旅游风景区生活污水处理设备

     什么是反硝化过程

    反硝化过程是反硝化菌异化硝酸盐的过程，即由硝化菌产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为氮气后从水中溢出的过程。反硝化过程要在缺氧状态下进行，溶解氧的浓度不能超过O．2mg／L，否则反硝化过程就要停止。
    反硝化过程也分为两步进行，*步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气。
反硝化的影响因素有哪些
    (1)温度：反硝化反应的适宜温度范围是35～45℃。
    (2)溶解氧：为了保证反硝化反应的顺利进行，必须保持严格的缺氧状态，保持氧化还原电位为一50～一110mV；为使反硝化反应正常进行，悬浮型活性污泥系统中的溶解氧应保持在0．2mg／L以下；附着型生物处理系统可以容许较高的溶解氧浓度(一般低于1mg／L)。
    (3)pH值：硝化反应的pH值范围是6．5~7．5。
    (4)碳源有机物质：反硝化反应需要提供足够的碳源，碳源物质不同，反硝化速率也将有区别。
    (5)碳氮比C／N：理论上将1g硝酸盐氮转化为N2需要碳源物质BOD52．86g。
    (6)有毒物质：镍浓度大于0．5mg/L、亚硝酸盐氮含量超过30mg/L或盐度高于O．63％时都会抑制反硝化作用。

活性污泥法脱氦的原理是什么
    活性污泥法脱氮的原理是通过创造好氧和缺氧条件，利用硝化菌和反硝化菌等一些专性菌实现氮形式的转化，一般需要经过硝化和反硝化两个步骤完成。
    ①所有的好氧生物处理工艺中都有硝化菌，但因为硝化菌的世代周期比异养菌要长，因此一般的好氧生物处理系统中硝化菌的数量有限。通过延长泥龄使其大于硝化菌的世代周期和提高曝气强度增加混合液溶解氧含量等手段，为硝酸菌、亚硝酸菌等硝化菌创造生长繁殖的条件，使之在好氧状态下将有机氮和氨氮等转化为硝酸盐氮。
    ②不为活性污泥曝气，只提供搅拌作用，使反应池内溶解氧低于0．2mg/L，即活性污泥处于缺氧状态。反硝化菌在缺氧状况下，利用还原硝酸盐和亚硝酸盐获得能量，同时将硝酸盐和亚硝酸盐中的氮元素转化为氮气从水中释放出去，从而达到脱氮的目的。

典型的设前置反硝化段的生物脱氮除磷工艺有厌氧/缺氧/好氧工艺(A2/O工艺)、University of Cape Town工艺(UTC工艺)及生物化学脱氮除磷工艺(BCFS工艺).反硝化段前置的优势是厌氧合成的内聚物聚β羟基脂肪酸(PHA)等可直接进入缺氧段驱动反硝化而取得较好的脱氮效果，但前置反硝化段有其固有的缺陷.根据生物脱氮理论，硝化段(好氧段)内氨氧化菌(AOBs)将氨盐氧化为亚硝酸盐后，亚硝酸盐氧化菌(NOBs)将亚硝酸盐氧化为硝酸盐;反硝化段(缺氧段)内反硝化菌将硝酸盐还原为亚硝酸盐，并进一步还原为氮气(N2).由于好氧段在缺氧段后，为实现反硝化，因而必须将混合液从好氧段回流至缺氧段.混合液回流会稀释进水有机质浓度;氧化态氮(NO-x)的去除也受制于混合液的回流速率，且*脱氮不可能实现;混合液回流还会增加能量消耗和工艺复杂度.

生物脱氦有哪些基本条件
    (1)硝suan盐：硝suan盐的生成和存在是反硝化作用发生的先决条件，必须预先将污水中的含氮有机物如蛋白质、氨基酸、尿素、脂类、硝基化合物等转化为硝suan盐氮。
    (2)不含溶解氧：反应器中的氧都将被有机体优先利用，从而减少反应器能脱氮的硝suan盐量，溶解氧超过O．2mg/L时没有明显脱氮作用。
    (3)兼性菌团：在大多数情况下，细菌普遍具有脱氮习性，污水处理的微生物在脱氮时在好氧和缺氧之间反复交替，其中以兼性菌团为主。
    (4)电子供体：生物脱氮的能量来自脱氮过程中起电子供体作用的碳质有机物，脱氮时污水中的有机物必须充足，否则需要投加甲醇、乙醇、乙酸等外部碳源。

好氧颗粒污泥技术是20世纪90年代开始研究的一种新型污水处理技术，同普通絮状污泥相比，具有除污效果好、密度大、强度高、微生物种类多、结构稳定、耐冲击负荷强以及沉降性能好等优点，成为研究的热点. 近年来有研究表明，好氧颗粒污泥的特殊结构有利于提高处理系统的同步脱氮能力，并且利用好氧颗粒污泥进行脱氮性能的研究取得了较大的进展. 对好氧颗粒污泥进行了硝化反硝化(SND)功能驯化，反应6 h后COD的去除率在90%以上，氨氮去除率达*，污水脱氮*.以厌氧颗粒污泥和少量活性污泥为种泥，进水为人工配水，在SBR反应器中培养出了好氧颗粒污泥. 成熟的好氧颗粒污泥对COD、氨氮和TN的平均去除率分别为94%、97.5%和68.6%. 人工配水模拟味精废水为基质在SBR系统内培养出了好氧颗粒污泥，成熟颗粒污泥在典型周期内，对COD、氨氮和TN 去除率分别为96.51%、93.30% 和73.04%，颗粒污泥具有同步脱氮特性. 厌氧-好氧交替运行SBR反应器中，以成熟的好氧颗粒污泥处理人工模拟废水，同步硝化反硝化反应去除N约为232.5 mg·d-1，占总氮去除量的54.3%. 而上述研究大多集中于SBR运行模式，而SBR系统为间歇进水排水，当处理大规模的城市污水时，会出现进出水时间长，反应器体积大等问题. 我国大中型城市污水处理厂以连续流工艺居多，所以在连续流反应系统中培养好氧颗粒污泥更有实际意义. 同时，上述接种污泥培养模式的同步硝化反硝化工艺中，很难控制好氧颗粒污泥中硝化细菌和好氧反硝化细菌群的比例和数量，脱氮过程中，难以确保反应系统稳定的脱氮效果. 而一些异养硝化-好氧反硝化菌能够独立完成同步硝化反硝化过程. 污水实际处理系统中，若接种脱氮菌泥为主要强化污泥，培养高效脱氮功能化好氧颗粒污泥，为实现捷径高效的生物脱氮途径提供了可能.

什么是Bardenpho工艺
    Bardenpho工艺由两个缺氧／好氧(A／O)工艺串联而成，共有四个反应池，因此有时也称为四段B刊enph0工艺，其工艺流程见图5—3。
          Bardenpho工艺
    在*级A／0工艺中，回流混合液中的硝酸盐氮在反硝化菌的作用下利用原污水中的含碳有机物作为碳源在*缺氧池中进行反硝化反应，反硝化后的出水进入*好氧池后，含碳有机物被氧化，含氮有机物实现氨化和氨氮的硝化作用，同时在*缺氧池反硝化产生的N2在*好氧池经曝气吹脱释放出去。
    在第二级A／O工艺中，由*好氧池而来的混合液进入第二缺氧池后，反硝化菌利用混合液中的内源代谢物质进一步进行反硝化，反硝化产生的N2在第二好氧池经曝气吹脱释放出去，改善污泥在的沉淀性能，同时内源代谢产生的氨氮也可以在第二好氧池得到硝化。
    Bardenpho具有两次反硝化过程，脱氮效率可以高达90％～95％。
1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷;
2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流*混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力;
3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。
一、供微生物吸附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。
二、采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物吸附的填料，也可称为接触曝气池。
三、池内废水中还存在约2～5%的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。

旅游风景区生活污水处理设备废水生物除磷处理的方法有哪些
    废水生物除磷包括厌氧释磷和好氧摄磷两个过程，因此废水生物除磷的工艺流程由厌氧段和好氧段两部分组成。按照磷的终去除方式和构筑物的组成，除磷工艺流程可分为主流程除磷工艺和侧流程除磷工艺两类。
    主流除磷工艺的厌氧段在处理污水的水流方向上，磷的终去除通过剩余污泥排放，其代表方法是厌氧／好氧(A／0)工艺(具体见二级生物处理有关问题)，其他方法如厌氧／缺氧／好氧(A2／0)工艺、Phoredox工艺(五段Bardenpho工艺、A2／O／A／O)、UCT工艺、VIP工艺以及具有除磷效果的SBR法、氧化沟等工艺，都是经过厌氧／好氧过程和排出剩余污泥来实现除磷。
    侧流除磷工艺的厌氧段不在处理污水的水流方向上，而是在回流污泥的侧流上，具体方法是将部分含磷回流污泥分流到厌氧段释放磷，再用石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。

其它好氧处理法
    采用好氧生物处理有机废水，需要足够的供氧量，但是传统的供氧方式难以满足较高浓度的有机废水对氧的需求。20世纪80年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧化法各自的优缺点的基础上，开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器(压力生物器，配有空压机等压力装置)内的压力，加快了氧的转移速率，适合处理中浓度有机废水。此法具有反应速度快，占地面积小，基建费用低，运行管理方便及出水水质稳定等优点。

影响除磷的因素有哪些
      (1)溶解氧：首先必须在厌氧区控制严格的厌氧环境，这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成PHB的能力。其次是必须在好氧区供给足够的溶解氧，以满足聚磷菌对储存的PHB进行降解，释放足够的能量供其过量摄磷之用以便有效地吸收废水中的磷。一般厌氧段的DO要严格控制在O．2mg／L以下，而好氧段的DO要控制在2mg／L以上。
      (2)厌氧区硝态氮：硝态氮包括硝酸盐和亚硝酸盐，硝态氮的存在也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放，进而影响好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另外，硝态氮的存在会被部分聚磷菌作为电子受体进行反硝化，啾而影响其以发酵产物作为电子受体进行发酵产酸、抑制聚磷菌的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力。
      (3)温度：一般来说，在5～30℃的范围内，都可以收到较好的除磷效果。
      (4)pH值：pH值在6～8的范围内时，磷的释放比较稳定。
      (5)BOD5负荷和有机物性质：一般认为，进水中BOD5／TP要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质，从而获得理想的除磷效果。为此，可以采用部分进水和跨越初沉池的方法，获得除磷所需要的BOD5量。
      (6)泥龄：一般以除磷为目的的生物处理系统的泥龄控制在3．5～7d。

生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用吸附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。
该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
反应机理
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，微生物所需氧由鼓风曝气供给，使池体内 污水处于流动状态，以保证污水与填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长。此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

在好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生长所需要的磷量，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。产生的富磷污泥(新的聚磷菌细胞)，通过剩余污泥的形式得到排放，从而实现将磷从水中除去的目的。从能量角度看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。

除磷的关键是厌氧区的设置，可以说厌氧区是聚磷菌的生物选择器。由于聚磷菌能在短暂的厌氧条件下，优先于非聚磷菌吸收低分子基质(发酵产物)并快速同化和储存这些发酵产物，即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。这样一来，能吸收大量磷的聚磷菌就能在处理系统中得到选择性增殖，并可通过排除高含磷量的剩余污泥达到除磷的目的。这种选择性增殖的另一个好处是抑制了丝状菌的增殖，避免了产生沉淀性能较差的污泥的可能，因此厌氧／好氧生物除磷工艺一般不会出现污泥膨胀现象。

常温下为厌氧氨氧化工艺提供稳定的亚硝酸盐作为反应的电子受体依然是很大的难题, 这直接阻碍了厌氧氨氧化技术的应用.近些年, 亚硝化-厌氧氨氧化工艺已经成为颖的生物脱氮工艺之一.因其无需有机碳源, 节省曝气等优点而成为目前生物脱氮研究的热点.但是氨氧化细菌(AOB)、亚硝酸盐氧化菌(NOB)世代时间长、对环境抵抗力差、污泥流失严重等缺点, 使新型脱氮工艺受到限制.颗粒污泥以其良好的沉降性能, 较强的抵抗能力, 长的污泥停留时间而受到广大学者的青睐, 亚硝化工艺与颗粒污泥结合的研究势必成为研究热点.张翠丹等通过在亚硝化絮状污泥中添加30%亚硝化颗粒污泥, 历经12 d驯化培养成功启动亚硝化颗粒污泥; 王斌等通过调节沉降时间, 历经18 d培养出了亚硝化颗粒污泥; 吴蕾等通过实时控制氨氧化过程的参数, 优化曝气时间及缩短沉降时间为2 min, 历经19 d实现了污泥的颗粒化.

什么是传统生物脱氮工艺
    传统的生物脱氮流程是三级活性污泥系统(见图5—2)，在此流程中，含碳有机物的氧化和含氮有机物的氨化、氨氮的硝化及硝酸盐的反硝化分别在三个构筑物内进行，并维持各自独立的污泥回流系统。
    这种流程的优点是好氧菌、硝化菌和反硝化菌分别生长在不同的构筑物内，并可维持各自适宜的生长环境，所以反应速度快，可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果。另外，不同性质的污泥分别在不同的沉淀池中得到沉淀分离，而且拥有各自独立的污泥回流系统，所以运行的灵活性和适应性较好。其缺点是流程长、构筑物多，外加甲醇为碳源使运行费用较高，出水中往往会残留一定量的甲醇。
    为克服三级活性污泥脱氮系统的缺点，可以对其进行各种改进。图5—2(Ⅱ)所示的二级活性污泥脱氮系统，就是将好氧曝气池和硝化池合二为一，使含碳有机物的氧化和含氮有机物的氨化、氨氮的硝化合并在一个构筑物内进行。图5—2(Ⅲ)所示的流程将部分原污水引入反硝化池作碳源，以省去外加碳源，降低硝化池负荷，节约运行费用。

好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge，AGS)是微生物在特定的环境下自发凝聚、 增殖而形成的颗粒状生物聚合体，它具有许多普通活性污泥*的优点，如致密的结构、 良好的沉降性能、 多重生物功效(有机物降解、 脱氮、 除磷等)、 高耐毒性、 相对较低的剩余污泥产量等. 得益于这些优点，AGS已成为废水处理领域的研究热点. 迄今为止，AGS的绝大部分研究成果都来自于间歇式运行反应器，如SBR、 SBAR等. 然而，研究结果表明，*运行的AGS反应器会出现不稳定甚至解体现象，这说明间歇式反应器并非是好氧颗粒化的选择.
序半连续式反应器(sequencing fed batch reactor，SFBR)是近年来发展起来的一种新型反应器，主要特征是连续进水，反应完后一次性排水. 目前，在SFBR中利用活性污泥对废水进行处理的研究已见报道，也有针对连续进水或分段进水对SBR中的AGS稳定性影响的报道，而有关SFBR中成功实现好氧颗粒化的研究鲜有报道. 相比于SBR，SFBR运行灵活、 控制简便，较容易建造、 实施，若能实现好氧颗粒化及稳定运行无疑会增加AGS反应器的形式. 因此，本研究尝试在SFBR中进行AGS的培养，并对AGS的特性进行研究，以期为AGS技术的发展提供理论支持.

废水生物脱氮处理有哪些方法
    生物脱氮工艺是一个包括硝化和反硝化过程的单级或多级活性污泥法系统。从完成生物硝化的反应器来看，脱氮工艺可分为微生物悬浮生长型(活性污泥法及其变型)和微生物附着牛长型 (生物膜反应器)两大类。
    多级活性污泥法系统具有多级污泥同流系统，是传统的生物脱氮方法，即将硝化和反硝化分别单独进行的工艺系统。而单级活性污泥法系统则是设法将含碳有机物的氧化、硝化和反硝化在 一个活性污泥法系统中实现，并且只有一个沉淀池。
    单级活性污泥脱氮系统典型的特征是只有一个沉淀池，即只有一个污泥回流系统。单级活性污泥脱氮系统的代表方法是缺氧／好氧(A／O)工艺(具体见二级生物处理部分有关问题)和四段Bardellpho工艺(A／0／A／0)，其他方法还有厌氧／缺氧／好氧(A2／O)工艺、Phoredox(五段Bardenpho)工艺、UCT工艺、VIP工艺等；另外，氧化沟、SBR法、循环活性污泥法等通过调整运行方式而具有脱氮功能的工艺也可归属为单级活性污泥脱氮系统。其中A2／0工艺、Barderlpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、VIP工艺等同时具有除磷和脱氮的功能。
    生物膜反应器适合世代时间长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其适合生长的环境。因而，在一般的生物膜反应器内部，也会同时存在硝化和反硝化过程。在已有的活性污泥法处理过程中，通过投加粉末活性炭等载体，不仅可以提高除BOD5，功能，还可以提高整个系统的硝化和脱氮效果。如果将已经实现硝化的废水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更好的脱氮效果，而且不需要污泥回流。

缺氧段置于好氧段之后的后置缺氧反硝化方式，因省去了混合液回流而简化了工艺流程，且能实现较好的脱氮除磷效果而得到了广泛的研究.与前置反硝化相比，外碳源已在厌氧段或好氧段消耗，后置缺氧段反硝化菌以内碳源(糖原或PHA)为电子供体，以NO-x为电子受体驱动反硝化.Coats 等(2011)和Winkler等(2011)研究了后置缺氧序批式反应器(SBR)工艺，Bracklow等(2010)和Vocks等(2005)研究了连续流后置缺氧膜生物反应器(MBR)工艺，均取得了良好的脱氮除磷效果.这些研究表明，后置缺氧段虽未外加碳源，但微生物可利用胞内糖原或PHA驱动反硝化脱氮.此外，Xu等(2011)在后置缺氧反硝化的基础上将部分厌氧段混合液分配进缺氧段实现反硝化除磷，并在好氧段实现了同步硝化-反硝化.这种改进虽然实现了反硝化除磷，但又增加了工艺复杂程度.后置反硝化的厌氧/好氧/缺氧SBR工艺解决了混合液回流的问题，但该工艺是否有进一步改进的空间。

根据传统生物强化除磷(EBPR)理论，EBPR通过厌氧/好氧或厌氧/缺氧交替运行实现.这种条件为聚磷菌(PAOs)代谢生长提供选择性优势，使之能厌氧吸收挥发性脂肪酸(VFAs)合成为PHA，并好氧吸收磷酸盐(Coats et al., 2011).PAOs厌氧吸收VFAs的能量来源于聚磷降解和糖原分解，而糖原分解为PHA合成提供还原力(Smolders et al., 1994).在好氧或缺氧条件下，PAOs通过三羧酸循环(TCA)为自身生长、糖原储存、磷酸盐摄取和聚磷合成提供能量(Smolders et al., 1995).EBPR系统中也存在聚糖菌(GAOs)，这种微生物除不能厌氧释磷和好氧摄磷外，其他代谢方式与PAOs相似，故能与PAOs形成竞争关系，影响除磷效果.因此，为达到聚磷菌释磷的目的，活性污泥需经厌氧搅拌以充分接触污水中VFAs.聚磷菌能通过聚磷分解供能吸收VFAs，但笔者研究厌氧/好氧/缺氧SBR工艺时发现，进水后未厌氧搅拌而静置1 h后直接曝气，静置期系统中仍可监测到磷酸盐的大量释放，且曝气开始后磷酸盐仍能被快速过量吸收.