農(nong)村(cun)生(sheng)活(huo)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)壹(yi)體化(hua)裝置

生(sheng)物(wu)法機(ji)理(li)——生物硝(xiao)化(hua)和(he)反硝化(hua)機(ji)理(li)
在(zai)汙水(shui)的(de)生物(wu)脫(tuo)氮(dan)處理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)，首先(xian)在(zai)好氧(yang)條件(jian)下(xia),通(tong)過(guo)好氧(yang)硝化(hua)菌的(de)作用 ,將汙水(shui)中(zhong)的(de)氨氮(dan)氧(yang)化(hua)為亞硝酸鹽(yan)或硝(xiao)酸(suan)鹽(yan) ;然後(hou)在(zai)缺(que)氧(yang)條件(jian)下(xia),利(li)用反硝化(hua)菌(脫(tuo)氮(dan)菌)將亞硝酸鹽(yan)和(he)硝(xiao)酸鹽(yan)還原為氮(dan)氣(qi)而從汙水(shui)中(zhong)逸(yi)出(chu)。因而,汙水(shui)的(de)生物(wu)脫(tuo)氮(dan)包(bao)括硝(xiao)化(hua)和(he)反硝化(hua)兩(liang)個階段。
硝化(hua)反應是(shi)將氨氮(dan)轉(zhuan)化(hua)為硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)過(guo)程(cheng) ,包(bao)括兩(liang)個基本反應步(bu)驟(zhou) : 由(you)亞硝酸菌參(can)與(yu)的(de)將氨氮(dan)轉(zhuan)化(hua)為亞硝酸鹽(yan)的(de)反應;由(you)硝酸(suan)菌參(can)與(yu)的(de)將亞硝酸鹽(yan)轉(zhuan)化(hua)為硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)反應。
在(zai)缺(que)氧(yang)條件(jian)下(xia),由(you)於(yu)兼(jian)性(xing)脫氮(dan)菌(反硝化(hua)菌) 的(de)作用,將硝(xiao)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)硝酸(suan)鹽(yan)或亞硝酸鹽(yan)還原成N2的(de)過(guo)程(cheng),稱為反硝化(hua)。反硝化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)電子(zi)供體(ti)是(shi)各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)有機(ji)底(di)物(碳源) 。
生物(wu)脫氮(dan)法可去除多(duo)種含(han)氮(dan)化(hua)合(he)物,總氮(dan)去除率(lv)可達(da)70%—95%,二(er)次(ci)汙染(ran)小且(qie)比較(jiao)經(jing)濟(ji),因(yin)此(ci)在(zai)國(guo)內外(wai)運(yun)用多。但(dan)缺(que)點是(shi)占(zhan)地面積(ji)大,低(di)溫時(shi)效率(lv)低(di)。

傳(chuan)統(tong)生物法
目前, 國(guo)內外(wai)對(dui)氨氮(dan)汙水(shui)實(shi)際處理中(zhong)應用較成熟(shu)的(de)生物(wu)處(chu)理方(fang)法是(shi)傳(chuan)統(tong)的(de)前置(zhi)反硝化(hua)生物(wu)脫(tuo)氮(dan),如A/O、A2/O工(gong)藝等,都(dou)能在(zai)壹(yi)定程(cheng)度(du)上(shang)去除汙水(shui)中(zhong)的(de)氨氮(dan)。傳(chuan)統(tong)生物脫氮(dan)途(tu)徑壹(yi)般包(bao)括硝(xiao)化(hua)和(he)反硝化(hua)兩(liang)個階段,硝化(hua)和(he)反硝化(hua)反應分(fen)別(bie)由硝化(hua)菌和(he)反硝化(hua)菌作用完成,由(you)於(yu)對(dui)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)的(de)要求(qiu)不(bu)同(tong),這兩(liang)個過(guo)程(cheng)不(bu)能(neng)同(tong)時(shi)發(fa)生(sheng),而(er)只(zhi)能(neng)序列(lie)式(shi)進行(xing),即(ji)硝(xiao)化(hua)反應發(fa)生(sheng)在(zai)好氧(yang)條件(jian)下(xia),反硝化(hua)反應發(fa)生(sheng)在(zai)缺(que)氧(yang)或厭氧(yang)條件(jian)下(xia)。由(you)此(ci)而(er)發(fa)展(zhan)起(qi)來的(de)生物(wu)脫(tuo)氮(dan)工藝大多(duo)將缺(que)氧(yang)區(qu)與好氧(yang)區(qu)分(fen)開,形(xing)成分(fen)級硝(xiao)化(hua)反硝化(hua)工藝,以便(bian)硝(xiao)化(hua)與反硝化(hua)能夠(gou)獨(du)立(li)地進行(xing)。1932 年(nian),Wuhrmann利用內源反硝化(hua)建(jian)立(li)了後置(zhi)反硝化(hua)工藝(post-denitrification),Ludzack和(he)Ettinger於(yu)1962年提(ti)出(chu)了前置(zhi)反硝化(hua)工藝(pre-denitrification) ,1973年Barnard 結合(he)前面兩(liang)種工(gong)藝又提(ti)出(chu)了A/O工藝,以及(ji)後又出現了各(ge)種改(gai)進工藝如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工(gong)藝等,這些都(dou)是(shi)典(dian)型(xing)的(de)傳(chuan)統(tong)硝化(hua)反硝化(hua)工藝。
A/O系統(tong)
A/O脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)系(xi)統，即缺氧(yang)、好氧(yang)脫氮(dan)除磷(lin)系(xi)統。它是(shi)70年(nian)代主要由美國(guo)、南非(fei)等國(guo)開發(fa)的(de)具(ju)有去除廢(fei)水(shui)中(zhong)氮(dan)汙染(ran)物的(de)工藝，同(tong)時(shi)對(dui)脫(tuo)磷亦(yi)有壹(yi)定的(de)效果(guo)。其(qi)工藝流程(cheng)是(shi)讓廢(fei)水(shui)依(yi)次(ci)經(jing)歷(li)缺氧(yang)、好氧(yang)兩(liang)個階段，故人們(men)通稱為缺氧(yang)、好氧(yang)脫氮(dan)除磷(lin)系(xi)統，簡(jian)稱A/O系統。A/O系統(tong)流程(cheng)簡(jian)單(dan)、運(yun)行(xing)管理(li)方(fang)便(bian)，且(qie)很容(rong)易(yi)利用原廠改建(jian)，從而提(ti)高(gao)了出水(shui)水(shui)質。近年(nian)來已得(de)到(dao)了越來越(yue)廣(guang)泛的(de)應用。

農村(cun)生(sheng)活(huo)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)壹(yi)體化(hua)裝置缺(que)氧(yang)/ 好氧(yang)工藝(簡(jian)稱A2/O法)
A2- O 法處理(li)工(gong)藝是(shi)在(zai)好氧(yang)條件(jian)下(xia),汙水(shui)中(zhong)NH3和(he)銨(an)鹽(yan)在(zai)硝(xiao)化(hua)菌的(de)作用下(xia)被(bei)氧(yang)化(hua)成NO2-—N和(he)NO3-—N,然(ran)後在(zai)缺(que)氧(yang)條件(jian)下(xia),通(tong)過(guo)反硝化(hua)反應將NO2-—N和(he)NO3-—N還原成N2,達(da)到(dao)脫(tuo)氮(dan)的(de)目的(de)。A2/O是(shi)目前普(pu)遍(bian)采(cai)用的(de)工藝，它是(shi)在(zai)法A/O法的(de)基礎(chu)上(shang)增(zeng)加(jia)壹(yi)個厭氧(yang)段和(he)壹(yi)個缺氧(yang)段。

懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)的(de)活性(xing)
微(wei)生物(wu)的(de)活性(xing)通常(chang)可用微(wei)生物(wu)的(de)比增(zeng)長(chang)率(lv)(μ)來描(miao)述，即單(dan)位質量微(wei)生物(wu)的(de)增長(chang)繁殖(zhi)速(su)率(lv)。因此(ci)，在(zai)研(yan)究(jiu)微(wei)生物(wu)活性(xing)對(dui)生(sheng)物膜(mo)形成的(de)初階段的(de)影響(xiang)時(shi)，關鍵(jian)是(shi)如(ru)何(he)控(kong)制(zhi)懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)的(de)比增(zeng)長(chang)率(lv)。研究(jiu)結果(guo)表明(ming)，硝化(hua)細菌在(zai)載(zai)體(ti)表面的(de)附著固(gu)定量及(ji)初始速(su)率(lv)均(jun)正(zheng)比(bi)於懸(xuan)浮硝(xiao)化(hua)細菌的(de)活性(xing)。
影響(xiang)懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)活性(xing)的(de)因素(su)主(zhu)要有如(ru)下(xia)幾(ji)種：
(1)當懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)的(de)生物(wu)活(huo)性(xing)較高(gao)時(shi)，其(qi)分(fen)泌胞(bao)外(wai)多聚(ju)物(wu)的(de)能力(li)較強(qiang)。這種粘(zhan)性(xing)的(de)胞(bao)外(wai)多聚(ju)物(wu)在(zai)細菌與載(zai)體(ti)之間(jian)起(qi)到(dao)了生物(wu)粘(zhan)合(he)劑的(de)作用，使得(de)細菌易於(yu)在(zai)載(zai)體(ti)表面附(fu)著、固(gu)定；
(2)微(wei)生物(wu)所(suo)處的(de)能量(liang)水(shui)平(ping)直(zhi)接與(yu)它們(men)的(de)增長(chang)率(lv)相關(guan)。當盧增加(jia)時(shi)，懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)的(de)動(dong)能隨(sui)之增(zeng)加(jia)。這些能量(liang)有(you)助(zhu)於克(ke)服在(zai)固(gu)定(ding)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)微(wei)生物(wu)載體(ti)表面間(jian)的(de)能壘(lei)，使(shi)得細菌初始積(ji)累速(su)率(lv)與懸(xuan)浮細菌活性(xing)成正(zheng)比(bi)；

(3)微(wei)生物(wu)的(de)表面結構隨著其(qi)活性(xing)的(de)不同(tong)而(er)相(xiang)應變化(hua)。Herben等人研究(jiu)發(fa)現(xian)，懸(xuan)浮細菌活性(xing)對(dui)細菌在(zai)載(zai)體(ti)表面的(de)附著固(gu)定過(guo)程(cheng)有(you)影(ying)響(xiang)，而且(qie)，細菌表面的(de)化(hua)學組(zu)成、官能團的(de)量也隨(sui)細菌活性(xing)的(de)變化(hua)有顯(xian)著(zhu)變化(hua)。細胞(bao)膜(mo)等隨懸(xuan)浮細菌活性(xing)的(de)變化(hua)而有(you)顯(xian)著(zhu)變化(hua)。細菌表面的(de)這些變化(hua)將直(zhi)接影(ying)響微(wei)生物(wu)在(zai)載(zai)體(ti)表面的(de)附著、固(gu)定。因此，通常(chang)認為(wei)，由懸(xuan)浮微(wei)生物(wu)活性(xing)變化(hua)而引起(qi)的(de)細菌表面生(sheng)理(li)狀(zhuang)態或(huo)分(fen)子(zi)組成的(de)變化(hua)是(shi)有(you)利(li)於細菌在(zai)載(zai)體(ti)表面附(fu)著、固(gu)定的(de)；