guī)模分散型污水處理中大量使用生物膜污水處理工藝，比使用活性污泥工藝更有優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：
1.微生物相方面，各種生物膜工藝中參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化，微生物的食物鏈較長(zhǎng)，世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物易于存活，在分段運(yùn)行中每段都能夠形成優(yōu)勢(shì)菌種;
2.在處理工藝上，各種生物膜工藝對(duì)水質(zhì)水量變化均有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥沉降性能良好、易于固液分離，能夠處理低濃度的污水，易于維護(hù)、節(jié)能。
生物膜法的培養(yǎng)與馴化：
生物膜掛膜過(guò)程使用的方法一般有直接掛膜法和間接掛膜法兩種。
在各種形式的生物膜處理設(shè)施中，生物接觸氧化池和塔式生物濾池由于具有曝氣系統(tǒng)，而且填料量和填料空隙均較大，可以使用直接掛膜法;而普通生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤(pán)等設(shè)施需要使用間接掛膜法。
直接掛膜法
該方法是在合適的水溫、溶解氧等環(huán)境條件及合適的pH、BOD5、C/N等水質(zhì)條件下，讓處理系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水正常運(yùn)行。對(duì)于生活污水、城市污水或混有較大比例生活污水的工業(yè)廢水可以采用直接掛膜法，一般經(jīng)過(guò)7～10d就可以完成掛膜過(guò)程。
