小型無動力一體化污水處理設備

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 在傳統污水處理中，對含氮污染物的去除主要通過硝化反硝化技術，但存在需要外加碳源、耗能多等諸多弊端，而短程硝化反硝化具有可節省25%的曝氣能、減少40%的有機碳源、降低剩余污泥等優勢，更為重要的一點是，如果短程硝化工藝結合，將更具有優勢，短程硝化為ANAMMOX反應提供反應基質——NO2--N，后續ANAMMOX菌以NO2--N為電子受體，與NH4+-N一起轉化為氮氣，實現自養脫氮.目前，全世界已經建立超過100座應用該工藝的污水處理廠，短程硝化的應用越來越廣泛.

實現短程硝化的方法有控制溫度、溶解氧、游離氨等.其中控制FA是重要的一種方法，許多短程硝化研究通過控制FA實現，其原理是利用FA對氨氧化細菌和亞硝酸鹽氧化菌的抑制濃度不同，且NOB更為敏感的特點，在啟動初期，控制FA實現短程硝化非常有效，但由于NOB會逐漸對FA產生適應性而最終導致短程硝化失效.很少有學者研究短程硝化失效后，尤其在生物膜反應器中，失效后嘗試恢復短程硝化的過程.即，當NOB適應高濃度的FA，嘗試再次建立短程硝化并穩定的過程，這對于短程硝化的穩定實現、以及后續可能的厭氧氨氧化工藝段具有重要意義，沒有穩定的短程硝化，也就無法穩定運行后續的厭氧氨氧化.

厭氧塘是一個很深的土制凹地，它有足夠的容積，用來沉降可沉降的固體,消化污泥和厭氧降解一些可溶性有機基質。原廢水進入池塘底部并且與污泥層中的活性微生物質進行混合。厭氧條件下, 除了淺表層剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比較集中,有時曝氣是為了控制表面的氣味。如果不提供表面曝氣，將會開發不透水的地層，地層把氣味和熱量保留下來。排水管道位于進水管道對面附近。

出水不適合排放到受納水體中。緊隨其后的需氧厭氧塘或兼性厭氧塘以提供必要的治理。
厭氧塘通常置于粗格柵之后，并有一個巴歇爾水槽來記錄流入氧化塘中的流量。有蓋的可以用來捕獲和收集工藝中產生的甲烷氣體，可用于其他地方,但這不是一個常見的做法。

微生物學
厭氧微生物在沒有溶解氧的情況下可以將有機物質轉化成穩定的產物，如二氧化碳和甲烷。降解過程包括兩個獨立但相互關聯的階段:酸形成和甲烷生產。
在酸形成階段,細菌將復雜的有機化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白質)轉化成簡單的有機化合物主要有短鏈揮發性有機酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厭氧細菌參與的這個階段稱為“產酸”,分為非產甲烷微生物。 在這個階段,幾乎沒有的化學需氧量(COD)或生物需氧量的減少,因為許多微生物可以利用短鏈脂肪酸、醇等,從而產生氧氣需求。
甲烷生產階段涉及一個中間步驟。首先,細菌將短鏈有機酸轉化成乙酸、氫氣、和二氧化碳，這中間的過程稱為產氫產酸階段隨后,一些稱為“產甲烷”的嚴格厭氧產甲烷細菌微生物)將乙酸、氫氣、甲烷和二氧化碳轉化為天然氣(甲烷)，通過兩個主要的途徑完成的，這個過程稱為甲烷生成。在這階段,會出現廢物穩定時,就代表的甲烷氣體的形成。

與傳統的硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化 (anaerobic ammonia oxidation，ANAMMOX) 工藝具有無需外加碳源和供氧動力消耗，反應過程中CO2排放量少和剩余污泥產量少等優點.目前該工藝已經用于高氨氮工業廢水的處理中，如污泥消化液、垃圾滲濾液和養豬場廢水等.

厭氧氨氧化工藝雖然有諸多優點，但AnAOB生長緩慢，倍增時間為7~22 d，導致ANAMMOX反應器啟動時間長，是限制厭氧氨氧化工藝大規模應用的最主要因素.因此，選擇合適的反應器，減少AnAOB的流失，是成功應用厭氧氨氧化工藝的關鍵.

目前，用于厭氧氨氧化技術的反應器有上流式污泥床反應器 (USB)、批序式間歇反應器 (SBR)和厭氧折流板反應器 (ABR)等.本實驗選擇上流式厭氧過濾床反應器 (upflow blanket filter, UBF)，UBF反應器是由 (上流式污泥床) USB和厭氧過濾器 (AF) 構成的復合式反應器，具有良好的生物截留能力和易形成顆粒污泥等特點.