成套生活一體化污水處理設備

反硝化除磷是一種新型高效低能耗的生物脫氮除磷技術,，其利用反硝化聚磷微生物(DNPAOs)在缺氧環(huán)境下以硝酸鹽作為最終電子受體,，以 PHB 作為電子供體,，通過“一碳兩用”途徑來實現(xiàn)同步反硝化和過量吸磷.反硝化除磷緩解了反硝化過程和生物除磷過程對有機碳源需求的矛盾，以及硝化菌和聚磷菌(phosphate accumulating organisms,，PAOs)所需污泥齡迥異的矛盾,，因此被視為一種可持續(xù)的污水處理技術.反硝化除磷與傳統(tǒng)生物除磷技術相比,，可節(jié)省能源和資源，也正是這個原因,，上述一系列工藝被譽為適合可持續(xù)發(fā)展的綠色除磷脫氮工藝.

A2/O工藝作為當今常用的生物脫氮除磷工藝,，已廣泛應用于國內(nèi)外大型污水處理廠，但是A2/O工藝的缺陷在于硝化菌,、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷,、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭，很難在單一系統(tǒng)中同時獲得氮,、磷的高效去除.陳永志等研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)對A2/O系統(tǒng)的反硝化除磷有影響.試驗結合醛化纖維式組合填料的優(yōu)勢及對填料應用于生活污水脫氮除磷研究極少的現(xiàn)狀,，提出了在A2/O工藝的厭氧池、缺氧池和好氧池中添加醛化纖維式組合填料的設想,，將傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜法相結合組成一套脫氮除磷的新系統(tǒng).添加生物填料于好氧段可使池內(nèi)的硝化細菌能夠附著在填料上從而增加了污泥齡,，提高硝化效率;縮短好氧段的停留時間，而將更長的時間用于厭氧段和缺氧段的釋磷和吸磷作用,，提高了除磷效率.于缺氧段可在載體環(huán)境下提高回流比,，使反硝化聚磷菌富集，強化反硝化除磷現(xiàn)象,，無需外加碳源,，即可完成“超量”吸磷過程，適合低碳源污水的生化處理,，使該系統(tǒng)能穩(wěn)定運行并更好的進行脫氮除磷.

曝氣生物濾池工藝（Biological Aerated Filter,，簡稱BAF），是一種采用顆粒濾料固定生物膜的好氧或缺氧生物反應器,，該工藝集生物接觸氧化與懸浮物濾床截留功能于一體,，可有效去除水中的SS，COD,，BOD,，NH3-N，TN,，TP,，AOX（有害物質)及濁度、色度等,，適用于市政污水,、工業(yè)污水、再生回用水深度處理及給水污染水源的預處理等,。由于BAF具有其他工藝無法比的諸多特點,，近年來已在國內(nèi)外取得廣泛應用。

工藝特點
BAF屬第三代生物膜反應器,，不僅具有生物膜工藝技術的優(yōu)勢,，同時也起著有效的空間過濾作用,，通過使用特殊的濾料和正確的配氣設計，BAF具有以下工藝特點：
采用氣水平行上向流,，使得氣水進行*均分,，防止了氣泡在濾料層中凝結和氣堵現(xiàn)象，氧的利用率高,，能耗低,。
與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個濾池高度上提供正壓條件,，可以更好的避免形成溝流或短流,，從而避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱。
上向流形成了對工藝有好處的半柱推條件,，即使采用高過濾速度和負荷,，仍能保證BAF工藝的持久穩(wěn)定性和有效性。
采用氣水平行上向流,，使空間過濾能被更好的運用,，空氣能將固態(tài)物質帶人濾床深處，在濾池中能得到高負荷,、均勻的固體物質,，從而延長了反沖洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量,。

濾料層對氣泡的切割作用使氣泡在濾池中的停留時間延長,，提高了氧的利用率。由于濾池*的截污能力,，使得BAF后面不需要再設二次沉淀池,。
整套系統(tǒng)采用PLC控制,，自動化程度高,。

序批式活性污泥法(SBR)工藝由于具有生化反應推動力大, 脫氮除磷效果好, 耐沖擊負荷強, 工藝簡單, 運行方式靈活和防止污泥膨脹等優(yōu)點, 已成為污水生物脫氮的主流工藝之一.胞外聚合物(extracellular polymeric substance, EPS)是在一定環(huán)境條件下由微生物(主要是細菌), 分泌于體外的一些高分子聚合物.主要成分與微生物的胞內(nèi)成分相似, 是一些高分子物質, 如蛋白質(PN)、多糖(PS)和核酸(DNA)等聚合物. EPS普遍存在于活性污泥絮體內(nèi)部及表面, 具有重要的生理功能, 可將環(huán)境中的營養(yǎng)成分富集, 通過胞外酶降解成小分子后吸收到細胞內(nèi), 還可以抵御殺菌劑和有毒物質對細胞的危害.根據(jù)EPS空間位置不同, 分為緊密附著在細胞壁上的孢囊聚合物——緊密型EPS(TB-EPS)和以膠體和溶解狀態(tài)松散于液相主體中的黏性聚合物——松散型EPS(LB-EPS).

溫度對生物脫氮效果和EPS產(chǎn)量均有重要影響, 該方面研究總結為以下3個方面：① 單一研究溫度對生物脫氮效果的影響.汪志龍以合成廢水為研究對象, 以丙酸鈉作為單一碳源, 分別設置溫度為5,、15,、25、35℃的4組序批式反應器考察了溫度對單級好氧工藝生物脫氮除磷性能的影響. Guo等在5~30℃條件下, 研究了同時氮化和脫硝(SBR-SND)順序間歇反應器的性能. Hendrickx等采用UASB, 以實際生活污水為研究對象, 探究了10℃和20℃條件下氮的去除. ② 單一考察了溫度對EPS產(chǎn)量及組分的影響.

可樂廢水好氧污泥和可樂廢水厭氧污泥3種污泥的EPS產(chǎn)量. Song等研究了常溫(28℃)和低溫(10℃)條件下EPS產(chǎn)量對活性污泥脫水性能的研究. Gao等研究了在30,、20和10℃條件下, EPS在膜污染中的作用. ③ 同步研究了溫度對生物脫氮效能及EPS的影響.EPS總含量及各組分均與溫度成負相關.在生物脫氮過程中, 活性污泥是實現(xiàn)氮去除的功能主體, EPS是活性污泥的重要組成部分.因此, 同步考察溫度對生物脫氮效能和EPS的影響, 可深入解析基于微生物EPS變化角度揭示生物脫氮本質.此外, 相關報道大多基于短期實驗獲得研究結果, 因此較難反映溫度對EPS變化長期影響規(guī)律, 難以獲得準確的EPS與生物脫氮相關性.

生物膜與活性污泥的培養(yǎng)和馴化
1,、生物膜的培養(yǎng)
    生物膜的培養(yǎng)采用接種培養(yǎng)法，即采取污水處理廠曝氣池內(nèi)活性污泥與水樣混合液,，由旋轉布水器連續(xù)由塔濾上部向塔內(nèi)噴灑的方法,，大約經(jīng)15d左右，載體上就可出現(xiàn)透明生物膜,，若無此條件,，也可用生活污水由塔濾上部向塔內(nèi)連續(xù)噴灑,，單相比之下時間較長，20℃大約30d左右,。當生物膜成熟后,，即沿水流方向，膜上細菌和微型動物組成的生態(tài)系統(tǒng)和對有機物降解能力達到平衡后,，便可進行實驗應用,。
BAF生物曝氣濾池，主要由顆粒生物填料床,、曝氣系統(tǒng),、反沖洗系統(tǒng)三部分組成。
顆粒狀生物濾料（陶粒）,，表面粗糙,，比表面積大，并滲入活性酶在濾料上附著生長高濃度的專性微生物膜,，這些專性微生物以污水中的有機物作為氮源,、碳源及能量來源而生長繁殖，通過其新陳代謝降解水中的污染物,。

污水自上而下進入生物曝氣濾池,，空氣從填料床下端進入，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,。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，加速降解菌形成生物膜,，生物膜又進一步“俘獲”基質,，將其同化、代謝,、降解,。在碳氧化／硝化合并處理時，靠近濾池進水口的濾層段內(nèi)有機污染濃度高，異養(yǎng)菌群占優(yōu)勢,，大部分BOD5在此得以降解,，濃度逐漸降低,。粒狀濾料及生物膜除了吸附攔截等作用外，兼起過濾的作用,。隨著處理過程的進行，存濾料空隙間蓄積了大量的活性污泥,。這些懸浮狀活性污泥在濾料縫隙間形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機物的同時,，還起到了很好的吸附過濾作用，從而能使有機物及懸浮物均能得到比較*的清除,。
在濾池運行過程中,，隨著生物膜的新陳代謝,，脫落的生物膜及濾料上截留的雜質不斷增加，濾料中水頭損失增大,，水位上升，到一定時期,，需對濾料進行反沖洗,。BAF生物曝氣濾池以其儲存在加氯消毒池中清澈的出水作為反沖用水，不另設反沖水池,，反沖洗廢水通過排水管回流到一級處理設施。

CANON工藝具有脫氮途徑短,、節(jié)省曝氣量,、無需外加碳源、溫室氣體產(chǎn)量少等優(yōu)點, 成為了目前具前景的污水脫氮工藝.

CANON工藝適合處理高溫,、高氨氮污水, 而生活污水是常溫、低氨氮水質.如何將CANON工藝推廣到市政污水處理廠中是長久以來的難點.目前, 國外CANON工藝的研究主要以高氨氮廢水處理為主, 國內(nèi)雖然有常溫低氨氮環(huán)境中運行CANON工藝的報道, 也僅局限于人工配水和短期運行, 實際污水處理廠中長期運行CANON工藝的研究極少.

常溫低氨氮環(huán)境中, CANON工藝的難點在于硝化細菌的抑制.如果硝化細菌過量增殖, 將會出現(xiàn)總氮去除率下降,、出水總氮超標的現(xiàn)象.在常溫,、低氨氮條件下, 只調節(jié)DO從而抑制NOB活性已被證明難以實現(xiàn).因此, 在工程應用中, 需要通過其他策略抑制硝化細菌的活性.有研究表明, 在CANON生物膜反應器中, NOB主要分布在生物膜的外層.對生物膜進行沖洗, 理論上洗脫生物膜表面的NOB,。

活性生物濾池在進水時由于采用了較多的活性污泥回流,，濾床中具有大量的活性微生物,，濾池中就發(fā)生了較高的微生物的同化作用,，也就是說活性生物濾池猶如高效的微生物合成器，進水中大量的有機物首先在此被活性污泥所吸附和氧化,，并進行微生物的大量合成。但由于污水與活性污泥在此濾池中的停留時間較短,，微生物對吸附在活性污泥上的有機物還未*氧化,，故濾池出水尚需在曝氣池中進一步曝氣處理以達到良好的出水水質。也正是由于活性生物濾池的這種作用,，使得后續(xù)曝氣池的負荷大為減輕且波動減小。

與傳統(tǒng)脫氮工藝相比, 厭氧氨氧化工藝節(jié)省了62.5%曝氣量,、脫氮途徑短,、無需外加碳源、溫室氣體產(chǎn)量低, 成為目前具前景的污水脫氮工藝.
厭氧氨氧化菌適合處理高溫,、高氨氮污水, 而城市生活污水是典型的低溫,、低氨氮水質, 如何將厭氧氨氧化工藝應用于市政污水處理廠是長久以來的難點.在國外, 厭氧氨氧化工藝已成功應用于污水處理廠中, 以處理垃圾滲濾液、消化上清液、養(yǎng)殖業(yè)廢水等高氨氮廢水, 而市政污水處理廠厭氧氨氧化工藝的研究仍處于小試階段.國內(nèi), 厭氧氨氧化工藝主要局限于實驗室研究, 在實際污水處理廠中長期運行厭氧氨氧化工藝的報道鮮見.

常溫低氨氮環(huán)境中, 厭氧氨氧化工藝處理負荷低.通常認為, 常溫馴化可以使厭氧氨氧化菌逐步適應低溫環(huán)境.前人的研究在實驗室內(nèi)進行, 以人工配水為基質, 氨氮濃度為100~350 mg ·L-1, 運行溫度為18~25℃, 且馴化時間較短.而實際生活污水成分復雜, 亞硝化后的生活污水氨氮濃度為10~25 mg ·L-1, 水溫為10~24℃.因此, 在市政污水處理廠中, 研究長期常低溫馴化對厭氧氨氧化菌的影響有著重大的意義.

A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起,，A段DO不大于0.2mg/L,，O段DO=24mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉,、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸使大分子有機物分解為小分子有機物不溶性的有機物轉化成可溶性有機物當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時,，可提高污水的可生化性及氧的效率在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質,、脂肪等污染物進行氨化，有機鏈上的N或氨基酸中的氨基游離出氨NH3,、NH4+在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N,、NH4+氧化為NO3-通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下,，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮N2完成C,、N、O在生態(tài)中的循環(huán)實現(xiàn)污水無害化處理,。

根據(jù)以上對生物脫氮基本流程的敘述可以知道(A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點
（1）效率高。該工藝對廢水中的有機物氨氮等均有較高的去除效果,。當總停留時間大于54h經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過混凝沉淀可將COD值降至100mg/L以下其他指標也達到排放標準總氮去除率在70%以上,。
成套生活一體化污水處理設備（2）流程簡單投資省操作費用低,。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源,。尤其在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后碳氮比有所提高在反硝化過程中產(chǎn)生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗,。
（3）缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD,、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%,、59%酚和有機物的去除率分別為62%和36%故反硝化反應是最為經(jīng)濟的節(jié)能型降解過程。

預氧化技術其實質就是將污水中二價的鐵離子轉變成三價離子,，通過一定的化學反應令其沉淀，進而有效保證水質的穩(wěn)定,，盡量避免后期處理期間出現(xiàn)較為嚴重的結垢問題,。同時通過一定藥劑及工藝對污水進行處理，保證水質能夠達到注入地層的標準,。

預氧化技術主要有化學與電化學預氧化技術兩種類型?；瘜W預氧化技術就是向污水中加入一定量的次氯酸鈉、過氧化氫等氧化劑,，進而令二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，保持水質的穩(wěn)定性;電化學預氧化技術則是對油田污水中富含氯化鈉的特性加以利用,，使污水在電化學的裝置中完成氧化，生成氧氣,、等氧化性的物質,，污水中的二價鐵離子進而被氧化成三價鐵離子，待pH值達到3.7時,，氫氧化鐵開始沉淀，再進行大罐沉淀以及采用石英砂進行過濾,，便可去除掉鐵離子，有效保證水質的穩(wěn)定,。