日處理100噸地埋式污水處理設備安裝
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生物除磷的厭氧-好氧過程是實現上述過程的良好方式,在厭氧階段PAO或GAO將乙酸轉換為PHB或糖原。因此,rbCOD有利于微生物的快速生長,進而轉換為慢速可生物降解的胞內物質。這樣在生物除磷工藝中就會相對更容易形成顆粒污泥。在饑餓階段,基質通過顆粒內層的反硝化被降解到,或是在顆粒外層的好氧區域實現降解。
有機負荷(OLR)及基質的組成對顆粒污泥的形成很重要,采用較高的負荷選擇可以使基質進入顆粒污泥的內層,這樣就容易形成強健的內核。基質組成的影響主要是體現在快速可生物降解COD(rbCOD)與慢速可生物降解COD(sbCOD),在飽食期rbCOD和VFA的獲得對于胞內存儲物質的形成很關鍵,而sbCOD則會導致絲狀菌在好氧階段在競爭中獲得優勢。
人們在對生物膜的研究過程中,發現強的剪切力可以促使形成薄而密實的生物膜,同時伴隨著剪切力相關的一個重要現象是胞外聚合物(EPS)的產生,EPS在促使細胞的“凝聚”、“粘合”方面發揮重要的功能,對于維持生物膜的整體結構方面扮演著重要的角色,在很多的研究中都可以觀察到強剪切力會促使生物膜分泌更多的EPS從而維持生物膜的整體結構平衡。
廢水處理方法：廢水處理的目的是將廢水中所含的污染物分離出來,或將其轉化為無害和穩定的物質或可分離的物質,從而使廢水得到凈化。廢水處理技術,按其作用原理,可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法四類。
活性污泥工藝的出現與發展實際上是采用各種方法選擇微生物的過程。1914年,Ardern和Lockett將曝氣后沉淀下的污泥留了下來,將不易沉降的微生物“淘洗”出去,采用這種序批式的方式,他們觀察到了顆粒污泥的現象。
1972年,JamesBarnard在接觸穩定的試驗裝置中也注意到了顆粒污泥的現象,當時他用初沉池的出水進入到反應器中,接觸時間15min,排泥只從表面排泥,接觸區的污泥濃度22000mg/L,Barnard觀察到了明顯的污泥顆粒,“像粗砂一樣”,當時的污泥負荷非常高。
好氧顆粒污泥的形成與選擇
活性污泥工藝從誕生至今一直不斷經歷著“選擇”的過程,早期的污泥回流使微生物選擇留在系統中,起到了為關鍵的作用;此后,人們通過基本的長泥齡方式而使硝化菌在系統中選擇地存在;而生物除磷工藝的出現,則是通過厭氧-好氧的交替環境選擇性地使聚磷菌(PAOs)在系統中存在,可以看出對微生物的選擇過程一直伴隨著污水處理 工藝的發展,如圖2所示。
從好氧顆粒污泥的技術發展進程來看,以Nereda為代表的好氧顆粒污泥技術實際上是一種利用內在基質選擇顆粒污泥的過程,內在基質選擇的一個關鍵因素是需要有足夠高的基質濃度來形成顆粒,并促使形成較高含量的胞外聚合物(EPS)及胞內儲存物,這種方式要求將沉淀較慢的絮體污泥排除系統,保留下沉淀較快的顆粒污泥,為了避免出水SS較高,可能需要有一個后置的過濾系統。
好氧顆粒污泥技術的出現與發展實際上仍然是對微生物選擇過程的更進一步認識,在這一認識過程伴隨著對生物膜、污泥膨脹的更加深入理解。好氧顆粒污泥既可以在只去除COD的好氧環境中出現,也可以在厭氧-好氧的交替環境中去除COD及氮、磷,在這種形式的顆粒污泥中,硝化菌及普通異養菌在顆粒污泥的外層,靠近內核部分的是反硝化菌、聚磷菌(PAOs)、聚糖菌(GAOs)。因此,好氧顆粒污泥去除營養物的機理實際上與活性污泥工藝相同,只不過并不是在不同的池子來實現,而是在顆粒污泥的不同區域來實現。
目前一般認為主要有以下幾個方面對顆粒污泥的形成具有重要的影響:
飽食-饑餓選擇,通常以外部基質用于生長的階段稱為飽食期,而以內部基質(PHB)生長的階段稱為饑餓期。與利用乙酸或葡萄糖等易生物降解有機物相比,異養微生物利用PHB或糖原等慢速可生物降解物質的生長速率較慢,利用這一現象可以獲得穩定的顆粒污泥。
新型水處理材料吸附法，是一種工藝簡單的水處理技術，活性炭是一種非選擇性的常用的水處理吸附材料.但是由于活性炭再生性能差，水處理費用高，因而難以廣泛使用.在許多化工廢水處理場合，對微生物有毒性，而導致廢水難降解性的只是廢水中的一兩種成分，采用具有對這一兩種成分有選擇性的吸附劑，選擇性的去除某些污染物后，廢水的可生化性可以提高，就可以用后續的生物處理法.為了使水處理費用經濟，要求材料具有經濟、使用壽命長、可再生性優良等特點.一類經過化學修飾的吸附材料，能選擇性的除去廢水中含N和cl等有機物，對于含硝基苯、硝基酚、*、氯代烴等難降鰓廢水具有很好的水處理效果，材料吸附和解析速度快、再生性能優良.將該材料成功用于含*廢水處理，用該材料一次處理后的廢水，其硝基苯類化合物、*等可以達到*排放標準，并可以回收硝基酚和*等有價值的化工產品.新型吸附材料具有使用壽命長、操作方便、工藝簡單的優點，達到工業應用的階段。
生物膜類似,水力剪切力對于好氧顆粒污泥的形成也有重要的影響,強的剪切力會促使顆粒污泥的形成,而弱剪切力則不會形成顆粒污泥,只能形成蓬松的絮體結構。
同樣,EPS在對顆粒污泥的形成方面也扮演著類似的角色,強剪切力會促使顆粒污泥像生物膜那樣分泌出更多的EPS來產生平衡的生物結構,這也就意味著EPS對于形成穩定的顆粒污泥非常重要。
此外,通過選擇性的排泥,將不易沉淀的污泥排出系統,沉降速度較快的顆粒留存于系統之內,提高顆粒污泥在其中的比例,這也是促成顆粒污泥形成的原因之一;其他形成顆粒污泥的因素還包括SRT、有機負荷、二價陽離子及三價陽離子等。
目前的應用
目前,作為好氧顆粒污泥技術的典型代表,Nereda工藝在過去10年里得到快速的發展,截至2016年正在設計、建設及運行的Nereda污水處理廠有32座,這些污水處理廠分布于歐洲、美洲、澳洲、非洲等地。與相同負荷的活性污泥工藝相比,Nereda好氧顆粒污泥技術可減少占地面積25%~75%,能耗降低20%~50%。
厭氧生化法:厭氧生化法是在無空氣存在的條件下，利用兼性厭氧菌或者專性厭氧菌將廢水中的大分子有機物降解成小分子化合物，進而轉化為有機酸(不*的厭氧生物處理)或者甲烷(*的厭氧生物處理)的污水處理方法。該方法具有產生剩余污泥少、容積負荷高和投資成本小等優點，但由于煤化工廢水含有較高濃度的酚類，常規的單獨厭氧或缺氧生物處理對其去除效果較差，用復合式厭氧反應裝置則處理效果不錯。Ramakrishnan等用UASB-AF復合式厭氧反應裝置處理煤制氣廢水，反應裝置運行到第45天，能夠觀察到了顆粒污泥，之后運行穩定，當進入廢水的容積負荷為2.24gCOD/L+d、水力停留時間為24h時，COD去除率和酚去除率分別達到88%和93%。
Nereda這種SBR的技術形式在很大程度上限制了對現有污水處理廠的改造,因為絕大部分污水處理廠并不SBR工藝。因此,在推流式工藝上采用外置選擇器的方式在近年來得到了快速的發展,外置選擇器可以是篩網或旋流器,篩網是利用顆粒的粒徑來截留較大的顆粒污泥,旋流器是利用顆粒污泥密度較大的特點而在底流中獲得較高比例的顆粒污泥.
生化法是利用微生物發揮其新陳代謝的作用，分解和轉化廢水中的污染物，該方法具有經濟成本低，設備運行簡單等優點，但是由于該方法受外界條件影響較大且不易控制，而且煤化工廢水中含有許多難生物降解的污染物質，所以生化出水效果不是太理想生化法主要有三種方法：好氧生化法、厭氧生化法、厭氧好氧聯用法等。
(1)好氧生化法：好氧生化法是利用好氧微生物(包括兼性微生物)在有氧氣存在的條件下進行生物代謝而降解有機物，使其穩定、無害化的處理方法。廢水中的有機污染物作為微生物好氧代謝的底物，經過生化反應而釋放能量，終降解為具有穩定性的低能位的無機物。
具有代表性的好氧生化法是傳統活性污泥法，該方法是讓生物絮凝體充分接觸廢水中的有機污染物，將其吸附或降解。該方法可以去除一部分COD，但是出水的COD、NH4+等仍然難以達到排放標準，尤其是對NH4+降解效果極差。張文藝等采用SBR序批式活性污泥法處理焦化廢水，結果表明：進水期為1h，進水完畢后再攪拌運行1h，接著曝氣16-18h,污泥負荷為0.3?0.8kgCOD/kgMLSSd,COD、NH3-N去除率分別達85%、70%以上,但是對廢水中難降解污染物去除效果不是很理想。
當然,在這一系列的基本選擇過程中,還有其他因素的影響,比如硝化過程中對DO的需求、生物除磷過程對VFA的需求等。
