地埋式醫(yī)療廢水處理系統(tǒng)
膜生物反應(yīng)器是以酶、微生物或動(dòng)、植物細(xì)胞為催化劑，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化，同時(shí)憑借超濾分離膜不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)的裝置。它早使用于生物化工行業(yè)中的連續(xù)發(fā)酵工藝，后來被應(yīng)用在城市生活污水和生物處理的工業(yè)廢水處理工藝中，既克服了傳統(tǒng)活性污泥潔本身的一些不可避免的弊病，同時(shí)又具有膜分離占地少、和操作方便的優(yōu)點(diǎn)。
MBR工藝一般由膜分離組件和生物反應(yīng)器二部分組成。根據(jù)膜組件的設(shè)置位置不同，分為分置式和一體式二大類。
zui先出現(xiàn)的是分置式MBR，生物反應(yīng)器內(nèi)的混合液經(jīng)工藝泵增壓后進(jìn)入膜組件，在壓力作用下混合液中的水透過膜成為處理水，其余物質(zhì)被膜截留并隨濃縮液回流到反應(yīng)器內(nèi)。總體上講，分置式MBR具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、易于操作管理、膜的清洗更換和增設(shè)容易等優(yōu)點(diǎn)。
一體式MBR工藝是將膜組件直接安置在生物反應(yīng)器中，通過工藝泵的負(fù)壓抽吸作用得到膜過濾出水。由于膜浸沒在反應(yīng)器的混合液中，因此也稱為浸沒式或淹沒式MBR。同分置式相比，一體式MBR具有工藝簡(jiǎn)單和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但一體式MBR在運(yùn)行穩(wěn)定性、操作管理和膜的清洗更換方面不及分置式。
在生物反應(yīng)器內(nèi)放置0.02微米的微/超濾膜，可過濾截留全部膠體污染物質(zhì)與細(xì)菌、大部分病毒，并通過活性污泥消化分解污染物質(zhì)，膜產(chǎn)水穩(wěn)定，只需較少的消毒劑用量就能消滅剩余的病毒：如排入城市污水處理廠也將顯著減輕殘余消毒劑對(duì)生物處理系統(tǒng)的破壞作用。*的處理性能使MBR在工程應(yīng)用中取得了相當(dāng)大的成績(jī),但要在應(yīng)用中進(jìn)一步提高競(jìng)爭(zhēng)力和擴(kuò)大*,仍面臨著諸多挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在以下幾方面:
① 提升膜材料和膜組件。進(jìn)一步開發(fā)壽命長(zhǎng)、強(qiáng)度好、抗污染、價(jià)格低的膜材料,對(duì)膜組件的研究應(yīng)朝著處理能力大、能耗低的方向發(fā)展。
② 膜污染及其控制策略。利用分子生物學(xué)、顯微可視化方法等深入研究膜污染機(jī)理,探索更為有效、簡(jiǎn)便的方法以控制和減緩膜污染的發(fā)生與發(fā)展。
③ MBR 的經(jīng)濟(jì)性。與傳統(tǒng)工藝相比,MBR費(fèi)用仍偏高,需進(jìn)一步降低其能耗以增強(qiáng)MBR的競(jìng)爭(zhēng)力,因此需加強(qiáng)對(duì)MBR經(jīng)濟(jì)性的研究(如能耗、清洗費(fèi)用、勞動(dòng)力成本等) 。
④ MBR處理規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域。擴(kuò)大MBR的處理規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域,尤其是對(duì)高濃度污水和難降解廢水的處理,解決MBR用于大規(guī)模工程項(xiàng)目中出現(xiàn)的新問題。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
⑤ 膜組件的更換與標(biāo)準(zhǔn)化。除新建項(xiàng)目外,已有MBR污水處理項(xiàng)目中膜組件的更換,將進(jìn)一步拉動(dòng)MBR 市場(chǎng)的發(fā)展。以每年的市場(chǎng)增長(zhǎng)率為10% (新建項(xiàng)目) 、膜組件的平均使用壽命為5 年計(jì), 膜組件的更換終將占到每年膜銷售量的40%。為進(jìn)一步降低膜的成本費(fèi)用,提高M(jìn)BR工藝的經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力,有必要對(duì)MBR的膜組件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
接觸填料作為微生物棲息的場(chǎng)所，是生物膜的載體，不僅影響著生物的生長(zhǎng)、繁殖和脫落，而且填料的性能對(duì)生物膜的性狀、氧的利用率和水力分布條件等起重要作用，是直接影響生物接觸氧化工藝處理效果的關(guān)鍵因素。
在此以兩個(gè)同在太原市具有一定規(guī)模的城市污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比 ．一個(gè)是太原市北郊污水處理廠，另一個(gè)是太原市殷家堡污水處理廠．其中北郊污水處理廠處理規(guī)模為4．5×103 m3／d，處理工藝為活性污泥法；殷家堡污水處理廠處理規(guī)模為10×103 m3／d，處理工藝是以爐渣為填料的兩段接觸氧化法。
地埋式醫(yī)療廢水處理系統(tǒng)即進(jìn)水經(jīng)污水泵從集水井提升至粗濾機(jī)，經(jīng)粗濾后進(jìn)入計(jì)量槽，然后流人第yi生物接觸氧化池(一氧池)，帶有脫落生物膜的污水從一氧池進(jìn)入第yi接觸沉淀池(一沉池)，進(jìn)行泥水分離．一沉池出水再經(jīng)第二生物接觸氧化池(二氧池)和第二接觸沉淀池(二沉池)處理后排放．接觸沉淀池定期用空氣進(jìn)行反沖洗，以去除所截流的污泥．
生物接觸氧化法在處理城市污水時(shí)，比起傳統(tǒng)活性污泥法，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，這要?dú)w功于接觸沉淀池和填料的存在．由于在沉淀池中增加了接觸層，可強(qiáng)化懸浮物的分離效果，而且接觸層生物膜可利用氧化池出水中較高的剩余溶解氧，對(duì)水質(zhì)進(jìn)一步生物氧化；而填料的作用主要體現(xiàn)在“三高”，即：
(1)高生物量．由于填料的大比表面積，為生物棲息提供了巨大的空間，使得大量微生物得以附著生長(zhǎng)，因而可維持生物接觸氧化池內(nèi)較高濃度的生物量．
(2)高生物活性．由于填料的設(shè)置，可對(duì)氣泡進(jìn)行切割和阻擋，起到了曝氣受限器的作用，使氣泡的停留時(shí)間和氣液接觸的表面積增加，實(shí)測(cè)證明提高了氧的吸收能力，可減少曝氣量．在曝氣面積不變的情況下，曝氣強(qiáng)度增加，空氣水流擾動(dòng)劇烈，對(duì)生物膜表面的沖刷加強(qiáng)，使生物膜更新快，泥齡短，因而接觸氧化池具有較高的生物活性．
(3)高傳質(zhì)速度．因填料的高孔隙率和生物膜的立體結(jié)構(gòu)，使廢水較方便地進(jìn)入填料內(nèi)部孔，進(jìn)行生物接觸氧化反應(yīng)，同時(shí)也使得正常脫落的生物膜較為容易地從填料中隨水流出，減少了填料堵塞的出現(xiàn)概率，同時(shí)由于曝氣強(qiáng)度大，池內(nèi)流體強(qiáng)烈擾動(dòng)，生物膜表面的代謝物質(zhì)流動(dòng)和更新速度快，反應(yīng)濃度梯度大，傳質(zhì)效率高，因而生物膜能保持較高的生化反應(yīng)速率．
氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谄貧馇乐胁粩嘌h(huán)流動(dòng)，因此有人稱其為“循環(huán)曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長(zhǎng)方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。
氧化溝工藝特點(diǎn)
（1）構(gòu)造形式多樣性
基本形式氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構(gòu)造則多種多樣，溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀。可以是單溝系統(tǒng)或多溝系統(tǒng)；多溝系統(tǒng)可以是一組同心的互相連通的溝渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一組溝渠。
有與二次沉淀池分建的氧化溝也有合建的氧化溝，合建的氧化溝又有體內(nèi)式和體外式之分，等等。多種多樣的構(gòu)造形式，賦予了氧化溝靈活機(jī)動(dòng)的運(yùn)行性能，使他可以按照任意一種活性污泥的運(yùn)行方式運(yùn)行，并結(jié)合其他工藝單元，以滿足不同的出水水質(zhì)要求。
（2）曝氣設(shè)備的多樣性
常用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)盤、表面曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導(dǎo)致了不同的氧化溝型式，如采用表曝氣機(jī)的卡魯塞爾氧化溝，采用轉(zhuǎn)刷的帕斯維爾氧化溝等等，與其他活性污泥法不同的是，曝氣裝置只在溝渠的某一處或者幾處安設(shè)，數(shù)目應(yīng)按處理場(chǎng)規(guī)模、原污水水質(zhì)及氧化溝構(gòu)造決定，曝氣裝置的作用除供應(yīng)足夠的氧氣外，還要提供溝渠內(nèi)不小于0.3m/s的水流速度，以維持循環(huán)及活性污泥的懸浮狀態(tài)。
（3）曝氣強(qiáng)度可調(diào)節(jié)
氧化溝的曝氣強(qiáng)度可以通過兩種方式調(diào)節(jié)。一是通過出水溢流堰調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)溢流堰的高度改變溝渠內(nèi)水深，進(jìn)而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧量適應(yīng)運(yùn)行的需要。淹沒深度的變化對(duì)曝氣設(shè)備的推動(dòng)力也會(huì)產(chǎn)生影響，從而可以對(duì)進(jìn)水流速起到一定的調(diào)節(jié)作用；其二是通過直接調(diào)節(jié)曝氣器的轉(zhuǎn)速：由于機(jī)電設(shè)備和自控技術(shù)的發(fā)展，目前氧化溝內(nèi)的曝氣器的轉(zhuǎn)速時(shí)可以調(diào)節(jié)的，從而可以調(diào)節(jié)曝氣強(qiáng)度的推動(dòng)力。
（4）簡(jiǎn)化了預(yù)處理和污泥處理
氧化溝的水力停留時(shí)間和污泥齡都比一般生物處理法長(zhǎng)，懸浮裝有機(jī)物與溶解性有機(jī)物同時(shí)得到較*的穩(wěn)定，姑氧化溝可以不設(shè)初沉池。由于氧化溝工藝污泥齡長(zhǎng)，負(fù)荷低，排出的剩余污泥已得到高度穩(wěn)定，剩余污泥量也較少。因此不再需要厭氧消化，而只需進(jìn)行濃縮和脫水。
氧化溝工藝的缺點(diǎn)：
（1）污泥膨脹問題當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。
（2）泡沫問題由于進(jìn)水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能*有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長(zhǎng)，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。
（3）污泥上浮問題當(dāng)廢水中含油量過大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上浮；當(dāng)曝氣時(shí)間過長(zhǎng)，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮?dú)猓刮勰嗌细。涣硗猓瑥U水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。
（4）流速不均及污泥沉積問題在氧化溝中，為了獲得其*的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般認(rèn)為，低流速應(yīng)為0.15m/s，不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達(dá)到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)刷的浸沒深度為250~300mm，轉(zhuǎn)盤的浸沒深度為480~530mm。與氧化溝水深（3.0~3.6m）相比，轉(zhuǎn)刷只占了水深的1/10~1/12，轉(zhuǎn)盤也只占了1/6~1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特別是在水深的2/3或3/4以下，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時(shí)積泥厚度達(dá)1.0m），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質(zhì)。
