MBR膜污水處理一體化裝置

生物除磷脫氮工藝是目前污水處理廠設計中廣泛采用的工藝，也是實際工程運行中較為經濟和常用的方法，故本文重點介紹生物除磷脫氮工藝。
生物除磷脫氮機理
生物除磷機理
生物除磷理論基礎是“聚合磷酸鹽（Poly-P）累積微生物”的攝磷釋磷原理。聚磷菌在厭氧條件下受壓抑，消耗糖元，將細胞內的聚合磷酸鹽水解為磷酸鹽并釋放，產生的能量用來吸收降解環境中的有機物，轉化為胞內碳源儲存物PHB（聚β羥丁酸）貯存起來。當進入好氧環境內，聚磷菌以O2為電子受體，降解胞內貯存的PHB產生能量，過剩的能量從環境中攝磷，以聚磷酸高能鍵的形式貯存，形成高濃度含磷污泥，含磷污泥隨剩余污泥排出，水中的磷得到去除。

生物脫氮機理
生物脫氮理論基礎是“氨化-硝化-反硝化”三步脫氮原理。
氨化：污水中的含氮有機物在好氧條件下，被氨化菌分解、轉化為氨態氮。硝化：氨態氮在好氧條件下，被硝化菌分解氧化，首先在亞硝化菌的作用下，使氨（NH4）轉化為亞硝酸氨；然后，亞硝酸氨在硝酸菌的作用下，進一步轉化為硝酸氨。反硝化：硝酸氨和亞硝酸氨在缺氧條件下，被反硝化菌還原為氣態氮，水體中的氮得到去除。
除磷脫氮傳統工藝
根據上述機理，生物除磷脫氮工藝都包含厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環，經過多年發展，目前污水廠采用較廣泛的工藝有：A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝。
A2/O工藝
A2/O法是同步除磷脫氮工藝，即Anaerobic-Anoxic-Oxic厭氧-缺氧-好氧工藝，A2/O工藝是在上世紀70年代由美國專家在A/O工藝的基礎上開發的，在原工藝中間加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。
厭氧區（A），主要功能是釋放磷，同時氨化；缺氧區（A），首要功能為脫氮，硝態氮是通過好氧反應器混合液回流（內循環）送來的；好氧區（O），本去需設置曝氣設備，為反應器充氧，反應器功能為：去除BOD，硝化反應，吸收磷，并內循環混合液至缺氧反應器。
A2/O工藝效果穩定，同步除磷脫氮，水力停留時間短，在厭（缺）氧、好氧交替運行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹(SVI<100），有利于后續泥水分離，運行費用低。在實際工程設計中還需設置二沉池和鼓風機房，回流設備和回流構筑物。占地大，對管理要求高，故本工藝一般用于大中型污水廠。
SBR工藝
SBR工藝即間歇式活性污泥處理系統。其工作原理是：流態上*混合，有機物降解是時間上的推流。反應器的間歇運行，是通過其主要反應器-曝氣池的運行操作而實現的。然而傳統的SBR工藝除磷脫氮效果一般，為提高處理效果，派生出一系列的改良工藝。如CAST工藝將反應階段設計成為缺氧-好氧-厭氧環境；而ICEAS工藝反應階段反復“曝氣好氧，閑置缺氧”；都能取得較好的去除效果。

氧化溝工藝
氧化溝是我國污水處理廠常用的工藝形式。氧化溝工藝是上世紀50年代由荷蘭的巴斯威爾（Pasveer）所開發的一種污水處理技術，通過不同溶解氧濃度梯度，實現厭氧、缺氧、好氧除磷脫氮。
除磷脫氮新工藝發展
上述工藝隨廣泛應用，但也存在一些問題，如：投資大，運行費用高等。隨著污水處理技術的發展，出現了一批能耗低，投資省，管理簡單的處理工藝。下面介紹三種新型工藝：生物倍增工藝、MSBR工藝及分點進水工藝。
生物倍增（Bio-Dopp）工藝
生物倍增污水處理工藝是由德國恩格拜環保技術公司開發的一項先進處理技術。該工藝由Bio-Dopp*的曝氣系統、固定床以及快速澄清池組成。在這一個反應器內同時實現：生物除磷脫氮、氧化去除有機物、污泥硝化穩定。
Bio-Dopp工藝集中污水生物處理工藝的優點，把微生物去除過程集中在一個反應器內同步進行，并實現水泥分離，省去傳統工藝中的二沉池。通過培養特殊菌種達到低氧除磷的效果。而且Bio-Dopp曝氣系統產生微小氣泡，曝氣效率高，反應器控制在低溶解氧水平（0.1-0.3mg/L，因此，曝氣量大大降低，降低了噸水處理成本。經試驗及實際運轉，本工藝出水水質優良，正常情況下能滿足一級A標準，在低溫情況下亦能滿足一級B標準，此外該工藝還有占地小，投資低，產泥少，操控簡單等優點。

水解（酸化）-好氧處理系統中的水解（酸化）段的目的，對于城市污水是將原水中的非溶解態有機物截留并逐步轉變為溶解態有機物；對于工業廢水處理，主要是將其中難生物降解物質轉變為易生物降解物質，提高廢水的可生化性，以利于后續的好氧生物處理。
水解工藝的開發過程是從低濃度城市污水開始的，與高濃度廢水的厭氧反應器中的水解、酸化過程是不同的。在厭氧反應器過程中水解、酸化的目的是為厭氧反應器消化過程中的甲烷化階段提供基質。
因此，盡管水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段和厭氧反應器消化工藝中的產酸過程均產生有機酸，但是由于兩者的處理目的的不同，各自的運行環境和條件有著明顯的差異，主要表現在以下幾個方面。
MBR膜污水處理一體化裝置代謝環境的區別
（1）氧化還原電位（Eh）不同
在厭氧反應器系統中，由于完成水解、酸化的微生物和產甲烷微生物共處于同一個反應器中，整個反應器的氧化還原電位（Eh）的控制必須首先滿足對Eh要求嚴格的甲烷菌，一般為300mV以下，因此，系統中的水解（酸化）微生物也是在這一電位值下工作的。水解（酸化）-好氧處理工藝中的水解（酸化）段為一典型的兼性過程，只要Eh控制在0mV左右，該過程即可順利進行。

（2）pH值不同
在厭氧反應器系統中，消化液的pH值控制在甲烷菌生長的*pH值范圍，一般為6.8-7.2。對于水解（酸化）-好氧處理系統來說，由于濃度低不存在酸的抑制問題，因此，可以不控制pH值的范圍，一般pH在6.5-7.5之間。
（3）溫度不同
兩種工藝對溫度的控制也不同，通常厭氧反應器系統的溫度均嚴格控制，要么中溫消化（30-35℃），要么高溫消化（50-55℃）。而水解處理工藝對溫度無特殊要求，通常在常溫下運行，也可獲得較為滿意的水解（酸化效果）。
（4）優勢菌種不同
由于反應條件不同，兩種工藝系統種優勢菌群也不相同。在厭氧消化系統種，由于嚴格地控制在厭氧條件下，系統中的優勢菌群為專性厭氧菌，因此完成水解（酸化）的微生物主要為厭氧微生物。水解（酸化）工藝控制在兼性條件下，系統中的優勢菌群也是厭氧微生物，但以兼性微生物為主，完成水解（酸化）過程的微生物相應也主要為兼性厭氧菌！
傳統活性泥技術
活性泥技術就是指利用活性泥去除生活污水中有機物的技術。處理方法如下。首先，污水、活性泥同時進入曝氣池內。然后再在曝氣池中送入空氣，這樣污水和活性泥就能進行充分的融合，進而發生化學反應。接著，將上述反應產物送到二次沉淀池，在二次沉淀池里主要進行的是分離工藝。在第三步中被分離出來的活性泥通過特制的回流裝置可以再次進入曝氣池，達到重復利用的目的。活性泥技術操作簡單，得到了廣泛的應用。

序批式活性泥法

序批式活性泥法簡稱SBR法，此法中重要的是水中大量的微生物，它們可以充分分解水中的污染物。其發揮主要作用的裝置是一個反應池，該反應池不僅能發揮曝氣池所擁有的作用，也有沉淀池具有的沉淀功能，而且序批式活性泥法處理污水時沒有污泥回流裝置。
就可以做到污水處理，達到排放標準，這是一個運行操作周期，各個步驟循序漸進，非常有條理。SBR法的優點在于設備使用量少、占地面積小、經濟成本低，處理污水效果好（尤其是脫氮除磷效果）。
生物曝氣過濾技術
生物曝氣過濾技術首先需要一個生物過濾池，此池內有一種為了保證微生物正常生長而提供的顆粒性濾料。主要作用是為了生物處理出水的硝化，去除氨氮物質。此項技術的優勢為占地面積小，但是其運行較困難，降級成本較高。

現代污水處理技術，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理。
一級處理主要去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經過一級處理的污水，BOD一般可去除30%左右，達不到排放標準。一級處理屬于二級處理的預處理。