厌氧—好氧交替工艺生物除磷及活性污泥特殊染色
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生物除磷,是指活性污泥法处理污水时,将活性污泥交替在厌氧以及好氧状态下运行,能使过量积聚磷酸盐的积磷菌占优势生长,使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。
污泥中积磷菌在厌氧状态下释放磷,在好氧状态下过量地摄取磷。
经过排放富磷剩余污泥,其结果与普通活性污泥法相比,可去除污水中更多的磷。
基本过程
1、除磷菌的过量摄取磷
好氧条件下,除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,一部分磷被用来合成ATP,另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。
2、除磷菌的磷释放
在厌氧条件下,除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP,并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内,以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。
3、富磷污泥的排放
在好氧条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多,废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程,将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。
磷在废水中存在的形式是什么?磷是一种活泼元素,在自然界中不以游离状态存在,而是以含磷有机物、无机磷化合物及还原态PH3这三种状态存在。
污水中含磷化合物可分为有机磷与无机磷两类。
无机磷几乎都以各种磷酸盐形式存在,包括正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐,以及聚合磷酸盐如焦磷酸盐、三磷酸盐等。
有机磷大多是有机磷农药,如乐果、甲基对硫磷、乙基对硫磷、马拉硫磷等构成,他们大多呈胶体和颗粒状,不溶于水,易溶于有机溶剂。
可溶性有机磷只占30%左右,多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等形式存在。
溶解磷占总磷的1/3 左右,PO4ˉ-P磷中大分子磷占40%。
磷是怎样转化的?影响因素有哪些?水体中的可溶性磷很容易与Ca2+、Fe3+ 、Al3+ 等离子生成难溶性沉淀物,例如AIPO4、FePO4等,沉积于水体底部成为底泥。
聚积于底泥中的磷的存在形式和数量,一方面决定于污染物输入和通过地表与地下径流的排出情况;另一方面决定于水中的磷与底泥中的磷之间的交换情况。
沉积物中的磷通过颗粒态磷的悬浮和水流的湍流扩散再度被稀释到上层水体中,或者当沉积物中的可溶性磷大大超过水体中磷的浓度时,则可能重新释放到水体中。
在水中,磷离子以HPO42ˉ还是以H2PO4ˉ形式存在取决于pH值,当pH 值在2~7时,水中磷酸盐离子多数以H2PO4ˉ形式存在,而pH值在7~12时,则水中的磷酸盐离子多数以HPO42ˉ形式存在。
所有含磷化合物都是首先转化为正磷酸盐(PO43ˉ) 后,再转化为其他形式。
此时测定PO的含量,测定结果即是总磷的含量。
磷的来源是什么?污水中的磷部分来源于化肥和农业废弃物。
同时,生活中含磷洗涤剂的大量使用也使生活污水中磷的含量显著增加。
此外,化工、造纸、橡胶、染料和纺织印染、农药、焦化、石油化工、发酵、医药与医疗及食品等行业排放的废水常含有有机磷化合物。
磷的危害是什么?(1)磷对人体的危害高磷洗衣粉对皮肤有直接刺激作用,严重的会导致接触性皮肤炎、婴儿尿布疹等疾病。
厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范1 适用范围本标准规定了采用厌氧缺氧好氧活性污泥法的污水处理工程工艺设计、电气、检测与控制、施工与验收、运行与维护的技术要求。
本标准适用于采用厌氧缺氧好氧活性污泥法的城镇污水和工业废水处理工程,可作为环境影响评价、设计、施工、验收及建成后运行与管理的技术依据。
2 规范性引用文件本标准内容引用了下列文件中的条款。
凡不注明日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。
GB 3096 声环境质量标准GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准GB 12523 建筑施工场界噪声限值GB 12801 生产过程安全卫生要求总则GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB 18918 城镇污水处理厂污染物排放标准GB 50014 室外排水设计规范GB 50015 建筑给水排水设计规范GB 50040 动力机器基础设计规范GB 50053 10 kV及以下变电所设计规范GB 50187 工业企业总平面设计规范GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50222 建筑内部装修设计防火规范GB 50231 机械设备安装工程施工及验收通用规范GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范GB 50352 民用建筑设计通则GBJ 16 建筑设计防火规范GBJ 87 工业企业噪声控制设计规范GB 50141 给水排水构筑物工程施工及验收规范GBZ 1 工业企业设计卫生标准GBZ 2 工作场所有害因素职业接触限值CJ 3025 城市污水处理厂污水污泥排放标准CJJ 60 城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJ/T 51 城市污水水质检验方法标准HJ/T 91 地表水和污水监测技术规范HJ/T 242 环境保护产品技术要求污泥脱水用带式压榨过滤机HJ/T 251 环境保护产品技术要求罗茨鼓风机1HJ/T 252 环境保护产品技术要求中、微孔曝气器HJ/T 278 环境保护产品技术要求单级高速曝气离心鼓风机HJ/T 279 环境保护产品技术要求推流式潜水搅拌机HJ/T 283 环境保护产品技术要求厢式压滤机和板框压滤机HJ/T 335 环境保护产品技术要求污泥浓缩带式脱水一体机HJ/T 353 水污染源在线监测系统安装技术规范(试行)HJ/T 354 水污染源在线监测系统验收技术规范(试行)HJ/T 355 水污染源在线监测系统运行与考核技术规范(试行)《建设项目竣工环境保护验收管理办法》(国家环境保护总局,2001)3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
常见污水处理工艺汇总污水处理是指对城市、工业、农村等地的生活废水、工业废水和农田排水等进行处理,以达到排放标准或再利用的工艺过程。
目前,常见的污水处理工艺主要包括以下几种:1. 厌氧处理工艺厌氧处理工艺是利用厌氧菌对污水中的有机物进行降解,产生有机酸、甲烷等产物。
常见的厌氧处理工艺有厌氧消化和厌氧氨氧化等。
厌氧处理工艺具有处理效果好、操作相对简单等特点,但产生的剩余污泥含有大量有机物,需要进行进一步处理。
2. 好氧处理工艺好氧处理工艺是利用好氧菌对污水中的有机物进行氧化降解,产生二氧化碳和水等无害物质。
常见的好氧处理工艺有活性污泥法、生物膜法和浮游生物法等。
好氧处理工艺具有处理效果稳定、处理效率高的特点,但需要提供足够的氧气,且对菌群的控制要求较高。
3. 混合处理工艺混合处理工艺是将厌氧和好氧两个工艺结合起来,充分利用两者的优点,提高处理效果。
常见的混合处理工艺有AB工艺、AO工艺和A2/O工艺等。
混合处理工艺可以适应不同的进水水质和处理要求,但运行控制较为复杂。
4. 物理-化学处理工艺物理-化学处理工艺是通过物理方法和化学方法对污水进行处理,主要包括沉淀、过滤、吸附、氧化等过程。
常见的物理-化学处理工艺有混凝沉淀法、粉体活性炭吸附法和氧化还原法等。
物理-化学处理工艺具有处理效果稳定、对水质要求较低等特点,但操作成本较高。
5. 高级氧化技术高级氧化技术是指利用较强的氧化剂对污水中的有机物进行高度氧化降解的工艺。
常见的高级氧化技术有臭氧氧化、紫外光氧化和超声波氧化等。
高级氧化技术具有处理效果好、氧化速度快的特点,但设备复杂、操作难度大。
6. 离子交换工艺离子交换工艺是利用离子交换材料对污水中的离子进行吸附、交换的工艺。
常见的离子交换工艺有单纯式离子交换法、骨架树脂交换法和离子选择膜法等。
离子交换工艺可以有效去除水中的硬度离子、重金属离子和无机盐等,但操作成本较高。
以上是常见的污水处理工艺汇总,每种工艺都有其适用的水质要求和处理效果,根据具体情况选择合适的工艺是确保污水处理效果的关键。
厌氧—好氧交替工艺生物除磷及活性污泥特殊染色近年来,水体磷污染状况日益严重,由此导致了水体富营养化。
除磷是水污染治理的重要课题,是克服富营养化的关键。
生物除磷比化学除磷运行费用低,不造成二次污染,除磷效率高。
本文以SBR艺为手段研究了周期循环变化的厌氧—好氧交替工艺(Alternation of Aerobic/Anaerobic Process,简称AAA工艺)的生物除磷技术,使其在低能耗、低成本的条件下,既能稳定高效除磷,又能去除有机物。
对采用活性污泥直接染色,通过显微镜镜检活性污泥细胞内PHB、Poly -p的状况,来监测生物除磷效果的方法进行了研究。
1 厌氧—好气交替工艺生物除磷试验1.1 实验装置(见图1)1.2 实验方法AAA法的运行可分为进水、厌氧搅拌、好氧曝气、沉淀、排水和闲置六个阶段,通过控制反应时间等条件来强化聚磷菌过量摄取过程的完成。
1.3 实验内容本组实验模拟AAA工艺生物除磷技术,采用葡萄糖基质作为唯一碳源,在不同碳磷比下的实验结果,见表1。
取表1中第1、3组数据的厌氧段作图为图2。
试验结果表明,经过1.5h厌氧后,磷的释放基本达到最大,此时COD降解也基本完成。
好氧阶段在3-4h内就可以达到最大的磷吸收量,以后再增加好氧时间,出水磷浓度不再降低,这说明此时无论是污泥的内源基质还是外源基质均已消耗殆尽。
由此综合考虑除磷效果和经济指标,本实验确定厌氧时间为1.5h,好氧时间为4h。
2 活性污泥直接特殊染色监测研究在活性污泥法中,聚磷菌是生物除磷的主要完成者,许多研究者都发现聚磷菌体内能聚集聚磷(Poly-phosphate)即Poly-p和聚β羟基丁酸(poly-β-hydroxybutyrate)即PHB(细菌细胞内储存能量的脂质内含物)。
通常,在厌氧条件下,污泥菌胶团的聚磷逐渐消失,PHB逐渐增多。
在好氧条件下,PHB迅速减少,聚磷迅速增加。
厌氧条件下合成的PHB越多,则好氧条件下聚磷合成量越大,除磷效果越佳[1]。
在厌氧条件下,活性污泥聚磷菌细胞体内有大量PHB 迅速合成。
进入好氧区内,聚磷菌消耗大量内含物PHB颗粒和外源机质,产生细菌质子移动力,简称pmf。
pmf在释磷和吸磷时,即磷在细胞内外的转移过程中起决定性作用。
为了维持pmf的恒定,聚磷菌通过消耗pmf把胞外的磷以中性或电阳性的形式主动运输到细胞内合成三磷酸腺甙(ATP),合成聚磷酸盐。
在好氧状态下,细胞储存的PHB降解代谢,为生物合成提供碳,并通过TCA循环(三羧酸循环)产生ATP,为合成细胞物质及细胞活动和聚磷酸盐的大量合成提供能量。
因而在好氧条件下,活性污泥聚磷菌细胞吸收磷,使废水中磷高效去除。
活性污泥聚磷菌细胞中的PHB和Poly-p颗粒在生物除磷中发挥了重要的作用,在生物除磷工艺中,对活性污泥样品中的PHB和Poly -y颗粒进行染色,发现在厌氧区(氧化还原电位在-140mV以下)污泥细胞内PHB颗粒迅速、大量增加,聚磷酸盐颗粒迅速减少;在好氧区(氧化还原电位在100mV以上)污泥细胞内PHB颗粒迅速减少,聚磷酸盐颗粒迅速增加。
因此可以通过对活性污泥直接染色,观测活性污泥细胞的PHB和聚磷颗粒的变化,从而判断生物除磷效果。
细胞是无色、透明的,在光学显微镜下,不易看清细菌的形态和结构,故通常要对活性污泥进行分高纯化,然后用染料染色,以增强菌体与背景的反差,便于在光学显微镜下观察,步骤繁琐,时间长且成本高。
PHB和聚磷作为细菌细胞的内含物在光学显微镜下无法观察,但由于其在生物除磷系统中的重要作用,本实验采用了一种特殊的染色方法,可将活性污泥直接染色,在光学显微镜下清楚地观测到活性污泥细胞内的PHB及聚磷颗粒。
2.1 PHB染色取活性污泥于载玻片上制成膜,用0.3%的乙烯乙二醇苏丹黑溶液染色5-15min;冲洗并风干;在二甲苯溶液中浸沾数次,提出并风干;用0.5%的碱性藏红染料溶液反染色5-10s;冲洗、风干,显微镜观察。
PHB染色结果为显示兰黑色颗粒,其细胞质部分显粉红色,镜检照片见图3。
2.2 Poly-p染色取活性污泥于载玻片上制成膜,用甲基蓝溶液染色10-30s;自来水冲洗,风干,显微镜观察。
Poly-p染色结果为显示深蓝色颗粒,其细胞质部分显示为浅蓝色,镜检照片见图4。
2.3 活性污泥直接染色结果对活性污泥直接染色的研究结果表明,在好氧厌氧交替生物除磷中,污泥吸收和释放磷的基本情况与污水中的溶解氧及氧化还原电位有着一定的关系。
在厌氧过程中,当氧化还原电位低于-140mV此时污水中溶解氧含量很低,对污水中活性污泥进行染色能发现大量的PHB存在,说明活性污泥细菌细胞内磷的含量低,处于磷的释放阶段;当污水中有少量氧存在,即此时氧化还原电位为-140~-100mV,污泥细菌细胞的染色表明其中PHB的含量减少;当对污泥进行曝气,形成好氧阶段,水中溶解氧增加,氧化还原电位高于100mV,对污泥细菌细胞进行染色表明,PHB含量极低,几乎难以染色出来,证明细菌细胞大量吸收了磷。
3 结论①AAA法运行灵活,很容易通过控制反应时间、泥龄及曝气强度等条件来强化聚磷菌过量摄取过程的顺利完成。
在进水初期反应器内有机物浓度很高,不仅很快消耗了剩余的溶解氧形成厌氧状态,而且为释磷提供了充分的碳源;在好氧反应阶段,有机物浓度已大大降低,容易维持反应器内高溶解氧浓度,同时也为细菌储备能源的利用提供了途径。
另外,在此过程中,厌氧与好氧状态的交替,充分抑制了专性好氧丝状菌的过量繁殖,避免污泥膨胀现象的发生。
②活性污泥直接染色方法简单、快速(大约5min)、准确,便于生物除磷污水厂日常监测应用。
由于它们可监测到活性污泥细胞内的分子水平状况,所以,该指标的监控结果将更直接、更准确地反映厌氧段、缺氧段、好氧段的氧化还原电位情况,及各阶段的溶解氧状况和生物除磷效果。
③本实验研究表明,在厌氧条件下,污泥菌胶团的污泥磷大量消失,PHB大量增加。
好氧条件下,大量吸收磷的同时PHB迅速减少,聚磷迅速增加。
厌氧条件下合成的PHB越多,好氧条件下聚磷合成量越大。
由于聚磷菌以主动运输的方式逆浓度梯度将污水中的磷运输到细胞质中,因此可大量吸收磷,达到较高的除磷效果。
厌氧好氧气浮法处理抗生素污水0 前言浙江某制药厂外沙新厂区污水处理站处理污水量为240m3/d,进水COD Cr为2 500kg/d,处理后的排放水要求达到生物制药行业COD Cr 排放标准300mg/L(二级标准)。
本工程土建部分于1993年底完成,由于资金困难1995年四季度才安装设备和管道,于1996年一季度全部安装结束,在4月下旬对厌氧反应器投加污泥进行调试,由于厌氧处理设备调试阶段较长,经反复调试和摸索,到1996年11月份才进入正常运行。
经过台州市环保监测中心站多次取样监测,出水指标均基本符合设计要求,于1997年7月由浙江省环保局主持通过验收。
由于抗生素污水在处理上有相当的难度,处理装置投资大,技术比较复杂,运行费用也相当可观,为此,作一小结,期望能起到抛砖引玉之效果。
1 污水处理工程简介在建本污水处理工程前,在“七五”期间,该厂的6.6kg/a阿霉素工程曾建有一套60m3/d规模的污水处理装置,其处理方法为:臭氧氧化-生物接触氧化法。
在实际运行中,装置好氧生化部分已无余量,臭氧氧化解毒处理部分还尚有每天处理能力十几m3污水的余量。
由于该厂“八五”项目:500kg/a妥布霉素、10kg/a丝裂霉素、1 000kg/a 阿佛菌素工程的相继建设,有关专家和省、地、市环保部门建议:在新厂区应综合规划,几个项目的污水进行集中统一治理。
经与厂方反复研究,总结阿霉素工程污水处理的成功经验,决定利用阿霉素工程污水处理站的余量处理设施,再设计一套处理污水量为240m3/d,处理COD Cr进量为2 500kg/d的污水处理装置。
根据该厂生产工艺特点和水质情况,对于各股污水进行仔细分析和计算,为了使生化处理系统能顺利运行及降低基建投资,本设计采用如下预处理措施:(1)用臭氧氧化法预处理丝裂霉素污水,使抗生素的环状母体结构断裂。
(2)用生物水解工艺预处理混合污水,使钢制厌氧反应器容积减少,以降低基建投资。
2 污水处理工艺流程污水处理流程见图1。
丝裂霉素车间污水用泵送至已建的阿霉素污水处理站臭氧氧化塔处理,经处理的污水与妥布霉素等车间的污水一道自流入污水集水池,平均每月1.2批,每批28t的发酵倒罐液由工艺物料泵送至设在集水池顶上的倒罐液贮存池,经自然沉淀的上清液慢慢加入污水集水池中,沉淀物用泵送到污泥浓缩塔,再经高速离心分离机处理,此泥饼可回收做复合饲料或作农肥,滤液返回到污水集水池,此池中的污水由潜污泵送到污水调节池。
由于各车间的污水排放不均匀,所以潜污泵开停只得由集水池中的高低水位来控制(即高水位时开泵,低水位时停泵)。
污水调节池容积设有1天之设计水量,以利于水质均化。
污水调节池出水自流入本池下面的生物水解反应池,在此池中装有半软性组合填料,在厌氧菌的作用下,能将较复杂的有机物分解为小分子化合物。
经生物水解反应池处理的污水,用污水泵均匀地将水送到旋流式浮腾厌氧反应器处理。
厌氧反应器出水再自流到菌液分离池、预曝气池、生物接触氧化池及气浮净水器处理。
为控制生物接触氧化池的进水浓度,从而保证处理的污水达标排放,本设计特设清下水集水池1座,用泵将清下水送往预曝气池。
为使厌氧反应器工作效率较佳和稳定,本设计在水解反应池的进口处设有蒸汽加温措施,温度自动控制在35±2℃,并还设有温度指示和报警装置。
生化处理的沉淀污泥和气浮净水器的浮渣均经高速离心机处理后运出作农肥。
厌氧处理所产生的沼气,根据有关资料计算,每天约1 025m3,本设计设有200m3气柜1台,经水封罐后,送到锅炉房作辅助燃料之用。
3 主要处理构筑物和设备设计参数3.1 生物水解反应池为使池中有较高的厌氧微生物存在,以将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附,在此池中放置了半软性组合填料。
污水停留时间为8h。
3.2 旋流式浮腾厌氧反应器本设备是我院研究开发的专利产品,圆形钢结构,共2台,其尺寸为:φ6m×13.2m。
该设备采用水轮式可调配水器进行布水,反应器内设有可靠的三相分离器和充填浮腾生化填料及增设浮渣排放口,使反应器内的污水、污泥和浮腾填料充分流化,促进有机物与微生物的接触,缩短了系统的启动时间,提高了污水消化效率。
具有结构合理,占地面积小,操作简便,对污水浓度变化适应性强的特点,是一种高效、节能、高浓度的有机污水厌氧生化处理设备。
考虑到本厂污水的复杂性,本设备的污水总停留时间为2.7d,COD Cr容积负荷为3.32kgCOD Cr/(m3.d)。
3.3 生物接触氧化池为了使池中有较高的好氧活性污泥浓度,并使之去除COD Cr效果稳定,在此池中放置弹性立体填料。