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(yǎng)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(cè)流高氨氮、高溫利于AOB生長的條件，從側(cè)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(nèi)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(shù)量一種方法便是通過側(cè)流的生物強化補充。一個創(chuàng)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(fā)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(cè)流中的Anammox菌經(jīng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)驗表明側(cè)流向主流補充Anammox菌和AOB后，并沒有降低這些微生物在側(cè)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(huán)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(zhì)擴散阻力，維持微生物較高的活性。另外，從側(cè)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(tǒng)污水處理硝化系統(tǒng)中的NOB通常是Nitrobacter和Nitrospira，在應用現(xiàn)代生物分析工具之前，Nitrobacter通常被認為是優(yōu)勢菌種，因此很多設計和優(yōu)化污水處理廠的關鍵參數(shù)是基于對純培養(yǎng)基的Nitrobacter而獲得數(shù)據(jù)，而人們對Nitrospira的特性知之甚少。
通過對Nitrospira純培養(yǎng)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(shù)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(zhì)的親和力低、在基質(zhì)濃度高的環(huán)境中易于存在;而Nitrospira對基質(zhì)的親和力高、在基質(zhì)濃度低的環(huán)境中易于存在。這些研究結(jié)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(shù)，低濃度的環(huán)境為其提供了生長的優(yōu)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(qū)供水與污水管理局)、美國HRSD(漢普頓路衛(wèi)生管理局)及Strass污水處理廠的數(shù)據(jù)都傾向于支持這種理論。HRSD的中試結(jié)果還顯示Nitrospira可能是NOB的優(yōu)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(xiàn)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(jié)果顯示，NOB比AOB對氮基質(zhì)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(zhì)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(jié)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(lián)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(zhuǎn)化為污泥。三級處理是污水的深度處理，它包括營養(yǎng)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(jù)處理的目標和水質(zhì)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(gòu)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(xiàn)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(zhì)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(jù)水質(zhì)特注的后續(xù)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(xù)工藝的進水水質(zhì)。 

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(gòu)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(wěn)定塘法、土地處理法等多種處理方法。日前大多數(shù)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(zhuǎn)變成無害的氣體產(chǎn)物(CO2)、液體產(chǎn)物(水)以及富含有機物的固體產(chǎn)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(jīng)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(zhì)類和環(huán)境類兩大類。
基質(zhì)類包括營養(yǎng)物質(zhì)，如以碳元素為主的有機化合物即碳源物質(zhì)、氮源、磷源等營養(yǎng)物質(zhì)、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(zhì)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(xiàn)象進而引發(fā)后續(xù)工藝的研發(fā)，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(xiàn)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(zhuǎn)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(chǎn)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(zhuǎn)化產(chǎn)生氮氣，另外11%的無機氮被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，與傳統(tǒng)硝化反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝有著巨大的技術優(yōu)勢，其曝氣能耗只有傳統(tǒng)工藝的55%～60%;該工藝幾乎無需碳源，即使為了去除硝酸鹽產(chǎn)物需要在厭氧氨氧化過程中投加碳源，其投加量也比傳統(tǒng)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(chǎn)量也遠低于傳統(tǒng)脫氮工藝，這將顯著降低剩余污泥的處理和處置成本。