烏蘭察布一體化污水處理設備

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 主流厭氧氨氧化工藝應用的進展
主流工藝的上述特點引起了一系列具體的技術問題，這些具體技術問題包括如何有效地控制AOB與厭氧氨氧化菌的生長與截留、OHO(普通異養菌)的控制、NOB的抑制、出水氨氮、泥齡等。
AOB與Anammox菌的生長與截留
AOB的生長與截留主要有兩種方法，一種是利用側流高氨氮、高溫利于AOB生長的條件，從側流向主流工藝中補充微生物。另外一種方法是通過生物膜的方式或通過顆粒污泥的形式，這種方式主要是依靠Anammox菌附著于填料的最內層，AOB附著在填料的外層。
Anammox菌的生長速率在低溫情況下非常慢，其世代時間需要1～2周，而硝化菌需要1 d。強化Anammox菌在主流工藝中的數量一種方法便是通過側流的生物強化補充。一個創新的技術是采用水力旋流器分離Anammox菌與AOB，這種技術的基本原理是利用Anammox菌密度較其他絮體微生物高的特點而開發的。圖1是DEMON工藝通過水力旋流器截留AOB與Anammox菌的示意圖，側流中的Anammox菌經過旋流器后補充主流工藝，富含AOB的溢流也排入主流，主流工藝中的污泥在經過旋流器后Anammox菌回到主流，溢流中的絮體微生物進入污泥處理單元。

采用DEMON®工藝的污水處理廠均采用旋流器分離Anammox菌，該技術已經在奧地利Strass污水處理廠、瑞士Glanerland污水處理廠、美國Alexandria的污水處理廠等得到了應用。
奧地利Strass污水處理廠的運行經驗表明側流向主流補充Anammox菌和AOB后，并沒有降低這些微生物在側流工藝中的活性，主流工藝中Anammox菌的豐度以及顆粒的尺寸都明顯提高。進一步的跡象還表明通過旋流器的循環運行有助于防止微生物附著于Anammox菌的表面，有助于減少基質擴散阻力，維持微生物較高的活性。另外，從側流補充主流還可以克服Anammox菌對亞硝酸鹽氮親和力比NOB低的問題，使Anammox菌相對容易獲得亞硝酸鹽氮。
NOB的抑制
在傳統污水處理硝化系統中的NOB通常是Nitrobacter和Nitrospira，在應用現代生物分析工具之前，Nitrobacter通常被認為是優勢菌種，因此很多設計和優化污水處理廠的關鍵參數是基于對純培養基的Nitrobacter而獲得數據，而人們對Nitrospira的特性知之甚少。
通過對Nitrospira純培養基的研究，Blackburn報道了兩種微生物的不同之處，Nitrospira在低濃度時對亞硝酸鹽氮有更高的親和力，它的亞硝酸鹽氮半飽和系數更低，游離氨對其的抑制濃度更低(0.04～0.08 mg/L)。其他的一些研究也顯示Nitrobacter對基質的親和力低、在基質濃度高的環境中易于存在;而Nitrospira對基質的親和力高、在基質濃度低的環境中易于存在。這些研究結果顯示，在低氨氮、低亞硝酸鹽氮濃度的情況下，Nitrospira更易于控制亞硝酸鹽氮的氧化。在主流工藝中，由于Nitrospira較低的半飽和系數，低濃度的環境為其提供了生長的優勢，而又能避免游離氨和游離亞硝酸的抑制。美國DC Water(哥倫比亞特區供水與污水管理局)、美國HRSD(漢普頓路衛生管理局)及Strass污水處理廠的數據都傾向于支持這種理論。HRSD的中試結果還顯示Nitrospira可能是NOB的優勢菌種，這樣在主流工藝中抑制其生長就更為困難。在這樣的背景情況下，出現了以下幾種基于上述理論的抑制NOB策略。
(1)控制出水氨氮。
Chandran的研究結果顯示，NOB比AOB對氮基質親和力更強。AOB與NOB在不同氮濃度時的生長速率，從圖中可以看出，在基質濃度較低時，NOB的生長速率要高于AOB的生長速率，因此通過維持出水氨氮在2 mg/L以上有助于使AOB的生長速率超過NOB。
上述結論在奧地利Strass污水處理廠得到了驗證，當時在冬季由于進水負荷的升高，出水氨氮有所升高，而此時NOB得到有效的抑制。
(2)SRT控制。
當溫度高于17 ℃時，通過嚴格控制泥齡可以淘汰NOB，但是溫度低于17 ℃時，NOB的生長速率開始超過AOB的生長速率，單純采用SRT的控制方式難以起到效果。此時，嚴格控制泥齡這種方式與DO控制、瞬時缺氧聯合控制時仍然會起到一定的效果。

污水處理一般來說包含以下三級處理：一級處理是它通過機械處理，如格柵、沉淀或氣浮，去除污水中所含的石塊、砂石和脂肪、油脂等。二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。三級處理是污水的深度處理，它包括營養物的去除和通過加氯、紫外輻射或臭氧技術對污水進行消毒。可能根據處理的目標和水質的不同，有的污水處理過程并不是包含上述所有過程。 
機械處理工段 
機械(一級)處理工段包括格柵、沉砂池、初沉池等構筑物，以去除粗大顆粒和懸浮物為目的，處理的原理在于通過物理法實現固液分離，將污染物從污水中分離，這是普遍采用的污水處理方式。機械(一級)處理是所有污水處理工藝流程*工程(盡管有時有些工藝流程省去初沉池)，城市污水一級處理BOD5和SS的典型去除率分別為25％和50％。在生物除磷脫氮型污水處理廠，一般不推薦曝氣沉砂池，以避免快速降解有機物的去除；在原污水水質特性不利于除磷脫氮的情況下，初沉的設置與否以及設置方式需要根據水質特注的后續工藝加以仔細分析和考慮，以保證和改善除磷除脫氮等后續工藝的進水水質。 

污水生化處理
污水生化處理屬于二級處理，以去除不可沉懸浮物和溶解性可生物降解有機物為主要目的，其工藝構成多種多樣，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2／Ｏ法、SBR法、氧化溝法、穩定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數城市污水處理廠都采用活性污泥法。生物處理的原理是通過生物作用，尤其是微生物的作用，完成有機物的分解和生物體的合成，將有機污染物轉變成無害的氣體產物(CO2)、液體產物(水)以及富含有機物的固體產物(微生物群體或稱生物污泥)；多余的生物污泥在沉淀池中經沉淀池固液分離，從凈化后的污水中除去。
在污水生化處理過程中，影響微生物活性的因素可分為基質類和環境類兩大類。
基質類包括營養物質，如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質、氮源、磷源等營養物質、以及鐵、鋅、錳等微量元素；另外，還包括一些有毒有害化學物質如酚類、苯類等化合物、也包括一些重金屬離子如銅、鎘、鉛離子等。 
厭氧氨氧化是指在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化菌以NO2--N為電子受體，氧化NH3-N為氮氣的生物過程。
很多污水處理工藝的進步是在實踐中觀察到某些現象進而引發后續工藝的研發，如生物除磷工藝。但也有一些技術是在已有理論的基礎上而獲得突破，厭氧氨氧化工藝在某種程度上正是如此。
實現厭氧氨氧化脫氮需要完成兩個過程，*個過程是部分亞硝化，在這個過程中只有大約55%的氨氮需要轉化為亞硝酸鹽氮;第二個過程是厭氧氨氧化反應過程，氨氮在厭氧條件下，被厭氧氨氧化菌氧化，其中*過程中產生的亞硝酸鹽氮作為電子受體。整個過程中，大約89%的無機氮都將被轉化產生氮氣，另外11%的無機氮被轉化為硝酸鹽氮，與傳統硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝有著巨大的技術優勢，其曝氣能耗只有傳統工藝的55%～60%;該工藝幾乎無需碳源，即使為了去除硝酸鹽產物需要在厭氧氨氧化過程中投加碳源，其投加量也比傳統工藝中碳源投加量低90%;厭氧氨氧化工藝可以減少45%堿度消耗量。同時，厭氧氨氧化工藝的污泥產量也遠低于傳統脫氮工藝，這將顯著降低剩余污泥的處理和處置成本。