城鎮(zhèn)生活污水一體化智能污水處理設(shè)備
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污水脫氮是在生物硝化工藝基礎(chǔ)上，增加生物反硝化工藝，其中反硝化工藝是指污水中的硝酸鹽，在缺氧條件下，被微生物還原為氮?dú)獾纳磻?yīng)過程。
導(dǎo)致出水總氮超標(biāo)的原因涉及許多方面，主要有：
(1)污泥負(fù)荷與污泥齡
由于生物硝化是生物反硝化的前提，只有良好的硝化，才能獲得高效而穩(wěn)定的的反硝化。因而，脫氮系統(tǒng)也必須采用低負(fù)荷或超低負(fù)荷，并采用高污泥齡。
(2)內(nèi)、外回流比
生物反硝化系統(tǒng)外回流比較單純生物硝化系統(tǒng)要小些，這主要是入流污水中氮絕大部分已被脫去，二沉池中NO3--N濃度不高。相對來說，二沉池由于反硝化導(dǎo)致污泥上浮的危險(xiǎn)性已很小。另一方面，反硝化系統(tǒng)污泥沉速較快，在保證要求回流污泥濃度的前提下，可以降低回流比，以便延長污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間。
運(yùn)行良好的污水處理廠，外回流比可控制在50%以下。而內(nèi)回流比一般控制在300～500%之間。
(3)反硝化速率
反硝化速率系指單位活性污泥每天反硝化的硝酸鹽量。反硝化速率與溫度等因素有關(guān)，典型值為0.06～0.07gNO3--N/gMLVSS×d。
(4)缺氧區(qū)溶解氧
對反硝化來說，希望DO盡量低，這樣反硝化細(xì)菌可以“全力”進(jìn)行反硝化，提高脫氮效率。但從污水處理廠的實(shí)際運(yùn)營情況來看，要把缺氧區(qū)的DO控制在0.5mg/L以下，還是有困難的，因此也就影響了生物反硝化的過程，進(jìn)而影響出水總氮指標(biāo)。
(5)BOD5/TKN
因?yàn)榉聪趸?xì)菌是在分解有機(jī)物的過程中進(jìn)行反硝化脫氮的，所以進(jìn)入缺氧區(qū)的污水中必須有充足的有機(jī)物，才能保證反硝化的順利進(jìn)行。由于目前許多污水處理廠配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，進(jìn)廠BOD5低于設(shè)計(jì)值，而氮、磷等指標(biāo)則相當(dāng)于或高于設(shè)計(jì)值，使得進(jìn)水碳源無法滿足反硝化對碳源的需求，也導(dǎo)致了出水總氮超標(biāo)的情況時(shí)有發(fā)生。
(6)pH
反硝化細(xì)菌對pH變化不如硝化細(xì)菌敏感，在pH為6～9的范圍內(nèi)，均能進(jìn)行正常的生理代謝，但生物反硝化的pH范圍為6.5～8.0。
(7)溫度
反硝化細(xì)菌對溫度變化雖不如硝化細(xì)菌那么敏感，但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高，反硝化速率越高，在30～35℃時(shí)，反硝化速率增至大。當(dāng)?shù)陀?5℃時(shí)，反硝化速率將明顯降低，至5℃時(shí)，反硝化將趨于停止。因此，在冬季要保證脫氮效果，就必須增大SRT，提高污泥濃度或增加投運(yùn)池?cái)?shù)。

工程化應(yīng)用
在厭氧氨氧化工藝的實(shí)際應(yīng)用方面，2002年，帕克公司在鹿特丹Dokhaven污水處理廠建造了*1座生產(chǎn)性厭氧氨氧化反應(yīng)器，采用SharonAnammox系統(tǒng)處理污泥脫水液。此后，荷蘭、德國、日本、澳大利亞、瑞士和英國等地也相繼建立了共100多座厭氧氨氧化廢水處理廠，除了污泥消化液，處理的廢水還包括垃圾滲濾液、養(yǎng)殖場廢水、食品廢水等。目前，實(shí)際工程應(yīng)用的厭氧氨氧化技術(shù)可以分為懸浮污泥統(tǒng)、顆粒污泥和生物膜系統(tǒng)。
1懸浮污泥系統(tǒng)
AOB和AAOB生長緩慢，世代周期長，在普通懸浮污泥系統(tǒng)中容易流失，所以懸浮污泥工藝常采用序批式活性污泥法反應(yīng)器(SBR)形式截留微生物。
在所有的SBR厭氧氨氧化技術(shù)中，80%為DEMON工藝。該工藝首先是在奧地利的Strass污水處理廠得到應(yīng)用，其核心是通過監(jiān)測pH的變化，來調(diào)整曝氣時(shí)間，進(jìn)而調(diào)整短程硝化和厭氧氨氧化的平衡;另一方面，該工藝?yán)盟π髌髡{(diào)節(jié)AAOB和AOB的泥齡，微生物在離心力的作用下會被分為2部分，較輕質(zhì)的AOB從頂部溢流，較重的AAOB聚集在底部回流至反應(yīng)器。Strass污水處理廠實(shí)現(xiàn)了85%以上的自養(yǎng)脫氮效率。
采用DEMON工藝的污水處理廠還包括瑞士的Glarnerland和Thun污水處理廠、德國的Heidelberg和Plettenberg污水處理廠。目前，華盛頓BluePlains污水處理廠正在建設(shè)的DEMON工藝是大的厭氧氨氧化工程，設(shè)計(jì)氮負(fù)荷為9.072t/d。
2顆粒污泥系統(tǒng)
顆粒污泥系統(tǒng)的一個(gè)典型案例是帕克公司在鹿特丹建立的Anammox反應(yīng)器，早期的測流工藝傾向于采用兩段式系統(tǒng)，所以實(shí)際運(yùn)行時(shí)該Anammox反應(yīng)器與之前建好的亞硝化SHARON反應(yīng)器進(jìn)行耦合，形成了Sharon-Anammox反應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的啟動(dòng)經(jīng)歷了3.5年。隨后帕克公司又開發(fā)了一體式Anammox反應(yīng)器。兩段式系統(tǒng)中的厭氧氨氧化反應(yīng)器和一體式反應(yīng)器均采用上向流連續(xù)式運(yùn)行，內(nèi)置斜板沉淀池，實(shí)現(xiàn)了對污泥顆粒的截留。
目前，一體式反應(yīng)器的應(yīng)用較為普遍，反應(yīng)器內(nèi)DO的質(zhì)量濃度控制在1mg/L左右，顆粒污泥內(nèi)外形成了DO含量梯度，外表適宜生長AOB，內(nèi)部生長AAOB，密度較小的異養(yǎng)菌絮體則排到系統(tǒng)外。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，TN負(fù)荷可達(dá)4.8kg/(m3·d)。
城鎮(zhèn)生活污水一體化智能污水處理設(shè)備目前，厭氧氨氧化技術(shù)研究與工程應(yīng)用主要集中在工業(yè)廢水和污泥脫水液、垃圾滲濾液等領(lǐng)域，對于城市污水的應(yīng)用研究還非常有限。城鎮(zhèn)污水處理量大、但是氨氮含量和水溫相對較低、成分也更為復(fù)雜，開發(fā)適合城鎮(zhèn)污水的主流工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)也面臨著更大的挑戰(zhàn)。厭氧氨氧化技術(shù)用于城市污水仍具有許多較為突出的問題有待解決。例如，NOB的有效抑制和AAOB的有效截留等。
Strass污水處理廠zui先開啟了向主流厭氧氨氧化方向的邁進(jìn)。該廠將測流厭氧氨氧化系統(tǒng)剩余的AAOB和AOB補(bǔ)充到主流，雖然實(shí)現(xiàn)了AAOB菌的富集，但是該廠的主流厭氧氨氧化效果仍不理想，主要是亞硝化過程不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)顯示，NOB菌能適應(yīng)低氧環(huán)境，因此低氧運(yùn)行并不成功，而間歇曝氣等相關(guān)抑制NOB的技術(shù)方法仍在探索中。
新加坡的樟宜污水廠*在主流工藝中成功實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的厭氧氨氧化，經(jīng)過核算，該廠主流自養(yǎng)脫氮過程對TN的去除貢獻(xiàn)了62%。該廠采用分段進(jìn)水多級A/O工藝，系統(tǒng)HRT為5.8h，污泥停留時(shí)間(SRT)為5d，缺氧區(qū)和好氧區(qū)各占2.5d，污水溫度全年保持在28～32℃。該廠好氧區(qū)短程硝化作用很明顯，曝氣池亞硝酸鹽累積率為76%，缺氧區(qū)內(nèi)氨氮和亞硝酸鹽氮也得到了同步去除。該廠較高的水溫是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定亞硝化的先天優(yōu)勢，缺氧、好氧交替運(yùn)行和短泥齡的工藝特征是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定亞硝化的關(guān)鍵原因。
另外，針對厭氧氨氧化反應(yīng)，研究人員提出了繁殖快、生長周期短的AAOB也可以存在于泥齡較短的污水處理系統(tǒng)，已有相關(guān)的試驗(yàn)證明了該結(jié)論。
脫氮和能量自給已成為污水處理的2大目標(biāo)。傳統(tǒng)的生物脫氮過程在曝氣和混合過程中消耗了能量，在反硝化和pH控制過程中消耗了化學(xué)藥劑。而短程脫氮(包括短程硝化和厭氧氨氧化)在能耗和藥耗方面均具有較大的優(yōu)勢。經(jīng)過20多年的發(fā)展，短程脫氮已成功應(yīng)用于測流等高氨氮廢水的處理工程中。
但是作為一項(xiàng)新技術(shù)，短程脫氮仍有許多問題尚未解決：
1)AAOB菌生長緩慢，需要研究反應(yīng)器的快速啟動(dòng)方法，實(shí)現(xiàn)AAOB的快速有效富集，縮短反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間;
2)AAOB對環(huán)境比較敏感，需確定厭氧氨氧化工程對不同成分廢水處理的適宜性，并提出避免有毒物質(zhì)對AAOB產(chǎn)生抑制和毒害的方法;
3)主流厭氧氨氧化方面，需要研究提高工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性，特別是提高亞硝化過程中亞硝酸鹽的累積率和AAOB在低溫條件下的活性等。
在污水處理過程中，會遇到各種各樣的污水問題，比如：COD、氨氮、TP等指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，污泥膨脹、浮泥、活性微生物死亡等!