微動力生活污水處理設施
微生物的混合培養
傳統的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統,在該系統中有多種差別較大的微生物,不同功能的微生物對營養物質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到佳生長條件是不可能的,這就使得系統很難達到運行。
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現的,所以為了保證良好的除磷效果,系統必須短泥齡運行。這就使得系統的運行,在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。
碳源問題
在脫氮除磷系統中,碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養菌的正常代謝等方面。其中,釋磷和反硝化的反應速率與進水碳源中易降解的部分,尤其是揮發性有機脂肪酸的含量關系很大。一般說來,城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的,所以在生物脫氮除磷系統中,釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發的競爭性矛盾。
微動力生活污水處理設施回流污泥中的硝酸鹽問題
在整個系統中,聚磷菌、硝化細菌、反硝化細菌及其它多種微生物共同生長,并參與系統的循環運行。常規工藝中,由于厭氧區在前,回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入該區,一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸,就導致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細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70年代末,在對UCT工藝的研究中發現,除APB外,還存在一種“兼性厭氧反硝化除磷細菌”—DPB還能在缺氧(無O2,存在NO3-)環境下攝磷。DPB和APB有相似的原理,只是在氧化細胞內儲存的PHA時電子受體是NO3-。這可使吸磷和反硝化脫氮這2個不同的生物過程借助同1種細菌在同一個環境下完成。
因此,反硝化菌和聚磷菌之間可相互交叉,其交叉點是反硝化聚磷菌DPB。由細菌完成的生物脫氮與生物除磷是2個既相對獨立又相互交叉的生理過程,其交叉點是同時擁有硝酸鹽還原性和超量吸磷這兩種生化特性的細菌(DPB)進行的反硝化吸磷脫氮生化反應。
與傳統的好氧吸磷相比,此項工藝在保證硝化效果的同時,系統對COD需求可減少50%,氧的消耗和污泥產量可分別下降30%和50%。COD消耗的減少,一方面可為解決處理含高氨磷工業廢水存在碳源不足的問題提供實際應用途徑,另一方面剩余的COD還可用于生產甲烷。
微動力生活污水處理設施典型工藝
(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的技術,是為了滿足DPB所需的環境要求而開發的一種強化生物除磷工藝。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池,可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩定系統的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷,在沉淀池中進行泥水分離,含氨較多的上清液進入固定膜反應池進行硝化,污泥則跨越固定膜反應池進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污染物有效的方法之一，目前國內外95%以上的城市污水處理和50%左右的工業廢水處理都采用活性污泥法。具有很強的凈化功能，去除BOD(生化需氧量)及混合液中活性污泥濃度的效率高，均可達到95%以上。適合于各種有機廢水，大中小型污水處理廠，高中低負荷。由于是依靠微生物處理，運行費用較低。可實現生物脫氮除磷。
活性污泥及活性污泥法的概念
向生活污水中注入空氣進行曝氣，并持續一段時間后，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。利用污水中的有機質為基質，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行連續混合培養，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。該方法的運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、生物轉盤。浸沒型：接觸氧化、濾料浸沒在濾池中。流動床型：生物活性碳，砂粒介質懸浮流動于池內。
2．原理。由于生活污水中含有大量的有機成分，生物膜法依靠固定于載體表面上的微生物膜來降解有機物，由于微生物細胞幾乎能在水環境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長和繁殖，由細胞內向外伸展的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構，因此生物膜通常具有孔狀結構，并具有很強的吸附性能。
生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質，在污水不斷流動的條件下，其外側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，在膜的表面上和內部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機污染物→細菌→原生動物（后生動物）組成的食物鏈。生物膜是由細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動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，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內部擴散，在膜中發生生物氧化等作用，從而完成對有機物的降解。生物膜 表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內層微生物則往往處于厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成，通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應器的正常運行。
3．生物膜的更新與脫落。維持生物膜反應器正常運行的重要環節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，而在生物膜的內層微生物則往往處于厭氧狀態，當生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導致生物膜的脫落，而新的生物膜又會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，氧氣不能透入的內部深處將轉變為厭氧狀態；都由厭氧膜和好氧膜組成；三是好氧膜是有機物降解的主要場所，一般厚度為2 mm。其次，厭氧膜的加厚過程：一是厭氧的代謝產物增多，導致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；二是氣態產物的不斷 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，新生生物膜又會生長起來；二是新生生物膜的凈化功能較強。
