生物营养物去除

生物营养物去除(方向)进程s是活性污泥法的修改合并缺氧和/或厌氧区提供和/或氮磷去除。已研制出许多方向变异,代表各种营养物去除能力。本章提出了基本的设计和操作的几个原则。它构建在第二章中给出的理论概念,3、6和7。

11.1过程描述11.1.1历史概述

系统组件(有氧和缺氧区),形成的基础生物脱氮是在1960年代,导致数量的方法。* 4”“*使用一系列独立的悬浮生长系统完成去除有机物和氮的步进式时尚。有机物被在第一步中,硝化作用是完成第二,反硝化作用是实现三分之一。这些三级氮去除系统被广泛的文献讨论,但是很少全面使用由于高资本和运营成本/ 7的另一种方法,称为single-sludge氮去除,合并有氧区硝化和缺氧区在单个系统脱氮和碳氧化发生在这两个区域。在概念纳入single-sludge方法的再循环nitrate-N最初的缺氧区允许使用容易生物降解底物的脱氮,正如7.5节中所讨论的,和使用额外的第二个缺氧区脱氮用慢慢的可生物降解基质和生物腐烂,如7.6节中讨论。这些概念已经广泛用于生物脱氮。

与脱氮系统的发展,同时强化除磷在某些全面观察活性污泥系统。* 4 ' * *这些系统普遍采用活塞流和均匀曝气生物反应器沿其长度,导致非常低溶解氧浓度(做)在初始部分。我们现在知道,这些充气不足部分提供了所需的厌氧区选择所需的磷积累生物(有关)生物除磷2.4.6和3.7部分中讨论。然而,争议存在了十多年来关于除磷机制在这些植物。41 *虽然有些化学除磷将发生在系统厌氧和缺氧区,“现在认识到,生物机制负责大部分的除磷。尽管争议关于去除机制,研究在1960年代导致第一个商业生物除磷(BPR)的过程,在Phostrip®process.4”41

与这一背景下,将集成和优化的基本概念到单污泥生物脱氮和除磷过程,我们知道今天。巴纳德提供的初始主要的进步”,“谁做了两个重要的概念上的飞跃。第一个是集成的有氧和缺氧区,随着硝酸再循环,建立有效和成本竞争single-sludge除氮系统现在被称为四级Bardenpho过程。第二个是生物除磷的观察会发生在这些系统如果硝酸在最初的缺氧区完全耗尽。比较这个观察和操作条件的全面的植物,达到强化除磷,巴纳德将最初的厌氧区加入他的除氮系统获取五级Bardenpho过程,去除氮和磷。从那时起一个伟大的交易机制,发现了微生物学、化学计量学,和方向的动力学系统,研制了许多过程变量。因此,我们的理解是足以允许设施的设计和操作,实现可靠的和可预测的结果。

11.1.2总则

方向的系统修改基本活性污泥法第十章中描述,包含四个特征共同:(1)微生物的絮状泥浆,(2)静止沉降,(3)解决固体回收,和(4)固体保留时间(SRT)控制。此外,方向的生物反应器系统分为厌氧(ANA)、缺氧(感),和有氧区(AER),提供混合酒再循环(高),如图11.1所示。这些区域由末端电子受体利用是有区别的。在好氧区,氧气是电子受体;在缺氧区,nitrate-N电子受体;在厌氧区,氧气和nitrate-N都不是礼物。生物反应器的部门提供这些替代的生化环境是有区别的

安娜-厌氧AER -有氧

焦虑感-缺氧高混合酒再循环

图11.1 Single-sludge生物营养物去除过程。

安娜-厌氧AER -有氧

焦虑感-缺氧高混合酒再循环

图11.1 Single-sludge生物营养物去除过程。

一个方向系统的特性。所有方向的有氧区是一个必要的组件系统,而厌氧区是必要的为了实现除磷,氮去除的缺氧区是必要的。

氮去除的过程发生硝化作用和denitrifica-tion,第二章中讨论,3、6和7。硝化作用是一个需氧过程,因此,将只出现在有氧区。反硝化作用是nitrate-N转换由异养细菌,利用氮气nitrate-N作为终端电子受体,因为他们缺乏溶解氧氧化有机物,因此发生在缺氧区。的脱氮率在第一个缺氧区相对快速,因为细菌容易生物降解底物添加使用影响废水作为电子供体。第二缺氧反硝化区是慢得多,因为外源底物浓度通常较低是由于他们在上游缺氧和有氧氧化区。因此,必须使用内源性底物作为电子给体,虽然有些慢慢的可生物降解基质可能是可用的。最后的有氧区是剥离的主要功能产生的氮气在前面的缺氧区,增加氧气通道前混合酒悬浮物澄清器(mls)。

的缺氧区影响生物量的微生物生态学。在脱氮系统中,最初的缺氧区功能作为一个缺氧选择器的增长降到最低丝状细菌通过代谢选择,正如10.2.1节中提到的。大多数丝状细菌不能利用nitrate-N作为电子受体,而许多floc-forming细菌。1添加一个缺氧区允许的废水反硝化细菌代谢容易生物降解底物的一部分,减少进入有氧区,由丝状细菌可以使用它的。这限制了灯丝的人口规模。事实上,缺氧区已纳入一些硝化活性污泥系统简单地控制纤维增长。脱氮也导致碱度生产,可以部分抵消在nitrification.57碱度的消耗

生物除磷是通过创造条件有利于有关的增长,导致活性污泥社区变得丰富。在部分详细讨论2.4.6和3.7,如图11.2所示,厌氧区提供了选择优势的有关报道,让他们以牺牲其他异养细菌生长。因为氧气和nitrate-N缺席,氧化有机物无法提供的时间发生,使得大多数物种异养细菌的运输和存储或代谢有机物。相反,他们只进行发酵反应,导致挥发性脂肪酸(vfa)的形成。磷积累生物能够运输vfa进入细胞并将它们存储polyhydroxyalkanoic酸(pha)和其他碳储存聚合物,从细胞内多磷酸盐的乳沟,使用能量释放无机磷酸盐。然后vfa不可用其他异养细菌混合酒流入有氧区。相反,使用存储衬底有关专门的增长和提供能源改革多磷酸盐废水中的无机磷酸盐。只有慢慢的可生物降解基质可用其他异养生物。因此,有关报道成为社区的重要组成部分。在微生物的选择,因为它的作用称为厌氧区

图11.2磷和有机质代谢之间的关系的无氧和有氧区BPR过程。

厌氧选择器。以来的有关报道通常生长在絮状而不是一种丝状,厌氧选择器也被用来控制污泥膨胀丝状,提供代谢的另一种方法的选择。

生物量的浓缩与有关报道,含有高浓度的多磷酸盐的有氧区,提供磷的机理从废水中删除。一个典型的磷含量活性污泥是的1.5 - 2%(表示磷的基础上挥发性悬浮固体在混合酒,或P / VSS),而当存在有关P / VSS比率通常会被增加到5 - 7%的区间,有时观察值高达12 15%。指图11.1、磷输入和输出的过程包括支流,废水处理,废弃活性污泥。通过增加废弃活性污泥中磷的质量(是),处理废水的质量必须减少为了维持磷质量平衡。

废水的组成影响厌氧的反应区,因此其设计。在国内废水容易生物降解底物浓度和其它小生物有机化合物的混合物,根据发酵的数量比例,发生在下水道。一般来说,有关报道只能运输和存储短链vfa,乙酸和丙酸,在厌氧区。然而,兼性细菌将发酵其他容易生物降解有机物产生vfa,随后可以利用有关。吸收vfa的有关报道相对快速,而慢是发酵。因此,发酵速度会限制在厌氧反应区如果只有一小部分容易生物降解有机物的存在影响废水的浓度。因此,anaerobic-zone在除磷系统的大小将影响废水组成。

7.7节的模拟演示,硝化作用产生不利影响生物除磷如果nitrate-N循环厌氧区。有两个原因:(l)反硝化细菌直接竞争的有关报道容易生物降解底物,和(2)形成vfa发生的发酵。减少对有关的选择优势。因此,有关种植较少,混合酒的磷含量降低,并减少除磷。

表11.1总结了生物化学转换发生在不同区域的一个方向的过程。还提出了这些区域提供的功能,以及哪些区域需要删除每个营养。一个关键点是有氧区在所有方向系统是必需的。这是氮去除因为所需硝化细菌是专性需氧菌。它除磷,因为需要存储和外源有机质在有氧环境中必须由有关氧化生成所需的能源增长。这个表可以用来理解相对角色和方向的不同区域之间的交互过程。

因为方向过程活性污泥过程的变化,它们使用相同的材料建造和设备组件。的主要区别是:部门生物反应器厌氧,缺氧、好氧区;提供混合酒再循环泵设施;和提供混合设备在厌氧和缺氧区保持固体悬浮同时最小化氧转移。图11.3说明了两种类型的搅拌机经常使用。进一步讨论其他地方提供的物理设施/ 4 7

11.1.3过程选项

生物营养物去除系统可以分类根据其养分去除能力为氮去除过程,除磷过程和系统去除氮和磷。

表11.1总结生物营养物去除过程的区域

区	生物化学转换	功能	区所需
厌氧	•vfa的吸收和存储有关 •容易生物降解有机物的异养细菌发酵 •磷释放	■选择有关	•除磷
缺氧	•Denilriticalion	•NOs-N转换	•氮去除

继续阅读:两级Phoredox

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