『壹』 污水处理常用的微生物有哪些
分解氰:诺卡氏菌、假单胞菌、腐皮镰孢霉、木素木霉等菌种
分解丙烯腈回:珊瑚诺卡答氏菌等菌种
分解多氯联苯:红酵母、无色杆菌等
运用活性污泥处理污水中,其中活细菌主要有生枝动胶菌、浮游球衣菌、一些假单胞菌等
而原生动物用在污水处理中的主要有:独缩虫、盖纤虫、钟虫
等
『贰』 聚糖菌和聚磷菌竞争关系
您好,聚糖菌和聚磷菌竞争关系:强化生物除磷(EBPR)工艺运行不稳定.在运行失效的EBPR体系中,优势菌种由聚磷菌(PAOs)转变为聚糖菌(GAOs).GAOs和PAOs是相互竞争的关系,GAOs若成为优势菌种,就会造成EBPR体系除磷效果变差.采用SBR反应器,供给实际小区生活污水以及人工配水,研究了EBPR体系中PAOs和 GAOs之间的相互竞争原理,并提出一套使PAOs成为优势菌种的种群优化调控方法.分别供给实际小区生活污水和人工配水,对比研究了不同pH值对PAOs活性的长期和短期影响.当pH值从6.5升高到8.0时,PAOs的磷释放速率随着pH值的升高而增大,而当pH值升高到8.5时,PAOs的放磷能力受到抑制,当pH值降低至6.0时,PAOs的放磷能力同样会受到抑制;PAOs在好氧条件下的吸磷能力会随着pH值的升高而有所提高,但并不是pH值越高越好,当pH值升高到8.5时就会使PAOs吸磷能力受到抑制,同样,pH值下降到6.0时也会极大抑制PAOs的好氧吸磷能力.试验结果表明:为了让PAOs成为EBPR体系中的优势菌种,既需要保证最佳的厌氧条件下pH值,又要保证最佳的好氧条件下pH值.厌氧条件下适当的升高pH值有利于PAOs放磷,其pH值宜维持在7.5至8.0之间,而好氧条件下pH值不宜过高或过低,其pH值范围宜在7.0至8.0之间.在整个运行周期内,都不宜使EBPR体系的pH值降低到7.0以下或升高到8.0以上.在实际小区生活污水中投加碳源和磷源,碳源种类,进水COD浓度以及进水磷浓度为三个考察因素,每个因素取三个水平,选定磷去除率,厌氧条件下的放磷量和好氧条件下的吸磷量作为试验指标,进行多指标因素试验.得到因素主次顺序为:碳源种类,进水COD浓度和进水磷浓度;三个因素的优水平分别为丙酸钠,进水COD浓度为550 mg/L以及进水磷浓度为11 mg/L;本试验的最优组合为:丙酸钠,进水COD浓度为550 mg/L和进水磷浓度为11 mg/L.试验结果表明:碳源的种类以及进水COD浓度对于EBPR体系的影响很大,而又以前者影响最大.对于PAOs而言,它在厌氧条件下吸收碳源表现出一定的选择性,在厌氧条件下PAOs会优先考虑吸收丙酸钠;环境溶液中存在的易降解基质越多,对于PAOs的生长是很有利的.此外,对于PAOs而言,进水中的磷浓度过高或过低都不宜于PAOs的生长.供给实际小区生活污水,考察了环境溶液中不同温度对EBPR体系中PAOs活性的影响.当温度降到13℃时,PAOs放磷速率在3.0~4.0mg P/L·h,吸磷速率在6.0mgP/L·h左右,磷去除率下降到10%左右:当温度在20℃时,PAOs放磷速率升高幅度不大,为4.0~6.0mg P/L·h,但是其吸磷速率却提高到了10.0mgP/L·h以上,磷去除率迅速上升到95%以上.试验结果表明:温度对EBPR体系中PAOs的活性产生很大的影响.温度的增加可以提高PAOs的厌氧放磷速率以及好氧吸磷速率,吸磷速率受温度的影响比放磷速率受温度的影响要大很多;而低温下运行则会抑制PAOs的活性.供给实际小区生活污水,探讨了在EBPR体系中pH值对NO<,2>积累的影响以及NO<,2>浓度对EBPR体系中PAOs活性的影响.当pH值在6.5和7.0之间时,NO<,2>的积累量变化不大,pH值下降到6.0时,NO<,2>的积累量迅速下降,当pH值从7.5升高到8.5时,NO<,2>积累量从4.35 mg/L上升到21.06 mg/L;当NO<,2>积累量从13.4mg/L下降到0.11mg/L时,PAOs的放磷速率从4.81mg P/L.h升高到9.03mg P/L·h,吸磷速率也从7.11mg P/L·h提高到16.7mg P/L·h,且吸磷速率的增长速度比放磷速率的增长速度要快.研究结果表明:降低pH值会减少NO<,2><'->的积累,而升高pH值会提高NO<,2><'->的积累;NO<,2><'->积累量的减少会有效的提高 PALOs的放磷能力和吸磷能力,相比PAOs的放磷能力而言,其吸磷能力更容易受到NO<,2><'->浓度的影响:在实际污水处理过程中,好氧条件下pH值超过8.0后,会造成NO<,2><'->的大量积累,从而抑制PAOs的活性,因而必须监控EBPR体系在好氧阶段的pH值和NO<,2><'->浓度,防止NO<,2><'->的积累对PAOs活性的影响.
『叁』 污水处理的matlab源程序
x=[-0.4:0.04:3.6];
y=8+2*exp(1-x.^2).*cos(2*pi*x);
net=newff(minmax(x),[20,1],{'tansig','purelin'});
y1=sim(net,x);
net.trainParam.epochs=50;
net.trainParam.goal=0.01;
net=train(net,x,y);
y2=sim(net,x);
figure;
plot(x,y,'-',x,y1,'-',x,y2,'--');
title('原函数与网络训练前后的确仿真结果比较');
text(2,12,'原函数y');
text(2,11,'-未训练网络的仿真结果y1');
text(2,10,'--训练后网络的仿真结果y2');
这个程序如何转化成
训练BP神经网络连接权值的源代码(matlab)
Ir=0.05; %Ir为学习速率
err_goal=0.001;%期望最小误差值
max_epoch=10000;
X=[0.75 1 0 1;0.25 0 0.55 0;0 0 0.45 0;0 0 0 0;0 0 0 0;1 1 1 1;0.5 0 0.5 0.5;0.5 0 0.5 0.5;0 1 0 0;1 1 1 1;0 0 0 0;0 0 0 0;0 0 0 0;0 0 0 0;1 1 1 1];
T=[0 0 0 0;0 1 1 1;0 0 0 0;1 0 0 0];%提供4组15输入4输出训练集和目标集
[M,N]=size(X);q=10;[L,N]=size(T);
Wij=rand(q,M);
Wki=rand(L,q);
b1=zeros(q,1);b2=zeros(L,1);—随机给定隐含层、输出层偏值
for epoch=1:max_epoch
Oi=tansig(Wij*X,b1);
Ok=purelin(Wki*Oi,b2);
E=T-Ok;
deltak=deltalin(Ok,E);%计算输出层的delta
deltai=deltatan(Oi,deltak,Wki);%计算隐含层的deita
[dWki,db2]=learnbp(Oi,deltak,Ir);%调整输出层加权系数
Wki=Wki+dWki;b2=b2+db2;
[dWij,db1]=learnbp(X,deltai,Ir);
Wij=Wij+dWij;b1=b1+db1;
SSE=sumsqr(T-purelin(Wki*tansig(Wij*X,b1),b2));
if(SSE<err_goal) break;end
end
epoch %显示计算次数
X1=X;
Oi=tansig(Wij*X1,b1);%各隐含层输出
Ok=purelin(Wki*Oi,b2);%显示网络输出层的输出
『肆』 如何理解环境工程污水处理 A2O 工艺的内在含义
维拓环境 十万伏特团队为你解答。
污水处理 A2O 工艺:
本质上是一个混合菌群,在人为控制的不同反应条件下发挥各自的作用。菌群可简单分为普通异养微生物(OHOs,吃COD,活性污泥法里常见的菌)、聚磷菌(PAOs)、反硝化菌、和硝化菌(又可分为氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌)。
第一个厌氧池里,理论上没有硝酸盐和氧气(Anaerobic),聚磷菌将COD(主要是VFAs)和能量储存在聚磷化合物(PHAs)里,同时释放出磷酸根,其他细菌基本不作用,这个过程基本没有细菌生长。降低COD,为除磷做准备(亦可直接在这个阶段化学除磷)
第二个缺氧池里,有硝酸盐无氧气(Anoxic),反硝化菌利用COD还原硝酸盐为氮气,释放碱,自身获得能量用于生长。降低COD和硝态氮。
第三个好氧池里,曝气(Oxic),硝化菌将氨氮氧化为硝态氮,消耗碱度和氧气,PAOs大量吸收磷,利用PHAs中的能量合成聚磷,OHOs继续去除COD,这个过程中PAOs、OHOs、硝化菌都获得生长。降低COD、氨氮和磷。OHOs在去除COD的同时,还能去除少部分N(合成蛋白质等)、P(合成DNA、RNA)等,约按C:N:P=100:5:1的比例去除。
『伍』 脱氮除磷工艺为什么不宜使用曝气沉砂池
这个问题,曝气好氧状态下会消耗污水中的有机物,降低COD、BOD,而脱氮除磷工艺对碳源都有较高的要求,BOD5/TP>20,COD/TN>8。水处理问题可到环-保-通进行交流。而曝气沉砂池有预曝气作用,而一般的脱氮除磷工艺都是AB法,先厌氧,后好氧,如果进水进行了预曝气导致水中溶氧升高,会不利于前段厌氧反应。脱氮除磷工艺处理顺序应是缺氧--厌氧--好氧,如在缺氧前加曝气,水中DO增加,对释磷不利。应该是这样。由于曝气作用,废水中有机颗粒经常处于悬浮状态,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力,砂粒上附着的有机污染物能够去除,有利于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下,这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽,而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外,在水中曝气可脱臭,改善水质,有利于后续处理,还可起到预曝气作用。
普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度增加,采用曝气沉砂池,可在一定程度上克服此缺点。
『陆』 微生物在污水处理中的应用论文我邮箱是[email protected]谢谢
微生物在污水处理中的应用
摘要:本文主要阐述了各种微生物在不同种类污水中的应用,以及它们不同的应用机理。
关键词:微生物 生活污水 工业污水 农业污水 重金属 农药
1.世界水资源现状
环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发展与环境保护的矛盾。
全球水资源状况迅速恶化,“水危机”日趋严重。据水文地理学家的估算,地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水(13.45亿立方公里)。淡水只占2.5%,其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%.
20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示,全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染;欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。
20世纪,世界人口增加了两倍,而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机:12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。
水资源危机既阻碍世界可持续发展,也威胁着世界和平。过去50年中,由水引发的冲突共507起,其中37起有暴力性质,21起演变为军事冲突。专家警告说,随着水资源日益紧缺,水的争夺战将愈演愈烈。
2.污水处理方法分类
2.1物理法
利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。主要有沉淀法,过滤法,离心分离法,吸附法等。
2.2化学法
利用化学反应原理及方法来分离,回收废水中的污染物,或改变污染物的性质,使它从有害变为无害的处理法。主要有化学凝聚法,中和法,氧化还原法,离子交换法。
2.3生物法
主要利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物质进行转移和转化的作用,从而是污水得到净化的方法。
2.4.微生物简介
微生物是肉眼看不见或看不清的生物的总称。包括原核生物(细菌,放线菌和蓝细菌),真核生物(真菌和微型藻类),非细胞生物(病毒类)。微生物具有体积小、表面积大、繁殖力惊人等特点,能不断与周围环境快速进行物质交换。污水具备微生物生长繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。因此微生物可在污水净化和治理中得到广泛应用,造福人类。
微生物能降解和转化污染物主要是因为微生物具有以下几个特点:个体微小,比表面积大,代谢速率快;种类繁多,分布广泛,代谢类型多样;具有多种降解酶;繁殖快,易变异,适应性强;共代谢作用等。
3.原理
利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖,蛋白质,脂肪,淀粉及其它低分子化合物。微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化.
3.1.好氧净化
氧存在条件下,许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化,在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中,获寻C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理,把微生物置于一定的构筑物内通气培养,高效率净化污水的方法。
3.2厌氧净化
微生物在严格厌氧条件下,有机物发酵或消化过程中,大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化,又获得了生物能源CH4的原理。微物细胞能量转移的电子受体,由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧件下,不溶于水而难分解的大分子有机污物,被微生物的胞外酶降解为可溶性物质,再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2;有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌还可利用H2还原CO2,形成CH4。
微生物净化过程:
Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低
Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖,然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰,再后是由于有机物矿化,利于藻类的生长,而出现藻类的生长高峰。
Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低点,随后,由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降,溶解氧又恢复到原来水平。
这样,在离开污染源相当的距离之后,水中的微生物数量,有机物,无机物的含量,也都下降到最低点。于是,水体恢复到原来的状态。
微生物处理优点:微生物具有来源广,易培养,繁殖快,对环境适应性强,易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖,并在特定条件下进行驯化,使之适应不同的水质条件,从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和,新陈代谢时不需要高温高压,它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力,物力比其他方法要少的多。在污水生物处理的人工生态系统中,物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。
4.污水处理中重要的微生物种群
4.1 丝状细菌
丝状细菌(Filamentous bacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡),从而严重影响活性污泥的处理效率.传统上,丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的,如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等.但应用full—cycle rRNA技术发现,传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌 。
系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系,但有些丝状类型如Eikelboom 1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中.现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌,证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象.Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌,根据形态被分类为Eikelboom 21 N,利用16S rDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyletic group).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性,在异养、兼性营养和化能自养情况下,它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。在厌氧状况下(无论有无硝酸盐),Thiothrix丝状菌都很活跃,它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。
利用丝状菌的FISH探针,Mircothrix parvicella被发现有特殊的脂消费,在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖),随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长.不过,在厌氧情况下,M.parvicella不能吸收磷,不适合那些有除磷要求的生物反应器.利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现,大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi),也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。Liao等(2004)发展一种定量FISH,对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究,以增加Sphaerotilus natans的方式来刺激污泥膨胀,结果发现是Eikelboom 1851菌丛(而不是试验的S.natans菌)同活性污泥容积指数(volume index)极度相关,其可延伸的菌丝长度约为6×10。la,m/mL。
4.2 生物除磷的重要细菌
生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成,该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。基于微生物的纯培养技术,变形杆菌纲г亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphate—accumulating organism).但实际上,虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐,却没有PAO的典型代谢方式.Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为,主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群,其次为 亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(Cytophaga—Flavobacterium—Bacteroides)等.利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法,证明在EBPR系统中,由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度,表明其对EBPR系统实际上不是最重要的,而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。不过,有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到,可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。
积磷小月菌(Microlunatus phosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌,被认为是专性好氧菌,可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸,而不能够在厌氧情况下生长.有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化,导致胞内乙酸积累;产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉.phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力,磷释放率和吸收率可分别高达3.34 mmol g/cell•h和1.56 mmol g/cell•h,比Lampropedia spp.和Acinetobacterspp.要高1个数量级,特异探针证明其在EB—PR工厂里可占总细菌的2.7%。
俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征,但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多.那些被建议名为“Candidatus Ac—cumulibacter phosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中.Saunders等(2003) 在对6个运行污水厂进行了检测后认为,很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacter phosphates”正是重要的PAO.另外还有显微镜原位观察显示,酵母菌很可能涉及在生物除磷中,许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子,但其作用机理显然还需要进一步探讨.
4.3 硝化细菌
氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程.这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用,因此成为近年来世界研究的热点,变形杆菌的β亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统 .Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明,膜上有50%属于硝化细菌,其余50%为异养细菌,分布为变形杆菌α亚纲23% ,г亚纲13% ,绿色非硫细菌9% ,CFB群2%,未定类群3%.该结果表明,硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌,异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性 .从培养角度来说,硝化细菌生长极慢;由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感,所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生.
4.3.1 氨氧化茵
基于16S rDNA序列分析,已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中.Ni-trosococcusoceanus和N.halophilus属于Proteobacteria的β亚纲,包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus),后3个属关系密切;而Nitrosococcus mobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在β亚纲组成紧密相关的集合.
4.3.2 亚硝酸氧化茵
基于超微特性,已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitrite.oxidizing bacteria,NOB)被分为4个已知属,硝化杆菌属(Nitrobacter),硝化刺菌属(Nitrospina),硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira).16S rDNA序列比较分析表明,硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的α一亚纲;Nitrospina和Nitrococcus各有一个种,分属于变形杆菌的δ和г一亚纲;Nitrospira属包含有moscoviensis和Ⅳ.rrtarin.在传统上,Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌.然而,在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitative dot blot)等发现,检测不到Nitrobacter或者数目很低,因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性.Egli等(2003)用不同污泥接种反应器,利用定量FISH和RFLP(Restriction fragment length polymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测,发现有活性的都属于Nitrospira属 J.以Nitrospira序列发展的特定16S rRNA探针,对活性污泥进行FISH查后表明,未培养的类硝化螺菌(Nitrospira—like)以显著性数目(总菌数的9%)存在,其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实.Nhrospira能固定CO:,也能利用丙酮酸混合营养生长,而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。
4.4 反硝化细菌
反硝化细菌(Denitrifying bacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法.很多属的成员,如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn),副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等,都从污水厂中作为脱氮微生物群分离出来过,但这些细菌属在污水厂中是否具有原位脱氮的活性却很少被知道.在一个补充以甲醇作为还原碳化物的脱氮沙滤中,使用特异FISH探针监测到有大量数目的P.spp和H.spp;而在没有附加甲醇的非脱氮沙滤中,两属存在的数目都低于总细胞0.1% ,这间接证明了在脱氮过程中有两属的活性参与。
5.水污染物的类型及处理
5.1生活污水
生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的无机物,有机物。无机物如氯化物,硫酸盐,磷酸盐和钠,钾,钙,铁等碳酸盐,有机物有纤维素,淀粉,脂肪,蛋白质和尿素等。排放入环境中促使浮游植物生长和大量繁殖,形成赤潮和水华。
生活污水的处理主要是其中有机物的分解,其主要方法有活性污泥法、生物膜法、AB法。
5.1.1活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气,经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
5.1.2生物膜法
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统,其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是,生物膜首先吸附附着水层有机物,由好气层的好气菌将其分解,再进入厌气层进行厌气分解,流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜,如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点:(1)对水量、水质、水温变动适应性强;(2)处理效果好并具良好硝化功能;(3)污泥量小(约为活性污泥法的3/4)且易于固液分离;(4)动力费用省。
5.1.3AB法
AB法工艺由德国B0HUKE教授首先开发。该工艺将曝气池分为高低负荷两段,各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20-40分钟,以生物絮凝吸附作用为主,同时发生不完会氧化反应,生物主要为短世代的细菌群落,去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥相似,负荷较低,泥龄较长。
5.2工业废水
工业废水是水体污染的主要污染源。包括钢铁工业废水,食品工业废水,印刷废水,化工废水等。随着工业化的发展,含有重金属离子的废水产生量越来越多。重金属离子已成为最重要、最常见的污染物之一。由于重金属在生物体内的富集、吸收与转化,从而通过食物链危害人体健康。如致癌、致畸等,故而处理重金属污染刻不容缓。
微生物处理技术在生活污水处理中的应用已经非常成熟并且全面普及,但是在工业污水的处理中还存在着一定的技术问题。相对于生活污水来说,工业污水的成份要复杂的多,大多数工业污水的COD值都相当高,可生化性差,这就给微生物处理带来了相当大的难度,有些工业污水甚至还有很高的氨氮指标,增加了微生物处理的难度。但是微生物技术的许多优势注定了它将是工业污水治理的一个方面,而且目前已经有很多行业的工业污水开始采用微生物处理技术并且得到了稳定的运行数据。
这里主要讲述关于污水中重金属的处理。目前可用的微生物法有生物吸附法、硫酸盐还原菌净化法和利用微生物的转化作用去除重金属。
5.2.1生物吸附法
生物吸附是利用生物量(如发酵工业的剩余菌体)通过物理化学机制,将金属吸附或通过细胞吸收并浓缩环境中的重金属离子,由于重金属具有毒性,如果浓度太高,活的微生物细胞就会被杀死。所以,必须控制控制被处理水的重金属浓度。
例如陈小霞等人用小球藻富集铬离子,研究表明小球藻富集铬离子的机制主要表现是表面吸附和主动运输。在生长期和稳定期小球藻富集的铬以有机铬存在,而在衰亡期,小球藻富集的铬以无机铬存在。
利用工业发酵后剩余的芽孢杆菌菌体或酵母菌吸附重金属,具体做法是首先用碱处理菌体,以便增加其吸附重金属的能力。然后通过化学交联法固定这些细胞,固定化的芽孢杆菌对重金属的吸附没有选择性(微生物在结合无机污染物上表现出选择性,多于大多数合成的化学吸附剂,微生物对金属的吸附和累积主要取决于不同配位体结合部位对对金属的选择性)。可以去除废水中的Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 去除率可达99%。吸附在细胞上的重金属可以用硫酸洗脱,然后用化学方法回收重金属,经过碱处理后的固定化细胞还可以重新用于吸附重金属。
5.2.2硫酸盐还原菌净化法
脱硫弧菌属硫酸盐还原菌是厌氧化能细菌,它最大的特征就是在无自由氧的条件下,在有机质存在时通过还原硫酸根变成硫化氢,从中获得生长能量而大量繁殖;它繁殖的结果是使溶解度很大的硫酸盐变成了极难溶解的硫化物或硫化氢。这类细菌分布广泛,海洋、湖泊、河流及陆地上都能存在。在没有自由氧而有硫酸盐及有机物存在的地方它就能生长繁殖,其生长温度为25~35摄氏度,PH值为6.2~7.5.该细菌的作用可将废水中的硫酸根变成硫化氢,使废水中浓度较高的重金属Cu、Pb、Zn等转变为硫化物而沉淀,从而使废水中的重金属离子得以去除。
5.2.3利用微生物的转化作用去除重金属
微生物可以通过氧化作用、还原作用、甲基化作用和去烷基化作用对重金属和重金属类化合物进行转化。
细菌胞外的荚膜或粘膜层可产生多种胞外多聚体,胞外多聚体能够吸附自然条件下或废水处理设施中的重金属。其主要成分是多糖、蛋白质和核酸。
真菌的细胞壁内含几丁质,这和N----乙酰葡糖胺多聚体是一种有效的金属于放射性核素结合的生物吸附剂。经过氢氧化物处理的各类真菌暴露出来的几丁质、脱乙酰壳多糖和其他金属结合的配位体,形成菌丝层,可以有效的去除废水中的重金属。
六价铬具有强烈的毒性,其毒性是三价铬的100倍,而且能在人体内沉淀。由于六价铬很容易通过胞膜进入细胞,然后在细胞质、线粒体和细胞核中被还原为三价铬,三价格在细胞内与蛋白质结合为稳定的物质并且和核酸相作用,而细胞外的三价铬是不能参透细胞的,细菌利用细胞中的NADH作为还原剂,在厌氧或好氧的状态下,将六价铬还原为三价铬。如阴沟肠杆菌能抗10000µmol/l铬酸盐,在厌氧的条件下能使六价铬还原为三价铬,三价铬可以通过沉淀反应与水分离而被去除。
5.3农业废水
它面广而量大且分散。农田使用农药,化学农药主要是人工合成的生物外源性物质,很多农药本身对人类及其他生物是有毒的,而且很多类型是不易生物降解的顽固性化合物。农药残留很难降解,人们在使用农药防止病虫草害的同时,也使粮食、蔬菜、瓜果等农药残留超标,污染严重,同时给非靶生物带来伤害,每年造成的农药中毒事件及职业性中毒病例不断增加。同时,农药厂排出的污水和施入农田的农药等也对环境造成严重的污染,破坏了生态平衡,影响了农业的可持续发展,威胁着人类的身心健康。农药不合理的大量使用给人类及生态环境造成了越来越严重的不良后果,农药的污染问题已成为全球关注的热点。因此,加强农药的生物降解研究、解决农药对环境及食物的污染问题,是人类当前迫切需要解决的课题之一。
5.3.1 农业生产上主要使用的农药类型
当前农业上使用的主要有机化合物农药如表1所示。其中,有些已经禁止使用,如六六六、滴滴涕等有机氯农药,还有一些正在逐步停止使用,如有机磷类中的甲胺磷等。
表1 农业生产中常用农药种类简表
类 型 农 药 品 种
有机磷:敌百虫、甲胺磷、敌敌畏、乙酰甲胺磷、对硫磷、双硫磷、乐果等
杀虫剂 有机氮:西维因、速灭威、巴沙、杀虫脒等
有机氯:六六六、滴滴涕、毒杀芬等
杀螨剂 螨净、杀螨特、三氯杀螨砜、螨卵酯、氯杀、敌螨丹等
除草剂 2,4-D、敌稗、灭草灵、阿特拉津、草甘膦、毒草胺等
杀菌剂 甲基硫化砷、福美双、灭菌丹、敌克松、克瘟散、稻瘟净、多菌灵、叶枯净等
生长调节剂 矮壮素、健壮素、增产灵、赤霉素、缩节胺等
人们发现,在自然生态系统中存在着大量的、代谢类型各异的、具有很强适应能力的和能利用各种人工合成有机农药为碳源、氮源和能源生长的微生物,它们可以通过各种谢途径把有机农药完全矿化或降解成无毒的其他成分,为人类去除农药污染和净化生态环境提供必要的条件。
5.3.2 降解农药的微生物类群
土壤中的微生物,包括细菌、真菌、放线菌和藻类等,它们中有一些具有农药降解功能的种类。细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株,从而在农药降解中占有主要地位。一在土壤、污水及高温堆肥体系中,对农药分解起主要作用的是细菌类,这与农药类型、微生物降解农药的能力和环境条件等有关,如在高温堆肥体系当中,由于高温阶段体系内部温度较高(大于50 ℃),存活的主要是耐高温细菌,而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用,把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。通过许多科研工作者的努力,已经分离得到了大量的可降解农药的微生物(见表2)。不同的微生物类群降解农药的机理、途径和过程可能不同,下面简要介绍一下农药的微生物降解机理。
5.3.3 微生物降解农药的机理
目前,对于微生物降解农药的研究主要集中于细菌上,因此对于细菌代谢农药的机理研究得比较清楚。
表2 常见农药的降解微生物
农 药 降 解 微 生 物
甲胺磷 芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母
阿特拉津(AT) 烟曲霉、焦曲霉、葡枝根霉、串珠镰刀菌、粉红色镰刀菌、尖孢镰刀菌、斜卧镰刀菌、微紫青霉、皱褶青霉、平滑青霉、白腐真菌、菌根真菌、假单胞菌、红球菌、诺卡氏菌
幼脲3号 真菌
敌杀死 产碱杆菌
2,4-D 假单胞菌、无色杆菌、节杆菌、棒状杆菌、黄杆菌、生孢食纤维菌属、链霉菌属、曲霉菌、诺卡氏菌、
DDT 无色杆菌、气杆菌、芽孢杆菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、假单胞菌、变形杆菌、链球菌、无色杆菌、黄单胞菌、欧文氏菌、巴斯德梭菌、根癌土壤杆菌、产气气杆菌、镰孢霉菌、诺卡氏菌、绿色木霉等
丙体六六六 白腐真菌、梭状芽孢杆菌、埃希氏菌、大肠杆菌、生孢梭菌等
对硫磷 大肠杆菌、芽孢杆菌
七 氯 芽孢杆菌、镰孢霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌、曲霉菌、根霉菌、链球菌
敌百虫 曲霉菌、镰孢霉菌
敌敌畏 假单胞菌
狄氏剂 芽孢杆菌、假单胞菌
艾氏剂 镰孢霉菌、青霉菌
乐 果 假单胞菌
2,4,5-T 无色杆菌、枝动杆菌
细菌降解农药的本质是酶促反应,即化合物通过一定的方式进入细菌体内,然后在各种酶的作用下,经过一系列的生理生化反应,最终将农药完全降解或分解成分子量较小的无毒或毒性较小的化合物的过程。如莠去津作为假单胞菌ADP菌株的唯一碳源,有3种酶参与了降解莠去津的前几步反应。第一种酶是A tzA,催化莠去津水解脱氯的反应,得到无毒的羟基莠去津,此酶是莠去津生物降解的关键酶;第二种酶是A tzB,催化羟基莠去津脱氯氨基反应,产生N-异丙基氰尿酰胺;第三种酶是A tzC,催化N-异丙基氰尿酰胺生成氰尿酸和异丙胺。最终莠去津被降解为CO2和NH3。微生物所产生的酶系,有的是组成酶系,如门多萨假单胞菌DR-8对甲单脒农药的降解代谢,产生的酶主要分布于细胞壁和细胞膜组分;有的是诱导酶系,如王永杰等得到的有机磷农药广谱活性降解菌所产生的降解酶等。由于降解酶往往比产生该类酶的微生物菌体更能忍受异常环境条件,酶的降解效率远高于微生物本身,特别是对低浓度的农药,人们想利用降解酶作为净化农药污染的有效手段。但是,降解酶在土壤中容易受非生物变性、土壤吸附等作用而失活,难以长时间保持降解活性,而且酶在土壤中的移动性差,这都限制了降解酶在实际中的应用。现在许多试验已经证明,编码合成这些酶系的基因多数在质粒上,如2,4-D的生物降解,即由质粒携带的基因所控制。通过质粒上的基因与染色体上的基因的共同作用,在微生物体内把农药降解。因此,利用分子生物学技术,可以人工构建“工程菌”来更好地实现人类利用微生物降解农药的愿望。
『柒』 为什么好氧池要回流部分污泥到厌氧池
目前主流的观点是聚磷菌(PAO)独特的代谢活动,即所谓厌氧释磷、好氧吸磷,完成了磷从液态水到固态泥的转化。普通活性污泥中磷的含量为1.5%~2.0%(P/VSS),而PAO能将污泥中磷含量提升到5%~7%。
在好氧条件下,PAO对污水中的溶解性磷酸盐过量吸收,然后进行沉淀分离。含有过量磷的污泥少部分以剩余污泥的形式排出系统而将磷去除,大部分和污水一起回流至厌氧池。此时污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷;而活性污泥中的聚磷菌在厌氧条件下,将体内聚集的聚磷分解,分解产生的能量部分供聚磷菌生长,另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷,并转化为聚β羟基丁酸(PHB)的形式贮藏于体内,聚磷分解形成的无机磷则释放回污水中,这就是厌氧释磷。
再次进入好氧状态后,聚磷菌将贮存于体内的PHB进行好氧分解并释放大量能量,大部分供聚磷菌增殖,一部分供其主动吸收污水中的磷酸盐,以聚磷的形式积聚于体内,这就是好氧吸磷。
由于活性污泥在运行中不断增殖,必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥,也就是剩余污泥。剩余污泥包含过量吸磷的聚磷菌,从而完成了从污水中去除含磷物质的过程。
『捌』 污水污染物的组分
合理的识别污水中污染物的组成对于系统的设计以及运营维护有特别重大的意义。
污水中的主要成分可以氨气来源分,按其性质分,按其特点分。在国际水协会IWA建立活性污泥数学模型ASM1的时候推出了污水处理过程中的十三个组成部分,后续其它的模型中也会引入不同的参数。
为了便于交流,公认的污水组分表达的notation包括
S-Soluble material, 这个一般指可以通过0.45um膜的组分,但也有用别的类型的膜进行过滤测试的,因此一定要搞清楚当我们说Soluble时候的Soluble的cutoff 是什么。
X-Suspendid solids.这可以表示水中的颗粒性即不能通过过滤膜的成分,也用来表达水中各种微生物组分。
I-Inert 表示惰性部分
另外C-Colloidal也经常会被用来表示水中呈胶体装台的污染物或者组分。
由于城市污水管网差异,当地气候条件,居民生活条件的差异,一般来说很难对污水成分进行概述,但也会有一些数值被拿来作为典型城市污水的特点。
不管怎么讲以及在什么时候,采样以及分析的样品的代表性是非常重要的。不管是利用当前监测数据或者是类似场地项目数据的时候一定不能忘记预测未来的发展变化,这些发展变化不仅仅是水量,也包括各种因素引起的水质发生变化。
书上说过去利用mg/L 这种方式表示水质情况在21世纪来说已经过时了,大家应该多用the constituent mass discharge rate on a per capita basis.这种当量表达的方式相对来说比浓度来预测要简单一些。
下面的表格在学习水处理原理及技术的时候非常的不重要,但涉及到具体的工程实践实际的时候,这些背景值一定要作为参考资料,这样才能有效的评价我们自己的数据的有效性。
Per capita Mass constituent Discharges in The United States (the total mass of waste discharged per person per day (dry weight basis) from indivial residences.
在污水处理厂设计过程中,以下指标的具体浓度值得关注:
1.碳组分含量Carbonaceous constituents
2. 含氮组分,Nitroghenous compounds
3.含磷组分Phosphorus compounds
4.固体组分, Total and volitaile suspended solids
5. 碱度。一般会转换为CaCO3的浓度来表示。
在进行污水处理过程中,常有如下的一些指标被用以描述污水。
Carbonaceous constituents
BOD
BOD 一般使用5日生化需氧量
sBOD 溶解性五日生化需氧量
UBOD 生化需氧量,对于UBOD/BOD值为1.5的市政废水来说,bCOD/BOD大约为1.6到1.7.
对于典型市政污水来说,UBOD/BOD=1.5,fd=0.15, YH=0.4 bCOD/BOD=1.64
COD
TCOD,CODT, 总化学需氧量
bCOD 可生物降解化学需氧量
pCOD 颗粒型化学需氧量
sCOD 溶解性化学需氧量
nbCOD 不可生物降解需氧量
rbCOD Ss readily biodegradable化学需氧量,可以直接被微生物利用,is assimilated quickly by the biomass,rbCOD对于微生物的动力学参数以及工艺运行有直接的影响。这一部分COD浓度高会提高硝酸盐还原速率,在除磷系统中可以很快转化为VFA然后为PAOs使用。准确的测量rbCOD对于强化生物除磷系统的模拟及预测很重要。但是rbCOD依然还有除了VFA以外的成分。对于活性污泥系统来说,较高浓度的rbCOD以为着菌胶团细菌可以得到更多的基质,从而有利于絮体的增长,最终形成沉降性能更优的微生物絮体。
bsCOD 可生物降解的溶解性的COD
bcolCOD 可生物降解的胶体态COD,需要被酶水解后以较慢的速度被微生物利用
sbCOD Xs 慢速生物降解COD
bpCOD Xsp 可生物降解的颗粒态的COD,需要被酶水解后以较慢的速度被微生物利用
nbpCOD Xi 不可生物降解的颗粒态COD.这部分的COD依然是有机物,尽管不能被微生物利用,但会成为挥发性悬浮固体物质的成分。
nbsCOD Si 不可生物降解的溶解态COD
Nitrogen
TKN 总凯氏氮,包括氨氮和有机物中含的氮,进水中大约60%到70%的凯氏氮都是氨氮。
bTKN 可生物降解的TKN
sTKN 溶解性的TKN
ON 有机氮含量,有机氮包括溶解性的和颗粒态的,其中一部分是惰性的。
NH4-N Snh4 氨氮浓度
bON
nbON 不可生物降解的有机氮,一般来说不可生物降解的有机氮占VSS(以COD计)的6-7%
pON
bpON 颗粒态的有机氮,由于需要水解以后才可以被微生物利用,因此颗粒态的有机氮的利用速率比较低。
nbpON 不可生物降解的颗粒态有机氮
sON 溶解性有机氮
bsON 可生物降解的溶解性有机氮
nbsON nonbiodegradable soluble organic nitrogen,浓度一般为1-2mg/L
Phosphorus
TP 总磷
PO4 正磷酸盐
bpP
nbpP
bsP
nbsP
Suspended solids
TSS
VSS
nbVSS 不可生物降解的挥发性悬浮固体,这部分的VSS大致上等于nbpCOD
iTSS 惰性总悬浮固体浓度
上面所列的组分尽管存在这样的定以,其具体浓度依然受实验操作及实验条件等影响。
『玖』 mbr工艺微动力生活污水处理设备有哪些常见的参数啊
MBR工艺的生活污水处理设备对于参数的设计要求较高,参数的合理性直接影响设备污水处理能力。如下是生活污水处理设备中混合液污泥浓度(MLSS)、污泥泥龄(SRT)、回流比、水力停留时间(HRT)的具体参数作用。
1、混合液污泥浓度(MLSS)相关参数
MLSS是具有活性的微生物(Ma)、微生物自身氧化的残留物(Me)、吸附在污泥上不能被生物降解的有机物(Mi)以及无机物(Mii)这四者的总量。MBR膜生活污水处理设备一般膜池MLSS控制在10g/L,缺氧池MLSS为6.5g/L,厌氧区MLSS为5g/L,好氧区稳定在8.0g/L
2、污泥泥龄(SRT)
不同污泥龄(SRT)参数对同步硝化内源反硝化除磷(SNEDPR)系统脱氮除磷性能有着紧密关联。同时SRT计算时需考虑对膜污染的控制,短SRT有利于提高PAOs的竞争优势,在SRT为10-15h,系统除磷性能均较高。所以不同厂家的生活污水处理设备其SRT也是有差异的
3、回流比
膜池向好氧区、好氧区向缺氧区、缺氧区向厌氧区的回流液比例分别控制在300-500%,200-300%,100-200%
四、水力停留时间(HRT)
硝化和反硝化效果与HRT之间有着密切的关系,过短的HRT难以保证硝化和反硝化效果,具体HRT时间的设置需要根据项目具体情况来确定,常规MBR工艺生活污水处理设备的HRT区间是10-12小时。
『拾』 高人详细介绍下污水处理中的化学除磷的工艺和方法有哪些
磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺,生物除磷是一种相对经济的除磷方法,但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求,所以要达到稳定的出水标准,常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的,化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂,其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后,形成颗粒状、非溶解性的物质,这一过程涉及的是所谓的相转移过程,反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后,污水中进行的不仅仅是沉析反应,同时还进行着化学絮凝反应,所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1
污水沉析反应可以简单的理解为:水中溶解状的物质,大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程,絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程,所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中,絮凝和沉析都是极为重要的,但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果,而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换,则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后,一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐,也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面,随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物,使稳定的胶体脱稳,通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤,得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥),达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础,为了生成磷酸盐化合物,用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后,都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因,用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧,能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中,其效果同使用Fe3+一样,反应式如式2、3。
Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6~7 式2
Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5~5.5 式3
与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应,所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量,反应式如式4、5。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4
Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5
金属氢氧化物会形成大块的絮凝体,这对于沉析产物的絮凝是有利的,同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的,但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。
沉析效果是受PH值影响的,金属磷酸盐的溶解性同样也受PH的影响。对于铁盐最佳PH值范围为5.0~5.5,对于铝盐为6.0~7.0,因为在以上PH值范围内FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处,比如会降低污泥的污泥指数,有利于沼气脱硫等。
由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl-或SO2-4离子含量增加。如果沉析药剂溶液中另外含有酸的话,则需特别加以注意。
投加金属盐药剂后相应会降低污水的碱度,这也许会对净化产生不利影响。当在同步沉析工艺中使用硫酸铁时,必须考虑对硝化反应的影响。
另外,如果污水处理厂污泥用于农业,使用金属盐药剂除磷时必须考虑铝或者铁负荷对农业的影响。
除了金属盐药剂外,氢氧化钙也用作沉析药剂。在沉折过程中,对于不溶解性的磷酸钙的形成起主要作用的不是Ca2+,而是OH-离子,因为随着pH值的提高,磷酸钙的溶解性降低,采用Ca(OH)2除磷要求的pH值为8.5以上。磷酸钙的形成是按反应式6进行的:
5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 式6
但在pH值为8.5到10.5的范围内除了会产生磷酸钙沉析外,还会产生碳酸钙,这也许会导致在池壁或渠、管壁上结垢,反应式如式7。
Ca2++CO32-→CaCO3 式7
与钙进行磷酸盐沉析的反应除了受到PH值的影响,另外还受到碳酸氢根浓度(碱度)的影响。在一定的PH值惰况下,钙的投加量是与碱度成正比的。
对于软或中硬的污水,采用钙沉析时,为了达到所要求的PH值所需要的钙量是很少的,具有强缓冲能力的污水相反则要求较大的钙投加量。
化学沉析工艺是按沉析药剂的投加地点来区分的,实际中常采用的有:前沉析、同步沉析和后沉析或在生物处理之后加絮凝过滤。
(1)前沉析
前沉析工艺的特点是沉析药剂投加在沉砂池中,或者初次沉淀池的进水渠(管)中,或者文丘里渠(利用涡流)中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物(大块状的絮凝体)则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。如果生物段采用的是生物滤池,则不允许使Fe2+药剂,以防止对填料产生危害(产生黄锈)。
前沉析工艺(如图2所示)特别适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施),因为通过这一工艺步骤不仅可以去除磷,而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉析药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉析后剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/1,完全能满足后续生物处理对磷的需要。
(2)同步沉析
同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺,在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将沉析药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中,个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水厂都采用,如广州大坦沙污水处理厂三期就是采用的同步沉析,加药对活性污泥的影响比较小。
(3)后沉析
后沉析是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行,因而也就有二段法工艺的说法。一般将沉析药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池(M池)中,并在其后设置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。
对于要求不严的受纳水体,在后沉析工艺中可采用石灰乳液药剂,但必须对出水PH值加以控制,比如采用沼气中的CO2进行中和。
采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷,但因为需恒定供应空气而运转费用较高。