二,研究活性污泥中原生動物的目的 :
要了解污水處理過程的變化或處理水的好壞,好直接研究分析細(xì)菌的生長情況。但是對于細(xì)菌的觀察、分類鑒定的時間很長,不能及時起指導(dǎo)生產(chǎn)的指示和預(yù)報作用。而原生動物與細(xì)菌之間存在相互依存的功能關(guān)系;原生動物個體大,便于觀察;對于環(huán)境變化比細(xì)菌敏感,更早更容易反映環(huán)境的變化。直接觀察原生動物的種類組成、數(shù)量、生長和變化狀況,也能反映出細(xì)菌的生長和變化情況。所以利用原生動物和后生動物的演替,可以判斷水質(zhì)和污水處理程度,判斷污泥培養(yǎng)成熟程度;根據(jù)原生動物的種類,判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好壞;根據(jù)原生動物在環(huán)境中改變個體形態(tài)及過程,判斷水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。即利用原生動物間接地評價污水處理過程和處理效果的好壞,起指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。
三,原生動物與細(xì)菌的相互關(guān)系對水處理的作用
1.原生動物具有促進(jìn)細(xì)菌活力,提高出水水質(zhì)的功能,其作用僅次于細(xì)菌。原生動物群落的組成及數(shù)量由環(huán)境因子及運(yùn)行條件決定。
原生動物分泌生長因子和降解胞外聚合物,促進(jìn)細(xì)菌的生長。細(xì)菌生長需要和氨基酸等生長因子,添加氨基酸可促進(jìn)動膠桿菌的生長,而鞭毛蟲和纖毛蟲能夠合成刺激細(xì)菌生長的物質(zhì),污水中的細(xì)菌能降解其他細(xì)菌的胞外聚合物,而動膠桿菌的胞外聚合物很難被其它微生物降解,但可以被原生動物降解。
四,在水處理中常見的原生動物有三類:
1.肉足類,其細(xì)胞質(zhì)可伸縮變動而形成偽足,作為運(yùn)動和攝食的胞器,典型的肉足類為變形蟲屬、簡便蟲屬、表殼蟲屬和鱗殼蟲屬等;
2.鞭毛類,具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛長度與其體長大致相等或更長些,是運(yùn)動器官,鞭毛蟲又可分為植物性鞭毛蟲和動物性鞭毛蟲,常見的植物性鞭毛蟲有滴蟲屬、屋滴蟲屬和眼蟲屬等,常見的動物性鞭毛蟲有波豆蟲屬、尾波蟲屬等;
3.纖毛類,原生動物周身表面或部分表面具有纖毛,作為行動或攝食的工具,具有胞口、口圍、口前庭和胞咽等吞食和消化的細(xì)胞器官,分為游泳型和固著型兩種,游泳型包括漫游蟲屬、草履蟲屬、腎形蟲屬、斜管蟲屬等,固著型常見的有鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋蟲屬、聚縮蟲屬、纖蟲屬和殼吸管蟲屬等;
4.除上述三類外,在水體中還有孢子綱和吸管綱。
將廢水引入調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)廢水pH為7.0-7.5。廢水經(jīng)污水泵送至水解池,使廢水產(chǎn)生水解反應(yīng)去除部分較容易降解的有機(jī)污染物,還可以將較難降解的大分子有機(jī)物分解為較簡單的小分子有機(jī)物。經(jīng)水解處理后,廢水COD有所降低,而BOD5有所增加,使BOD5/COD比值提高,池底產(chǎn)生的污泥借污泥泵站送至壓濾機(jī),排出廢水返至調(diào)節(jié)池,污泥渣作肥料。經(jīng)水解處理廢水流出接觸氧化池,氧化池由池體、填料及曝氣裝置等部分組成。池體為矩形的鋼筋混凝土構(gòu)筑物,池型采用推流式,生物膜受到迅速上升氣流的強(qiáng)烈攪拌加速更新,促進(jìn)氧的釋放,使生物保持較高的活性。經(jīng)部分接觸氧化后的廢水進(jìn)入二沉池。當(dāng)廢水進(jìn)入二沉池中心管后,由下部流入池內(nèi),自下而上流動,澄清后的處理水從池上部溢流而出,廢水出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求,該方法CODcr去除率為93%,BOD5去除率為96%,SS去除率為82%,廢水去污成本1.0元/t。上流式厭氧生物反應(yīng)器—序列間歇式活性污泥法(UASB—SBR)處理污水該方案流程主要有厭氧段和好氧段。厭氧水解酸化反應(yīng)控制在UASB工藝酸化段。大致分為三個階段:底部布水區(qū)、中部反應(yīng)區(qū)和頂部分離出流區(qū)。反應(yīng)區(qū)為工作主體,其中裝滿高活性的厭氧生物污泥用以對廢水中的可生化的有機(jī)污染物進(jìn)行有效的吸附和降解。布水區(qū)位于反應(yīng)區(qū)底部,其主要通過布水設(shè)備將待處理的廢水均勻步入反應(yīng)區(qū),完成廢水厭氧活性污泥的充分接觸。分出流區(qū)位于反應(yīng)區(qū)頂部,其主要功能是通過三相分離器完成氣液分離和固液分離,截留和回收污泥固體,改善出水水質(zhì),同時將處理后的廢水和產(chǎn)生的生物氣分別排出反應(yīng)區(qū)。該工程的特點(diǎn)是耐沖擊負(fù)荷高、運(yùn)行可靠,操作靈活;可同時進(jìn)行脫磷除氮,而且運(yùn)行費(fèi)用低。
五,污泥膨脹影響及產(chǎn)生原因雖然絲狀菌對處理系統(tǒng)的高效而穩(wěn)定的運(yùn)行產(chǎn)生重要的作用。但是在有些情況下它在數(shù)量上可超過菌膠団的細(xì)菌,使污泥絮凝沉降性下降,嚴(yán)重時引起活性污泥膨脹,造成污泥出水水質(zhì)下降。
污泥膨脹發(fā)生后,會造成污泥結(jié)構(gòu)松散,質(zhì)量變輕,沉淀壓縮性能差;SV值增大,有時達(dá)到百分之九十,SVI達(dá)到300以上;大量污泥流失,出水渾濁;二次沉淀難以固液分離,回流污泥濃度低,有時還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生,無法維持生化處理的正常工作。
影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多。目前認(rèn)為污泥膨脹是活性污泥中兩類細(xì)菌——菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀菌競爭的結(jié)果。當(dāng)絲狀菌占優(yōu)時,就能引起污泥膨脹。這是由于廢水濃度過高或過低,導(dǎo)致有利于絲狀菌生長。當(dāng)廢水濃度過高時,水中缺氧、抑制了菌膠團(tuán)細(xì)菌的生長,而有利于能耐受低氧條件的絲狀菌(球衣細(xì)菌)的大量繁殖;而當(dāng)廢水濃度過低時,會使絮狀體中的菌膠團(tuán)細(xì)菌得不到足夠的營養(yǎng),而絲狀菌則形成長的絲狀體,從絮粒重伸出以增加表面積,更充分的吸收環(huán)境中的營養(yǎng)。
六,水質(zhì)改性對污水腐蝕性的影響
對不同pH值條件下的王崗污水,檢測其腐蝕速率,可見,王崗污水腐蝕速率(0.0425mm/a)較大,這主要是因?yàn)橥鯈徴緝?nèi)水溫接近60℃,腐蝕速度越快;王崗污水站采出水pH值為6.5,氫離子濃度較高,影響金屬表面氧化膜的形成和溶解,能夠加劇腐蝕;王崗污水Cl-含量高,Cl-離子會吸附在金屬的某些部位上,使得所吸附的部位受到活化,導(dǎo)致金屬材料的電化學(xué)腐蝕,并且Cl-離子的穿透能力很強(qiáng),能穿透保護(hù)膜,從而加速對金屬的腐蝕作用。隨著pH值的增加,王崗污水腐蝕速率隨之降低。當(dāng)pH值調(diào)制7.85時,緩蝕率為50.35%,室內(nèi)靜態(tài)腐蝕速率為0.0211mm/a。調(diào)整劑在水中發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使污水中的化學(xué)平衡得到破壞,HCO3-不斷離解為CO32-和H+,大量的CO32-、OH-與Ca2+、Fe3+、Mg2+生成碳酸鈣、氫氧化鐵和沉淀覆蓋于金屬表面,使腐蝕速度變慢。但pH值過高會引發(fā)地層堿敏、污泥增多等問題,因此為避免pH調(diào)整幅度較大,進(jìn)行弱改性條件下(pH值=7),選擇抗點(diǎn)蝕效果較好緩蝕劑進(jìn)行篩選。
七,水質(zhì)改性對凈化處理效果的影響
對油站分離器出水進(jìn)行空白靜態(tài)沉降試驗(yàn),沉降時間為6h,每隔1h取中層水樣進(jìn)行懸浮物和含油量的檢測,自然沉降2h以上,含油量降為85.7mg/L,懸浮物含量為35.2mg/L,自然沉降2h后污水基本達(dá)到進(jìn)入絮凝沉降段入水要求。采用自然沉降2h后的污水作為試驗(yàn)介質(zhì),試驗(yàn)過程保持水溫為58℃,加入復(fù)合堿調(diào)節(jié)溶液pH值為7.0。加入聚鋁混凝劑(30mg/L)和PAM絮凝劑(3mg/L),每隔30min取中層水樣進(jìn)行懸浮物和含油量的檢測,來考察改性前后沉降時間與含油量和懸浮物的關(guān)系??芍|(zhì)改性前后經(jīng)自然沉降污水中的懸浮物和油含量都是持續(xù)降低的。改性前自然沉降1h(總的沉降時間3h)后污水中的懸浮物和油的含量趨平緩,終自然沉降3h(總的沉降時間5h)后,懸浮物含量為26.2mg/L,含油量降為43.1mg/L。污水改性后靜態(tài)沉降1.5h含油曲線趨于平緩,基本穩(wěn)定在10mg/L以內(nèi);懸浮物沉降過程由于改性后形成的Ca(OH)2等堿性微粒粒徑較小,沉降較為緩慢,沉降2h后,懸浮物含量小于10mg/L。由此可得出王崗污水調(diào)整pH值為7.0時,投加聚鋁混凝劑(30mg/L)、PAM絮凝劑(3mg/L),經(jīng)過2~3h的沉降,凈化效果較好,自然沉降時間大大縮短??紤]到現(xiàn)場沉降時,水流擾動對小顆粒沉降效果影響較大,結(jié)合其他改性站的現(xiàn)場運(yùn)行情況,建議現(xiàn)場沉降時間為3~5h。
在活性污泥處理工藝中,絲狀菌通過以下幾個方面對處理系統(tǒng)的高效而穩(wěn)定的運(yùn)行產(chǎn)生重要的作用。(1)保持污泥的絮體結(jié)構(gòu),形成具有良好沉淀性能的污泥
由活性污泥絮體的形成理論可知,絲狀菌是形成污泥絮體的骨架,它對于保證污泥絮體的強(qiáng)度有很大作用。如果沒有足量的絲狀菌,則污泥絮體的強(qiáng)度將會降低,同時抗剪切力亦將變差,使處理出水渾濁,出水水質(zhì)變差。
(2)保持高的凈化效率、低的處理出水濃度
按照Monod方程,可得到穩(wěn)態(tài)條件下出水中低底物濃度的Smin的表達(dá)式。在絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌共生體系中,由于絲狀菌具有較低的Ks、μmin。值,其Smin值較小,因而一定數(shù)量的絲狀菌的存在可以保證出水中低的底物濃度和良好的處理效率。
式中 Kd——微生物衰減速率常數(shù),d-1
Ks——飽和常數(shù)
Y——產(chǎn)率系數(shù)
(3)保持低的出水懸浮物濃度
存在適宜數(shù)量的絲狀菌所形成的污泥絮體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于污泥在沉淀過程中網(wǎng)捕水中細(xì)小的懸浮顆粒,對水流起到過濾作用并吸附截留水中的游離細(xì)菌而使出水澄清。
MBR污水處理系統(tǒng)由生物降解與膜過濾兩部分組成。與常規(guī)的活性污泥工藝相比有諸多優(yōu)勢。膜過濾系統(tǒng)有著強(qiáng)大的固液分離能力,即使出現(xiàn)污泥膨脹的情況,也不會影響出水水質(zhì);反應(yīng)器小巧、結(jié)構(gòu)緊湊,因此可靈活地應(yīng)用于對現(xiàn)有污水處理場的改造和升級;系統(tǒng)剩余污泥產(chǎn)量較少,如果采用內(nèi)置式更不需要污泥回流;能夠?qū)崿F(xiàn)更好的處理性能,產(chǎn)水質(zhì)量更高。但是MBR技術(shù)同時也存在設(shè)施設(shè)備費(fèi)用偏高、膜污染及膜的使用壽命較短等問題。目前一些已實(shí)施的MBR工程,膜的壽命已從3a增加到了8aE。MBR污水處理系統(tǒng)目前主要按2種方法進(jìn)行類型劃分。按膜組件的形狀劃分為3種類型:一種是以中空纖維柱狀膜組件為核心的類型,它具有膜面積大,占地面積小等特點(diǎn);一種是以中空纖維簾狀膜組件為核心的類型,它具有膜面積大,易于安裝,清洗方便等特點(diǎn);另一種是以浸沒平板型簾式膜組件為核心的類型,它具有膜通量大,易于組裝,清洗方便等特點(diǎn)。按膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式劃分為2種類型:外置式和內(nèi)置式。
傳統(tǒng)的外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng),在北美推出,將膜分離裝置與生物反應(yīng)器分開安裝,膜分離裝置位于生物反應(yīng)器外部。外置式膜生物反應(yīng)器運(yùn)行效率高、衰減慢,可連續(xù)出水,具有運(yùn)行可靠,膜易于清洗、膜通量大等特點(diǎn)。但為減輕膜污染,要求循環(huán)泵提供較高的膜面錯流速度(2-5m/s),因而循環(huán)量大、,能耗高,動力費(fèi)用較高,而且泵高速旋轉(zhuǎn)的剪切力會使某些微生物菌體失活。外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)膜組件一般在TMP大于210kPa下操作。內(nèi)置式生物反應(yīng)器系統(tǒng)是將膜組件直接浸沒在生物反應(yīng)容器中,它可以在較低的跨膜壓差下在線運(yùn)行和操作,通常為(28~56)kPa的TMP,低于0.6m/s的有效錯流速度,通過真空抽吸泵的抽吸實(shí)現(xiàn)污泥與廢水的分離,因此該運(yùn)行方式具有能耗相對較低,占地緊湊等特點(diǎn),但膜通量較低,膜比較容易受污染,清洗更換頻繁、操作繁瑣。
絲狀菌的結(jié)構(gòu)與作用機(jī)理2.1絲狀菌結(jié)構(gòu)
作為污水處理的重要微生物種群,絲狀菌起到了非常重要的作用。絲狀菌在活性污泥內(nèi)交叉穿織于菌膠團(tuán)內(nèi),或附著生長于絮凝體表面。少數(shù)種類可游離于污泥絮凝體體之間。具有很強(qiáng)的氧化分解有機(jī)物的能力,起到很強(qiáng)的凈化作用。
絲狀菌的功能與結(jié)構(gòu)形態(tài)密切相關(guān),長絲狀形態(tài)有利于其在固相上附著生長,保持一定的細(xì)胞密度,防止單個細(xì)胞狀態(tài)時被微型動物吞食;細(xì)絲狀形態(tài)的比表面積大,有利于攝取低濃度底物,在底物濃度相對較低的條件下比膠團(tuán)菌增殖速度快,在底物濃度較高時則比膠團(tuán)菌增殖速度慢。許多絲狀微生物表面具有膠質(zhì)的鞘,能分泌粘液,粘液層能夠保證一定的胞外酶濃度,并減少水流對細(xì)胞的沖刷,其中還含有特定的抗體,以防止其他生物附著。絲狀微生物種類繁多,對生長環(huán)境要求低。其本身生理生長特性很特別:增殖速率快、吸附能力強(qiáng)、耐供氧不足能力以及在低基質(zhì)濃度條件下的生活能力都很強(qiáng),因此在廢水生物處理生態(tài)系統(tǒng)中存活的種類多,數(shù)量大。
污水生物處理運(yùn)行過程中菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀菌生長在一起,形成一個微生物的生態(tài)體系,其中存在著兩種微生物之間在時間和空間上的動態(tài)生態(tài)學(xué)相互作用。
1處理后水質(zhì)得到明顯改善。污水在經(jīng)過膜生物反應(yīng)器的處理之后,COD的含量降低到低于50毫克每升,BOD的含量低于5毫克每升,水的渾濁度也很低,達(dá)到了再生水的使用標(biāo)準(zhǔn),這樣一方面降低了廢水的排放量,另一方面,水資源的利用率也大大提升了。2抗沖擊性能好。膜生物反應(yīng)器中的微生物量很高,并且能夠長時間保持,MLSS的濃度可以達(dá)到很高的水平,大約為8克每升到20克每升之間,在這種技術(shù)下,微生物濃度很高,符合率也就相應(yīng)地提高嗎,這種高密度的狀態(tài)下,抗沖擊性能也提升到很強(qiáng)的狀態(tài)。
3空間占用小。MBR技術(shù)中,纖維膜孔徑很小,這樣一來,可以對游離細(xì)菌進(jìn)行有效攔截,泥水分離工作進(jìn)行得十分高效。由于泥水分離的環(huán)節(jié)已經(jīng)在這里進(jìn)行了,所以舊有的污水處理系統(tǒng)中,占用較大面積土地的二沉地也就省略了,土地面積大大節(jié)省。
4很強(qiáng)的排污能力。在MBR的容積內(nèi),負(fù)荷率一直保持在較高的水平,污水處理在進(jìn)行后一步之前,污漬已經(jīng)被有效IQ能搞出了,所以后續(xù)處理污水的工作便不再繁重,這樣既節(jié)約了費(fèi)用又減輕了對環(huán)境的污染。
5污水處理的規(guī)模大、效率高。MBR技術(shù)擁有者很強(qiáng)的模塊化特征,所以在這個整體的結(jié)構(gòu)中,可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行增筑,根據(jù)實(shí)際需要來增加模組的數(shù)量,這樣直接就能夠達(dá)到擴(kuò)容的效果,可以進(jìn)行更大規(guī)模的污水處理工作了。
6自動化程度高,不依賴人工操作。MBR技術(shù)很容易對自動化進(jìn)行實(shí)現(xiàn),這樣控制方式也變得簡便了。其進(jìn)行污水處理的步驟很少,單元也十分簡易。我們在具體應(yīng)用中,可以綜合在線儀表、數(shù)據(jù)庫并且安裝必要的軟件程序,這樣就可以很輕易地對其進(jìn)行智能化的控制和操作。
7靈活的控制能力。膜生物具有高密度的特點(diǎn),所以對微生物的攔截效率也十分突出,被攔截之后的微生物在生物反應(yīng)器之中進(jìn)行保存,在進(jìn)行污水處理的時候,這些微生物和污泥是被分隔開的,所以整個控制系統(tǒng)更為穩(wěn)定,操作更為靈活。
1、微生物與污染物處理