皙全純水設(shè)備教你利用好氧顆粒污泥實(shí)現(xiàn)同步硝化與反硝化
【蘭州純水設(shè)備http://www.bc-shanghai.cn】生物反硝化過(guò)程中，廢水中的氨氮首先在好氧條件下被硝化菌氧化成no-x，然后在缺氧條件下被硝化菌還原成N2(反硝化)。硝化和反硝化不僅可以在活性污泥反應(yīng)器中進(jìn)行，也可以在生物膜反應(yīng)器中進(jìn)行。
硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌在相同的活性污泥,因?yàn)橛醒鹾妥责B(yǎng)硝化細(xì)菌的特性明顯不同于缺氧和異養(yǎng)反硝化細(xì)菌的特點(diǎn),脫氮過(guò)程通常需要進(jìn)行獨(dú)立的兩個(gè)核反應(yīng)堆(如Bardenpho、節(jié)點(diǎn)、雙槽氧化溝工藝,等等)或者先后在一個(gè)反應(yīng)器(SBR)。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備當(dāng)混合污泥進(jìn)入缺氧池(或處于缺氧狀態(tài))時(shí)，工業(yè)純水設(shè)備反硝化菌工作，硝化菌處于抑制狀態(tài);當(dāng)混合污泥進(jìn)入好氧池(或處于好氧狀態(tài))時(shí)，情況正好相反。
顯然,如果兩組細(xì)菌具有不同屬性(硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌)相同的污泥可以同時(shí)在同一個(gè)反應(yīng)器形式同時(shí)同步硝化反硝化(SND)活性污泥法脫氮過(guò)程中會(huì)更簡(jiǎn)化,效率將大大提高。
此外,從工程的角度來(lái)看,當(dāng)硝化和反硝化作用在兩個(gè)反應(yīng)堆或獨(dú)立進(jìn)行先后在同一反應(yīng)器,脫氮堿生產(chǎn)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致哦的積累,導(dǎo)致PH值的增加,這將影響上述兩級(jí)反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)速度,更明顯的高氨氮廢水的脫氮。而對(duì)于SND過(guò)程，反硝化生成的OH-可以中和原位硝化生成的H+，降低PH值的波動(dòng)，既有利于生物反應(yīng)過(guò)程，又提高了反應(yīng)效率。
實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的途徑
由于硝化細(xì)菌的好氧特性，在曝氣池中實(shí)現(xiàn)SND是可能的。事實(shí)上,它已經(jīng)在很久以前發(fā)現(xiàn),曝氣池中的non-assimilation氮損失(損失金額隨控制在大約10% ~ 20%)條件下,研究和分析和研究主要集中在路徑的氮損失,希望能提高脫氮效率的曝氣池在不影響硝化作用的效果。
利用好氧條件下部分微生物種群的反硝化特性實(shí)現(xiàn)SND。結(jié)果表明，NOX-N可用于脫硝硫藻、Pseadonmonasnautica、Comamonossp。如果將硝化菌和反硝化菌混合培養(yǎng)在同一個(gè)反應(yīng)器(曝氣池)中，則可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)反應(yīng)器同時(shí)硝化和反硝化。雖然這些微生物的純培養(yǎng)結(jié)果令人滿意，但一般認(rèn)為實(shí)際應(yīng)用前還有很長(zhǎng)的路要走，主要是因?yàn)檫@些細(xì)菌在實(shí)際污泥中的比例太小。
②利用好氧活性污泥絮體中的缺氧區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)SND。通常曝氣池中的DO維持在1～2mg/L，活性污泥大小具有一定的尺度，由于擴(kuò)散梯度的存在，在污泥顆粒的內(nèi)部可能存在著一個(gè)缺氧區(qū)，從而形成有利于反硝化的微環(huán)境。以往對(duì)曝氣池中氮的損失主要以此解釋，并被廣泛接受。如果污泥顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)增大，反硝化效率就相應(yīng)提高。
大量研究結(jié)果表明，活性污泥的SND主要是由污泥絮體內(nèi)部缺氧產(chǎn)生。要實(shí)現(xiàn)高效率的SND，關(guān)鍵是如何在曝氣條件下(不影響硝化效果)增大活性污泥顆粒內(nèi)部的缺氧區(qū)以實(shí)現(xiàn)反硝化。要達(dá)到這一目的，有兩種途徑可供選擇，即減小曝氣池內(nèi)混合液的DO濃度和提高活性污泥顆粒的尺度。
降低曝氣池的DO濃度，即減小了O2的擴(kuò)散推動(dòng)力，可在不改變污泥顆粒尺度的條件下在其內(nèi)部形成較大的缺氧區(qū)。丹麥BioBalance公司發(fā)明的SymBio工藝即建立在此理論基礎(chǔ)之上(曝氣池DO維持在1mg/L以下)，但在低DO濃度下硝化菌的活性將會(huì)降低，且極易形成諸如Sphaeroticulenatans/1701和H.Hydrossis之類的絲狀菌膨脹。
因此，提高SND活性污泥顆粒的尺度，在不影響硝化效率的前提下達(dá)到高效的SND可能是*選擇。然而，由于曝氣池中氣泡的劇烈擾動(dòng)作用實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備，活性污泥顆粒在曝氣條件下很難長(zhǎng)大，因此限制了活性污泥法SND效率的提高。
實(shí)現(xiàn)活性污泥法的高效同步硝化反硝化，必須在曝氣狀態(tài)下滿足以下兩個(gè)條件：
①入流中的碳源應(yīng)盡可能少地被好氧氧化；
②曝氣池內(nèi)應(yīng)維持較大尺度的活性污泥。
在連續(xù)流好氧條件下硝化發(fā)生在碳氧化之后，入流中的碳源被碳氧化或合成為細(xì)胞物質(zhì)，只有當(dāng)BOD濃度處于較低水平時(shí)硝化過(guò)程才開(kāi)始。此時(shí)，即使污泥尺度較大也能形成有利于反硝化的微環(huán)境，但外源碳已消耗殆盡，只能利用內(nèi)源碳進(jìn)行反硝化，而內(nèi)源水平反硝化的反應(yīng)速率小，因此SND效率就低。
在非連續(xù)條件下微生物的代謝模式則截然不同，入流中的碳源可在很短的時(shí)間內(nèi)被微生物大量吸收，并以聚合物或原始基質(zhì)的形態(tài)儲(chǔ)藏于體內(nèi)，從而使曝氣池中的碳源濃度迅速降低，為硝化創(chuàng)造良好條件。如果顆粒污泥較大，形成有利于反硝化的微環(huán)境，則微生物可利用預(yù)先儲(chǔ)存的基質(zhì)進(jìn)行反硝化工業(yè)純水設(shè)備。由于反硝化處在基質(zhì)水平，反硝化的速度快，SND效率就高。
好氧顆粒污泥的培養(yǎng)
活性污泥工藝的運(yùn)行好壞主要依賴于反應(yīng)器中形成污泥的質(zhì)量。*研究結(jié)果表明，在活性污泥反應(yīng)器中創(chuàng)造一定條件可培養(yǎng)出高活性的SND顆粒污泥，其顆粒尺度在500μm左右，具有良好的沉淀性能和較高的SND速率。
根據(jù)目前普遍接受的污泥絮體理論及在曝氣池中通常觀測(cè)到的污泥顆粒大小(約為100μm)可知，在某些特定條件下污泥顆粒的緊密層可進(jìn)一步增大，進(jìn)而形成SND顆粒污泥。另有研究結(jié)果表明，在反硝化條件下活性污泥絮體能形成性能優(yōu)良的顆粒污泥。
以往認(rèn)為在曝氣池中由于水流紊動(dòng)劇烈、剪切力較大，工業(yè)純水設(shè)備污泥顆粒尺度在達(dá)到100μm后就很難增大了。采用微氧電極對(duì)DO在顆粒內(nèi)部擴(kuò)散的研究結(jié)果表明，當(dāng)DO為1～2mg/L時(shí)，O2在污泥顆粒內(nèi)的擴(kuò)散深度約為100μm，因此在單純的碳氧化曝氣池中的污泥尺度若再增大，內(nèi)部將進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)。
目前對(duì)如何在曝氣池中提高活性污泥尺度的研究報(bào)道還較少，最近Morgenroth采用厭氧顆粒污泥培養(yǎng)中的水力篩分法，以碳源為基質(zhì)在USB反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，其顆粒尺度可達(dá)1～3mm，具有優(yōu)良的沉淀性能。但由于曝氣池中O2的供給是限制因素，當(dāng)顆粒變大后其平均活性并不高(內(nèi)部大量污泥處于厭氧狀態(tài))，且隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，污泥活性可能進(jìn)一步退化。
在SBR系統(tǒng)中采用縮短沉降時(shí)間可截留住那些具有較高沉速的生物顆粒，培養(yǎng)出的顆粒污泥可達(dá)3.3mm(也有僅為0.3～0.5mm的)，其中幾乎不含絲狀菌，全部由細(xì)菌組成。顆粒化不是由微生物種類決定的，而是與操作條件有關(guān)，曝氣池中的攪動(dòng)強(qiáng)度或混合程度及曝氣產(chǎn)生的剪切力對(duì)顆粒污泥的形成都有較大影響。好氧顆粒污泥的形成機(jī)制目前還不完全清楚。
在SBR反應(yīng)器中，DO保持在0.7～1.0mg/L時(shí)運(yùn)行一個(gè)月可基本完成顆粒化，且COD、NH3-N、TN去除率高達(dá)95%、95%、60%，顆粒中無(wú)絲狀菌，SVI為80～100mL/g，SS為4～4.5g/L。
好氧顆粒污泥在顯微鏡和曝氣狀態(tài)下都可觀察到，其活性即使在DO<1mg/L時(shí)也很高，有機(jī)物和氨氮負(fù)荷可達(dá)1.5kgCOD/(m3?d)和0.18kgNH3-N/(m3?d)。
可形成好氧顆粒污泥的微生物不僅僅局限于甲烷菌工業(yè)純水設(shè)備，人們觀察到酸化菌、硝化菌、反硝化菌及好氧異養(yǎng)菌也能形成顆粒污泥。好氧顆粒污泥主要由桿菌組成，無(wú)絲狀菌。這些都是在連續(xù)運(yùn)行操作中發(fā)現(xiàn)的，目前在SBR系統(tǒng)中也有發(fā)現(xiàn). 本文由皙全蘭州水處理設(shè)備網(wǎng)提供任何人和單位不得轉(zhuǎn)載盜用。
- 上一篇：純水設(shè)備對(duì)環(huán)保行業(yè)運(yùn)作模式：EPC、BOT、PPP案例分析 2018/12/19
- 下一篇：工業(yè)純水設(shè)備解析城市污水處理廠污泥的處置及其綜合利用 2018/12/18
