無動(dòng)力生物凈化設(shè)備
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專業(yè)處理各種生活污水、醫(yī)療污水、清洗污水、屠宰污水、食品污水、工業(yè)污水等。
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針對(duì)印染廢水特點(diǎn)及其治理研究的現(xiàn)狀, 本課題前期采用了“UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)-缺氧好氧-混凝沉淀”組合工藝, 以蘇州一家印染企業(yè)排放的綜合性印染廢水為處理對(duì)象進(jìn)行中試研究, zui終實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物、色度、氮、硫的同步去除, 并且在對(duì)調(diào)試成功的數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上初步研究了各個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的氮、硫轉(zhuǎn)化去除機(jī)理。 UASB作為該組合工藝中的核心反應(yīng)器, 對(duì)實(shí)現(xiàn)同步去除COD、脫氮、除硫起到了關(guān)鍵作用。因此, 本文在前期研究基礎(chǔ)上, 從對(duì)*工況條件下運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、微生物學(xué)菌種鑒定和小試3個(gè)方面, 重點(diǎn)對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)碳、氮、硫的協(xié)同去除機(jī)理進(jìn)行研究, 以期為后續(xù)研究提供理論參考。
1、中試概況
中試在蘇州某印染廠進(jìn)行, 該廠以印染純棉纖維、滌綸、腈綸和棉混紡織物為主, 排放的是綜合性印染廢水。廢水pH為7。0~10。0, 水溫為30~40 ℃, 其它主要指標(biāo)為CODCr 452~775 mg·L-1、BOD5 98~185 mg·L-1、色度400~600倍、NH4+-N 22。5~40。6 mg·L-1、TN 70。3~102。3 mg·L-1、NO3--N 1。2~1。8 mg·L-1、TP 0。3~0。5 mg·L-1、SO42- 44。7~80。3 mg·L-1、S2- 32。5~41。8 mg·L-1、SS 225~400 mg·L-1, 未檢測(cè)出NO2--N和單質(zhì)硫(S0)。
中試裝置于2014年3月啟動(dòng)成功, 然后進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化得出：控制UASB水力負(fù)荷0。4 m3·m-2·h-1(冬季反應(yīng)器溫度低于15 ℃時(shí)降至0。3 m3·m-2·h-1), 活性污泥A反應(yīng)器DO=0。5~0。8 mg·L-1, B反應(yīng)器DO=0。2 mg·L-1, 接觸氧化反應(yīng)器采用漸減曝氣且氣水比為12:1, 混凝劑PAC(10%)和PAM(0。1%)投加量分別為1。2 mL·L-1和0。9 mL·L-1, 絮凝30 min, 實(shí)現(xiàn)了C、N、S的同步去除, 出水指標(biāo)達(dá)到并優(yōu)于《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287—2012)的直接排放標(biāo)準(zhǔn), 且連續(xù)半年運(yùn)行表明, 工藝穩(wěn)定。

2、UASB反應(yīng)器
①中試裝置
UASB為目前應(yīng)用廣泛的高效厭氧反應(yīng)器之一, 優(yōu)于普通水解酸化池。反應(yīng)器由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器、沉淀區(qū)和氣室組成, 具體如圖 2所示。反應(yīng)器規(guī)格為2 m×2 m×5 m(長(zhǎng)×寬×高), 均分為4個(gè)單元, 有效容積18 m3, 三相分離器(共4個(gè))高0。8 m, 集氣罩斜面坡度60°, 沉淀區(qū)斜面高度0。4 m、坡度55°, 布水區(qū)高0。8 m, 超高0。4 m, 設(shè)計(jì)進(jìn)水流量1 m3, 即水力負(fù)荷0。25 m3·m-2·h-1。由提升泵抽取, 從底部分兩道進(jìn)水, 并采用環(huán)形均勻布水方式, 具體如圖 2中底視圖所示。接種污泥取自蘇州某污水廠二沉池含水率82%的剩余污泥, 接種量15 g·L-1。反應(yīng)器先采用低負(fù)荷啟動(dòng), 原水經(jīng)自來水稀釋至CODCr為200 mg·L-1, 用硫酸調(diào)節(jié)pH為7。0~8。0, 以0。6 m3·h-1連續(xù)進(jìn)水, 5 d后逐步減少自來水用量, 提高進(jìn)水COD, 經(jīng)過15 d馴化, 松散污泥轉(zhuǎn)變?yōu)樾鯛钗勰?。再以原水作為進(jìn)水, 以正常負(fù)荷啟動(dòng), 并逐步提高水力負(fù)荷至設(shè)計(jì)值0。25 m3·m-2·h-1, 經(jīng)過40 d培養(yǎng), 形成了顆粒污泥, 粒徑為0。9~3。5 mm, 沉降性良好, MLVSS約48 g·L-1, VSS/SS為0。51, CODCr去除率為35%~41%, 即反應(yīng)器啟動(dòng)成功。由于進(jìn)水水溫為30~40 ℃, 反應(yīng)器內(nèi)能夠達(dá)到中溫消化所需的溫度。
②小試裝置
小試反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃自制, 尺寸為15 cm×100 cm(直徑×高度), 外置加熱棒于水中進(jìn)行水浴加熱, 控制為中溫消化, 接種污泥取自中試UASB反應(yīng)器內(nèi)已培養(yǎng)好的顆粒污泥, 溫度控制與污泥濃度同中試UASB反應(yīng)器。由于小試反應(yīng)器接種污泥取自已培養(yǎng)好的顆粒污泥, 因此, 無需長(zhǎng)時(shí)間菌種培養(yǎng)。進(jìn)水取自中試系統(tǒng)進(jìn)水, 調(diào)節(jié)pH為7。0~8。0, 連續(xù)運(yùn)行5 d, 出水即達(dá)到了中試UASB反應(yīng)器的出水標(biāo)準(zhǔn), 啟動(dòng)成功。
③檢測(cè)方法2。3。1 常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)
COD、色度、NH4+-N、TN、TKN、NO3--N、NO2--N、S2-、SO42-、SS、TP測(cè)定按國(guó)家環(huán)保總局發(fā)布的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4版)進(jìn)行;溫度、pH采用便攜式測(cè)定儀(HACH, America, SensION1)測(cè)定;BOD5測(cè)定采用BOD快速測(cè)定儀(HACH, America, TrakTMⅡ);對(duì)于S0的測(cè)定, 有研究得出可以采用液相色譜法和分光光度法, 本文采用分光光度法。
④微生物檢測(cè)
污泥樣品取自中試UASB反應(yīng)器污泥層, 取樣后裝入無菌袋密封, 利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR, 并委托上海歐易公司采用454高通量測(cè)序技術(shù)進(jìn)行微生物菌群鑒定, 實(shí)驗(yàn)流程為：①DNA提?。菏褂肊。Z。N。A Soil DNA試劑盒(OMEGA公司)抽提基因組DNA, 并用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)抽提DNA完整性;②PCR擴(kuò)增：按測(cè)序區(qū)域合成帶有5′454 A、B接頭-特異引物3′的融合引物, PCR儀為ABI GeneAmp9700型, 采用TransGen TransStart Fastpfu DNA Polymerase AP221-02型聚合酶, 每個(gè)樣品3個(gè)重復(fù), 將同一樣品PCR產(chǎn)物混合后用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè), 并用AXYGEN公司的AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒切膠回收, Tris-HCl洗脫;③熒光定量：參照電泳檢測(cè)結(jié)果, 將PCR產(chǎn)物用QuantiFluorTM-ST熒光定量系統(tǒng)(Promega公司)進(jìn)行檢測(cè)定量, 之后按照每個(gè)樣品測(cè)序量進(jìn)行相應(yīng)比例混合;EmPCR和Roche GS FLX+測(cè)序所用試劑分別為Roche GS FLX Titanium EmPCR Kits(Lib-L)和Roche GS FLX+ Sequencing Method Manual _XLR70 kit;④生物信息學(xué)分析：去除序列末端后引物和接頭序列、低質(zhì)量堿基、barcode標(biāo)簽序列、前引物序列, 丟棄長(zhǎng)度短于200 bp、模糊堿基數(shù)>0、序列平均質(zhì)量低于25的序列, 提取非重復(fù)序列, 與Silva數(shù)據(jù)庫中已比對(duì)的核糖體序列數(shù)據(jù)庫(16S/18S, SSU)進(jìn)行比對(duì), 并采用Mothur軟件將OTU中序列與Silva數(shù)據(jù)庫比對(duì), 找出zui相近且可信度達(dá)80%以上的種屬信息。納濾技術(shù)納濾膜又稱為超低壓反滲透膜，日本學(xué)者大谷敏郎曾對(duì)納濾膜的分離原理進(jìn)行了具體的定義：操作壓力≤1.50mPa，截留分子量200～1000，NaCl的截留率≤90%的膜可以認(rèn)為是納濾膜。現(xiàn)在，納濾膜分離技術(shù)已經(jīng)從反滲透技術(shù)中分離出來，成為介于超濾和反滲透技術(shù)之間的獨(dú)立的分離技術(shù)，己經(jīng)廣泛應(yīng)用于海水淡化、超純水制造、食品工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域，成為水處理技術(shù)中的一個(gè)重要的分支。
無動(dòng)力生物凈化設(shè)備a.溶解、擴(kuò)散原理：滲透物溶解在膜中，并沿著它的推動(dòng)力梯度擴(kuò)散傳遞，在納濾膜的表面形成物相之間的化學(xué)平衡，傳遞的形式是：能量=濃度o淌度o推動(dòng)力，使得一種物質(zhì)通過膜的時(shí)候必須克服滲透壓力。
b.電效應(yīng)：納濾膜與電解質(zhì)離子間形成靜電作用，電解質(zhì)鹽離子的電荷強(qiáng)度不同，造成膜對(duì)離子的截留率有差異，在含有不同價(jià)態(tài)離子的多元體系中，由于道南（DONNAN）效應(yīng)，使得膜對(duì)不同離子的選擇性不一樣，不同的離子通過膜的比例也不相同。
納濾過程之所以具有離子選擇性，是由于在納濾膜上或者膜中有負(fù)的帶電基團(tuán)，它們通過靜電互相作用，阻礙多價(jià)離子的滲透。納濾膜可能的荷電密度為0.5～2meq/g。
納濾膜的分離原理
納濾膜介于RO與UF膜之間，對(duì)NaCL的脫除率在90%以下，反滲透膜幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都有很高的脫除率，但納濾膜只對(duì)特定的溶質(zhì)具有高脫除率；
納濾膜主要去除直徑為1個(gè)納米（nm）左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量為100～1000，在飲用水領(lǐng)域主要用于脫除三鹵甲烷中間體、異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑，可溶性有機(jī)物，Ca、Mg等硬度成分及蒸發(fā)殘留物質(zhì)。

水處理工藝
污水處理一般來說包含以下三級(jí)處理：一級(jí)處理是它通過機(jī)械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、鐵離子、錳離子、油脂等。二級(jí)處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉(zhuǎn)化為污泥。三級(jí)處理是污水的深度處理，它包括營(yíng)養(yǎng)物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行消毒?？赡芨鶕?jù)處理的目標(biāo)和水質(zhì)的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。
純凈水處理工藝，視原水水質(zhì)而定。
如果原水是市政自來水，一般的流程是：
砂濾–活性炭過濾器–軟化（可有可無）–保安過濾器–反滲透–紫外消毒–產(chǎn)水
如果是一般的地表水，在進(jìn)入上述流程之前要?dú)⒕⑻砑有跄齽?br />如果是井水，在砂濾后要加除鐵錳過濾器。