慶陽(yáng)一體化污水處理設(shè)備

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生物除磷
EBPR系統(tǒng)中的除磷過程是利用PAOs(聚磷菌)在厭氧條件下吸收基質(zhì)合成聚羥基烷酸(PHA)并分解胞內(nèi)poly-P(聚磷)釋磷,然后在好氧條件下分解胞內(nèi)PHA并過量吸磷合成poly-P完成的。Dulekgurgen發(fā)現(xiàn)EBPR系統(tǒng)厭氧段結(jié)束時(shí),顆粒污泥內(nèi)大量存在的桿狀細(xì)菌經(jīng)染色呈poly-P陰性、PHA陽(yáng)性,好氧段結(jié)束時(shí)桿狀細(xì)菌Neisser染色呈陽(yáng)性。此染色結(jié)果與活性污泥中PAOs的染色結(jié)果*,說明好氧顆粒污泥中的桿狀細(xì)菌與PAOs的代謝機(jī)理相似。Lin等指出SBR系統(tǒng)中好氧顆粒污泥可厭氧吸收碳源釋磷,并在好氧條件下快速吸磷,顆粒污泥中的P質(zhì)量含量達(dá)1.9%~9.3%,是接種污泥的2.2~11倍。同時(shí)隨著顆粒污泥比重的增大,顆粒污泥中P的含量升高,說明胞內(nèi)含poly-P的污泥比普通污泥密度高。Kreuk等研究表明:好氧顆粒污泥表層含有異氧PAOs、自養(yǎng)硝化菌,內(nèi)層含有PAOs,且在低氧飽和濃度(20%)時(shí),總P的去除率可達(dá)到94%。好氧顆粒污泥在EBPR系統(tǒng)中表現(xiàn)出的除磷功能可由PAOs除磷的機(jī)理解釋。

反硝化除磷
在生物除磷的研究中已發(fā)現(xiàn)兼性菌DPB(反硝化聚磷菌)的存在,DPB可在缺氧條件下以NO3-、NO2-為電子受體,同時(shí)完成反硝化和吸磷。而好氧顆粒污泥特殊的分層結(jié)構(gòu)恰好為反硝化除磷提供了條件。好氧顆粒污泥表面微生物對(duì)溶解氧的吸收利用以及傳質(zhì)阻力對(duì)溶解氧擴(kuò)散的限制,使溶解氧在顆粒內(nèi)部形成明顯的濃度梯度:外層溶解氧濃度高,結(jié)構(gòu)緊湊密實(shí);內(nèi)層溶解氧較低甚至降為零,結(jié)構(gòu)蓬松。因此好氧顆粒污泥由外向內(nèi)形成了“好氧-缺氧-厭氧”的微環(huán)境。如表1所示,好氧區(qū),溶解氧濃度高,適宜好氧菌、硝化菌的生存繁殖;缺氧區(qū)內(nèi)兼性微生物豐富,如反硝化菌、硫酸鹽還原菌等,其中硫酸鹽還原菌的存在可以維持低氧化-還原電位,有利于顆粒的形成以及厭氧、缺氧區(qū)的形成和維持.
顆粒污泥外部緊湊、內(nèi)部蓬松的結(jié)構(gòu)有利于基質(zhì)向內(nèi)部擴(kuò)散以及內(nèi)部代謝產(chǎn)物向外傳遞:好氧區(qū)內(nèi)硝化反應(yīng)產(chǎn)生的NO3-、NO2-容易擴(kuò)散到缺氧區(qū)內(nèi),利于缺氧區(qū)內(nèi)DPB以NO3-、NO2-為電子受體進(jìn)行反硝化吸磷活動(dòng)。同時(shí)由于基質(zhì)傳質(zhì)受限,缺氧區(qū)內(nèi)可利用的基質(zhì)濃度較低,更有利于DPB除磷。楊國(guó)靖等在利用好氧顆粒污泥除磷脫氮的SBR系統(tǒng)中,對(duì)經(jīng)過4h缺氧反應(yīng)后的污水中磷的濃度進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)磷濃度由厭氧結(jié)束時(shí)的108.1mg/L下降為32.2mg/L,缺氧吸磷速率為18.9mg/(L·h),經(jīng)過計(jì)算得出該體系中反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的73.1%。說明好氧顆粒污泥中反硝化聚磷菌的大量存在對(duì)除磷做出了較大貢獻(xiàn)。

厭氧氨氧化和全程自養(yǎng)脫氮
厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮?dú)獾倪^程。
厭氧氨氧化菌是專性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡(jiǎn)單，不需要外加有機(jī)炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。
全程自養(yǎng)脫氮工藝是在限氧的條件下，利用*自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時(shí)去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是中溫亞硝化和厭氧氨氧化工藝的結(jié)合，在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。
厭氧氨氧化和中溫亞硝化過程都可以在氣提式反應(yīng)器中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，并且達(dá)到很高的氮轉(zhuǎn)化速率，氨氮的去除率達(dá)95%，總氮的去除率達(dá)90%。
好氧反硝化
近年來(lái)，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來(lái)，有些可以同時(shí)進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化。這樣就可以在同一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了能量。
好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低。硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而下降;反硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而上升。

在反硝化過程中會(huì)產(chǎn)生N2O，是一種溫室氣體，產(chǎn)生新的污染，其相關(guān)機(jī)制研究還不夠深入，許多工藝仍在實(shí)驗(yàn)室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效地應(yīng)用于實(shí)際工程中。另外，還有諸如全程自養(yǎng)脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗(yàn)研究階段，都有很好的應(yīng)用前景。
A2/O-MBR及其改進(jìn)工藝
雖然A2/O工藝具有良好的脫氮除磷效果，但其脫氮效率很難進(jìn)一步提高。為此，Adam等一批學(xué)者提出了將A2/O與MBR相結(jié)合(A2/O-MBR工藝)的污水處理方式，不僅出水水質(zhì)效果好、污染物指標(biāo)去除率高，而且實(shí)現(xiàn)了HRT與SRT之間相互獨(dú)立，很好地解決了傳統(tǒng)活性污泥法同步脫氮除磷時(shí)兩者所需污泥齡不同的矛盾。如：北京市某污水處理廠(8萬(wàn)噸/日)由A2/O升級(jí)改造至A2/O-MBR工藝，改造后出水水質(zhì)由國(guó)標(biāo)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)提高到北京市地標(biāo)B標(biāo)準(zhǔn)，主要指標(biāo)滿足地表IV類水體標(biāo)準(zhǔn)。在升級(jí)改造過程中，該廠表現(xiàn)出諸多亮點(diǎn)，如占地面積小、污水處理無(wú)間斷、擴(kuò)建不擴(kuò)地、節(jié)能型MBR技術(shù)、紫外加臭氧氧化技術(shù)等。
為提高A2/O工藝的脫氮除磷能力，可在一級(jí)A提標(biāo)改造的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成倒置A2/O-MBR和A2/O-A-MBR等組合工藝。研究的倒置A2/O-MBR中試表明，該系統(tǒng)具有高效的生物除磷效果，主要由于倒置A2/O段理想的釋磷環(huán)境和MBR段膜分離對(duì)膠體形態(tài)磷的截留作用；董良飛等在A2/O基礎(chǔ)上開展了A2/O-A-MBR工藝處理低碳源城市污水的中試研究，經(jīng)過60天的調(diào)試運(yùn)行，出水已基本達(dá)到地表水IV類的回用要求，進(jìn)一步提高了脫氮除磷的水平。

污泥顆粒化是微生物細(xì)胞間自身固定化的一種特殊形式,是在特定的工藝條件下反應(yīng)器中的微生物與載體或微生物間相互作用,形成大而密實(shí)的顆粒狀污泥聚合體。UASB反應(yīng)器中培育出的厭氧顆粒污泥已被成功應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理中,但是存在啟動(dòng)期長(zhǎng),操作溫度高,不適于處理低濃度有機(jī)廢水且脫氮除磷效果不理想的缺點(diǎn)。為克服上述缺點(diǎn),研究者們又開展了對(duì)好氧顆粒污泥的培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)好氧顆粒污泥不但可去除COD且具有脫氮除磷的功能。
EBPR(生物強(qiáng)化除磷)是目前常用的生物除磷工藝,運(yùn)行經(jīng)濟(jì),但該系統(tǒng)一般利用活性污泥除磷,需要較大的反應(yīng)容積,另外在EBPR的實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)了不明原因?qū)е碌某资‖F(xiàn)象。若能將好氧顆粒污泥代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥運(yùn)用于EBPR中,則可解決EBPR系統(tǒng)占地面積大、污泥膨脹、產(chǎn)泥量高以及二次釋磷等問題。本文將結(jié)合國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn),通過對(duì)好氧顆粒污泥特性的分析,探討產(chǎn)生除磷現(xiàn)象的原因,以期為深入研究好氧顆粒污泥的除磷功能提供理論知識(shí)。