A2O地埋式一體化污水處理裝置
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生物反應(yīng)對(duì)環(huán)境條件敏感，容易受溫度變化影響。絕大多數(shù)微生物正常生長(zhǎng)溫度為20~35℃，低溫會(huì)影響微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度每降低10℃，微生物活性將降低1倍，從而降低了對(duì)污水的處理效果。工藝投入運(yùn)行后，由于四季的交替和所處的地理位置影響，若不加以人工調(diào)控，溫度很難保持適宜。而溫度調(diào)控則會(huì)耗費(fèi)大量的能源。解決這一難題的途徑就是開(kāi)發(fā)穩(wěn)定的低溫生物處理工藝。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外已有一些研究涉及低溫廢水生物脫氮技術(shù)，提出了一些新方法。筆者將探討低溫對(duì)脫氮工藝的影響，比較低溫脫氮工藝的運(yùn)行策略，并據(jù)此指出低溫脫氮工藝的研發(fā)方向。
低溫對(duì)脫氮工藝的影響
溫度是影響細(xì)菌生長(zhǎng)和代謝的重要環(huán)境條件。絕大多數(shù)微生物正常生長(zhǎng)溫度為20~35℃。溫度主要是通過(guò)影響微生物細(xì)胞內(nèi)某些酶的活性而影響微生物的生長(zhǎng)和代謝速率，進(jìn)而影響污泥產(chǎn)率、污染物的去除效率和速率；溫度還會(huì)影響污染物降解途徑、中間產(chǎn)物的形成以及各種物質(zhì)在溶液中的溶解度，以及有可能影響到產(chǎn)氣量和成分等。
低溫減弱了微生物體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)性，進(jìn)而影響了物質(zhì)傳輸?shù)却x過(guò)程，并且普遍認(rèn)為低溫將會(huì)導(dǎo)致活性污泥的吸附性能和沉降性能下降，以及使微生物群落發(fā)生變化。低溫對(duì)微生物活性的抑制，不同于高溫帶來(lái)的毀滅性影響，其抑制作用通常是可恢復(fù)的。
硝化工藝
生物硝化反應(yīng)可以在4~45℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。氨氧化細(xì)菌（AOB）生長(zhǎng)溫度為25~30℃，亞硝酸氧化細(xì)菌（NOB）的生長(zhǎng)溫度為25~30℃。溫度不但影響硝化菌的生長(zhǎng)，而且影響硝化菌的活性。有研究表明，硝化細(xì)菌適宜的生長(zhǎng)溫度為25~30℃，當(dāng)溫度小于15℃時(shí)硝化速率明顯下降，硝化細(xì)菌的活性也大幅度降低，當(dāng)溫度低于5℃時(shí)，硝化細(xì)菌的生命活動(dòng)幾乎停止。
大量的研究表明，硝化作用會(huì)受到溫度的嚴(yán)重影響，尤其是溫度沖擊的影響更加明顯。由于冬季氣溫較低而未能實(shí)現(xiàn)硝化工藝穩(wěn)定運(yùn)行的案例較為常見(jiàn)。U.Sudarno等考察了溫度變化對(duì)硝化作用的影響，結(jié)果表明，溫度從12.5℃升至40℃，氨氧化速率增加，但當(dāng)溫度下降至6℃時(shí)，硝化菌活性很低。
隨著脫氮工藝的不斷發(fā)展，人們對(duì)硝化工藝提出了更高的要求，希望將硝化作用的反應(yīng)產(chǎn)物控制在亞硝酸鹽階段，作為反硝化或者厭氧氨氧化的前處理技術(shù)，可以節(jié)約曝氣能耗和添加堿量。通過(guò)對(duì)兩類硝化細(xì)菌（AOB、NOB）的更多認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)了短程硝化工藝。
該工藝的核心是選擇性地富集AOB，先抑制再限制后沖洗出NOB，使得AOB具有較高的數(shù)量而淘汰NOB，從而維持穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累。短程硝化過(guò)程通常由控制溫度、溶解氧、pH來(lái)實(shí)現(xiàn)。溫度控制短程硝化的基礎(chǔ)在于兩類硝化細(xì)菌對(duì)溫度的敏感性不同，25℃以上時(shí)，AOB的大比生長(zhǎng)速率大于NOB的大比生長(zhǎng)速率。
據(jù)此提出了世界上個(gè)工業(yè)化應(yīng)用的短程硝化工藝——SHARON工藝（溫度設(shè)置為30~40℃）。因此，在低溫下實(shí)現(xiàn)短程硝化頗具挑戰(zhàn)。
反硝化工藝
低溫對(duì)于反硝化有顯著的抑制作用，JichengZhong等研究了太湖沉積物中的反硝化作用，經(jīng)過(guò)數(shù)月的實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)反硝化速率呈現(xiàn)季節(jié)性變化。U.Welander等考察了低溫條件下（3~20℃）反硝化工藝的運(yùn)行性能，研究表明在3℃下反應(yīng)器的反硝化速率僅為15℃下的55%。相對(duì)于傳統(tǒng)的缺氧反硝化，溫度對(duì)好氧反硝化的脫氮效率影響不顯著，王弘宇等篩選出的一株好氧反硝化菌，在25~35℃下都能達(dá)到大于78%的脫氮效率。表1概括了不同溫度下的反硝化速率。
厭氧氨氧化工藝
有學(xué)者的研究表明，能夠進(jìn)行厭氧氨氧化反應(yīng)的溫度范圍為6~43℃，溫度為28~40℃。在廢水生物處理中，活化能的取值范圍通常為8.37~83.68kJ/mol，而厭氧氨氧化的活化能為70kJ/mol。因此，厭氧氨氧化屬于對(duì)溫度變化比較敏感的反應(yīng)類型，溫度的降低對(duì)其抑制作用明顯。
A2O地埋式一體化污水處理裝置AO工藝即缺氧好氧工藝，是一種改進(jìn)型的采用活性污泥法(有時(shí)候也會(huì)采取添加填料的生物膜法的方式組合使用，例如：接觸氧化工藝)的污水處理工藝，不僅可以降解有機(jī)物，還具有一定的除磷脫氮效果。
*生物池，在*生物池段異養(yǎng)菌將污水中可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化。在O級(jí)生物池段存在好氧微生物及消化菌，其中好氧微生物將有機(jī)物分解成CO2和H2O;在充足供氧條件下，硝化菌的硝化作用將NH3-N氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至*生物池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮。
A/O法脫氮工藝的特點(diǎn)：
(a) 流程簡(jiǎn)單，勿需外加碳源與后曝氣池，以原污水為碳源，建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低;
(b) 反硝化在前，硝化在后，設(shè)內(nèi)循環(huán)，以原污水中的有機(jī)底物作為碳源，效果好，反硝化反應(yīng)充分;
(c) 曝氣池在后，使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì);
(d) A段攪拌，只起使污泥懸浮，而避免DO的增加。O段的前段采用強(qiáng)曝氣，后段減少氣量，使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)。
活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。
一、活性污泥法由五部份組成：
①曝氣池：反應(yīng)主體;②二沉池： 1)進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì);2)保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度;③回流系統(tǒng)： 1)維持曝氣池的污泥濃度;2)改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況;④剩余污泥排放系統(tǒng)： 1)是去除有機(jī)物的途徑之一;2)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;⑤供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧。
污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來(lái)的壓縮空氣，通過(guò)鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動(dòng)的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。
階段，污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)。同時(shí)一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。
第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應(yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長(zhǎng)，污水則得以凈化處理。
經(jīng)過(guò)活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來(lái)與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度;增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實(shí)上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。
