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好氧、厌氧、硝化反硝化
  • 发布日期:2020-05-18      浏览次数:1005
    • DYP236 厌氧好氧沉淀系统

      DYP221 水解酸化池

      DYP223 水解-好氧生物处理实验装置

      DYP246 ABR厌氧折流板反应池

      DYP247 多功能厌氧处理实验设备

      DYP251 EGSB厌氧反应器

      DYP261 厌氧生物转盘实验装置

       

      水解酸化池:水解酸化的作用是调节废水的pH值,为后续的生化反应的反应创造条件;因为很多工艺要求水质在一定pH值范围内,而进水水质往往达不到要求,故要设计酸化池。

       

      水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺,是一个比较重要的工艺。如果后级接入UASB工艺,可以大大提高UASB的容积负荷,提高去除效率。水中有机物为复杂结构时,水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开,一端加入H+,一端加入-OH,可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链,提高污水的可生化性。水中SS高时,水解菌通过胞外粘膜将其捕捉,用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢,不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物,出水就变的清澈了。这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。但是COD在表象上是不一定有变化的,这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的,长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物,这也就是调试阶段工艺控制好以后,处理效果会逐步提高的原因之一。水解工艺并不是简单的,设计时要考虑污水中有机物的性质,确定水解的工艺设计,水解停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺(UASB或接触氧化)。

       

      接触氧化池:

       

      生物接触氧化法的反应机理

       

      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,其特点是在池内设置填料,池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水与污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

       

      该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给,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。生物接触氧化法具有以下特点:

       

      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,水流完全混合,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。

       

      厌氧池:

       

      因为厌氧反应分为4个阶段:(1)水解阶段:高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。(2)酸化阶段:上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA),同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。(3)产乙酸阶段:在此阶段,上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。(4)产甲烷阶段:在这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。水解池一般是指水解酸化池,即将整个池子的反应控制在厌氧的前两个阶段,让大分子的物质分解成小分子的易分解的物质,提高废水的B/C比。缺氧池,是相对厌氧和好氧来讲,一般是指溶解氧控制在0.2-0.5mg/l之间的生化系统。

       

      缺氧池

       

      缺氧反应是兼性菌参与的生化反应,兼性菌是可以在好氧也可以在厌氧的情况下反应,要求系统的溶解氧在0.5mg/L以下,对温度和pH的要求也没有厌氧反应严格以DO区分,一般小于0.2mg/L就称为厌氧段,大于0.2mg/L小于0.5mg/L称为缺氧段。厌氧段释磷,缺氧段反硝化脱氮。

       

      缺氧放磷,好氧吸磷,吸磷总量会远远大于放磷,把磷由液相转移到污泥,从水体移除。水解池和缺氧池的对比:

       

      1、水解池

       

      因为厌氧反应分为4个阶段:

       

      (1)水解阶段:高分子有机物由于其大分子体积,不能直接通过厌氧菌的细胞壁,需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中典型的有机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖,淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖,蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。

       

      (2)酸化阶段:上述的小分子有机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外,这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸(VFA),同时还有部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。

       

      (3)产乙酸阶段:在此阶段,上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。

       

      (4)产甲烷阶段:在这一阶段,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

       

      水解池一般是指水解酸化池,即将整个池子的反应控制在厌氧的前两个阶段,让大分子的物质分解成小分子的易分解的物质,提高废水的B/C比。

       

      缺氧池,是相对厌氧和好氧来讲,一般是指溶解氧控制在0.2-0.5mg/l之间的生化系统。

      因此他们的相同点是,都是缺氧的环境,以厌氧和兼氧菌为主(实际运用过程中甚至有时候两者没有很明确的分别)。

       

      不同点是,他们发挥的作用不同(水解池是控制在厌氧的水解酸化阶段,将大分子的物质分解成小分子物质,提高废水的可生化性,便于后续工艺的处理;缺氧池的作用是在去氨氮过程中提供反硝化等作用,并作为好氧池的过渡阶段)

       

      另外一般酸化池不曝气,而缺氧池可以选择用穿孔管曝气,适当增加废水中的溶解氧。

       

      好氧池、厌氧池、缺氧池:

       

      好氧池就是通过曝气等措施维持水中溶解氧含量在4mg/l左右,适宜好氧微生物生长繁殖,从而处理水中污染物质的构筑物;

       

      厌氧池就是不做曝气,污染物浓度高,因为分解消耗溶解氧使得水体内几乎无溶解氧,适宜厌氧微生物活动从而处理水中污染物的构筑物;

       

      缺氧池是曝气不足或者无曝气但污染物含量较低,适宜好氧和兼氧微生物生活的构筑物。

       

      不同的氧环境有不同的微生物群,微生物也会在环境改变的时候改变行为,从而达到去除不同的污染物质的目的。

       

      反硝化

       

      也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。

       

      硝化反硝化与好氧缺氧的关系:

       

      就生活污水而言,氮主要是以有机氮和氨氮的形式存在的,无论是有氧还是在无氧环境下有机氮都可以转化成氨氮,只是产物和速率不同而已,这样,氨氮在有氧的环境下,在亚硝酸菌和硝酸菌的作用下发生硝化反应,转化成硝态氮,这个构筑单元一般叫做好氧池,有的也叫曝气池。硝态氮在反硝化细菌的作用下,在缺氧环境之下发生反硝化反应,生成氮气释放到大气中,完成了脱氮。这个构筑单元一般叫做缺氧池。

       

      硝化作用

       

      硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。

       

      其作用过程如下:

       

      硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳,但它们利用能量的效率很低,亚硝酸菌只利用自由能的5~14%;硝酸细菌也只利用自由能的5~10%。因此,它们在同化二氧化碳时,需要氧化大量的无机氮化合物。

      土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响,一般耕地里,每克土中只有几千至几万个。添加铵盐即可使其数量增至几千万个。土壤中性偏碱,通气良好,水分为田间持水量的50~70%,温度为10~30℃时,最适宜硝化细菌的生长繁殖,铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。

       

      自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸,异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高,但其耐酸,并对不良环境的抵抗能力较强,所以在自然界的硝化作用过程中,也起着一定的作用。

       

      反硝化作用

       

      也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用:NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮(N2),称为反硝化作用或脱氮作用:NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸,其生化过程可用下式表示:

       

      C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量

       

      CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量

       

      少数反硝化细菌为自养菌,如脱氮硫杆菌,它们氧化硫或硝酸盐获得能量,同化二氧化碳,以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应:

       

      5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4

       

      反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利。农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用。

       

      生物除磷

       

      活性污泥法处理污水时,将活性污泥交替在厌氧和好氧状态下运行,能使过量积聚磷酸盐的积磷菌占优势生长,使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。污泥中积磷菌在厌氧状态下释放磷,在好氧状态下过量地摄取磷。经过排放富磷剩余污泥,其结果与普通活性污泥法相比,可去除污水中更多的磷。

       

      具体解释:实际上,目前对于除磷的原理研究依旧不是很明确,甚至具体是哪一种细菌起的作用仍然不清楚,通常情况都是以菌群作为研究对象,我们叫他聚磷菌PAOs。

       

      一般来说,生物都有自己的独特性状,但是作为生物都有统一的一面,那就是过度繁殖的特性,生物利用数量上的优势,压倒别的生物,达到繁衍的目的,同理微生物也不例外。在一些特定情况下,微生物在数量上取得竞争的优势,达到抑制其他生物生长的目的。

       

      同理聚磷菌也拥有这样的特性,他们表现出来的形状也是为了自身的繁殖。而且在磷酸盐浓度降低的情况下,会抑制聚磷菌的生长,也就是为什么聚磷菌需要调试才能正常运行。

       

      这一过程主要就是几样物质,VFA(挥发性脂肪酸),PHA(聚羟基脂肪酸),PO(磷酸盐),PP(多聚磷酸盐)

       

      厌氧条件下,PAOs吸收VFA转化为PHA,这一过程PP高能键断裂为这一过程释放能量,同时释放出磷酸盐,而磷酸盐浓度升高,恰恰是我们说的能够利于PAOs生长繁殖

       

      好氧条件下,正好与其相反,吸收Po形成PP,而此时的能源则是PHA,如厌氧过程所说,PP是吸收PO所需要的能量物质,也就等于是为下一次代谢周期做准备,与此同时,PAOs 分裂生成新的细胞,但是由于,PO含量降低,将会限制它的生存繁殖,所以必须通过人为过程使PO含量升高,完成一个完整的周期。如果不进行循环,聚磷菌是无法完成完整的生命周期的。

       

      我说的可能有点乱,但是总结起来就是:

       

      1生物性状使然

       

      2磷酸盐含量对其有抑制作用

       

      A2O污水处理方法原理

       

      A2/O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成,是生物脱氮除磷的基础工艺,可同时去除水中的BOD、氮和磷。

       

      工艺为:原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池,在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷;然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池,在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮;脱氮反应完成后,进入好氧池,在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷,剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化,最后经沉淀池进行泥水分离,出水排放,沉淀的污泥部分返回厌氧池,部分以富磷剩余污泥排出。

       

      厌氧厌氧释磷

       

      缺氧反硝化细菌反硝化脱氮好氧硝化细菌硝化作用生成硝酸盐;聚磷菌好氧吸磷

       

      a.本工艺特点

       

      (1)本工艺在系统上可以称为简单的同步脱N除P工艺,总的水力停留时间少于其他同类工艺;

       

      (2)在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖,无污泥膨胀之虞,SVI值一般均小于100;

       

      (3)污泥中含P浓度高,一般为2.5%以上,具有很高的肥效;

       

      (4)运行中勿需投药,两个A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度,运行费用低;

       

      (5)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱N除P的功能;

       

      (6)脱N效果受混合液回流比大小的影响,除P效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响,因而脱N除P效率不可能很高。

       

      b.存在问题

       

      (1)厌氧区居前,回流污泥中带有大量的硝酸根,破坏厌氧环境,对厌氧区聚磷菌厌氧释磷不利;

       

      (2)缺氧区处于系统中间,反硝化脱氮C源供给不足,使系统脱氮受限;

       

      (3由于存在内循环,常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际中只有一部分经历了完整的释P、吸P过程,其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧进入好氧区,这对系统除P不利。

       

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