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WSZ-A-1一體化地埋式污水處理設(shè)備
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生物脫氮除磷新工藝
反硝化除磷
原理
20世紀(jì)70年代末,在對(duì)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(denitrif-yingphosphorusremovingbacteria)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(duì)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(duì)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。
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。
該工藝優(yōu)點(diǎn)在于不但能解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)的能源(曝氣)消耗,而且可縮小曝氣區(qū)的體積,降低剩余污泥量,尤其適用于處理低COD/TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過由于進(jìn)水中氮和磷的比例很難恰好滿足缺氧攝磷的要求,從而給系統(tǒng)的控制帶來一定困難。該工藝離生產(chǎn)應(yīng)用尚有一段距離。
(2)A2NSBR工藝
A2NSBR反硝化除磷工藝由2個(gè)反應(yīng)器組成:A2/O-SBR反應(yīng)器的主要功能是去除CODCr和反硝化除磷脫氮,N-SBR反應(yīng)器主要起硝化作用。這2個(gè)反應(yīng)器的活性污泥是*分開的,只將各自沉淀后的上清液相互交換。
在N-SBR反應(yīng)器中進(jìn)水CODCr/TKN比較低的進(jìn)水和泥齡超長(zhǎng),直接導(dǎo)致污泥濃度和污泥負(fù)荷低,從而減小曝氣量并得到較好的硝化效果。
A2/O-SBR反應(yīng)器中,好氧區(qū)有好氧吸磷和硝化發(fā)生,進(jìn)一步去除水中殘余磷和氨氮。此工藝硝化段、反硝化脫氮吸磷段和好氧吸磷段都處于較理想的反應(yīng)條件下,顯示出非常穩(wěn)定的硝化和脫氮除磷效果。
經(jīng)研究表明,兩反應(yīng)器的結(jié)合表現(xiàn)出穩(wěn)定的脫氮除磷特性,除磷率幾乎達(dá)到100%,脫氮率穩(wěn)定在90%左右;同時(shí)與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比較COD消耗量減少50%,耗氧量和污泥產(chǎn)量也可分別減少約30%和50%。因此該工藝特別適合處理BOD5/TP值較低的污水。(3)BCFS工藝是由荷蘭BCFS大學(xué)的DelftMark教授在氧化溝和UCT工藝工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的是目前已經(jīng)投入使用的單污泥系統(tǒng)。工藝由厭氧池、選擇池、缺氧池、混合池及好氧池等5個(gè)功能相對(duì)專一的反應(yīng)器組成。通過反應(yīng)器之間的3個(gè)循環(huán),來優(yōu)化各反應(yīng)器內(nèi)細(xì)菌的生存環(huán)境,充分利用反硝化除磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用,來實(shí)現(xiàn)磷的*去除和氮的去除過程。
5個(gè)主要反應(yīng)器中①厭氧池的厭氧條件用以確保污水中的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)只被用于除磷菌釋磷時(shí)所吸附;
②選擇池(厭氧)的設(shè)置一方面為了阻止污泥膨脹,一方面也進(jìn)一步杜絕流入缺氧區(qū)的VFA;③缺氧池的設(shè)置是通過反硝化以獲得不含硝酸鹽的污泥,進(jìn)而提高厭氧池的釋磷效率;同時(shí)利用好氧池中的硝酸鹽來除磷,強(qiáng)化了反硝化除磷菌來
達(dá)到真正的同步生物除磷脫氮的目的;④缺氧/好氧池混合池的主要功能是脫氮,可以曝氣也可以缺氧,避免同步硝化反硝化,從而控制污泥膨脹;⑤好氧池與常規(guī)處理工藝中功能相同,其主要作用是去除CODCr及進(jìn)行氨氮的硝化,如果不能完成硝化,可回流至混合池,這根據(jù)進(jìn)水的情況定。
BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統(tǒng)中的作用,將反硝化脫氮與生物除磷有機(jī)地合二為一,其主要特點(diǎn)是:①對(duì)氮、磷的去除率高;②SVI值低(80～120ml/g)且穩(wěn)定;③控制簡(jiǎn)單,通過氧化還原電位與溶解氧可有效地實(shí)現(xiàn)過程穩(wěn)定;④與常規(guī)污水廠相比,其污泥量減少10%;⑤利用反硝化聚磷菌(DPB)實(shí)現(xiàn)生物除磷,使碳源(COD)能被有效地利用,使該工藝在COD/(N+P)值相對(duì)低的情況下仍能保持良好的運(yùn)行狀態(tài);⑥可回收磷。因此該工藝是一種可持續(xù)的污水處理技術(shù)。同時(shí)硝化反硝化
傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為硝化反應(yīng)在好氧條件下進(jìn)行,而反硝化在厭氧條件下完成,兩者不能在同一條件下進(jìn)行。然而,近幾年許多研究者發(fā)現(xiàn)存在同時(shí)硝化反硝化現(xiàn)象,尤其是有氧條件下的反硝化現(xiàn)象,確實(shí)存在于不同的生物處理系統(tǒng)中,如間歇曝氣反應(yīng)器、SBR反應(yīng)器、Orbal氧化從溝、生物轉(zhuǎn)盤及生物流化床等。其機(jī)理一方面認(rèn)為好氧條件下存在缺氧甚至厭氧的微環(huán)境,另一方面微生物的角度為好氧條件下同時(shí)存在好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌,這一現(xiàn)象將為生物法脫氮除磷指引一個(gè)研究方向。
同時(shí)硝化反硝化具有以下優(yōu)點(diǎn):①能有效保持反應(yīng)器中pH值穩(wěn)定,減少堿量的投加;②減少傳統(tǒng)反應(yīng)器的容積,節(jié)省基建費(fèi)用;③對(duì)于僅由一個(gè)反應(yīng)池組成的序批式反應(yīng)器來講,該反應(yīng)能夠縮短硝化、反硝化所需時(shí)間;④能節(jié)省曝氣量,進(jìn)一步降低能耗。
物化除磷與生物除磷技術(shù)相結(jié)合
目前普遍采用物化和生化相結(jié)合的城市污水處理工藝。其顯著的特點(diǎn)是流程中投加化學(xué)混凝劑，其余則與普通活性污泥法類似。生物除磷的工藝穩(wěn)定性可通過附加化學(xué)沉淀來改善[26]。在國外很多二級(jí)污水處理廠的曝氣池中投入混凝劑，主要目的是幫助除磷，使原來設(shè)計(jì)具有氮磷脫除能力的污水廠的除磷功能更加有效。對(duì)一些已建成的二級(jí)生物污水處理廠，在生物處理的基礎(chǔ)上物化法，可大大提高出水水質(zhì)。將生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合，可以充分利用生物除磷費(fèi)用低、化學(xué)除磷出水磷濃度低且比較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
采用微生物固定化技術(shù)處理含磷廢水
微生物固定化技術(shù)通常用于難降解有機(jī)廢水、含氨氮有機(jī)廢水等。，以PVA-硼酸法固定以假單胞菌為優(yōu)勢(shì)菌的活性污泥進(jìn)行除磷的研究中，固定化的污泥具有較高的活性及除磷效率，6h內(nèi)可將起始質(zhì)量濃度為87.5mg˙L-1的磷降至44mg˙L-1。對(duì)于采用微生物固定化技術(shù)除磷含磷廢水還有待研究。
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