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好氧反硝化

傳統(tǒng)脫氮理論認為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進行反硝化反應，必須在缺氧環(huán)境下。近年來，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和，逐漸受到人們的關注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來，有些可以同時進行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化（如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5）。這樣就可以在同一個反應器中實現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節(jié)省了能量。

好氧系統(tǒng)中主要的微生物

在好氧生物處理的系統(tǒng)中的微生物主要就是細菌、真菌、病毒、原生物等等組成。細菌就是好氧微生物系統(tǒng)中主要的成員。占微生物總數(shù)的90%。細菌主要就是以菌膠團的形式生存的，菌膠團中的微生物相互作用，相互影響，形成一個復雜的微生物系統(tǒng)狀態(tài)。微生物的種類就是隨著污水種類的不同而產(chǎn)生很多的變化。并且細菌的形態(tài)有很多種，主要的細菌有球菌、桿菌、等等一些菌體。

在廢水好氧生物處理的過程中，去除碳的有機物是主要的方法，而去除碳有機物主要的作用就是異氧菌，而數(shù)量多的也是異氧菌。好氧系統(tǒng)存活于酸性的環(huán)境，需要的含氧量較低。在一些特定的情況中，新生的微生物就是一種狀態(tài)不穩(wěn)定的有機物，并且很容易的分離開。在好氧系統(tǒng)微生物處理主要的原理就是將廢水中可溶解的有機物轉(zhuǎn)變成一個不溶性的有機物使其沉淀，形成固體。使廢水能夠得到一定程度的凈化，但是在形成一個固體之后，微生物的性質(zhì)并不是很穩(wěn)定，大都需要一定的手工處理。

主要優(yōu)點：

    MBR膜生物反應器在MBR污水處理和MBR中水回用工程的應用中具有以下十分突出的優(yōu)點：

    1) MBR膜生物反應器的污染物去除效率高，處理出水水質(zhì)好；

    2) MBR膜生物反應器的污泥濃度高，裝置容積負荷大，占地面積小；

    3) MBR膜生物反應器有利于增殖緩慢或微生物的截留，提高系統(tǒng)的硝化效果和對難降解有機物的處理能力；

    4) MBR膜生物反應器的剩余污泥產(chǎn)生量低；

    5) MBR膜生物反應器易于實現(xiàn)自動控制，操作管理方便；

    6) 經(jīng)處理后排放水SS和濁度都接近于零，可實現(xiàn)回用。

強氧化好氧生物處理其典型代表有粉末活性炭法（PACT工藝）

粉末活性碳法的主要特點是向曝氣池中投加粉末活性炭（PAC）利用粉末活性炭發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)和更大的吸附能力，使溶解氧和營養(yǎng)物質(zhì)在其表面富集，為吸附在PAC 上的微生物提供良好的生活環(huán)境從而提高有機物的降解速率。

  傳統(tǒng)和新開發(fā)的脫氮工藝有A/O，兩段活性污泥法、強氧化好氧生物處理、短程硝化反硝化、超聲吹脫處理氨氮法方法等。

2.1A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可溶性有機物，當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控制返回至A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（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。其特點是缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機負荷，反硝化反應產(chǎn)生的堿度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質(zhì)。BOD5的去除率較高可達90～95%以上，但脫氮除磷效果稍差，脫氮效率70～80%，除磷只有20～30%。盡管如此，由于A/O工藝比較簡單，也有其突出的特點，目前仍是比較普遍采用的工藝。

2.2兩段活性污泥法能有效的去除有機物和氨氮，其中第二級處于延時曝氣階段，停留時間在36小時左右，污水濃度在2g/l以下，可以不排泥或少排泥從而降低污泥處理費用。

MBR技術是一種*的污水處理技術，其核心是基于浸入式高強中空纖維膜分離和生物反應技術，將懸浮生長生物反應器與超濾膜分離系統(tǒng)一體化，用超濾膜分離方法替代了傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)中的二沉池和砂濾系統(tǒng)。其特點是處理水水質(zhì)非常好，懸浮固體、CODcr、NH3-N、BOD5和濁度很低，可直接回用作雜用水，比如飲用水以外的生活雜用水，園林綠化，洗車等；工業(yè)用水，比如循環(huán)冷卻用水或直接作為反滲透進水、生產(chǎn)鍋爐補給水和電子工業(yè)超純水。

    超濾膜通常是直接浸沒在曝氣池中，直接與生物反應混合液接觸，通過過濾泵的負壓抽吸使濾后水通過外壓式中空纖維膜達到固液分離的作用。負壓抽吸的壓差非常低，大只有2.2米的水頭，單位處理水所需的能量較小。在過濾過程中，通過鼓風機在膜的底部通入空氣。一方面氣流上升產(chǎn)生的湍流對中空纖維膜的外表面產(chǎn)生擦洗作用，從而可連續(xù)清除掉膜表面上粘附的固體物質(zhì)，防止或降低膜的污染或堵塞；另一方面這種氣流同時也具有曝氣作用，可提供生物降解所需要的大部分耗氧量。生物降解所需要的其余部分氧還要通過擴散曝氣系統(tǒng)來完成。生物反應中產(chǎn)生的過量污泥直接從超濾膜池中排出。

厭氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自養(yǎng)脫氮(CANON)

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮氣的過程。

厭氧氨氧化（Anaerobicammoniaoxidation，簡稱ANAMMOX）是指在厭氧條件下，以Planctomycetalessp為代表的微生物直接以NH4+為電子供體，以NO2-或NO3-為電子受體，將NH4+、NO2-或NO3-轉(zhuǎn)變成N2的生物氧化過程。該過程利用*的生物機體以硝酸鹽作為電子供體把氨氮轉(zhuǎn)化為N2，大限度的實現(xiàn)了N的循環(huán)厭氧硝化，這種耦合的過程對于從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好的前景，對于高氨氮低COD的污水由于硝酸鹽的部分氧化，大大節(jié)省了能源。目前推測厭氧氨氧化有多種途徑。其中一種是羥氨和亞硝酸鹽生成N2O的反應，而N2O可以進一步轉(zhuǎn)化為氮氣，氨被氧化為羥氨。另一種是氨和羥氨反應生成聯(lián)氨，聯(lián)氨被轉(zhuǎn)化成氮氣并生成4個還原性[H]，還原性[H]被傳遞到亞硝酸還原系統(tǒng)形成羥氨。第三種是：一方面亞硝酸被還原為NO，NO被還原為N2O，N2O再被還原成N2；另一方面，NH4+被氧化為NH2OH，NH2OH經(jīng)N2H4，N2H2被轉(zhuǎn)化為N2。厭氧氨氧化工藝的優(yōu)點：可以大幅度地降低硝化反應的充氧能耗；免去反硝化反應的外源電子供體；可節(jié)省傳統(tǒng)硝化反硝化反應過程中所需的中和試劑；產(chǎn)生的污泥量極少。厭氧氨氧化的不足之處是：到目前為止，厭氧氨氧化的反應機理、參與菌種和各項操作參數(shù)不明確。

全程自養(yǎng)脫氮的全過程實在一個反應器中完成，其機理尚不清楚。Hippen等人發(fā)現(xiàn)在限制溶解氧（DO濃度為0.8·1.0mg/l）和不加有機碳源的情況下，有超過60%的氨氮轉(zhuǎn)化成N2而得以去除。同時Helmer等通過實驗證明在低DO濃度下，細菌以亞硝酸根離子為電子受體，以銨根離子為電子供體，終產(chǎn)物為氮氣。有實驗用熒光原位雜交技術監(jiān)測全程自養(yǎng)脫氮反應器中的微生物，發(fā)現(xiàn)在反應器處于穩(wěn)定階段時即使在限制曝氣的情況下，反應器中任然存在有活性的厭氧氨氧化菌，不存在硝化菌。有85%的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣。鑒于以上理論，全程自養(yǎng)脫氮可能包括兩步是將部分氨氮氧化為煙硝酸鹽，第二是厭氧氨氧化。

MBR(膜生物反應器)工藝特征：

    1) 對污水中的有機物進行降解、硝化菌將NH3-N硝化為NO3-，對有機物去除率在95%以上；對氨氮去除率在97%以上。

    2) 預處理過程簡單，不需要大量投加化學藥劑，操作過程簡單；

    3) 回收率高，水的回收率可達到99%以上，這種靈活性容許操作員在流入的未凈化水品質(zhì)惡化時通過降低回收率減少對隔膜的“壓力”，但同時產(chǎn)生相同總量和品質(zhì)的凈化水；

    4) 系統(tǒng)使用邏輯進程監(jiān)控系統(tǒng)，包括流量傳送器和壓力傳送器等等。這種高度受控的系統(tǒng)方法可用于設計靈活的系統(tǒng)并提高操作員接口的要求；

    5) 空氣沖洗保證在各種流入條件下都能可靠運行；

    6) 自動反沖保證在較低的過膜壓力下提高整體膜通量；

    7) 占地面積小，只有傳統(tǒng)工藝的10～20%；

    8) 使用壽命長，連續(xù)運行時間可達7萬小時，斷絲率小于1%。

影響好氧生物處理的因素

在好氧系統(tǒng)微生物處理的過程中主要的影響因素大致都有溫度、PH、營養(yǎng)物、供氧、毒物和有機物等等。

3.1溫度的影響

根據(jù)微生物生長適合的溫度，細菌也可以分為三類，低溫、中溫、高溫三類。低溫中佳的微生物生長溫度是5～10℃，中溫中佳的微生物生長溫度是20～40℃，高溫中佳的微生物生長溫度是50～55℃。在廢水好氧系統(tǒng)中微生物處理主要是在15～35℃的條件下運行的，若是溫度要是低于10攝氏度或是高于40攝氏度，去除BOD的效率大大降低，一般都是運行在20～30℃中效果是好的，并且若是溫度增加，微生物的活動能力就可以增加一倍左右。