醫(yī)療地埋式一體化污水處理設(shè)備

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厭氧消化是一個包含多個生物轉(zhuǎn)化和物理化學(xué)轉(zhuǎn)化的復(fù)雜過程，特別是產(chǎn)甲烷菌對環(huán)境條件要求比較苛刻.為了消除厭氧消化過程中多種干擾的影響及保持厭氧消化過程穩(wěn)定、高效的進(jìn)行，就需要對厭氧消化過程進(jìn)行合適的監(jiān)測和控制，而大量大型沼氣工程的建立更是加劇了這種需求.針對傳統(tǒng)物化參數(shù)(pH值、溫度、產(chǎn)氣量和氧化還原電位等)已有成熟的在線測量設(shè)備，而對厭氧消化過程有重要影響的物化參數(shù)，如揮發(fā)性脂肪酸(VFA，Volatile Fatty Acids)和生理參數(shù)(如生物量)卻難以實(shí)現(xiàn)在線測量.

VFA是厭氧消化的中間產(chǎn)物也是產(chǎn)甲烷的主要底物，與pH值、堿度、產(chǎn)氣量和氣體組分等常規(guī)指標(biāo)相比，VFA更能快速可靠地指示厭氧消化系統(tǒng)的狀態(tài).在工業(yè)厭氧消化產(chǎn)甲烷反應(yīng)器運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生因為未及時發(fā)現(xiàn)VFA的積累使pH下降至3~5而導(dǎo)致的“酸敗”.“酸敗”的發(fā)生對厭氧反應(yīng)器往往是災(zāi)難性的，反應(yīng)器一旦發(fā)生“酸敗”，很難在短時間內(nèi)恢復(fù)或者根本難以恢復(fù)反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷微生物的活性，因此，對VFA濃度的檢測方法一直受到高度的重視.目前，VFA濃度離線測定的方法主要有蒸餾法、滴定法、色譜法、比色法等，然而離線分析耗時、滯后，不能滿足快速變化的高負(fù)荷厭氧消化系統(tǒng)的在線監(jiān)測需求.為了實(shí)現(xiàn)VFA的在線監(jiān)測，研究人員也進(jìn)行了大量研究.

例如，F(xiàn)eitkenhauer等(2002)設(shè)計了一個基于滴定計的VFA在線測量系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡單成本低，缺點(diǎn)是檢測的只是總揮發(fā)酸;Zhang等(2002)研究的紅外光譜能針對乙酸、丙酸等進(jìn)行測量，但其準(zhǔn)確性和靈敏度欠佳;Diamantis等(2006)和Boe等(2007)分別設(shè)計了帶自動取樣器的毛細(xì)管氣相色譜、頂空氣相色譜，其與反應(yīng)器的連接實(shí)現(xiàn)了VFA的在線精確測量，但氣相色譜昂貴，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用;趙全保(2008)設(shè)計的在線測定VFA和堿度的自動滴定系統(tǒng)只是實(shí)現(xiàn)了滴定過程的自動化，并未將計算模型與計算機(jī)集成，所構(gòu)建的6點(diǎn)滴定法滴定準(zhǔn)確，但操作繁瑣、計算復(fù)雜.可靠又便宜的VFA在線監(jiān)測設(shè)備已經(jīng)成為制約厭氧消化技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的瓶頸，而上述VFA在線監(jiān)測技術(shù)仍然處于實(shí)驗室階段，并未應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)中，因此，有必要進(jìn)一步研究VFA的在線監(jiān)測技術(shù).
一般解決工業(yè)過程的測量問題有兩條途徑：一是沿襲傳統(tǒng)的檢測技術(shù)思路，以硬件形式實(shí)現(xiàn)過程參數(shù)的直接在線測量(如上所述);另一種就是采用間接測量的思路，利用容易獲取的其他測量信息，通過計算來實(shí)現(xiàn)對被測變量的估計.近年來，在過程控制和檢測領(lǐng)域涌現(xiàn)出的軟測量的技術(shù)就是這一思想的集中體現(xiàn).軟測量理論根源是20世紀(jì)70年代Brosilow提出的推斷控制，所謂軟測量就是根據(jù)可測、易測的過程變量(即輔助變量)與難以直接獲取的待測變量(即主導(dǎo)變量)的數(shù)學(xué)關(guān)系，按照某種準(zhǔn)則，采用各種計算方法，用軟件手段實(shí)現(xiàn)對待測變量的測量或估計.因此，軟測量技術(shù)又稱為軟儀表技術(shù)，目前己經(jīng)在過程控制與優(yōu)化中得到了廣泛的應(yīng)用.
曝氣生物濾池由內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，以及下部導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)三部分組成。
在內(nèi)錐即下向流生物接觸氧化過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)，都設(shè)有濾料。在下部的導(dǎo)流沉降分離無泵污泥回流區(qū)內(nèi)裝有導(dǎo)流板和無泵污泥回流管。在內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，與下部的導(dǎo)流沉降分離無泵污泥自動回流區(qū)之間裝有濾料，并在濾料下部設(shè)有濾池反沖洗空氣管和水管。其污水流向為：污水自上而下進(jìn)入內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內(nèi)，通過濾料空隙間曲折下行至導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，分離出來的污泥在不用泵的條件下，自動回流到污水池的前端，進(jìn)入?yún)捬醭鼗蛩馑峄胤聪趸幚怼?/span>
醫(yī)療地埋式一體化污水處理設(shè)備分離出來的水導(dǎo)入外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)，并同樣通過濾料空隙曲折上升，污水在上升的處理過程中產(chǎn)生的污泥也在重力作用下，自動下沉于導(dǎo)流沉降分離區(qū)，通過無泵污泥排泥系統(tǒng)，回流到污水池前端進(jìn)入?yún)捬醭鼗蛩馑峄胤聪趸幚怼？諝獾牧飨驗椋涸趦?nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內(nèi)，空氣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升;在外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)，空氣同樣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升。
水與空氣的流向分別為：在內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區(qū)內(nèi)，因污水是自上而下，而空氣是自下而上，并且水和空氣都是通過濾料空隙間曲折對流，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下發(fā)生氣、液、固三相反應(yīng)。另一方面，水與空氣在外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)，因污水和空氣都自下而上的，水和空氣在濾料空隙間曲折上升，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下，發(fā)生氣、液、固三相反應(yīng)。在內(nèi)錐即下向流接觸氧化生物過濾區(qū)和外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)內(nèi)的濾料上，由于生物膜附著在濾料上，不受泥齡限制，因而種類豐富，對于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、攔截在濾料表面，作為降解菌的營養(yǎng)基質(zhì)，加速降解菌形成生物膜，生物膜又進(jìn)一步“俘獲”基質(zhì)，將其同化、代謝、降解。