给排水工程污水处理与处置：污水处理最新进展评估方式方法.docx

膜曝气生物膜反应器(MABR)技术为好氧废水处理带来了革命性的改进，原因有很多，特别是与传统废水处理系统相比，其高能源效率和更高的处理能力。污水处理的最新进展膜曝气生物膜反应器（MABR）厌氧膜生物反应器好氧颗粒污泥膜燃料电池膜曝气生物膜反应器膜曝气生物膜反应器(MABR)技术为好氧废水处理带来了革命性的改进，原因有很多，特别是与传统废水处理系统相比，其高能源效率和更高的处理能力。好氧处理中使用的大部分能量与曝气有关，即通过泵、桨和其他机制将气泡引入废水中。这使得需氧细菌能够消化废物，但通气效率可能非常低，因此减少大量的能源消耗是一个主要目标。MABR代表了此类技术突破之一。MABR系统在大气压下通过螺旋缠绕膜被动循环氧气。MABR的自呼吸膜使细菌更容易消耗氧气，从而减少90%的曝气能量。此外，膜表面快速积聚细菌生物膜，建立同步硝化-反硝化(SND)过程，产生适合灌溉重复使用的高质量、低氮废水。MABR工艺的维护成本也很低。所有这些优点都有助于整体减少能源使用。厌氧膜生物反应器MBR系统将厌氧消化与物理分离膜相结合，从而最大限度地去除有机负荷并产生沼气。与市场上任何厌氧技术相比，该技术产生的废水质量更高。MBR非常适合处理含有极高浓度有机物、固体以及脂肪、油和油脂(FOG)的废水流或浆液。即使在峰值水力和有机负载条件下，膜屏障也能始终确保完全的固体截留、高效的系统运行和工艺稳定性。由于不需要重力沉降，因此可以采用比其他厌氧技术更高的有机负载和混合强度。为了增加负载能力并提高性能和出水质量，现有厌氧系统可以轻松升级为MBR。该系统还可以与ADIR好氧膜生物反应器(MBR)配合使用，以提供完整的处理并满足最严格的排放要求。节约成本最大限度地减少污泥处理和处置成本节省能源成本：与有氧系统相比，能源消耗显着降低沼气可用于减少化石燃料消耗最大限度地减少需氧抛光要求取消初级处理费和废水附加费减少或消除化学品的使用工艺优势膜屏障确保完全的固体保留和工艺稳定性大量生物质库存确保始终高效处理最少的预处理和后处理（有氧抛光）要求消除重力澄清问题处理高有机负载和混合强度可以消化大量固体和雾气环境效益稳定、高质量的出水极低的BOD不含TSS持续满足排放要求占地面积小将有机废物转化为可回收的绿色能源（热能和电力）适合土地利用的废污泥改善当地和全球水安全简化操作和维护操作员注意力最少减少污泥处理量卓越的膜耐用性和性能，且维护成本低：使用寿命长简单、不频繁的清洁程序膜就地清洁好氧颗粒污泥技术好氧颗粒污泥技术是一种创新的生物废水处理技术，利用好氧颗粒生物质的独特特性提供深度处理。该技术独特的工艺特点转化为灵活而紧凑的工艺，可提高能源效率并显着降低化学品消耗。怎么运行的批处理循环结构好氧颗粒污泥技术根据颗粒生物质的独特特性，采用优化的间歇循环结构。为了满足高级废水处理目标，循环分为三个主要阶段（填充/抽取、反应、沉降）。各阶段的持续时间将取决于具体的废物特性、流量和特点和规格坚固的颗粒结构可承受化学品峰值、负载、盐、pH值和有毒冲击的波动。无二沉池、选择器、独立隔室或回流污泥泵站。SVI值为30-50mL/g时的沉降特性允许MLSS浓度达到8,000mg/l或更高。经证实的强化营养去除(ENR)。通过全自动控制简化操作。好处最佳的生物处理是通过一个有效的曝气步骤完成的。与传统活性污泥系统相比，所需空间减少四倍。与活性污泥法相比，节能高达50%。无需载体即可实现稳健的流程。由于颗粒的层状结构和生物聚合物骨架，显着减少了用于去除营养物的化学物质。最低的生命周期成本。微生物燃料电池微生物燃料电池（MFC）是一种生物电化学装置，利用呼吸微生物的能量将废水中的有机物直接转化为电能。MFC的核心是燃料电池，它通过氧化还原反应将化学能转化为电能。主要区别在于，MFC依靠活生物催化剂来促进电子在整个系统中的移动，而不是传统的阳极底物化学催化氧化和阴极还原。在该领域中，术语“底物”用于描述微生物作用于其上以产生化学反应的物质，在这种情况下，废水中含有的有机物通常以溶解形式存在。MFC背后的过程是细胞呼吸。数十亿年来，大自然一直在吸收有机物质并将其转化为能量。细胞呼吸是一系列代谢反应的集合，细胞利用这些反应将营养物质转化为三磷酸腺苷(ATP)，从而为细胞活动提供燃料。整个反应可以被认为是放热氧化还原反应。为了使燃料电池工作，需要一个完整的电路。在MFC的情况下，阴极和阳极由阳离子选择性膜隔开，并通过负载与外部导体连接在一起。当有机“燃料”被送入阳极室时，细菌会氧化和还原有机物，生成维持生命的ATP，为其细胞机器提供燃料。质子、电子和二氧化碳作为副产品产生，阳极充当细菌电子传输链中的电子受体。电子通过外部负载连接从阳极传递到阴极。同时，质子通过分隔两个室的质子交换膜自由进入阴极室。最后，阴极处的氧气与氢气和来自阴极的电子重新结合产生水，完成反应。使用负责催化电化学反应的生物有机体使这些系统具有一定程度的复杂性，可能高于已经复杂的电化学系统（例如电池、燃料电池和超级电容器）。MFC与传统低温燃料电池的主要区别是：阳极的电催化剂是生物的（电活性细菌或蛋白质）。温度范围为15至45°C，以接近环境温度为最佳。中性pH值工作条件。利用复杂的生物质（通常是不同类型的废物或废水）作为阳极基质。通过生命周期分析评估有希望的适度环境影响。MFC建设MFC由由阳离子特定膜分隔的阳极和阴极组成。阳极处的微生物氧化有机底物，产生穿过膜到达阴极的质子，以及穿过阳极到达外部电路的电子以产生电流。问题在于收集细菌呼吸时释放的电子。这导致了两种类型的MFC：中介者和无中介者。mediatorlessMFC是最有前途的，也是开发中使用的主要版本。MFC有两种基本版本：双单元和单单元。两单元MFC这如图5.37(a)所示。该电池由两个隔室组成，包含阳极和阴极，由渗透膜隔开。阳极池包含基材（废水或有机材料）和阳极，阳极表面涂有微生物薄膜。阴极电池包含阴极和电解质。底物被送至阳极电池，氧气被送至阴极电池。阳极电池保持在无氧状态，即保持无氧。单室MFC单室使用外部空气阴极，通过膜与电池内部隔开（图5.37(b)）。空气阴极版本比两室版本具有更高的功率密度。实际上，MFC以堆叠形式耦合在一起以提供所需的电压。MFCS和废水处理所有类型的含有有机物的废水都可以通过该工艺进行处理，包括生活废水、啤酒厂废水等。多家工厂已投入运营并取得了良好的效果。使用MFC处理废水需要一种允许废水在阳极表面流过电池的设计。为此，人们采用了各种配置，包括管状MFC，其中阴极放置在管的外部，阳极占据整个内部空间。废水从一端流经阳极至另一端。MFC反应MFC中的氧化和还原机制尚不清楚，并且已经提出了各种反应来解释该过程。使用醋酸盐作为底物的示例如下：