脫氮除磷新工藝課件

污水脫氮除磷新工藝市政工程唐琪污水脫氮除磷新工藝市政工程1“新”的體現(xiàn)改良傳統(tǒng)工藝開拓新理論“新”的體現(xiàn)改良傳統(tǒng)工藝開拓新理論2太湖藍藻太湖藍藻3一級A與一級B對照表（GB18918-2002）一級A與一級B對照表（GB18918-2002）4脫氮除磷新工藝課件5改良傳統(tǒng)工藝以求高效化*AAO系列*SBR系列*氧化溝系列傳統(tǒng)工藝的限制因素回流污泥中硝態(tài)氮的問題微生物混合培養(yǎng)問題碳源爭奪問題泥齡問題厭氧、缺氧、好氧時間或空間上的組合。改良傳統(tǒng)工藝以求高效化傳統(tǒng)工藝的限制因素厭氧、缺氧、好氧時間6傳統(tǒng)的脫氮理論N

無機NNOx--NTKN(凱氏氮)有機N(尿素、氨基酸、蛋白質(zhì))氨氮亞硝態(tài)氮硝態(tài)氮

TN傳統(tǒng)的脫氮理論N

NOx--N有機N(尿素、氨基酸、蛋白質(zhì))7氨化有機氮氨態(tài)氮硝化氨態(tài)氮亞硝態(tài)氮硝態(tài)氮反硝化亞硝態(tài)氮/硝態(tài)氮NO、N2、N2O

同化生物的同化代謝過程，能去除少部分氮，但這是生物脫氮的次要過程異養(yǎng)型細菌亞硝化菌硝化菌自養(yǎng)自養(yǎng)反硝化菌異養(yǎng)氨化異養(yǎng)型細菌亞硝化菌硝化菌自養(yǎng)自養(yǎng)反硝化菌異養(yǎng)8傳統(tǒng)的除磷理論對于生物除磷，曾經(jīng)有兩個機理，一個是生物誘導(dǎo)化學(xué)沉淀作用，還有就是目前比較認可的經(jīng)典除磷理論。

經(jīng)典生物除磷理論主要有壓抑釋磷、過渡積累以及奢量吸收三個過程。厭氧和好氧環(huán)境構(gòu)成了生物除磷的基本體系。對于生物系統(tǒng)的除磷效果也是在對脫氮系統(tǒng)研究的時候偶然發(fā)現(xiàn)的，70年代時，Barnard在研究A（缺）/O工藝時，發(fā)現(xiàn)前置反硝化池中存在厭氧區(qū)時，系統(tǒng)具有除磷功能。因此生物脫氮除磷工藝主要是厭氧、缺氧、好氧環(huán)境的排列組合。傳統(tǒng)的除磷理論9改良傳統(tǒng)工藝以求高效化*AAO系列*SBR系列*氧化溝系列傳統(tǒng)工藝的限制因素回流污泥中硝態(tài)氮的問題微生物混合培養(yǎng)問題碳源爭奪問題泥齡問題厭氧、缺氧、好氧時間或空間上的組合。改良傳統(tǒng)工藝以求高效化傳統(tǒng)工藝的限制因素厭氧、缺氧、好氧時間10AAO系列1932年Wuhrman利用內(nèi)源反硝化機理開發(fā)后置反硝化工藝20世紀60年代Luclzack和Ettinger首次提出前置反硝化20世紀70年代Barnard在前置反硝化基礎(chǔ)上提出改進型工藝，歷經(jīng)4段Bardenpho工藝、5段Bardenpho工藝到最后的3段Bardenpho工藝、即現(xiàn)在的AAO工藝AAO系列11AAO工藝phoredox工藝AAO工藝phoredox工藝12改良一—倒置AAO改良三—A+AAO改良二—改良的AAO工藝改良一—倒置AAO改良三—A+AAO改良二—改良的AAO工藝13改良三—UCT（MUCT）工藝改良四—JHB工藝改良三—UCT（MUCT）工藝改良四—JHB工藝14改良五—EASC工藝改良六—JLS工藝改良五—EASC工藝改良六—JLS工藝15改良八—分段進水BNR工藝分點進水高效除磷脫氨工藝（ECOSUNIDE）改良八—分段進水BNR工藝分點進水高效除磷脫氨工藝（ECOS16脫氮除磷新工藝課件17SBR系列20世紀70年代最早由美國諾羅丹大學(xué)R.L.Irvine教授開發(fā)20世紀80年代出現(xiàn)連續(xù)進水的間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥工藝（ICEAS），隨后Goranzy教授開發(fā)了循環(huán)式活性污泥工藝（CASS）和周期循環(huán)式活性污泥工藝（CAST）20世紀90年代比利時的SEGHERS公司開發(fā)一體化活性污泥工藝（UNITANK），把經(jīng)典的SBR時間推流與連續(xù)的空間推流結(jié)合起來SBR系列18傳統(tǒng)的SBR工序：進水反應(yīng)沉淀潷水閑置脫氮改進工序：進水曝氣停頓攪拌沉淀排水排泥除磷改進工序：進水曝氣沉淀排泥排水脫氮除磷改進工序：進水?dāng)嚢杵貧馔ｎD攪拌沉淀排泥排水（沉淀的同時排泥是為了防止在沉淀的2h內(nèi)磷重新釋放）傳統(tǒng)的SBR工序：19改良一—CAST工藝改良二—UNITANK工藝改良一—CAST工藝20改良三—MSBR工藝改良三—MSBR工藝21改良四—BICT（雙循環(huán)兩相生物處理）工藝改良四—BICT（雙循環(huán)兩相生物處理）工藝22改良五—多箱一體化活性污泥工藝

多箱一體化活性污泥工藝是東南大學(xué)研究開發(fā)的智能化中小型脫氮除磷新工藝,它是在UNITANK工藝三箱設(shè)置很難達到理想的除磷效果的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新開發(fā)的,如果要提高除磷脫氮的效果,則需要增加反應(yīng)器的分格數(shù),充分創(chuàng)造厭氧環(huán)境。目前主要有五箱一體化和六箱一體化工藝。五箱一體化除磷脫氮工藝最大的特點是不設(shè)單獨的專用沉淀池及污泥回流設(shè)備,動力節(jié)省,容積利用率較UNITANK高。通過兩邊池交替沉淀,各池可以厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)相互交替,在時間和空間上實現(xiàn)AAO工藝各項功能,通過進水方向的周期性改變達到污泥自動回流的目的,不需要污泥及混合液回流設(shè)備。六箱一體化工藝是將一個長方形的池體分為6格,共用池壁,其中1池是專門用于泥水分離的沉淀池,另外5池交替作為除磷脫氮反應(yīng)池,這池可以作為厭氧池、缺氧池或好氧池,可根據(jù)工藝要求進行改變。多箱一體化活性污泥工藝具有脫氮除磷效率高、占地面積小、自動化程度高、操作簡便等優(yōu)點,適合于分散式污水處理。改良五—多箱一體化活性污泥工藝23改良六—UniFedSBR

該工藝是在無需任何物理分區(qū)和循環(huán)條件下，在一個池子中達到很高的脫氮和除磷效果的新工藝。其主要特征是在污泥沉淀和濃縮階段將進水均勻地引入池底。澳大利亞Bathurst生活污水處理廠測試數(shù)據(jù)：在測試中對整個系統(tǒng)的各項參數(shù)作了具體分析，發(fā)現(xiàn)在池中出現(xiàn)了分層現(xiàn)象，在40min前，反硝化發(fā)生在各個層中，之后主要發(fā)生在池的底部。60min后，池底硝態(tài)氮<0.1mg/L。其上200mm水層中硝態(tài)氮為0.6mg/L，最上部為2-3mg/L。這樣就不影響池底部形成厭氧，進行釋磷。改良六—UniFedSBR在測試中對整個系統(tǒng)的各項24氧化溝系列

最典型的氧化溝分為Carrousel系統(tǒng)和Orbal系統(tǒng)兩種類型，前者采用直線與圓弧組合的池型和倒傘型機械曝氣器，后者采用同心圓池型和機械曝氣轉(zhuǎn)刷(或轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)碟)。丹麥KRUGER公司開發(fā)了T型（三溝式）氧化溝、D型（雙溝式）氧化溝和DE型氧化溝系統(tǒng)，實現(xiàn)了氧化溝技術(shù)對城市生活污水的脫氮除磷1993年，荷蘭DHV公司和美國的EMICO公司聯(lián)合開發(fā)了帶預(yù)反硝化的Carrousel2000氧化溝（CarrouselDenitIRAAC工藝），實現(xiàn)更高水平的脫氮除磷能力。氧化溝系列25一、Carrousel2000氧化溝二、Orbal氧化溝一、Carrousel2000氧化溝二、Orbal氧化溝26美國6個采用Orbal氧化溝工藝污水處理廠的概況美國6個采用Orbal氧化溝工藝污水處理廠的概況27處理效果：

各廠出水BOD效果極好，出水懸浮物一般也低于5mg/L。有的同時又提供了砂濾，但二沉池出水與砂濾池出水并沒有多大區(qū)別。硝化反應(yīng)基本進行徹底，出水氨氮通常小于lmg/L，出水硝酸鹽氮也均小于5mg/L，其中有2個廠總氮去除率為85一90%，3個廠出水總氮在3一5mg/L范圍內(nèi)。在國內(nèi)，北京燕山石化公司?？谟鬯幚韽S采用Orbal工藝，該廠于1994年12月建成投產(chǎn)，1997年11一12月進行了工程測試，主要接納工業(yè)廢水及少量生活污水，設(shè)計規(guī)模為6萬噸/d，采用二級生物處理工藝。實際運行表明，COD、氨氮去除率均超過了90%，在控制外溝DO接近0后，系統(tǒng)對于TN的去除率迅速上升至90%以上。處理效果：28三、三溝式氧化溝三、三溝式氧化溝296階段運行—深圳羅芳污水處理廠二期工程6階段運行—深圳羅芳污水處理廠二期工程308階段運行—常熟城北污水處理廠8階段運行—常熟城北污水處理廠31四、五溝式氧化溝四、五溝式氧化溝32厭氧—往復(fù)好氧組合式工藝

在參考國內(nèi)外近年的研究成果的基礎(chǔ)上,王海東、王淑瑩等人開發(fā)設(shè)計了厭氧-往復(fù)好氧組合式工藝,適用于工業(yè)廢水的處理。厭氧—往復(fù)好氧組合式工藝33開拓新理論SND（同時硝化反硝化）短程硝化和反硝化厭氧氨氧化技術(shù)反硝化除磷EM脫氮技術(shù)電極生物膜反硝化固定化微生物脫氮開拓新理論SND（同時硝化反硝化）短程硝化和反硝化厭氧氨氧化34同時硝化反硝化技術(shù)（SND）

在有氧條件下，不同的生物處理系統(tǒng)中存在同時硝化反硝化現(xiàn)象，如SBR、生物膜體系。該技術(shù)主要優(yōu)點有：*能有效保持反應(yīng)池中pH值穩(wěn)定，減少堿量的投加*減少傳統(tǒng)反應(yīng)器的容積，節(jié)省基建費用*對于僅由一個反應(yīng)池組成的序批式反應(yīng)器來講，能夠縮短硝化、反硝化所需時間*能節(jié)省曝氣量，進一步降低能耗同時硝化反硝化技術(shù)（SND）35主要研究進展：*ChristimeHelmer等研究發(fā)現(xiàn)在生物膜體系中，當(dāng)DO=1mg/L時，系統(tǒng)發(fā)生同時硝化反硝化，反硝化以亞硝態(tài)氮為電子受體；*ElisabethvMunch等研究發(fā)現(xiàn)在SBR反應(yīng)器（單污泥系統(tǒng)）中，當(dāng)DO=0.5mg/L時，發(fā)生同時硝化反硝化；*張鵬等研究發(fā)現(xiàn)、當(dāng)DO=0.3-0.8mg/L、PH=7.5-8.0、溫度為20-28℃時，完全混合系統(tǒng)中發(fā)生同時硝化反硝化，同時，在最佳條件下，COD、氨氮和總氮的去除率分別為88%、100%和70%。國內(nèi)外對于SND的研究主要集中于分子微生物學(xué)、生物化學(xué)和物理學(xué)等方面。主要研究進展：36目前，在國內(nèi)SND還處于研究階段，而國外已有成功應(yīng)用的實例，即1997年CollivignavelliC將SND應(yīng)用于延時曝氣活性污泥法中。平均入流量為70000t/d，包括機械預(yù)處理，3個圓形初沉池以及5個平行的圓形生物反應(yīng)池，并且配有布氣器及攪拌器，最后污水進入8個圓形的沉淀池。1至4個反應(yīng)池采用前置反硝化處理，第五個作為SND試驗反應(yīng)池，保持低DO濃度。在1997-1998年間，根據(jù)不同的運行參數(shù)，將反應(yīng)分為兩個階段，第一階段（1997.6-1997.8），生物反應(yīng)池中有37%的反應(yīng)區(qū)處于低氧下，第二階段（1997.12-1998.1），低氧區(qū)比例占到50%。在最佳運行條件下，ORP=110mV，DO=0.6mg/L，F(xiàn)/M=0.1kgBOD/kgSS·d，TN的去除率可達50%-60%。目前，在國內(nèi)SND還處于研究階段，而國外已有成功應(yīng)用的37基于該理論的工藝技術(shù)①生物倍增工藝（Bio-Dopp）采用德國恩格拜公司研發(fā)的Bio-Dopp曝氣系統(tǒng)、Bio-Dopp固定床及Bio-Dopp快速澄清裝置等，將生物脫氮（除磷）、氧化去除有機物、污泥消化溫度等不同工藝步驟放在同一個反應(yīng)池進行。流程如下：

鼓風(fēng)機房粗格柵泵房細格柵沉砂池Bio-Dopp反應(yīng)器

剩余污泥基于該理論的工藝技術(shù)38實際工程應(yīng)用

Bio-Dopp工藝已成功應(yīng)用于百余座污水處理的工程實踐，包括20家歐洲造紙廠，上百個市政污水處理項目，10個市政垃圾滲濾液處理項目，多個石油化工廠廢水處理項目，江湖水流污染處理項目以及在我國上海、河北、江蘇的一些化工造紙污水處理項目。在國內(nèi)，多應(yīng)用于化工廢水的處理。實際工程應(yīng)用39②BABE工藝

該工藝已被證實可以代替硝化液回流來提高脫氮率。②BABE工藝40主要優(yōu)勢：*硝化作用能在沒有或受限制使用硝化作用的高負荷污水處理廠得到應(yīng)用；*冬季，污水處理廠普遍問題是硝化效果不好，BABE提高硝化容量效果好，且底座小，在節(jié)省空間上有很大優(yōu)勢；*強化反硝化不以削減硝化容量而減小硝化池容為代價，同時增強了硝化反硝化。主要優(yōu)勢：41實際工程應(yīng)用：在實驗室小試的基礎(chǔ)上，直接運用數(shù)學(xué)模型用于污水廠的升級改造。*荷蘭Groningen市的Garmer-Wolde（300000PE）污水處理廠被選做示范廠，運用BABE反應(yīng)器的曝氣池，硝化不受外界溫度影響，保持穩(wěn)定，脫氮效率明顯增強；*Hertogenbosch（342000PE）污水處理廠，進水平均氮濃度很高，運用BABE技術(shù)，出水氮降到9mg/L，2004年，正式投產(chǎn)使用。實際工程應(yīng)用：42③BUCT工藝

該工藝在厭氧和缺氧之間加了一個接觸池，起到了第二選擇池的作用。這樣做一是使回流污泥與來自厭氧池的含少量COD的混合液混合，以吸附剩余COD更好地抑制絲狀菌增長，另外，接觸池本身是缺氧狀態(tài)的，可以脫除由污泥回流帶回來的DO，可作為DO脫除單元。也相當(dāng)于兩級缺氧，效果更好。在缺氧池和好氧池之間設(shè)混合池，目的是形成低氧環(huán)境，以達到SND的目的。這樣做的好處一是硝化產(chǎn)生的堿度可部分地由反硝化產(chǎn)生的堿中和，二是可以節(jié)省反硝化過程所需的外加碳源。③BUCT工藝43短程硝化反硝化技術(shù)

利用亞硝化菌的最小SRT小于硝化菌，并且在高溫條件下（30-35℃）下，亞硝化菌的生長速率明顯高于硝化菌的生長速率的特性來控制系統(tǒng)的SRT在硝化菌和亞硝化菌的最小SRT之間。氨氮亞硝態(tài)氮氮氣該技術(shù)主要優(yōu)勢在于：*亞硝化菌世代周期短，泥齡短，縮短硝化反應(yīng)時間，從而減少反應(yīng)器容積，節(jié)省基建投資；*減少產(chǎn)酸量，從而減少投堿量和污泥量；*節(jié)省氧氣耗量，碳源以及動力消耗。短程硝化反硝化技術(shù)44主要研究進展：*高大文等研究發(fā)現(xiàn)，在SBR反應(yīng)器中，以豆制品廢水為研究對象，控制體系溫度在31±0.5℃下，能實現(xiàn)短程硝化反硝化，并且曝氣時間為主要控制因素；*陳立偉等以連續(xù)混合反應(yīng)器為研究對象，結(jié)果表明，當(dāng)DO為0.85mg/L時的亞硝化速率為18.9%，遠遠大于溶解氧為2.65mg/L時的1.13%，與此同時，污泥中的亞硝化細菌與硝化細菌的數(shù)量比值由0.45提高到2.44；*李勇智等采用SBR反應(yīng)器處理制藥廢水，控制合理的DO的濃度，實現(xiàn)了低碳氮比廢水短程硝化反硝化，脫氮效率達99%以上。主要研究進展：45基于該理論的技術(shù)應(yīng)用：

主要有SHARON工藝和CANON工藝。這兩個工藝均由荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)開發(fā)。1）SHARON工藝本工藝適用于高氨氮（>500mg/L）廢水，目前荷蘭已有兩家污水處理廠使用該工藝，主要處理城市污水二級處理系統(tǒng)中污泥消化的上清液和垃圾滲濾液處理，含氨量都比較高。2）CANON（生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮）工藝該工藝中也是以亞硝化菌為優(yōu)勢菌群，利用亞硝態(tài)氮和厭氧氨氧化菌的協(xié)同作用將氨轉(zhuǎn)化為氮氣。從理論上講，CANON工藝無需有機碳源，完全可以在無機碳源環(huán)境中完成，與此同時，厭氧氨氧化菌對氧氣比較敏感，CANON工藝須在低氧下實施，以阻止由于氧氣過量而使亞硝態(tài)氮積累。有人研究了氣提反應(yīng)器對于CANON的適用性，并與SBR進行了比較，這些研究為其中試奠定了基礎(chǔ)，但用于工程實踐中還需進一步研究其操作參數(shù)。

基于該理論的技術(shù)應(yīng)用：46厭氧氨氧化技術(shù)

在厭氧狀態(tài)下，以亞硝態(tài)氮及硝態(tài)氮為電子受體，氨氮為電子供體，轉(zhuǎn)化為氮氣。這個過程是個自養(yǎng)的微生物過程，不需要有機物作為反硝化碳源，污泥產(chǎn)量低，還可以改善因硝化反應(yīng)產(chǎn)酸、反硝化反應(yīng)產(chǎn)堿而均需中和的情況。技術(shù)特點：①氨直接用作電子供體，可免去有機碳源，碳源不足不再成為污水脫除營養(yǎng)元素的限制因素；②硝化反應(yīng)每氧化1mol氨氮耗氧2mol，而在厭氧氨氧化中，每氧化1mol氨氮只需0.75mol氧，耗氧下降62.5%；③傳統(tǒng)硝化氧化1mol氨氮產(chǎn)生2molH+，反硝化還原1mol硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮產(chǎn)生1molOH-，在厭氧氨氧化中，產(chǎn)酸量降至一半，產(chǎn)堿量為零；④碳排放角度，厭氧技術(shù)優(yōu)于好氧技術(shù)。

厭氧氨氧化技術(shù)47主要研究進展：*MarcStrous等人分別采用流化床和固定床反應(yīng)器進行厭氧氨氧化實驗。研究結(jié)果顯示，流化床中氨氮和硝態(tài)氮的去除率分別為82%和99%，固定床中氨氮和硝態(tài)氮的去除率分別為88%和99%。同時通過這個實驗，他們提出固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器是比較適合進行厭氧氨氧化的運行的。*Jetten等人對ANAMMOX工藝在流化床反應(yīng)器和SBR中去除污泥消化上清液中氨氮的可行性做了研究比較，結(jié)果表明：流化床反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器中氮的去除率分別為0.26TN/（kgSS·d）和0.17kgTN/(kgSS·d)，從效果上看，流化床優(yōu)于SBR，但是，他們同時提出SBR能有效保持生物量（>90%），適合世代長的ANAMMOX菌群生長。對于這一提法，MarcStrous等人研究過SBR反應(yīng)器中富集厭氧氨氧化菌的性能，其研究結(jié)果與Jetten等人的觀點不謀而合。主要研究進展：48基于該理論的工藝主要有ANAMMOX和OLAND工藝1、ANAMMOX工藝該工藝適用于高氨廢水以及低碳氮比廢水的處理，常與SHARON工藝聯(lián)用，目前，該組合工藝已在實驗室中成功應(yīng)用于處理污泥硝化上清液，可以節(jié)約約50%的氧氣、污泥產(chǎn)量少，無需外加碳源，減少碳排量。與傳統(tǒng)工藝相比，可節(jié)省90%以上的運行成本。2、OLAND（限制自養(yǎng)硝化反硝化）工藝通過嚴格控制系統(tǒng)的DO，實現(xiàn)硝化階段穩(wěn)定的出水比例【氨氮：亞硝態(tài)氮=1：（1.2+0.2】，從而為厭氧氨氧化提供理想的進水，提高脫氮率。OLAND與CANON工藝原理是很相近的，但前者是在兩個反應(yīng)器中實現(xiàn)，而CANON在單一反應(yīng)器中完成?；谠摾碚摰墓に囍饕蠥NAMMOX和OLAND工藝49厭氧氨氧化技術(shù)的應(yīng)用

2002年，荷蘭研究者在實驗室小試的基礎(chǔ)上，通過數(shù)學(xué)模型模擬設(shè)計出世界上第一個生產(chǎn)性規(guī)模的ANAMMOX反應(yīng)器。目前該反應(yīng)器建在荷蘭鹿特丹DOKHAVEN污水處理廠內(nèi)，SHARON和ANAMMOX聯(lián)用，主要用于污泥硝化液的脫氮處理。下表為兩個反應(yīng)器的設(shè)計參數(shù)：該反應(yīng)器是利用一廢氣濃縮池改建而成，設(shè)計負荷為800kgN/d。世界上第一座ANAMMOX反應(yīng)塔于2002年6月投入運行，據(jù)估計，該反應(yīng)器7年內(nèi)能收回成本。

厭氧氨氧化技術(shù)的應(yīng)用50電極生物膜反硝化技術(shù)

電極生物膜反硝化技術(shù)是將電化學(xué)法與生物膜法相結(jié)合發(fā)展起來的新型水處理技術(shù)，采用在物理電極上生物掛膜、微電流馴化手段制得附有生物膜的電極，然后通直流電進行電解，電解時陰極表面產(chǎn)出的氫被固著在陰極上的反硝化生物膜高效利用，達到反硝化。由于脫氮效率高、運行管理方便、處理費用低廉，正逐漸成為國內(nèi)外的研究熱點。其主要技術(shù)特點：1、在采用碳作為陽極的前提下，陽極上可能產(chǎn)生的電極反應(yīng)有：C+2H2OCO2+4H++4e-H2O0.5O2+2H++2e-因此，該技術(shù)既可利用電極作為生物膜的載體，又可利用陰極微電解水釋放出的氫氣和碳氧化產(chǎn)生的二氧化碳為反硝化菌提供碳源和供氫體。2、與其他以氫氣為基質(zhì)的自養(yǎng)反硝化工藝不同的是，通過微電解產(chǎn)生的氫最初是以原子形式吸附在電極上的，因此可以直接用于還原硝酸鹽氮，而無需象外加氫氣那樣需要經(jīng)過溶解-傳質(zhì)-吸附-解離成原子等一系列過程。3、反應(yīng)器中的電場可以影響細胞的代謝過程，細胞的基因表達，細胞增殖、酶活力、膜轉(zhuǎn)移和細胞的通透性，影響細胞內(nèi)的自由基反應(yīng)和生物高分子（如DNA）的合成。電極生物膜反硝化技術(shù)51

國外，Y.Sakakibara等人用此法對含硝態(tài)氮的地面水和飲用水進行處理。實驗用藻朊酸鈉凝膠將反硝化細菌進行固定，在掛膜時投加有機碳（乙酸鈉），掛膜后采用微電流進行馴化2個月。然后，將陰陽兩極分別置于兩個相連的反應(yīng)器中。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流為0mA，無氮氣析出，電流從10mA增加到40mA時，氮氣產(chǎn)量增加了4倍。當(dāng)水力停留時間為10h，亞硝酸鹽氮有95%以上被固定在陰極表面的反硝化菌利用。

國內(nèi)，彭永臻等人在此基礎(chǔ)上提出該工藝過程控制方法以及在線模糊控制系統(tǒng)，給出了相應(yīng)的控制流程圖，并且系統(tǒng)地介紹了電極生物膜脫氮法模糊控制器的設(shè)計及其計算機算法。國外，Y.Sakakibara等人用此法對含硝態(tài)氮的52EM脫氮技術(shù)

EM-effectivemicroorganisms，有效微生物群，它是20世紀80年代初期由日本琉球大學(xué)比嘉照夫教授發(fā)明、株式會社EM研究機構(gòu)研制的一種新型復(fù)合微生物試劑，其代表產(chǎn)品為EM-1。它是基于頭領(lǐng)效應(yīng)的微生物群體生存理論和抗氧化學(xué)說，以光合菌為中心，與固氮菌并存、繁殖，采用適當(dāng)?shù)谋壤酮毺氐陌l(fā)酵工藝把經(jīng)過仔細篩選出的好氧和兼氧微生物加以混合，培養(yǎng)出多種多樣的微生物群落。各種微生物在其生長過程中產(chǎn)生的有用物質(zhì)及其分泌物質(zhì)，成為微生物群體互相生長的基質(zhì)和原料，通過相互間的這種共生增殖關(guān)系，形成了一個復(fù)雜而穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)，協(xié)同發(fā)揮多種功能。EM不是單一的，也不是特定的幾種微生物，而是有效微生物的有機結(jié)合，是以光合細菌、酵母菌、乳酸菌和放線菌等為主的5科10屬80多種有益微生物復(fù)合培養(yǎng)而成的一種新型微生物活菌劑。正如比嘉照夫教授所說：“起著主要作用的是光合細菌、厭氧菌和好氧菌，其他性質(zhì)不同的微生物便可以在一個環(huán)境中和睦相處。”EM脫氮技術(shù)53EM技術(shù)優(yōu)點：1、工藝設(shè)備簡單，可減少曝氣時間，節(jié)約能耗，工程投資和運行費用少，無二次污染；2、增加生物相，對污染物的分解能力強，減少病原性微生物及不良藻類；3、提高處理出水的水質(zhì)和水質(zhì)的穩(wěn)定性，減少剩余污泥量，抑制浮渣的產(chǎn)生；4、減輕或消除廢水處理過程中產(chǎn)生的惡臭，明顯改善生產(chǎn)、生活環(huán)境的質(zhì)量。存在的問題：1、在EM對水處理的實驗研究過程中，單因子實驗研究多，綜合實驗研究相對較少；2、大多數(shù)試驗只對EM作用表象進行研究，即應(yīng)用效果研究多，而EM對各種污染物質(zhì)的作用機理研究較少；3、大多數(shù)研究都進行了小試、中試或者實踐應(yīng)用，但從理論上對EM研究較少。EM技術(shù)優(yōu)點：54EM在水處理的研究現(xiàn)狀EM環(huán)境凈化技術(shù)已經(jīng)在日本、泰國、美國、印度尼西亞、澳大利亞、巴西、法國等80多個國家的地區(qū)推廣使用，因其優(yōu)勢日益顯現(xiàn)，在我國也得到了重視。1、在生活污水中的研究應(yīng)用

*日本沖繩縣志川市立圖書館，運用EM處理生活污水，無臭無味，大腸桿菌極低，甚至達到飲用水標準，提高水資源的利用率，經(jīng)濟效益顯著，每年水費由原來的120萬日元減少到6萬日元，污水處理電耗僅為原來的1/6。

*中南林學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院采用在生活污水中投加EM的方法，系統(tǒng)評價了EM對污水中3種污染物去除率的影響。結(jié)果表明：好氧條件下可提高污水COD的去除率，當(dāng)EM的投加率為0.5%時，能顯著提高污水中氨氮的硝化程度，當(dāng)EM投加量大于0.5%時，能顯著提高除磷能力。2、在工業(yè)廢水中的應(yīng)用

*日本岐埠縣呂町某食品制造廠用EM菌液處理其排出污水，取得顯著效果，試驗數(shù)據(jù)如下表：EM在水處理的研究現(xiàn)狀55*廣西工業(yè)微生物應(yīng)用研究所利用EM結(jié)合原有的穩(wěn)定塘系統(tǒng)，將日排量8000tCOD為8000-12000mg/L、BOD為6000-8000mg/L的廣西明陽農(nóng)場高濃度有機廢水排入與南湖貯水量相近的大氧化塘中，廢水排入的同時加入EM復(fù)合菌液，3-4個月后，COD和BOD分別降為100mg/L和50mg/L以下，比原來沒投EM菌液的自然氧化塘的凈化時間縮短11個月。*蘭州環(huán)境保護研究所所使用EM技術(shù)凈化油污廢水和豆腐廢水，投加了0.1%的EM菌液得到了很好的效果，COD的去除率分別為81.8%和95%。另外，中國環(huán)境科學(xué)研究院引進美國AM公司開發(fā)的復(fù)合微生物制劑用于云南滇池內(nèi)湖草海進行小試實驗，連續(xù)了5個月，在廣西南寧南湖進行了中試試驗，連續(xù)進行了10個月。研究表明，對于湖泊水具有良好的凈化功能，COD、BOD、TN和TP的去除效果顯著。*廣西工業(yè)微生物應(yīng)用研究所利用EM結(jié)合原有的穩(wěn)定塘系統(tǒng)，將日56固定化微生物脫氮技術(shù)

固定化微生物技術(shù)（IMO）是現(xiàn)代生物工程領(lǐng)域中的一項新興技術(shù)，是通過化學(xué)或物理的手段將游離細胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用的方法。固定化微生物的制備方法多種多樣，目前國內(nèi)外還沒有統(tǒng)一的分類標準，但在水處理中常用的有結(jié)合法、吸附法、包埋法、共價法和交聯(lián)法。應(yīng)用于生物脫氮的主要還是包埋固定法。微生物固定化后，微生物將通過與主體液相中經(jīng)外部擴散和內(nèi)部擴散作用輸送到周圍的有機底物接觸，從而降解污染物，同時自身也得到生長增殖。該技術(shù)優(yōu)點主要有：1、能在生物處理裝置內(nèi)維持較高的生物量以提高處理能力，減少體積和占地面積；2、能夠有效利用一些特種微生物，可以有針對地培養(yǎng)一些微生物，不能形成絮體的微生物也能利用；3、剩余污泥少，剩余污泥量僅為普通污泥量的1/5-1/4；4、處理效率高，穩(wěn)定性強，能純化和保持高效菌種；5、固液分離效果好。固定化微生物脫氮技術(shù)57技術(shù)研究及應(yīng)用*Nilssion等人用海藻酸鈣固定假單細胞反硝化菌，用填充柱對含20mg/L硝酸鹽的地下水進行聯(lián)續(xù)脫氮試驗，效果良好，容積負荷達到3.6kgN/（m3·d）。*葛文準等人研究以海藻酸鈣、卡拉膠、PVA、ACAM固定化硝化細菌處理氨氮廢水，氨氮去除率達到70%。*設(shè)樂等人用卡拉膠固定化脫氮菌，在填充率為30%的4L反應(yīng)