超聲波-缺氧好氧組合體系的構(gòu)建（一）

超聲波—缺氧/好氧組合體系的構(gòu)建〔一〕論文關(guān)鍵詞：超聲波缺氧/好氧模型污泥減量論文摘要：污泥原位減量化技術(shù)是解決目前污水處理過程中產(chǎn)生剩余污泥問題的重要途徑。本文設(shè)計(jì)的超聲波-缺氧/好氧組合工藝實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪菍⒊暡ㄌ幚砼c缺氧/好氧(A/)工藝相結(jié)合對(duì)污泥進(jìn)展原位減量化。首先采用超聲波直接對(duì)回流污泥進(jìn)展超聲處理，然后將超聲波處理后的回流污泥返回缺氧池以及好氧池進(jìn)展隱性生長，減少后續(xù)的剩余污泥產(chǎn)出量。同時(shí)，該設(shè)計(jì)并未影響出水水質(zhì)。本文側(cè)重對(duì)模型的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵是缺氧、好氧同池局部以及沉淀池、超聲波處理器的設(shè)計(jì)與選擇。模擬設(shè)計(jì)與常規(guī)工藝的實(shí)際設(shè)計(jì)有一定差異，局部參數(shù)是探究性的選擇。1緒論1.1設(shè)計(jì)參考水量與水質(zhì)設(shè)計(jì)規(guī)模：0.43/d處理規(guī)模實(shí)驗(yàn)室工藝模擬。.進(jìn)水水質(zhì)：Dr=600g/L,BD5=280g/L,總氮=77g/L,氨氮=35g/L總磷=3.0g/L.出程度均水質(zhì)：Dr≤70g/L，BD5≤20g/L，SS≤30g/L，氨氮≤5g/L.污泥減少量預(yù)計(jì)在90%。1.2我國城市主要污水處理工藝及其特點(diǎn)我國現(xiàn)有城市污水處理廠80％以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、二級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。活性污泥法(AtivatedSludgePress)[1]是以活性污泥為主體的生物處理方法，它的主要構(gòu)筑物是曝氣池和二次沉淀池。需處理的污水和回流污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，成為混合液。在曝氣池內(nèi)注入壓縮空氣進(jìn)展曝氣，在好氧狀態(tài)下，污水中的有機(jī)物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩(wěn)定，然后混合液流人二沉池。澄清水溢流排放，但該法存在污泥膨脹而影響處理效果的缺點(diǎn)。主要處理生活污水，占地面積大，運(yùn)行管理方便，對(duì)污泥膨脹進(jìn)展控制，運(yùn)行本錢低。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷較低，SVI控制較嚴(yán)格，否那么泥水不易別離，引起污泥膨脹而導(dǎo)致出水水質(zhì)差?；钚晕勰喙に嚨哪康氖窃谧畲笙薅冉档虰D的同時(shí)，減少污泥的產(chǎn)量?；钚晕勰喾?AtivatedSludgePress)具有基建投資盛處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今世界廢水生物處理的主流工藝，但是在污水的生物處理過程中產(chǎn)生大量的生物污泥，需要經(jīng)別離、穩(wěn)定、消化、脫水及外置等步驟，這需要大量的基建投資和高昂的運(yùn)行費(fèi)用，剩余污泥處理和處置所需的投資和運(yùn)行費(fèi)用可占整個(gè)污水處理廠投資和運(yùn)行費(fèi)用的25％～65％，已成為廢水生物處理技術(shù)面臨的一大難題．開發(fā)不降低污水處理效果、實(shí)現(xiàn)污泥產(chǎn)量最小化的廢水生物處理工藝，是解決污泥問題較理想的途徑。剩余污泥通常會(huì)有相當(dāng)量的有毒有害物質(zhì)以及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，包括各種重金屬、有毒有機(jī)物〔PBs、AX等〕，大量病原菌、寄生蟲(卵)以及N和P等營養(yǎng)元素。假如不進(jìn)展妥善處理與處置，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成“二次污染〞。污泥的最終處置常采用填埋、填海和用于農(nóng)業(yè)。但隨著可用土地的減少，考慮到人體的安康，在污泥用于農(nóng)業(yè)之前必須進(jìn)展進(jìn)一步處理等，污泥的最終處置越來越困難，這使人們對(duì)于能減少污泥產(chǎn)量的生物處理工藝更加感興趣。生物活性污泥法有多種處理工藝，隨著國外許多新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被引進(jìn)到我國，城市二級(jí)污水處理廠常用的工藝方法有[2-3]：普通曝氣法、A—B法(二段曝氣法)、A/除磷工藝、A/脫氮工藝、A/除磷脫氮工藝、氧化溝工藝等。已有的生物除磷脫氮工藝可分成A/系列、氧化溝系列和序批式反響器(SE)系列等。隨著各個(gè)系列不斷地開展和改進(jìn),形成了目前較典型的工藝，如A/工藝、A/工藝、改進(jìn)A/、倒置A/工藝、RBEL氧化溝工藝、百樂克工藝等。目前我國新建及在建的城市污水處理廠所采用的工藝中，各種類型的活性污泥法仍為主流，占90％以上，其余那么為一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、生物膜法及與其他處理工藝相結(jié)合的自然生態(tài)凈化法等污水處理工藝技術(shù)。1.3我國污泥開展概況與污泥減量化的提出污泥是廢水生物處理的副產(chǎn)物，隨著廢水處理量增加，污泥處理處置已成為困擾污水處理廠和全社會(huì)的重大問題。現(xiàn)代廢水處理技術(shù)，按其作用原理，可分為物理法、化學(xué)法和生物法三類。廢水生物處理根據(jù)生化反響機(jī)理不同，分為好氧處理和厭氧處理兩大類[4]。隨著我國城市污水處理量和處理率的增加，污泥的產(chǎn)生量快速增長，污泥的處理與處置成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域一個(gè)重要課題。國內(nèi)在污水處理廠污泥的處理處置方面還存在一些問題[1]：國內(nèi)外雖然對(duì)污水處理技術(shù)與處置標(biāo)準(zhǔn)給予了更多的關(guān)注，但由于經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)、管理等諸多方面的原因，對(duì)污泥處理不夠重視。污泥成分日益復(fù)雜，污泥處理難度增加。隨污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)步，為防止水體富營養(yǎng)化，污水處理既要進(jìn)展有機(jī)物的去除，又要進(jìn)展N、P等無機(jī)營養(yǎng)物的去除。為滿足污水回用，到達(dá)污水資源化的目的，需進(jìn)一步去除污水中的污染物質(zhì)，隨著這種處理功能的拓展，污泥量隨之增加。目前我國污泥的處理大多采用厭氧消化，其前期一次性投資大，而且還有工藝負(fù)荷低、平安性要求高、運(yùn)行管理難度大、運(yùn)行經(jīng)歷缺乏等問題。污泥的處理與處置費(fèi)用昂貴，一般要占總運(yùn)行費(fèi)用的30%(填埋)一60%(燃燒)。污泥問題不僅是中國也是全世界面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。污泥問題使人們對(duì)于能減少污泥產(chǎn)量的生物處理工藝更加關(guān)注。為了防止污泥的二次污染，應(yīng)盡可能通過技術(shù)進(jìn)步和工藝改造等手段減少污泥的產(chǎn)生量，大力開展促進(jìn)污泥減量技術(shù)的研究，以大幅度降低現(xiàn)有污泥處理處置基建和運(yùn)行費(fèi)用，促進(jìn)污水處理技術(shù)的日益完善，到達(dá)污染控制和清潔消費(fèi)的目的。剩余污泥減量化[5]是通過物理、化學(xué)、生物等手段，主要依靠降卑微生物產(chǎn)率以及利用微生物自身內(nèi)源呼吸進(jìn)展氧化分解，使污水處理設(shè)施向外排放的生物量到達(dá)最小，是從根本上、本質(zhì)上減少污泥量。假設(shè)將污水處理看成消費(fèi)過程，將清潔消費(fèi)的理念運(yùn)用到污水處理，剩余污泥的減量化是從源頭進(jìn)展治理的“綠色消費(fèi)〞。所謂污泥減量技術(shù)，是指在保證污水處理效果的和剩余污泥資源化根底上進(jìn)一步提出的剩余污泥處置新概念，采用適當(dāng)?shù)拇胧┦固幚硪粯恿康奈鬯a(chǎn)生的污泥量降低的各種技術(shù)。根據(jù)微生物處理工藝中影響剩余污泥產(chǎn)生的可能途徑，將污泥減量化技術(shù)歸納為降低細(xì)菌合成量的解偶聯(lián)技術(shù)、增強(qiáng)微生物進(jìn)展內(nèi)源呼吸代謝的溶胞技術(shù)、利用食物鏈作用強(qiáng)化微型動(dòng)物對(duì)細(xì)菌捕食的技術(shù)。目前，國內(nèi)外對(duì)污泥處理處置的研究主要致力于污泥的資源化和減量化方面，如污泥制磚、制煙氣脫硫吸附材料、園林利用、農(nóng)用等資源化利用方面的研究，污泥解偶聯(lián)、臭氧氧化、微型動(dòng)物捕食、超聲波破解等減量化技術(shù)方面的研究[6]。超聲波處理技術(shù)因其在細(xì)胞破碎方面具有高效、穩(wěn)定、清潔、平安等優(yōu)點(diǎn)，在污泥處理中可以進(jìn)步污泥脫水性能和可降解性能，且應(yīng)用方便，因此在近年來的污泥減量研究方面?zhèn)涫荜P(guān)注。1.4超聲波技術(shù)與污泥處理超聲波[4]與聲波一樣，是一種在彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波。通常將超出人耳聽覺上限〔≥20kHz〕的聲波稱為超聲波，超聲波常用的頻率大約在20KHz~3Hz之間。超聲波用于工業(yè)較早。低強(qiáng)度的超聲波通常用于測(cè)量流量，而將超聲波用于污泥減量是一個(gè)全新的領(lǐng)域。超聲波通過交替的壓縮和擴(kuò)張作用產(chǎn)生空穴作用，在溶液中這個(gè)作用以微氣泡的形成、生長和破裂來表達(dá)，以此壓碎細(xì)胞壁，釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的成分和細(xì)胞質(zhì)，以便進(jìn)一步降解。超聲波細(xì)胞處理器能加快細(xì)胞溶解，用于污泥回流系統(tǒng)時(shí)，可強(qiáng)化細(xì)胞的可降解性，減少污泥的產(chǎn)量；用于污泥脫水設(shè)備時(shí)，有利于污泥脫水和污泥減量。超聲波由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，經(jīng)探針導(dǎo)入污水中，超聲波的設(shè)計(jì)頻段在25～30kHz.小于25kHz在人的聽力范圍內(nèi)，產(chǎn)生噪聲問題；而超過35kHz時(shí)，能量利用率低。超聲波的作用受到液體許多參數(shù)的影響，如：溫度、粘度和外表張力等。此外，超聲波與各種液體的接觸時(shí)間、探針的幾何形狀和材質(zhì)也是超聲波應(yīng)用的影響。超聲波對(duì)生物體有多方面的作用。在不破壞細(xì)胞前提下，采用適當(dāng)頻率的強(qiáng)度和輻照時(shí)間，可以進(jìn)步整個(gè)細(xì)胞的新陳代謝效率，加速細(xì)胞生長。低強(qiáng)度〔能量〕超聲波輻射能進(jìn)步細(xì)胞和酶的活性以及強(qiáng)化物系間傳質(zhì)，具有促進(jìn)細(xì)胞生長、增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)酶的消費(fèi)、進(jìn)步酶促反響速率和加速細(xì)胞新陳代謝的作用。有研究說明低強(qiáng)度超聲波輻射能進(jìn)步生物細(xì)胞或酶活性的作用效應(yīng)，超聲波輻射能顯著進(jìn)步污泥好氧消化效率，超聲波輻射后可改善消化液的沉降性能。低強(qiáng)度超聲輻射預(yù)處理活性污泥后，會(huì)干擾活性污泥在廢水凈化過程中對(duì)糖類、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的正常合成代謝，使污泥胞外聚合物〔EPS〕組成成分含量發(fā)生明顯變化。低強(qiáng)度超聲預(yù)處理不會(huì)迅速改變污泥優(yōu)勢(shì)種群組成，但可能造成一些種群微生物代謝受到抑制，改變了各種群個(gè)體數(shù)量增長的平衡，從而引起污泥整體代謝特征的變化[5]。超聲波處理可以改善污泥脫水性能、加速污泥細(xì)胞水解、進(jìn)步污泥生物活性。由于污泥厭氧發(fā)酵的控制步驟是生物細(xì)胞的水解，使顆粒性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性的有機(jī)物，而正常生物水解反響非常緩慢，造成厭氧處理周期長。高強(qiáng)度(能量)超聲波可能破壞微生物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物釋放出來，加快細(xì)胞水解過程，將厭氧消化時(shí)間大大縮短。例如據(jù)文獻(xiàn)?超聲波強(qiáng)化一次污泥沉降與脫水性能的研究?說明，短時(shí)間的超聲作用可以進(jìn)步污泥脫水和沉降性能，超聲處理7s后濾餅含水率降低2.9％；超聲10s時(shí)粘度和比阻值最小，比原污泥分別減小29.4％和24.270；15s后污泥沉降速率是原污泥的3.7倍。如投加絮凝劑，投加量為0.054g/L時(shí)污泥沉降速率最快，最終污泥體積為84.5％，粘度值最低，為84.5pa·s.參加超聲l0s作用后，最正確絮凝劑投加量為0.027g/L,且最終污泥體積比單獨(dú)投加0.054g/L時(shí)減小4％，粘度值降低14.8％。超聲波與絮凝劑的聯(lián)用可以改善污泥脫水性能和沉降性能，減小絮凝劑的量達(dá)一半以上。水性大大進(jìn)步，大幅度減少污泥量。Bien等[4]在消化污泥中參加3g/gd.有機(jī)絮凝劑后超聲預(yù)處理15s，進(jìn)步了污泥濃縮程度，較未預(yù)處理污泥體積減少50%，認(rèn)為超聲場(chǎng)改變絮凝劑內(nèi)局部子構(gòu)造，促進(jìn)了絮凝劑作用效果。據(jù)?剩余污泥的超聲破解與影響因素程度分析?說明，采用超聲波技術(shù)破解污泥絮體及污泥微生物細(xì)胞，使固體性有機(jī)物與胞內(nèi)物質(zhì)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物〔SD〕。SD溶出率隨超聲作用時(shí)間、聲強(qiáng)及聲能密度的增加而增加，在一定聲強(qiáng)下，SD溶出率隨時(shí)間延長呈線性增長趨勢(shì)，即污泥破解反響遵從一級(jí)反響動(dòng)力學(xué)規(guī)律。VSS的變化規(guī)律同SD溶出率的變化規(guī)律相似。來，加快細(xì)胞水解過程，將厭氧消化時(shí)間大大縮短。Tieh等人[4]用41kHz~3217kHz超聲波處理污泥30~120in后厭氧發(fā)酵，結(jié)果顯示，厭氧發(fā)酵時(shí)間從22d降到8d，而且揮發(fā)性有機(jī)物的去除率從45.8%進(jìn)步到50.3%，同時(shí)H4的產(chǎn)率進(jìn)步2.2倍。Bugrier等[4]用20kHz超聲波對(duì)污泥預(yù)處理后厭氧消化，超聲波輸入能量從660kJ/kgTS~14547kJ/kgTS，生物氣產(chǎn)量較對(duì)照至少進(jìn)步25%。?低強(qiáng)度超聲波輻射對(duì)污泥生物活性的影響機(jī)制?研究說明，通過測(cè)定超聲輻射前后污泥性質(zhì)的變化,不同處理方式對(duì)污泥活性影響以及自由基去除劑NaH3參加對(duì)超聲作用效果影響,初步討論了低強(qiáng)度超聲波輻射對(duì)污泥生物活性的影響機(jī)制.研究結(jié)果說明,低強(qiáng)度超聲輻射的機(jī)械作用和空化作用,使污泥絮體破碎,強(qiáng)化了固-液對(duì)氧的傳質(zhì),進(jìn)步了酶活性以及增加了溶液中可利用基質(zhì),從而強(qiáng)化了污泥的生物活性；不過,超聲輻射同時(shí)也產(chǎn)生大量自由基,會(huì)對(duì)污泥生物活性產(chǎn)生抑制或破壞.因此,低強(qiáng)度超聲輻射對(duì)污泥活性影響是促進(jìn)效應(yīng)和抑制效應(yīng)共同作用的綜合表現(xiàn).采用適當(dāng)?shù)妮椛鋮?shù)直接對(duì)活性污泥進(jìn)展超聲預(yù)處理，然后再與廢水混合反響，可以進(jìn)步活性污泥對(duì)廢水有機(jī)物的去除。處理過程中會(huì)產(chǎn)生出類似污泥“解偶聯(lián)〞機(jī)制[6]的現(xiàn)象，這對(duì)于污水處理過程中污泥減量具有一定意義。有研究者將活性污泥經(jīng)超聲波處理后再回流到曝氣池，有效地減少了剩余污泥產(chǎn)量，甚至做到反響器不產(chǎn)生剩余污泥。G..Zhang等[4]研究發(fā)現(xiàn)利用25kHz，120k/kgDS的超聲波，超聲波處理時(shí)間15分鐘，污泥超聲波比例為2/14，污泥減量達(dá)91.1％?；趯?duì)上述技術(shù)的討論以及研究成果的學(xué)習(xí)，結(jié)合目前國內(nèi)外常用的污水處理工藝、污水處理方法和理論以及低強(qiáng)度超聲波輻射處理污泥的技術(shù)[7]，我們決定把低強(qiáng)度超聲波預(yù)處理活性污泥技術(shù)結(jié)合缺氧/好氧〔A/〕傳統(tǒng)工藝，構(gòu)建一套目前國內(nèi)外研究尚少的新型污水處理組合工藝體系，以到達(dá)污泥減量化與污水出水水質(zhì)高效達(dá)標(biāo)的目的，實(shí)驗(yàn)研究的前期階段，將結(jié)合目前的教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地與師資，根據(jù)本課題的指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)出一套工藝運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來，以便課題的深化研究與開展。1.5超聲波-缺氧/好氧〔Ultrasundave—Anxi/aerbi〕組合技術(shù)的提出在缺氧/好氧〔A/〕傳統(tǒng)工藝[8]的根底上，采用低頻率低劑量的超聲波直接對(duì)活性污泥進(jìn)展超聲預(yù)處理，然后再與污水混合反響的操作新形式，以大幅度降低處理能耗，增強(qiáng)活性污泥吸附和氧化去除廢水中有機(jī)物的才能，減少后續(xù)剩余污泥產(chǎn)出量。污泥局部回流與進(jìn)水混合依次進(jìn)入到缺氧反響區(qū)、好氧反響區(qū)，參與工藝的循環(huán)運(yùn)行，經(jīng)過好氧區(qū)的混合液局部回流與進(jìn)水混合，剩余混合液流入沉淀池，澄清水溢流排放。剩余污泥經(jīng)過超聲波的穩(wěn)定化、無害化處理，到達(dá)較好的減量化效果[9]。缺氧單元放到好氧單元前，利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源，稱之為前置反硝化流程，通過混合液回流把硝酸鹽和亞硝酸鹽帶入缺氧單元。在好氧單元．污水中的有機(jī)物被活性污泥中的微生物群體分解而得到穩(wěn)定。工藝模擬實(shí)驗(yàn)，前期需要根據(jù)所模擬設(shè)計(jì)的污水水量與水質(zhì)(Dr、BD5、SS、氨氮)特點(diǎn)、本研究工藝的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)室地理位置、以及出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等選用適宜的工藝材料與設(shè)備，并進(jìn)展相關(guān)的計(jì)算與工程造價(jià)的預(yù)評(píng)估，主要包括超聲波預(yù)處理活性污泥單元、活性污泥與污水混合進(jìn)水單元、缺氧單元、好氧單元、沉淀池、混合液回流系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、剩余污泥處理處置系統(tǒng)、出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。根據(jù)課題所設(shè)計(jì)的模型，對(duì)工藝流程進(jìn)展構(gòu)建。并對(duì)設(shè)備的可行性進(jìn)展檢查。中期那么根據(jù)所采用的合理超聲波處理參數(shù)、對(duì)活性污泥進(jìn)展預(yù)處理培養(yǎng)，設(shè)定污水流量、啟開工藝設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展模擬研究，監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)、計(jì)算剩余污泥量。后期那么綜合相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，與國內(nèi)外傳統(tǒng)污水處理工藝的運(yùn)行效果進(jìn)展對(duì)照，綜合出該新型工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出污泥減量化處理處置的新經(jīng)歷。1.6設(shè)計(jì)任務(wù)與內(nèi)容設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成超聲波-缺氧/好氧組合工藝實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)，處理水量為0.43/d。工藝一般包括以下內(nèi)容：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模大小確定模型適宜的大小，工藝流程設(shè)計(jì)說明，處理構(gòu)筑物型式說明，設(shè)備的選用和計(jì)算，主要反響裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算，模型的整體布置，工藝設(shè)計(jì)圖繪制，編制主要設(shè)備材料表。2超聲波-缺氧/好氧組合工藝在前置缺氧-好氧生物脫氮活性污泥工藝的根底上，結(jié)合超聲波預(yù)處理活性污泥減量化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，進(jìn)展工藝的改造與創(chuàng)新[10-12]。2.1超聲波-缺氧/好氧工藝流程圖SHAPE\*ERGEFRAT圖2.1超聲波-缺氧/好氧工藝流程圖2.2工藝流程說明2.2.1污泥的人工培養(yǎng)成分濃度/g?L-1成分濃度/g?L-1淀粉268(NH4)2S4112蔗糖200al26蛋白胨132nS4?H26牛肉膏68FeS40.3NaH380gS4?7H266尿素8KH2P448.8進(jìn)程度均水質(zhì)：Dr=600g/L,BD5=280g/L,總氮=77g/L,氨氮=35g/L,總磷=3.0g/L表2.1[1]人工模擬城市污水使用液的組成與濃度試驗(yàn)所用接種污泥取自污水處理廠二沉池回流活性污泥。接種污泥取回后，先用紗布過濾以去除泥沙等雜質(zhì)，以免對(duì)后續(xù)測(cè)定及裝置的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響，然后將污泥投入實(shí)驗(yàn)室內(nèi)塑料桶中，參加人工合成廢水，組成與比例見表2.1，按照SBR的運(yùn)行方式運(yùn)行。培養(yǎng)數(shù)日，待污泥恢復(fù)活性后將污泥投入試驗(yàn)裝置中，此時(shí)每套裝置的LSS大約在1000g/L。經(jīng)過20一30天的穩(wěn)定培養(yǎng)，污泥未出現(xiàn)膨脹，污泥濃度穩(wěn)定在4000g/L，剩余污泥及時(shí)排出，污泥外觀呈糞黃色，礬花絮體大，微生物相很豐富，出現(xiàn)了原生動(dòng)物及后生動(dòng)物，說明污泥狀態(tài)良好，然后進(jìn)入試驗(yàn)運(yùn)行階段。2.2.2進(jìn)水剩余污泥與所配原水混合均勻，注入體積20L左右的有機(jī)玻璃配水箱，用污水泵抽送到缺氧處理區(qū)，與好氧區(qū)處理后的回流上清液以及超聲波處理后的回流污泥混合。2.2.3缺氧反硝化-好氧硝化把空壓機(jī)控制空氣的閥門開到預(yù)先設(shè)定一檔，底部進(jìn)展微曝氣，開動(dòng)攪拌器，此時(shí)溶解氧的濃度小于0.5g/L，持續(xù)時(shí)間8h。反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作為碳源，將好氧曝氣區(qū)回流液帶入的大量N3-N和N2-N復(fù)原為N2釋放至空氣中.BD5濃度下降，N3-N的濃度大幅度下降，而磷的變化很小，在缺氧池內(nèi)進(jìn)展反硝化脫氮，反硝化產(chǎn)生堿度補(bǔ)充硝化反響需要，無需外加碳源，節(jié)省后續(xù)曝氣量，有效控制污泥膨脹[7]。缺氧/好氧反響同池，把空壓機(jī)控制空氣的閥門開到預(yù)先設(shè)定的另一檔，底部進(jìn)展大幅度曝氣，開動(dòng)攪拌器，溶解氧濃度大于2g/L，持續(xù)時(shí)間4h，好氧處理區(qū)進(jìn)展SS、D的分解，有機(jī)物被微生物生化降解而繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但該過程使N3-N濃度增加，磷隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快速度下降，好氧池將NH3-N完全硝化，缺氧池完成脫氮功能，缺氧池和好氧池結(jié)合完成除磷的功能。好氧處理后的上清液局部用泵抽送回流到缺氧反響區(qū)。2.2.4沉淀區(qū)污泥與超聲波處理處理后的混合液進(jìn)入到沉淀系統(tǒng)，污泥通過自重沉淀積蓄在蓄泥斗，局部污泥用泵抽送到超聲波處理系統(tǒng)，按照選定的超聲波處理參數(shù)進(jìn)展超聲波輻射，參考文獻(xiàn)?低強(qiáng)度超聲波輻射活性污泥的生物效應(yīng)及其應(yīng)用試驗(yàn)研究?，選取組合參數(shù)范圍在21～28KHz，10～40,2～5in[4,14-15]間，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)的研究成果，超聲波預(yù)處理活性污泥組合參數(shù)選?。?8KHz,10,5in[4]。處理后的活性污泥回流到缺氧區(qū)，與進(jìn)水混合，沉淀區(qū)的剩余污泥通過污泥脫水系統(tǒng)排放。計(jì)算剩余污泥的排放量。2.2.5出水對(duì)沉淀池出水進(jìn)展必要的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)，包括BD、D、SS、氨氮等，與原水水質(zhì)進(jìn)展對(duì)照，參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，看是否達(dá)標(biāo)。2.3超聲波-缺氧/好氧工藝實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)體與計(jì)算1-配水箱；2-缺氧區(qū)；3-好氧區(qū)；4-沉淀區(qū)；5-集水箱；6-進(jìn)水泵；7-曝氣頭;8-曝氣頭；9-空壓機(jī)；10-超聲波處理器；11-污泥泵；12-污泥泵；13-攪拌器;14-污泥脫水；15-回流泵圖2.2超聲波-缺氧/好氧工藝實(shí)驗(yàn)室模擬圖2.3.1超聲波污泥處理裝置超聲波預(yù)處理活性污泥組合參數(shù)：28KHz,10,5in。裝備參考?超聲波污泥減量化技術(shù)的研究?中提及的，由北京天地人公司自德國超聲波公司引進(jìn)B05000-KS1000/2000型超聲設(shè)備進(jìn)展改造設(shè)計(jì)，該裝置超聲發(fā)生頻率為28kHz，電功率為5000，容積為29L，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)工藝所需，設(shè)計(jì)成28kHz，50可調(diào)型，容積為10L左右。剩余污泥被超聲波破解，并將其破解液與生活廢水一起回流進(jìn)入缺氧池。圖2.3超聲波設(shè)備流程圖參照上述超聲波技術(shù)參數(shù)，結(jié)合本工藝需求參數(shù)進(jìn)展改造設(shè)計(jì)。圖2.4超聲波裝置實(shí)物圖Fig.2.4Thebjetivehartabutultrasundavesequipent2.3.2配水系統(tǒng)流量以0.43/d，400L水參考計(jì)算。考慮到實(shí)驗(yàn)實(shí)際需要，以及實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地資源的充分利用，設(shè)計(jì)配水箱容量在20L左右，一次可配水左右，箱外高525，箱內(nèi)高520，有機(jī)玻璃壁厚5，箱外寬210，箱內(nèi)寬200。底部為正方形，箱頂不加蓋，直接用管道伸進(jìn)箱底抽水。在箱內(nèi)500高度處刻畫尺寸標(biāo)注，指示出0.023，20L體積標(biāo)線，20為設(shè)計(jì)超高。2.3.3缺氧區(qū)處理系統(tǒng)水力停留時(shí)間8h，即進(jìn)水缺氧處理8h。那么估計(jì)一天24小時(shí)中，8小時(shí)理論流過水量,箱內(nèi)設(shè)計(jì)有效容積為0.1333，133L，理論進(jìn)、出水流速，8小時(shí)內(nèi)配水系統(tǒng)大概需要配水次數(shù)，設(shè)計(jì)有機(jī)玻璃壁厚5，箱內(nèi)底部長400，寬400，箱內(nèi)總高850，830高度處為缺氧區(qū)與導(dǎo)流區(qū)接觸界面，留空20，箱內(nèi)間隔底部5—15高度處，設(shè)計(jì)10高的狹縫，用于混合液適量回流，底部安置曝氣頭，頂部安裝攪拌器，箱壁設(shè)置污泥回流管道以及上清液回流管道。2.3.4導(dǎo)流區(qū)系統(tǒng)缺氧處理區(qū)與好氧處理區(qū)之間的狹縫區(qū)即為導(dǎo)流區(qū)。設(shè)計(jì)有機(jī)玻璃擋板高820，狹縫寬10，長400，擋板底部間隔好氧處理系統(tǒng)底部15。2.3.5好氧處理系統(tǒng)水力停留時(shí)間4h，即進(jìn)水好氧處理4h。每小時(shí)從缺氧區(qū)流進(jìn)水量為0.01663，需停留4小時(shí)，那么理論設(shè)計(jì)有效容積，好氧區(qū)與缺氧區(qū)流速一樣，有機(jī)玻璃壁5，實(shí)際箱內(nèi)長200，寬400，高788.15，頂部留空區(qū)46.85，底部一側(cè)設(shè)置45°斜角。底部設(shè)置曝氣頭，設(shè)計(jì)與箱底連接收道，與空壓機(jī)連接，頂部設(shè)置攪拌器。2.3.6狹縫回流區(qū)好氧處理系統(tǒng)與沉淀系統(tǒng)交接處的狹區(qū)，用于少量混合液回流到缺氧處理系統(tǒng)與進(jìn)水混合。估取寬10，長400。2.3.7沉淀系統(tǒng)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)為大膽性、探究性估取，并未完全參照常規(guī)參量選取，需要在實(shí)際工藝中，進(jìn)展后續(xù)測(cè)定和驗(yàn)證。沉淀池流量為0.01663/h，即4.61*10-63/s，那么設(shè)計(jì)內(nèi)高800，內(nèi)部直徑200，間隔箱頂50，中心管直徑50，管高250，面積25002，中心管與反射板間間隔高度10，反射板寬50，出水擋板與沉淀池頂蓋底部相距40，擋板間隔一側(cè)池壁20，出水區(qū)設(shè)置管道與清水箱連接，蓄泥錐體高100，底部寬50，底部設(shè)計(jì)管道與超聲波處理系統(tǒng)以及剩余污泥脫水處理系統(tǒng)連接，沉淀系統(tǒng)上部有機(jī)玻璃箱蓋外一側(cè)設(shè)置上清液回流管路，與缺氧處理系統(tǒng)連接。2.3.8集水箱根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)高度700，寬180，長400，有機(jī)玻璃壁厚5。底部設(shè)置排水管路，靠近箱底處設(shè)置取水口，箱頂設(shè)置進(jìn)水口。2.3.9攪拌系統(tǒng)攪拌器采用漿式攪拌器，攪拌軸制作材料采用45鋼，槳葉采用45鋼片。選用功率較低、實(shí)驗(yàn)室常用的51K60GU-型電動(dòng)機(jī)，60，220V,0.9A,5f,50/60Hz,1300/1600r/in，內(nèi)部設(shè)置減速機(jī)，調(diào)速控制攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)55r/in左右，減速比,在電動(dòng)機(jī)正常減速比范圍內(nèi)。或選用調(diào)速電磁制動(dòng)電機(jī):50HZ:90-1400r/in，60HZ:90-1600r/in。也可以選用功率在60、頻率50/60Hz左右的其它牌子電動(dòng)機(jī)，諸如JS微型電機(jī)：電機(jī)功率，6—200；減速比，1:3—1:1800。或者參考選用、改造本校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用非型號(hào)攪拌器和電動(dòng)機(jī)。2.3.10空壓機(jī)參照50-300三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，流量0.43/in—3463/in,升壓9.8kpa—78.4kpa，功率0.7k—160k，口徑50—300，設(shè)計(jì)成流量可調(diào)，雙控制系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備配套的壓力表等裝置?；蛘邊⒖歼x用、改造本校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用空壓機(jī)。2.3.11污泥泵參考G型單螺桿泵選用，參考如下參數(shù)，結(jié)合實(shí)際工藝設(shè)計(jì)。表2.2G型單螺桿泵設(shè)計(jì)參數(shù)參考Table2.2ThereferenedesignfrpupfsinglesrerdithTypefG型號(hào)轉(zhuǎn)速r/in流量3/h壓力Pa電機(jī)K揚(yáng)程進(jìn)口出口G25-196020.61.560Dy32Dy25或者參考選用本校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用非型號(hào)污泥泵。2.3.12污水泵參考G型管道式無堵塞排污泵選用或設(shè)計(jì)，參數(shù)如下：表2.3G型管道式無堵塞排污泵設(shè)計(jì)參數(shù)參考Table2.3ThereferenedesignfrdrainpupfnlggingTubularithTypefG型號(hào)口徑流量3/h揚(yáng)程功率K轉(zhuǎn)速r/in電壓VG25-8-22258221.12900380或者參考選用本校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用非型號(hào)污水泵。2.4經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)表2.4主要設(shè)備選型與概算表Table2.4Lettypefainequipentandbudgetestiate序號(hào)名稱主要參數(shù)數(shù)量單位價(jià)格(元)1有機(jī)玻璃100.00元/272700.002污水泵1000.00元/臺(tái)3臺(tái)3000.003污泥泵1000.00元/臺(tái)3臺(tái)3000.004曝氣頭30.00元/個(gè)3個(gè)90.005空壓機(jī)1000.00元/臺(tái)1臺(tái)1000.006電動(dòng)機(jī)500.00元/套1套500.007超聲波處理器6000.00元/臺(tái)1臺(tái)6000.008管道氯化聚氯乙烯管(PV)，30.00元/米5米150.00合計(jì)本次設(shè)計(jì)的投資