微动力生活污水处理设施

微生物的混合培养
传统的生物脱氮除磷工艺一般都采用单一污泥悬浮生长系统,在该系统中有多种差别较大的微生物,不同功能的微生物对营养物质和生长条件的要求都有很大的不同,要保证所有的微生物都达到佳生长条件是不可能的,这就使得系统很难达到运行。
泥龄问题
由于硝化菌的世代期长,为获得良好的硝化效果,必须保证系统有较长的泥龄。而聚磷菌世代期较短,且磷的去除是通过排除剩余污泥实现的,所以为了保证良好的除磷效果,系统必须短泥龄运行。这就使得系统的运行,在脱氮和除磷的泥龄控制上存在矛盾。

碳源问题
在脱氮除磷系统中,碳源主要消耗在释磷、反硝化和异养菌的正常代谢等方面。其中,释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中易降解的部分,尤其是挥发性有机脂肪酸的含量关系很大。一般说来,城市污水中所含的易降解的有机污染物是有限的,所以在生物脱氮除磷系统中,释磷和反硝化之间存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。
微动力生活污水处理设施回流污泥中的硝酸盐问题
在整个系统中,聚磷菌、硝化细菌、反硝化细菌及其它多种微生物共同生长,并参与系统的循环运行。常规工艺中,由于厌氧区在前,回流污泥不可避免地将一部分硝酸盐带入该区,一旦聚磷菌与硝酸盐接触,就导致聚磷效果下降。这主要是由于反硝化细菌与聚磷菌对底物形成竞争,其脱氮作用造成碳源无法满足聚磷菌的充分释磷所致。
生物脱氮除磷新工艺
反硝化除磷
20世纪70年代末,在对UCT工艺的研究中发现,除APB外,还存在一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”—DPB还能在缺氧(无O2,存在NO3-)环境下摄磷。DPB和APB有相似的原理,只是在氧化细胞内储存的PHA时电子受体是NO3-。这可使吸磷和反硝化脱氮这2个不同的生物过程借助同1种细菌在同一个环境下完成。
因此,反硝化菌和聚磷菌之间可相互交叉,其交叉点是反硝化聚磷菌DPB。由细菌完成的生物脱氮与生物除磷是2个既相对独立又相互交叉的生理过程,其交叉点是同时拥有硝酸盐还原性和超量吸磷这两种生化特性的细菌(DPB)进行的反硝化吸磷脱氮生化反应。

与传统的好氧吸磷相比,此项工艺在保证硝化效果的同时,系统对COD需求可减少50%,氧的消耗和污泥产量可分别下降30%和50%。COD消耗的减少,一方面可为解决处理含高氨磷工业废水存在碳源不足的问题提供实际应用途径,另一方面剩余的COD还可用于生产甲烷。
微动力生活污水处理设施典型工艺
(1)DEPHANOX工艺
DEPHANOX工艺是BortoneG等于1996年提出的一种具有硝化和反硝化除磷双污泥回流系统的技术,是为了满足DPB所需的环境要求而开发的一种强化生物除磷工艺。该工艺在厌氧池与缺氧池之间增加了沉淀池和固定膜反应池,可以避免由于氧化作用而造成有机碳源的损失并稳定系统的硝酸盐浓度。污水在厌氧池中释磷,在沉淀池中进行泥水分离,含氨较多的上清液进入固定膜反应池进行硝化,污泥则跨越固定膜反应池进入缺氧段完成反硝化和摄磷。
活性污泥法在污水处理中的作用
活性污泥法是去除有机污染物有效的方法之一，目前国内外95%以上的城市污水处理和50%左右的工业废水处理都采用活性污泥法。具有很强的净化功能，去除BOD(生化需氧量)及混合液中活性污泥浓度的效率高，均可达到95%以上。适合于各种有机废水，大中小型污水处理厂，高中低负荷。由于是依靠微生物处理，运行费用较低?？墒迪稚锿训?。
活性污泥及活性污泥法的概念
向生活污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，是一种黄褐色的絮绒颗粒状，主要是有大量繁殖的微生物群体构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是活性污泥。利用污水中的有机质为基质，在DO(溶氧)存在的条件下，即人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，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机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。该方法的运行条件要求具有良好的活性污泥和充足的氧，具有较大的比表面积20~100cm2/mL，99%以上含水率。

生物膜法
1．生物膜法工艺类型。润湿型：生物滤池、生物滤塔、生物转盘。浸没型：接触氧化、滤料浸没在滤池中。流动床型：生物活性碳，砂粒介质悬浮流动于池内。
2．原理。由于生活污水中含有大量的有机成分，生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。
生物膜附着在载体的表面，是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物→细菌→原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜 表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成，通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。

3．生物膜的更新与脱落。维持生物膜反应器正常运行的重要环节是生物膜的更新与脱落，生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态，当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成。更新与脱落过程如下：首先，厌氧膜的出现过程：一是生物膜；二是成熟的生物膜一般厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；都由厌氧膜和好氧膜组成；三是好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2 mm。其次，厌氧膜的加厚过程：一是厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；二是气态产物的不断 逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；三是成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。
再次，生物膜的更新：一是老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；二是新生生物膜的净化功能较强。