小型无动力一体化污水处理设备

小型无动力一体化污水处理设备

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 在传统污水处理中，对含氮污染物的去除主要通过硝化反硝化技术，但存在需要外加碳源、耗能多等诸多弊端，而短程硝化反硝化具有可节省25%的曝气能、减少40%的有机碳源、降低剩余污泥等优势，更为重要的一点是，如果短程硝化工艺结合，将更具有优势，短程硝化为ANAMMOX反应提供反应基质——NO2--N，后续ANAMMOX菌以NO2--N为电子受体，与NH4+-N一起转化为氮气，实现自养脱氮.目前，全世界已经建立超过100座应用该工艺的污水处理厂，短程硝化的应用越来越广泛.

实现短程硝化的方法有控制温度、溶解氧、游离氨等.其中控制FA是重要的一种方法，许多短程硝化研究通过控制FA实现，其原理是利用FA对氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化菌的抑制浓度不同，且NOB更为敏感的特点，在启动初期，控制FA实现短程硝化非常有效，但由于NOB会逐渐对FA产生适应性而最终导致短程硝化失效.很少有学者研究短程硝化失效后，尤其在生物膜反应器中，失效后尝试恢复短程硝化的过程.即，当NOB适应高浓度的FA，尝试再次建立短程硝化并稳定的过程，这对于短程硝化的稳定实现、以及后续可能的厌氧氨氧化工艺段具有重要意义，没有稳定的短程硝化，也就无法稳定运行后续的厌氧氨氧化.

厌氧塘是一个很深的土制凹地，它有足够的容积，用来沉降可沉降的固体,消化污泥和厌氧降解一些可溶性有机基质。原废水进入池塘底部并且与污泥层中的活性微生物质进行混合。厌氧条件下, 除了浅表层剩余的未消化的油脂和浮渣外，其他的都比较集中,有时曝气是为了控制表面的气味。如果不提供表面曝气，将会开发不透水的地层，地层把气味和热量保留下来。排水管道位于进水管道对面附近。

出水不适合排放到受纳水体中。紧随其后的需氧厌氧塘或兼性厌氧塘以提供必要的治理。
厌氧塘通常置于粗格栅之后，并有一个巴歇尔水槽来记录流入氧化塘中的流量。有盖的可以用来捕获和收集工艺中产生的甲烷气体，可用于其他地方,但这不是一个常见的做法。

微生物学
厌氧微生物在没有溶解氧的情况下可以将有机物质转化成稳定的产物，如二氧化碳和甲烷。降解过程包括两个独立但相互关联的阶段:酸形成和甲烷生产。
在酸形成阶段,细菌将复杂的有机化合物(碳水化合物、脂肪、蛋白质)转化成简单的有机化合物主要有短链挥发性有机酸(乙酸、丙酸、乳酸)。厌氧细菌参与的这个阶段称为“产酸”,分为非产甲烷微生物。 在这个阶段,几乎没有的化学需氧量(COD)或生物需氧量的减少,因为许多微生物可以利用短链脂肪酸、醇等,从而产生氧气需求。
甲烷生产阶段涉及一个中间步骤。首先,细菌将短链有机酸转化成乙酸、氢气、和二氧化碳，这中间的过程称为产氢产酸阶段随后,一些称为“产甲烷”的严格厌氧产甲烷细菌微生物)将乙酸、氢气、甲烷和二氧化碳转化为天然气(甲烷)，通过两个主要的途径完成的，这个过程称为甲烷生成。在这阶段,会出现废物稳定时,就代表的甲烷气体的形成。

与传统的硝化反硝化工艺相比，厌氧氨氧化 (anaerobic ammonia oxidation，ANAMMOX) 工艺具有无需外加碳源和供氧动力消耗，反应过程中CO2排放量少和剩余污泥产量少等优点.目前该工艺已经用于高氨氮工业废水的处理中，如污泥消化液、垃圾渗滤液和养猪场废水等.

厌氧氨氧化工艺虽然有诸多优点，但AnAOB生长缓慢，倍增时间为7~22 d，导致ANAMMOX反应器启动时间长，是限制厌氧氨氧化工艺大规模应用的最主要因素.因此，选择合适的反应器，减少AnAOB的流失，是成功应用厌氧氨氧化工艺的关键.

目前，用于厌氧氨氧化技术的反应器有上流式污泥床反应器 (USB)、批序式间歇反应器 (SBR)和厌氧折流板反应器 (ABR)等.本实验选择上流式厌氧过滤床反应器 (upflow blanket filter, UBF)，UBF反应器是由 (上流式污泥床) USB和厌氧过滤器 (AF) 构成的复合式反应器，具有良好的生物截留能力和易形成颗粒污泥等特点.