微動(dòng)力生活污水處理設(shè)施
微生物的混合培養(yǎng)
傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統(tǒng),在該系統(tǒng)中有多種差別較大的微生物,不同功能的微生物對營養(yǎng)物質(zhì)和生長條件的要求都有很大的不同,要保證所有的微生物都達(dá)到佳生長條件是不可能的,這就使得系統(tǒng)很難達(dá)到運(yùn)行。
泥齡問題
由于硝化菌的世代期長,為獲得良好的硝化效果,必須保證系統(tǒng)有較長的泥齡。而聚磷菌世代期較短,且磷的去除是通過排除剩余污泥實(shí)現(xiàn)的,所以為了保證良好的除磷效果,系統(tǒng)必須短泥齡運(yùn)行。這就使得系統(tǒng)的運(yùn)行,在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。
碳源問題
在脫氮除磷系統(tǒng)中,碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面。其中,釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中易降解的部分,尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說來,城市污水中所含的易降解的有機(jī)污染物是有限的,所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中,釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。
微動(dòng)力生活污水處理設(shè)施回流污泥中的硝酸鹽問題
在整個(gè)系統(tǒng)中,聚磷菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及其它多種微生物共同生長,并參與系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行。常規(guī)工藝中,由于厭氧區(qū)在前,回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入該區(qū),一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸,就導(dǎo)致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細(xì)菌與聚磷菌對底物形成競爭,其脫氮作用造成碳源無法滿足聚磷菌的充分釋磷所致。
生物脫氮除磷新工藝
反硝化除磷
20世紀(jì)70年代末,在對UCT工藝的研究中發(fā)現(xiàn),除APB外,還存在一種“兼性厭氧反硝化除磷細(xì)菌”—DPB還能在缺氧(無O2,存在NO3-)環(huán)境下攝磷。DPB和APB有相似的原理,只是在氧化細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的PHA時(shí)電子受體是NO3-。這可使吸磷和反硝化脫氮這2個(gè)不同的生物過程借助同1種細(xì)菌在同一個(gè)環(huán)境下完成。
因此,反硝化菌和聚磷菌之間可相互交叉,其交叉點(diǎn)是反硝化聚磷菌DPB。由細(xì)菌完成的生物脫氮與生物除磷是2個(gè)既相對獨(dú)立又相互交叉的生理過程,其交叉點(diǎn)是同時(shí)擁有硝酸鹽還原性和超量吸磷這兩種生化特性的細(xì)菌(DPB)進(jìn)行的反硝化吸磷脫氮生化反應(yīng)。
與傳統(tǒng)的好氧吸磷相比,此項(xiàng)工藝在保證硝化效果的同時(shí),系統(tǒng)對COD需求可減少50%,氧的消耗和污泥產(chǎn)量可分別下降30%和50%。COD消耗的減少,一方面可為解決處理含高氨磷工業(yè)廢水存在碳源不足的問題提供實(shí)際應(yīng)用途徑,另一方面剩余的COD還可用于生產(chǎn)甲烷。
微動(dòng)力生活污水處理設(shè)施典型工藝
(1)DEPHANOX工藝
DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統(tǒng)的技術(shù),是為了滿足DPB所需的環(huán)境要求而開發(fā)的一種強(qiáng)化生物除磷工藝。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池,可以避免由于氧化作用而造成有機(jī)碳源的損失并穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷,在沉淀池中進(jìn)行泥水分離,含氨較多的上清液進(jìn)入固定膜反應(yīng)池進(jìn)行硝化,污泥則跨越固定膜反應(yīng)池進(jìn)入缺氧段完成反硝化和攝磷。
活性污泥法在污水處理中的作用
活性污泥法是去除有機(jī)污染物有效的方法之一，目前國內(nèi)外95%以上的城市污水處理和50%左右的工業(yè)廢水處理都采用活性污泥法。具有很強(qiáng)的凈化功能，去除BOD(生化需氧量)及混合液中活性污泥濃度的效率高，均可達(dá)到95%以上。適合于各種有機(jī)廢水，大中小型污水處理廠，高中低負(fù)荷。由于是依靠微生物處理，運(yùn)行費(fèi)用較低?？蓪?shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。
活性污泥及活性污泥法的概念
向生活污水中注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間后，污水中即生成一種絮凝體，是一種黃褐色的絮絨顆粒狀，主要是有大量繁殖的微生物群體構(gòu)成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這就是活性污泥。利用污水中的有機(jī)質(zhì)為基質(zhì)，在DO(溶氧)存在的條件下，即人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物，然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。該方法的運(yùn)行條件要求具有良好的活性污泥和充足的氧，具有較大的比表面積20~100cm2/mL，99%以上含水率。
生物膜法
1．生物膜法工藝類型。潤濕型：生物濾池、生物濾塔、生物轉(zhuǎn)盤。浸沒型：接觸氧化、濾料浸沒在濾池中。流動(dòng)床型：生物活性碳，砂粒介質(zhì)懸浮流動(dòng)于池內(nèi)。
2．原理。由于生活污水中含有大量的有機(jī)成分，生物膜法依靠固定于載體表面上的微生物膜來降解有機(jī)物，由于微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，因此生物膜通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動(dòng)的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和內(nèi)部生長繁殖著大量的微生物及微型動(dòng)物，形成由有機(jī)污染物→細(xì)菌→原生動(dòng)物（后生動(dòng)物）組成的食物鏈。生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物和其他一些肉眼可見的生物群落組成。污水在流過載體表面時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對有機(jī)物的降解。生物膜 表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運(yùn)行。
3．生物膜的更新與脫落。維持生物膜反應(yīng)器正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)是生物膜的更新與脫落，生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成。更新與脫落過程如下：首先，厭氧膜的出現(xiàn)過程：一是生物膜；二是成熟的生物膜一般厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；都由厭氧膜和好氧膜組成；三是好氧膜是有機(jī)物降解的主要場所，一般厚度為2 mm。其次，厭氧膜的加厚過程：一是厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；二是氣態(tài)產(chǎn)物的不斷 逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力；三是成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。
再次，生物膜的更新：一是老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長起來；二是新生生物膜的凈化功能較強(qiáng)。
