每天處理40噸一體化生活污水處理設(shè)備
生物膜法特點
生物相方面的特征：
(1)微生物多樣化
(2) 生物的食物鏈長
(3) 能夠存活世代時間較長的微生物
(4) 分段運行與優(yōu)占種屬
處理工藝方面的特征：
(1)對水質(zhì)、水量變動有較強的適應(yīng)性
(2)污泥沉降性能良好，宜于固液分離
(3)能夠處理低濃度的污水
(4)易于維護運行、節(jié)能
生物膜法基本特征
在污水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體(一般稱填料)，在充氧的條件下，微生物在填料表面聚附著形成生物膜，經(jīng)過充氧(充氧裝置由水處理曝氣風(fēng)機及曝氣器組成)的污水以一定的流速流過填料時，生物膜中的微生物吸收分解水中的有機物，使污水得到凈化，同時微生物也得到增殖，生物膜隨之增厚。當(dāng)生物膜增長到一定厚度時，向生物膜內(nèi)部擴散的氧受到限制，其表面仍是好氧狀態(tài)，而內(nèi)層則會呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)，并終導(dǎo)致生物膜的脫落。隨后，填料表面還會繼續(xù)生長新的生物膜，周而復(fù)始，使生物膜法污水得到凈化。
微生物在填料表面聚附著形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一層薄薄的水層，水層中的有機物已經(jīng)被生物膜氧化分解，故水層中的有機物濃度濃度比進水要低得多，當(dāng)廢水從生物膜表面流過時，有機物就會從運動著的廢水中轉(zhuǎn)移到附著在生物膜表面的水層中去，并進一步被生物膜所吸附，同時，空氣中的氧也經(jīng)過廢水而進入生物膜水層并向內(nèi)部轉(zhuǎn)移。
生物膜上的微生物在有溶解氧的條件下對有機物進行分解和機體本身進行新陳代謝，因此產(chǎn)生的二氧化碳等無機物又沿著相反的方向，即從生物膜經(jīng)過附著水層轉(zhuǎn)移到流動的廢水中或空氣中去。這樣一來，出水的有機物含量減少，廢水得到了凈化。
在小規(guī)模分散型污水處理中大量使用生物膜污水處理工藝，比使用活性污泥工藝更有優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：①微生物相方面，各種生物膜工藝中參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化，微生物的食物鏈較長，世代時間較長的微生物易于存活，在分段運行中每段都能夠形成優(yōu)勢菌種;② 在處理工藝上，各種生物膜工藝對水質(zhì)水量變化均有較強的適應(yīng)性，污泥沉降性能良好、易于固液分離，能夠處理低濃度的污水，易于維護、節(jié)能。
生物法機理——生物硝化和反硝化機理
在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個基本反應(yīng)步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。
在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源) 。
生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟,因此在國內(nèi)外運用多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。
每天處理40噸一體化生活污水處理設(shè)備傳統(tǒng)生物法
目前, 國內(nèi)外對氨氮污水實際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段,硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環(huán)境條件的要求不同,這兩個過程不能同時發(fā)生,而只能序列式進行,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā)展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨立地進行。1932 年,Wuhrmann利用內(nèi)源反硝化建立了后置反硝化工藝(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工藝(pre-denitrification) ,1973年Barnard 結(jié)合前面兩種工藝又提出了A/O工藝,以及后又出現(xiàn)了各種改進工藝如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工藝等,這些都是典型的傳統(tǒng)硝化反硝化工藝。
A/O系統(tǒng)
A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國、南非等國開發(fā)的具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡單、運行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。近年來已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
缺氧/ 好氧工藝(簡稱A2/O法)
A2- O 法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH3和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧條件下,通過反硝化反應(yīng)將NO2-—N和NO3-—N還原成N2,達到脫氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上增加一個厭氧段和一個缺氧段.
厭氧—缺氧—好氧工藝(簡稱A1 - A2/O工藝)
A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1—A2/O工藝是在A1/O工藝基礎(chǔ)上增加了一級預(yù)處理段—厭氧段(A1) ,目的在于通過水解(酸化) 的預(yù)處理,改變廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強化脫氮效果。
近幾十年來,盡管生物脫氮技術(shù)有了很大的發(fā)展,但是,硝化和反硝化兩個過程仍然需要在兩個隔離的反應(yīng)器中進行,或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應(yīng)器中進行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工藝,主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。前置反硝化能夠利用廢水中部分快速易降解有機物作碳源,雖然可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費用,但是,前置反硝化工藝對氮的去除不*,廢水和污泥循環(huán)比也較高,若想獲得較高的氮去除率,則必須加大循環(huán)比,能耗相應(yīng)也增加。而后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機碳源的投加,同時還會產(chǎn)生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影響出水水質(zhì)。傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在不少問題:(1)工藝流程較長,占地面積大,基建投資高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度,特別是在低溫冬季,造成系統(tǒng)的HRT 較長,需要較大的曝氣池,增加了投資和運行費用;(3) 系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮效果,必須同時進行污泥和硝化液回流,增加了動力消耗和運行費用;(4) 系統(tǒng)抗沖擊能力較弱,高濃度NH3- N 和NO2-廢水會抑制硝化菌生長;(5) 硝化過程中產(chǎn)生的酸度需要投加堿中和,不僅增加了處理費用,而且還有可能造成二次污染等等。
生物脫氮法新工藝
隨著生物脫氮技術(shù)的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認識。近年來的許多研究表明:硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也可以進行硝化作用;反硝化不只在厭氧條件下進行,某些細菌也可在好氧條件下進行反硝化;而且,許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接進行反硝化反應(yīng)。生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新發(fā)展主要有:短程(或簡捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同時硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。
