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一級(jí)處理工藝及其發(fā)展趨勢(shì)

　　一級(jí)強(qiáng)化處理技術(shù)分為兩類(lèi):一類(lèi)側(cè)重于物化機(jī)理, 一類(lèi)側(cè)重于微生物的絮凝吸附原理。目前國(guó)內(nèi)外研究的一級(jí)處理工藝主要如下。

　　1 .1 　活化污泥法

　　活化污泥法是根據(jù)絮凝動(dòng)力學(xué)和生物吸附理論提出“絮凝吸附—沉淀—活化”的城市污水強(qiáng)化一級(jí)處理工藝。該工藝對(duì)污染物去除的強(qiáng)化作用主要包括污泥的絮凝、吸附和生物代謝3 種, 以前兩者的作用為主。

　　該工藝的特點(diǎn)是未經(jīng)沉淀的生活污水原水與生物污泥同時(shí)進(jìn)入混合反應(yīng)器(絮凝吸附池), 兩者在機(jī)械攪拌作用下充分混合, 經(jīng)充分絮凝吸附反應(yīng)后,大量污染物質(zhì)被絮凝吸附進(jìn)入污泥絮體, 出水進(jìn)入沉淀池, 實(shí)現(xiàn)固液分離, 而沉淀池出水就是終出水(見(jiàn)圖1)。為了恢復(fù)沉淀池飽和污泥的生物絮凝吸附活性, 將沉淀污泥短時(shí)間曝氣活化, 以部分降解吸附的有機(jī)物, 產(chǎn)生適量的微生物絮凝物質(zhì), 改善污泥的沉降性能, 同時(shí)保持污泥的好氧狀態(tài), 避免變黑、發(fā)臭。此過(guò)程在污泥活化池里進(jìn)行, 能耗遠(yuǎn)低于二級(jí)生物氧化反應(yīng)。該工藝是適用于環(huán)境狀況亟待改

　　1 .2 　混凝沉淀強(qiáng)化法

　　混凝沉淀強(qiáng)化法目前主要應(yīng)用于給水處理和部分工業(yè)廢水處理。由于需要投加大量的混凝劑且污水水質(zhì)常常急劇變化, 限制了其在城市污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用, 一般僅應(yīng)用于城市污水的深度處理中。近年來(lái), 隨著許多新型、、廉價(jià)的混凝劑的出現(xiàn)和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用, 混凝法與污水生物處理法相比具有了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

在活性污泥培養(yǎng)初期，活性污泥很少或基本沒(méi)有，此時(shí)鏡檢會(huì)出現(xiàn)大量的變形蟲(chóng)，當(dāng)變形蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)時(shí)，對(duì)污水基本沒(méi)有處理效果。

    在超高負(fù)荷的活性污泥系統(tǒng)中，鞭毛蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)，出水質(zhì)量很差。但在活性污泥培養(yǎng)過(guò)程中，鞭毛蟲(chóng)的出現(xiàn)并占優(yōu)勢(shì)，則說(shuō)明活性污泥已經(jīng)形成，并且向良性方向發(fā)展。在中等負(fù)荷的活性污泥中，草履蟲(chóng)將占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)的處理效果好活性污泥發(fā)育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水質(zhì)好。在低負(fù)荷延時(shí)曝氣活性污泥系統(tǒng)中，輪蟲(chóng)和線(xiàn)蟲(chóng)將占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)出水中可能挾帶大量的針狀絮體。輪蟲(chóng)和線(xiàn)蟲(chóng)大量出現(xiàn)表明活性污泥正常。如發(fā)現(xiàn)鐘蟲(chóng)不活躍，往往表示曝氣不足，如果出現(xiàn)鐘蟲(chóng)等原生動(dòng)物死亡，則說(shuō)明曝氣池內(nèi)有有毒物進(jìn)入。在大量鐘蟲(chóng)存在的情況下，楯線(xiàn)蟲(chóng)數(shù)量多而且活躍，這有可能會(huì)令污泥變得松散，如果鐘蟲(chóng)數(shù)量遞減，而楯纖蟲(chóng)數(shù)量增加，則潛伏著污泥膨脹的危險(xiǎn)。 鏡檢中發(fā)現(xiàn)各類(lèi)原生動(dòng)物極少，球衣菌或硫絲細(xì)菌很多時(shí)，說(shuō)明污泥已發(fā)生膨脹，若發(fā)現(xiàn)單個(gè)鐘蟲(chóng)活躍，其體內(nèi)的食物泡都能清晰可見(jiàn)，說(shuō)明污水處理程度高，DO充足。若在二沉池中有許多水蚤（魚(yú)蟲(chóng)），其體內(nèi)血色素低，說(shuō)明DO高；水蚤的顏色很紅時(shí)，則說(shuō)明出水幾乎無(wú)溶解氧。當(dāng)輪蟲(chóng)數(shù)量劇增時(shí)，則指示污泥老化，結(jié)構(gòu)松散并解體，應(yīng)加強(qiáng)排泥。

    絲狀菌的觀察：在活性污泥系統(tǒng)中，并不是絲狀菌越少越好，因?yàn)榻z狀菌在污泥絮體中起骨架作用。通過(guò)顯微鏡觀察絲狀菌的數(shù)量及長(zhǎng)度、豐度等可直接反映工藝的運(yùn)行情況。 需要補(bǔ)充的是：生物相觀察只是一種定性的方法，運(yùn)行中只能作為理化方法的補(bǔ)充手段，不可作為主要的工藝檢測(cè)方法，需要在不斷的實(shí)踐中注意積累資料，總結(jié)出本工程的生物相變化規(guī)律。

吹脫除氨

　　氨吹脫是首先將污水的pH調(diào)節(jié)到10.8——11.5，再使污水以水滴的形式逆流同大量空氣進(jìn)行傳質(zhì)，進(jìn)而將水中的氨氮以NH3的形式擴(kuò)散到大氣中的方法。這種除氨工藝簡(jiǎn)單，容易控制，但存在二個(gè)主要問(wèn)題:

　　(1)氨的吹脫效率隨pH值的關(guān)系很大，為了達(dá)到較高的氨氮去除率，必須對(duì)污水的pH值調(diào)節(jié)到堿性，需要投加堿，原水中酸度越高，調(diào)節(jié)pH消耗的堿量越大;脫氨后的污水還要降pH調(diào)整到中性，需要投加酸或CO2，這將增加運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)還增加了污水中的溶解性固體含量。

　　(2)氨吹脫的效率同水溫、氣溫有很大的關(guān)系，溫度越低，氨的脫除效率越低，20℃時(shí)，典型的氨去除率為90%——95%，而10℃時(shí)，氨去除率降低到75%以下。一般情況下吹脫的氣水比在3000以上，對(duì)于敞開(kāi)式系統(tǒng)，水溫將同環(huán)境氣溫趨于一致，環(huán)境溫度過(guò)低將大大影響吹脫效率，如果環(huán)境溫度低于0℃，脫氨塔將不能運(yùn)行。因此，對(duì)于氣溫較高的南方地區(qū)，如果水中酸度不高，采用吹脫法脫氮是可行的，在北方寒冷地區(qū)，則不易采用吹脫脫氮。

　　離子交換除氨

　　一般的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)NH+4沒(méi)有優(yōu)先選擇性，不能用來(lái)脫氨，但斜發(fā)沸石對(duì)氨離子具有優(yōu)先選擇性，可以用來(lái)脫氨，這種脫氨工藝在美國(guó)已經(jīng)應(yīng)用多年，效果良好。其主要工藝流程是:污水通過(guò)斜發(fā)沸石離子交換器的過(guò)程中，污水中NH+4同沸石上的Na+發(fā)生等當(dāng)量離子交換，Na+進(jìn)入到污水中，而NH+4則通沸石中的陰離子結(jié)合并固著在沸石中，這樣在流經(jīng)斜發(fā)沸石離子交換器的過(guò)程中，污水中氨得到去除。當(dāng)沸石對(duì)氨的吸附達(dá)到飽和后，則停止進(jìn)水，對(duì)沸石進(jìn)行再生，再生后的沸石可以恢復(fù)交換能力，進(jìn)入下一個(gè)周期的離子交換。這種工藝的出水中氨含量可以達(dá)到1mg/L左右。

　　影響斜發(fā)沸石交換過(guò)程的主要影響因素有:pH值、污水中陽(yáng)離子組成、沸石粒徑及水力負(fù)荷等。銨的佳交換pH值范圍為4——8，運(yùn)行證明，污水中陽(yáng)離子組成不同會(huì)影響到沸石對(duì)氨的交換容量，在通常的城市污水陽(yáng)離子濃度下，沸石對(duì)氨的實(shí)際交換容量約為總交換容量的1/4——1/5。此外，沸石粒徑越小、水力負(fù)荷越低，銨的去除效果越好。

COD的測(cè)試分析是廢水處理調(diào)試運(yùn)行工作的重要組成部分，一方面掌握工藝流程中各處理單元的進(jìn)出水情況，確保進(jìn)水穩(wěn)定，不至于產(chǎn)生較大的波動(dòng)和對(duì)系統(tǒng)的沖擊；另一方面，通過(guò)各處理單元前后進(jìn)出水的COD變化情況，了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結(jié)為以下三點(diǎn)：

    1）提供詳細(xì)的進(jìn)出水濃度，使管理人員根據(jù)濃度變化情況相應(yīng)的對(duì)運(yùn)行工況作出調(diào)整，保證廢水處理系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行；

    2）作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，反映各處理單元的運(yùn)行情況及處理效率等；

    3）為整個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據(jù)。

    活性污泥的生物相

    活性污泥的生物相觀察在廢水生化處理過(guò)程中作用極其重要，它不僅反映微生物培養(yǎng)程度和污泥馴化程度，并直接反映廢水的處理情況。 活性污泥是由細(xì)菌類(lèi)、真菌類(lèi)、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等多種微生物群體所組成的混合培養(yǎng)體。細(xì)菌具有較高的增殖速率和較強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能，真菌也具有分解有機(jī)物的能力。原生動(dòng)物以攝食游離的細(xì)菌為主，起到進(jìn)一步凈化水質(zhì)的作用，后生動(dòng)物則以攝食原生動(dòng)物為主。通過(guò)光學(xué)顯微鏡可以觀察真菌類(lèi)的絲狀菌和原生動(dòng)物與后生動(dòng)物的生物相，通過(guò)觀察與辨別其種屬和數(shù)量可以判斷污泥的質(zhì)量和處理水質(zhì)的優(yōu)劣，因此，將原生動(dòng)物和后生動(dòng)物稱(chēng)為活性污泥系統(tǒng)中的指示性生物。 除活性污泥宏觀指標(biāo)外，采用普通光學(xué)顯微鏡可以觀察污泥的微觀生物指標(biāo)，即污泥的生物相。生物相觀察包括兩個(gè)部分：一部分是觀察原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等指示性生物的數(shù)量及種類(lèi)變化。不同質(zhì)量的活性污泥中存在不同的指示生物，通過(guò)指示性生物的觀察，可以間接評(píng)估活性污泥的質(zhì)量。另一部分是觀察活性污泥中絲狀菌的數(shù)量。不同質(zhì)量的活性污泥中絲狀菌的量是不同的，通過(guò)絲狀菌數(shù)量的測(cè)量，也可間接反映活性污泥的質(zhì)量。

    （1）指示性生物的觀察：對(duì)于某一特定的污水處理系統(tǒng)，當(dāng)活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，其生物相也基本保持穩(wěn)定，如果出現(xiàn)變化，則表示活性污泥質(zhì)量發(fā)生了變化，應(yīng)進(jìn)一步觀察并采取處理措施。微生物的種類(lèi)繁多，其命名方法也非常復(fù)雜。從實(shí)際出發(fā)，運(yùn)行人員應(yīng)熟練掌握活性污泥中常見(jiàn)的微型指示生物：變形蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優(yōu)勢(shì)以及比例多少，將取決于工藝的運(yùn)行狀態(tài)。