分散式污水處理一體化裝置設備

近年來，短程硝化工藝的快速啟動和穩定性維持成為廢水生物脫氮領域的研究熱點之一。通過優選反應器結構、外加磁場/超聲波、添加化學試劑等方法，可以強化短程硝化工藝，從而提高其啟動效能和運行穩定性。
1 反應器結構優選
1.1 流化床生物反應器
在流化床生物反應器中，污水自下而上流經反應器，使載體呈流動狀態，提高了氧傳質效率。
另外，載體表面的生物膜受水流沖刷而擁有較快的更新速率，從而保證較好的底物傳質性能。選擇適宜的載體是流化床生物反應器快速啟動短程硝化過程的關鍵。
賴鼎東等采用三相流化床反應器啟動短程硝化，用親水性玻璃態單體制備生物相容性高分子共聚物載體，運用固定化細胞增殖技術將AOB固定于載體。該載體具有微孔結構和良好的生物相容性，使得AOB易附著、活性高、密度大，僅一個月AOB即在載體上大量附著，生長良好。反應器溫度控制在30 ℃，DO控制在3~5 mg/L，在進水氨氮為100、75、50、25 mg/L的條件下，經10 d的運行亞硝化率為98.6%、94.5%、95.2%、94.7%，表明這種高分子共聚物載體及固定化細胞增殖技術有助于短程硝化快速啟動。
呼曉明等采用內循環生物流化床反應器啟動短程硝化，以粒徑為0.25~1.25 mm、密度為2.36 g/cm3、孔隙率為40%~45%的瓷粒為載體，通過反應器混合液在內外筒結構之間的內循環使載體呈流化狀態，在提高生物量的同時，強化底物傳質。反應器溫度為31 ℃、pH為8.0~8.5、DO為1.5~2.5 mg/L，通過逐步提高溫度和進水氨氮濃度、降低DO和縮短HRT提高短程硝化性能，在第42天進水氨氮達到300 mg/L，HRT縮短至8 h，亞硝態氮積累率達到75%，實現穩定的短程硝化。
分散式污水處理一體化裝置設備1.2 微生物燃料電池
微生物燃料電池（MFC）將底物直接轉化為電能，提高了能量轉化效率；且可在常溫條件下進行反應，反應條件溫和。MFC在工業廢水進行脫氮處理方面具有廣泛的應用潛力，近年來成為一種新興的短程硝化工藝強化手段。MFC強化短程硝化工藝主要從以下兩個方面實現：
（1）由于MFC的電子傳遞作用，在陰極氧氣得電子發生氧化還原反應——酸性條件下氧氣與氫離子反應生成水，堿性條件下氧氣與水反應生成OH-，維持MFC陰具有較高的pH環境，同時質子膜延緩質子遷移速率，為pH升高創造有利條件，而較高的pH有利于短程硝化。
（2）MFC陰極pH升高影響FA濃度升高，高濃度FA會抑制NOB活性，有利于亞硝態氮的積累。MFC不僅能在強化短程硝化工藝的同時收集電能，且由于陰極的氧化還原反應維持了反應器陰極室較高的pH環境，從而能節約外加堿度。
賈璐維等利用雙室曝氣陰極MFC，在開路電壓為620.7 mV、內阻為112 Ω、大功率密度為81 W/m3的條件下，令短程硝化發生在MFC陰極，控制進水氨氮為60 mg/L，反應器連續運行21 d使亞硝化率達到95%以上，通過MFC強化作用實現短程硝化工藝的快速啟動和穩定運行。