慶陽一體化污水處理設備

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生物除磷
EBPR系統中的除磷過程是利用PAOs(聚磷菌)在厭氧條件下吸收基質合成聚羥基烷酸(PHA)并分解胞內poly-P(聚磷)釋磷,然后在好氧條件下分解胞內PHA并過量吸磷合成poly-P完成的。Dulekgurgen發現EBPR系統厭氧段結束時,顆粒污泥內大量存在的桿狀細菌經染色呈poly-P陰性、PHA陽性,好氧段結束時桿狀細菌Neisser染色呈陽性。此染色結果與活性污泥中PAOs的染色結果*,說明好氧顆粒污泥中的桿狀細菌與PAOs的代謝機理相似。Lin等指出SBR系統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質量含量達1.9%~9.3%,是接種污泥的2.2~11倍。同時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、自養硝化菌,內層含有PAOs,且在低氧飽和濃度(20%)時,總P的去除率可達到94%。好氧顆粒污泥在EBPR系統中表現出的除磷功能可由PAOs除磷的機理解釋。

反硝化除磷
在生物除磷的研究中已發現兼性菌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,同時完成反硝化和吸磷。而好氧顆粒污泥特殊的分層結構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溶解氧的吸收利用以及傳質阻力對溶解氧擴散的限制,使溶解氧在顆粒內部形成明顯的濃度梯度:外層溶解氧濃度高,結構緊湊密實;內層溶解氧較低甚至降為零,結構蓬松。因此好氧顆粒污泥由外向內形成了“好氧-缺氧-厭氧”的微環境。如表1所示,好氧區,溶解氧濃度高,適宜好氧菌、硝化菌的生存繁殖;缺氧區內兼性微生物豐富,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、缺氧區的形成和維持.
顆粒污泥外部緊湊、內部蓬松的結構有利于基質向內部擴散以及內部代謝產物向外傳遞:好氧區內硝化反應產生的NO3-、NO2-容易擴散到缺氧區內,利于缺氧區內DPB以NO3-、NO2-為電子受體進行反硝化吸磷活動。同時由于基質傳質受限,缺氧區內可利用的基質濃度較低,更有利于DPB除磷。楊國靖等在利用好氧顆粒污泥除磷脫氮的SBR系統中,對經過4h缺氧反應后的污水中磷的濃度進行測定,發現磷濃度由厭氧結束時的108.1mg/L下降為32.2mg/L,缺氧吸磷速率為18.9mg/(L·h),經過計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除磷做出了較大貢獻。

厭氧氨氧化和全程自養脫氮
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氣的過程。
厭氧氨氧化菌是專性厭氧自養菌，因而非常適合處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水。與傳統工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡單，不需要外加有機炭源，防止二次污染，又很好的應用前景。
全程自養脫氮工藝是在限氧的條件下，利用*自養性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時去除的一種方法，從反應形式上看，它是中溫亞硝化和厭氧氨氧化工藝的結合，在同一個反應器中進行。
厭氧氨氧化和中溫亞硝化過程都可以在氣提式反應器中運轉良好，并且達到很高的氮轉化速率，氨氮的去除率達95%，總氮的去除率達90%。
好氧反硝化
近年來，好氧反硝化現象不斷被發現和報道，逐漸受到人們的關注。一些好氧反硝化菌已經被分離出來，有些可以同時進行好氧反硝化和異養硝化。這樣就可以在同一個反應器中實現真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節省了能量。
好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低。硝化反應速率隨著溶解氧濃度的降低而下降;反硝化反應速率隨著溶解氧濃度的降低而上升。

在反硝化過程中會產生N2O，是一種溫室氣體，產生新的污染，其相關機制研究還不夠深入，許多工藝仍在實驗室階段，需要進一步研究才能有效地應用于實際工程中。另外，還有諸如全程自養脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗研究階段，都有很好的應用前景。
A2/O-MBR及其改進工藝
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一步提高。為此，Adam等一批學者提出了將A2/O與MBR相結合(A2/O-MBR工藝)的污水處理方式，不僅出水水質效果好、污染物指標去除率高，而且實現了HRT與SRT之間相互獨立，很好地解決了傳統活性污泥法同步脫氮除磷時兩者所需污泥齡不同的矛盾。如：北京市某污水處理廠(8萬噸/日)由A2/O升級改造至A2/O-MBR工藝，改造后出水水質由國標一級A標準提高到北京市地標B標準，主要指標滿足地表IV類水體標準。在升級改造過程中，該廠表現出諸多亮點，如占地面積小、污水處理無間斷、擴建不擴地、節能型MBR技術、紫外加臭氧氧化技術等。
為提高A2/O工藝的脫氮除磷能力，可在一級A提標改造的基礎上進一步形成倒置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段理想的釋磷環境和MBR段膜分離對膠體形態磷的截留作用；董良飛等在A2/O基礎上開展了A2/O-A-MBR工藝處理低碳源城市污水的中試研究，經過60天的調試運行，出水已基本達到地表水IV類的回用要求，進一步提高了脫氮除磷的水平。

污泥顆粒化是微生物細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器中的微生物與載體或微生物間相互作用,形成大而密實的顆粒狀污泥聚合體。UASB反應器中培育出的厭氧顆粒污泥已被成功應用于高濃度有機廢水的處理中,但是存在啟動期長,操作溫度高,不適于處理低濃度有機廢水且脫氮除磷效果不理想的缺點。為克服上述缺點,研究者們又開展了對好氧顆粒污泥的培養,實驗研究發現好氧顆粒污泥不但可去除COD且具有脫氮除磷的功能。
EBPR(生物強化除磷)是目前常用的生物除磷工藝,運行經濟,但該系統一般利用活性污泥除磷,需要較大的反應容積,另外在EBPR的實際應用中也發現了不明原因導致的除磷失敗現象。若能將好氧顆粒污泥代替傳統活性污泥運用于EBPR中,則可解決EBPR系統占地面積大、污泥膨脹、產泥量高以及二次釋磷等問題。本文將結合國內外參考文獻,通過對好氧顆粒污泥特性的分析,探討產生除磷現象的原因,以期為深入研究好氧顆粒污泥的除磷功能提供理論知識。