常州一體化除氟水處理設(shè)施專(zhuān)業(yè)解答

畜禽養(yǎng)殖污染已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來(lái)源。其中，畜禽養(yǎng)殖廢水屬于ρ(SS)、ρ(CODCr)和ρ(NH4+-N)“三高”的有機(jī)廢水，由于其處理成本高，處理難度大，大量未經(jīng)處理的畜禽養(yǎng)殖廢水直接排放，對(duì)農(nóng)村生態(tài)和環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。如何高效處理該類(lèi)廢水，已成為制約畜禽養(yǎng)殖業(yè)綠色生態(tài)發(fā)展的瓶頸。對(duì)于規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖廢水，目前國(guó)內(nèi)外采用的成熟處理工藝主要是厭氧-好氧聯(lián)合或厭氧-自然處理聯(lián)合工藝，養(yǎng)殖廢水經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵處理后，雖然大部分CODCr被去除，但NH4+-N只是形態(tài)發(fā)生變化，濃度仍然很高，造成了低碳高氮沼液的產(chǎn)生，導(dǎo)致C∕N嚴(yán)重失調(diào)，脫氮效果差。好氧工藝發(fā)展已經(jīng)成熟，但其在處理沼液時(shí)由于微生物耐高ρ(NH4+-N)性能差、碳源不足而導(dǎo)致后續(xù)工藝流程復(fù)雜、處理成本高和脫氮效果差等實(shí)際問(wèn)題，鑒于此，該研究提出基于異養(yǎng)硝化-好氧反硝化脫氮技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)“HN-AD技術(shù)”)的新型脫氮工藝。

HN-AD技術(shù)通過(guò)易培養(yǎng)的異養(yǎng)型單一菌種HN-AD菌(異養(yǎng)硝化-好氧反硝化菌)使得異養(yǎng)硝化和好氧反硝化在好氧條件下同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)CODCr、NH4+-N、NO2--N和NO3--N的同步有效去除。與現(xiàn)有的一些傳統(tǒng)及新型脫氮技術(shù)相比，其具有生長(zhǎng)速率快、培養(yǎng)周期短、環(huán)境耐受性能強(qiáng)、運(yùn)行條件單一、運(yùn)維控制簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍廣、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此更適用于養(yǎng)豬廢水處理。但目前該技術(shù)的研究主要集中在HN-AD菌的分離篩選、鑒定及性能驗(yàn)證等方面，而關(guān)于該菌工程應(yīng)用方面的研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道，同時(shí)，HN-AD菌在自然環(huán)境中數(shù)量少、功能單一以及難以在傳統(tǒng)處理系統(tǒng)中富集等問(wèn)題進(jìn)一步限制了HN-AD技術(shù)的應(yīng)用。

針對(duì)上述問(wèn)題，該研究采用前期篩選出的兼具高ρ(NH4+-N)耐受性和高脫氮效率的HN-AD菌對(duì)生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝進(jìn)行生物強(qiáng)化，重點(diǎn)考察了強(qiáng)化污泥掛膜和菌劑掛膜兩種不同生物強(qiáng)化方式對(duì)該工藝啟動(dòng)時(shí)間、碳耗、能耗及其對(duì)真實(shí)畜禽養(yǎng)殖廢水處理效果的影響，并分別采用SEM(掃描電鏡)和IlluminaMiSeq測(cè)序技術(shù)分析對(duì)比了生物膜表面微觀(guān)形態(tài)和生物膜中微生物多樣性的差異，以期為HN-AD技術(shù)的工程化應(yīng)用提供理論及實(shí)踐基礎(chǔ)。

試驗(yàn)過(guò)程分為3個(gè)階段，即掛膜啟動(dòng)階段、參數(shù)優(yōu)化階段、處理真實(shí)廢水階段。

第Ⅰ階段，掛膜啟動(dòng)階段。條件控制在溫度為25~30℃，盤(pán)片線(xiàn)速度為7.5m∕min，HRT(水力停留時(shí)間)為24h，ρ(DO)為3mg∕L，pH范圍為7.5~8.0。菌劑掛膜方式:前1~15d為序批式運(yùn)行，第1天向生物轉(zhuǎn)盤(pán)反應(yīng)器中接種OD600nm(表征菌液濃度的吸光度值)為1.2的HN-AD菌液18.5L，分別在第2、6、11、15天間歇補(bǔ)加5%有效體積菌液的方式實(shí)現(xiàn)掛膜，菌液ρ(NH4+-N)為500mg∕L，期間檢測(cè)NH4+-N去除率及OD600nm的變化;第16~19天為連續(xù)流穩(wěn)定運(yùn)行，條件保持不變。強(qiáng)化污泥掛膜方式:向反應(yīng)器中接種活性污泥18.5L，前2d進(jìn)行悶曝;第3天開(kāi)始改成連續(xù)流運(yùn)行，并按梯度增大進(jìn)水濃度，第3、9、15、23天進(jìn)水ρ(NH4+-N)梯度分別為50、100、300、450mg∕L;第24~33天進(jìn)行生物強(qiáng)化，每天接種5%有效體積HN-AD菌液，菌液OD600nm為1.2，進(jìn)水ρ(NH4+-N)保持在500~600mg∕L，檢測(cè)強(qiáng)化期間ρ(NH4+-N)變化。

第Ⅱ階段，參數(shù)優(yōu)化階段。條件控制在溫度為25~30℃，HRT為24h，pH范圍為7.5~8.0。兩個(gè)反應(yīng)器均采用連續(xù)方式運(yùn)行，探究在不同C∕N(5、8、10)、線(xiàn)速度(5.0、7.5、15.0m∕min)參數(shù)下該工藝的處理效果。

第Ⅲ階段，處理真實(shí)廢水階段。條件控制在溫度為25~30℃，HRT為24h，ρ(DO)為4mg∕L，pH范圍為7.5~8.0。對(duì)比分析二者工況(C∕N為10，線(xiàn)速度為15.0m∕min)下真實(shí)畜禽養(yǎng)殖廢水的處理效果。分別選擇菌劑掛膜反應(yīng)器、強(qiáng)化污泥掛膜反應(yīng)器的掛膜完成時(shí)期、運(yùn)行時(shí)期在不同盤(pán)片上選取生物膜，分別標(biāo)記為A、B、C、D樣品，于-80℃下保存1h后提取DNA后進(jìn)行微生物多樣性分析，另取兩個(gè)反應(yīng)器掛膜后的盤(pán)片樣，于-4℃下保存1h后脫水預(yù)處理，并分別進(jìn)行SEM鏡檢。

1.4 分析項(xiàng)目及方法

水樣經(jīng)過(guò)4μm膜片過(guò)濾后，ρ(DO)采用HQ-30d便攜式溶解氧測(cè)定儀測(cè)定，ρ(CODCr)采用快速消解分光光度法測(cè)定，ρ(TN)采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定，ρ(NH4+-N)采用納氏試劑分光光度法測(cè)定，OD600nm采用紫外分光光度法測(cè)定。SEM分析先冷凍干燥做脫水預(yù)處理，由武漢鑠思百檢測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行TESCANMIRA3熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀(guān)察生物膜表面微觀(guān)形態(tài)結(jié)構(gòu)。DNA提取和高通量測(cè)序采用購(gòu)自天根生化科技(北京)有限公司的Mobio PowerSoil DNA Isolation Kit提取固定化菌液總基因組DNA。Miseq平臺(tái)對(duì)16SrRNA基因高變區(qū)序列進(jìn)行測(cè)序，測(cè)序區(qū)域選擇V3+V4區(qū)，測(cè)序片段為468bp，測(cè)序引物為338F-806R，使用Trimmomatic、FLASH軟件對(duì)Miseq測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得干凈數(shù)據(jù)，在Usearch軟件平臺(tái)中使用uparse方法將序列按照彼此相似性為97%劃分為許多小組，一個(gè)小組為一個(gè)OTU(operational taxonomic units)，從而得到OTU的代表序列。然后，使用uchime檢測(cè)PCR擴(kuò)增中產(chǎn)生的嵌合體序列并從OTU中去除，再用usearch_global方法將優(yōu)化序列map比對(duì)回OTU代表序列，最終得到OTU各樣品序列豐度統(tǒng)計(jì)表。

由于垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液的高負(fù)荷和復(fù)雜性，對(duì)廢水處理工藝提出了特殊的要求。根據(jù)現(xiàn)有某A垃圾焚燒廠(chǎng)處理工藝及出水水質(zhì)，針對(duì)性的提出一種垃圾焚燒發(fā)電廢水方案，并進(jìn)行環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益方面分析。

1、垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)廢水組成

垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)的廢水排放主要包括滲濾液廢水、循環(huán)用水排水、鍋爐排污水、除鹽水制備產(chǎn)生的濃液、生活污水及地面沖洗廢水等，據(jù)調(diào)查滲濾液廢水占廠(chǎng)區(qū)排水的50%左右，其余大多為含鹽廢水。

2、某A垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)污水處理工藝及現(xiàn)階段問(wèn)題

某A垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)配備滲濾液處理系統(tǒng)處理工藝主體采用“上流式厭氧污泥床（UASB)+膜生物反應(yīng)器（MBR)+納濾（NF)系統(tǒng)+反滲透（RO)系統(tǒng)”處理工藝。垃圾滲濾液及部分廢水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池混合均勻后經(jīng)由提升泵進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，有機(jī)質(zhì)被吸附分解，沉降性能好的污泥回流，含有少量。

現(xiàn)階段該垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)用水中綠化用水及地面沖洗水使用新鮮水，循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水匯同滲濾液處理站出水外排下游污水處理廠(chǎng)，由于自身滲濾液處理站出水水質(zhì)良好，主要污染物指標(biāo)能夠滿(mǎn)足《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005)中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充要求，因此該垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)用水及排水存在優(yōu)化的必要條件。

3、廢水優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

根據(jù)廢水“污污分流，分質(zhì)處理”的原則，建議配置一套150m3/d生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)，統(tǒng)一處理循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水、除鹽水系統(tǒng)排污水及鍋爐排污水，設(shè)計(jì)采用“初級(jí)軟化+過(guò)濾+反滲透（RO)”進(jìn)行處理。來(lái)水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)池提升泵進(jìn)入初級(jí)軟化單元去除水中部分硬度，出水進(jìn)入過(guò)濾單元進(jìn)一步去除濁度、膠體和懸浮物。出水經(jīng)供水泵加壓后進(jìn)入反滲透（RO)處理系統(tǒng)，進(jìn)一步去除水中部分硬度和堿度、重金屬離子，出水匯同滲濾液處理站出水進(jìn)入暫存裝置回用。根據(jù)山東某B垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，出水水質(zhì)主要污染物指標(biāo)能夠滿(mǎn)足城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005)中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充要求。

常州一體化除氟水處理設(shè)施專(zhuān)業(yè)解答

同時(shí)針對(duì)滲濾液處理站及生產(chǎn)廢水處理站過(guò)濾系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水，建議增設(shè)一套碟管式反滲透系統(tǒng)（DTRO)對(duì)濃水進(jìn)行減量化再濃縮處理，經(jīng)DTRO在濃縮處理后廢水能夠再濃縮60%—70%，最終使反滲透濃液量大幅減少。DTRO系統(tǒng)出水立足回用于爐渣的冷卻用水及飛回固化工藝用水，DTRO濃水用于脫硫石灰漿制備該優(yōu)化方案能夠減少新鮮水使用及廢水排放各約5萬(wàn)m3/a，考慮到現(xiàn)階段的水資源費(fèi)用及排污費(fèi)用，廢的方式具有相當(dāng)大的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)際利用過(guò)程中還可通過(guò)建立水務(wù)信息管理平臺(tái)的方式，對(duì)全廠(chǎng)給水、排水系統(tǒng)進(jìn)行水務(wù)綜合管理，對(duì)廢水的循環(huán)利用進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。

1、人工濕地污水處理技術(shù)的應(yīng)用意義

1.1 調(diào)節(jié)城市氣候，促進(jìn)低碳生活

人工濕地系統(tǒng)通常利用多形式的轉(zhuǎn)換方法使系統(tǒng)中的水分轉(zhuǎn)換成水蒸氣，以實(shí)現(xiàn)地區(qū)空氣濕度的增大，然后利用降雨的形式為周?chē)鷧^(qū)域帶來(lái)降水，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)區(qū)域性氣候的目的。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究顯示，通常濕地的蒸發(fā)量是利用水面蒸發(fā)量的2~3倍。人工濕地蒸發(fā)量較大的關(guān)鍵原因在于，其通過(guò)自然馴化的濕地水生物以及人工種植的植被，能夠不斷地提升人工濕地的熱容量，因此實(shí)現(xiàn)了水分的大量蒸發(fā)，同時(shí)也使?jié)竦卣{(diào)節(jié)氣候的能力大于普通水面。人工濕地不僅能增加地區(qū)空氣的濕度，同時(shí)也能夠降低區(qū)域氣溫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)緩解熱島效應(yīng)，改善空氣質(zhì)量等目的。濕地植被通過(guò)光合作用與大氣中的二氧化碳進(jìn)行交換，平衡了大氣中的水動(dòng)態(tài)和二氧化碳，并有效降低了大氣中二氧化碳含量，這對(duì)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著十分重要的意義。因此，人工濕地不僅能夠起到調(diào)節(jié)區(qū)域氣候的關(guān)鍵作用，同時(shí)還可以地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2 凈化水資源，提升水資源運(yùn)用率

現(xiàn)階段，水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象不同程度的影響著我國(guó)各地區(qū)的水系統(tǒng)，其主要是由污水中的氮磷富集所引起的。通過(guò)調(diào)查顯示，傳統(tǒng)的污水處理模式對(duì)于氮、磷的有效去除率非常低，導(dǎo)致氮磷排出后漸漸地富集，進(jìn)而造成地表水體的富營(yíng)養(yǎng)化。單一的除磷脫氮工藝需要很大的資金成本，且產(chǎn)生的污泥極易發(fā)生二次污染的危害，而人工濕地污水處理系統(tǒng)可以有效地凈化污水中的磷和氮，濕地植物可以有效吸附污水中所含的各種物質(zhì)特別是磷和氮，并將所吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成利于植物生長(zhǎng)的微量元素，并能吸收植物根系的微生物進(jìn)行分解。目前，國(guó)外一些地區(qū)的濕地系統(tǒng)，其除磷、氮生態(tài)工程都可以實(shí)現(xiàn)去除地表水中高含量磷和氮的良好效果。經(jīng)過(guò)檢測(cè)標(biāo)明，氮磷的凈化率近乎，實(shí)現(xiàn)了為人們提供凈化水源的新途徑。

2、人工濕地污水處理技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 污水分類(lèi)處理

在傳統(tǒng)的污水處理工藝中，人工濕地主要是針對(duì)洗滌水、排泄物沖洗水、種植水以及養(yǎng)殖水進(jìn)行凈化及處理，近年來(lái)已經(jīng)逐步面向城市污水以及工業(yè)廢水方向發(fā)展，就不同類(lèi)型的污水而言，其排水量及其所含的污染物均有不同，其中氮、磷、碳以及有毒重金屬的含量差別比較大，所以沒(méi)針對(duì)不同類(lèi)型的污水，需要采用相適應(yīng)的基底、微生物以及水生植物來(lái)配置處理工藝。結(jié)合污水中的有毒物、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物類(lèi)型及其含量，可劃分為厭氧型和好氧型生物處理。污水處理方式可分為集中式和分散式兩種處理形式，集中式處理可以直接連接至城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，主要把家庭以及農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)的污水進(jìn)行收集并統(tǒng)一處理，具有建設(shè)成本低且處理效果好等優(yōu)點(diǎn)；而分散式處理主要針對(duì)農(nóng)戶(hù)、家庭進(jìn)行污水處理，化零為整，有效節(jié)省了收集與傳送的資金投入，小型的人工濕地還能夠發(fā)揮裝飾庭院的功效。

2.2 污水處理工藝聯(lián)用

雖然，人工濕地能夠達(dá)到污水處理的良好效果，但是其處理周期較長(zhǎng)，且占地面積較大，對(duì)于大排量的污水處理方面難以滿(mǎn)足處理要求，為此，針對(duì)大型的污水處理系統(tǒng)，人工濕地可以作為其第三級(jí)搭配技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其他污水的處理，利用不同的污水處理技術(shù)組合匹配與之相適應(yīng)的污水處理需求。例如，可采用塘系統(tǒng)處理技術(shù)對(duì)富含磷水體進(jìn)行前期處理；利用膜生物反應(yīng)器作為富含氮水體的前期處理方式；利用生物濾池可以作為農(nóng)村生活污水的前期處理方式，后期處理可運(yùn)用穩(wěn)定塘來(lái)進(jìn)行；利用活性污泥法對(duì)城市污水進(jìn)行前期處理；利用低氧氧化法對(duì)被污染河水進(jìn)行前期處理，人工濕地堵塞情況可運(yùn)用微曝氣技術(shù)進(jìn)行處理。

3加強(qiáng)人工濕地污水處理機(jī)理研究

人工濕地污水處理機(jī)理非常復(fù)雜，且設(shè)計(jì)范圍較廣。當(dāng)前，部分機(jī)理雖已得到初步的認(rèn)可，然而還存在很多的問(wèn)題，丞待進(jìn)一步研究和解決，例如針對(duì)污水中所含的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物、金屬污染物更有效的去除模式；對(duì)濕地系統(tǒng)中的無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物、金屬離子的共同作用；對(duì)于微生態(tài)系統(tǒng)的綜合作用。另外，還包含對(duì)微生物、土壤以及植被的作用和影響。