MBR污水处理一体化站

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随着国内“十三五”期间对环境保护力度加强，燃煤电厂作为传统的污染大户首当其冲。2015年12月2日，国务院总理李克强召开国务院常务会议，决定全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造，大幅度降低发电煤耗和污染排放，争取在2020年之前全面达成超低排放。目前国内超低排放规定的部分污染控制指标与美国、日本、欧盟等发达不相上下，甚至更严格。可以预见，在不久的将来，对电厂脱硫废水中砷等污染物的排放限值也将达到与美国等同样严格的要求。研究开发脱除效果更高的经济可行的脱硫废水脱砷技术是将来的热门研究方向。脱硫废水作为燃煤电厂复杂废弃水体，污染物种类繁多，处理难度大，要做到超低排放、深度节水就必须经济有效地加强对脱硫废水中砷及其他重金属的污染控制。

通过阅读近几年大量文献，论述了氧化法、沉淀絮凝法、吸附法和生物处理法等技术在废水除砷中的应用。国内现行的物理化学方式湿法脱硫废水处理工艺处理后砷浓度基本可以达到排放标准，但随着环境保护和污染控制力度加强，降低砷的排放，甚至达到发达水平是不可避免的。为优化脱硫废水中砷处理效果提出以下几点建议。

(1)加强对砷处理材料的研究。的除砷剂研发，如化学稳定性高、高吸附率且易洗脱、对其他污染物协同去除作用;新型吸附剂材料、材料制备方法、除砷生物富集砷的影响因素的深入研究。

(2)加强对除砷污泥重金属固定的研究。探索污泥无害化、减量化、资源化过程与其他技术间的互补协同作用，减少对环境的二次污染;优化污泥后期再利用和重金属回收技术。

(3)加强对脱硫废水砷处理工艺参数的研究。优化物化沉淀处理工艺中砷脱除过程，挖掘其他技术如电絮凝、光催化氧化技术在实际废水中的应用潜力，意义极大;国内生物处理脱硫废水领域严重缺乏对关键工艺参数的掌握，需要大量的研究逐步形成可供设计参考的理论支持，形成成熟的工艺技术体系。

(4)加强国内脱硫废水多种除砷技术联用和其他技术协同作用的探索。脱硫废水水质复杂，超标重金属较多，在保证经济有效的同步脱除脱硫废水中其他重金属杂质，如硒、汞、铅等的工艺是非常具有应用前景的;摸索与其他技术的佳联用条件，如氧化一生物反应器。

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　19世纪中叶开始，集中式排水管网系统开发与应用有效减少了人类与自身排泄物的接触，避免了斑疹、霍乱等疾病爆发和流行。随后活性污泥法的推广，生活污水、工业废水、雨水等通过管道送至集中的污水处理厂净化后排放，成为了城市的主流选择。数10年来，随着全球人口增长、自然资源短缺以及人们对于“排泄物”的认识不断提升，集中式排水系统的局限性日渐突出，如供排水管网的投资和维护费用巨大、污水处理设施能耗高、污泥的处理处置困难、水资源利用率低，氮磷等营养物回用难度大等。

　　近年来，城镇污水处理朝着供排水融合、水资源循环利用、污水和固体废物协同处理，营养物回收利用、低碳、碳中和甚至输出能源等方向发展。基于污水源分离的分散式处理系统具有灵活多变、水资源和废物利用等特点，其对生活污水从源头分离、分别收集、处理、资源化与能源化，灰水、黑水以及黄水的处理和回用工艺以及相应新设备的研发与应用快速推进，应用实例越来越多。

有机物可生物降解有机物不直接影响 AAOB，但能诱导反应器内普通异养菌（OHO）的生长。由于 AAOB的生长速率比 OHO低得多，当存在过量的有机碳时，异养细菌将占据反应器的主导地位，限制了AAOB生长的空间和底物。通常，在一体式厌氧氨氧化工艺中，进水可降解 COD 和总NH4+-N的质量浓度比需要低于 0.5。另一方面，如果进水中含有一定含量的可降解有机物，那么出水中的硝酸盐可以被去除，TN去除率是提高的。

VEUILLET 等发现，当进水中慢速降解 COD:ρ (NH4+-N)低于 0.5 时，出水 ρ (NO3--N)/ρ(NH4+-N)约4%；当 COD:ρ(NH4+-N)在 1:1～1.5:1 时，出水 ρ(NO3--N)/ρ(NH4+-N)约1%。一些研究指出，当进水中含有醋酸盐、甲醇等其他有机物时，COD:ρ(TN)达到 2左右时，AAOB 菌的活性受到抑制[14]。LACKNER 对 14 个生产性反应器测试后指出，进水 COD:ρ(TN)从 1 提高至1.5 后，生物膜系统对 TN 的去除率没有降低。

JENNI 等指出，在悬浮生长系统中，只要泥龄足够，进水 COD:ρ(TN)提高至 1.5 时，AAOB 可以与OHO共存。但进水 COD:ρ(TN)好低于 1:1。

 金属离子

铁是细胞血红素的合成元素，对 AAOB 的影响较大，相对 Fe3+，Fe2+更容易促进 AAOB的生长，提高其活性。Fe2+还可以替代氨作为电子供体，Fe3+、锰离子也被用作厌氧氨氧化代谢中的电子受体。在多种电子受体和电子供体存在的代谢体系下，AAOB菌面临的竞争压力较小，厌氧氨氧化过程也更具稳定性。Ca2+和Mg2+是微生物的细胞组分，Mg2+、Cu2+、Zn2+是酶剂，能够提高酶活性来促进微生物的代谢。目前的研究皆证明少量的金属离子对AAOB菌有积极影响，金属离子含量过高则会对 AAOB菌产生毒性作用。

微生物特征

AOB 可分为 5 个属，即Nitrosomonas、Nitrosospira、Nitrosococcus、Nitrosolobus、Nitrosovibrio，NOB则主要包括 Nitrobacter、Nitrospina、Nitrospira 和 Nitrococcus4 个属。AOB 和 NOB广泛分布于土壤、淡水、海洋及其他环境中[18]。多数 AOB 和 NOB为化能自养型微生物，分别以氧化氨和亚硝酸盐释放的化学能为能源，以 CO2为碳源，少数为兼性自养型，可同化有机物。AOB 和 NOB形态各异，均为无芽孢的革兰氏阴性菌，有复杂的细胞膜结构，有些借助鞭毛运动，如 Nitrosolobus，有些无鞭毛不能运动，如Nitrospira。一般认为 AOB 与 NOB 之间存在共生关系。AAOB 菌是一类功能菌种，都属于浮霉菌门，目前发现有 5 属17 种，全部为自养菌。其中，Brocadia、Kuenenia、Jettenia 和 Anammoxoglobus 4个属由污水处理系统中获得，Scalindua 发现于自然生态系统中。AAOB 为革兰氏阴性菌，呈不规则球形、卵形等，直径0.8～1.2 μm。AAOB 细胞壁表面有火山口状结构，少数有菌毛。AAOB 的细胞被厌氧氨氧化体膜（Anammoxosomemembrane）、细胞质膜（Cytoplasmic membrane）、胞浆内膜（Intracytoplasmicmembrane）分隔成 3个部分，分别为核糖细胞质（Riboplasm）、厌氧氨氧化体（Anammoxosome），以及外室细胞质（Paryphoplasm）。2类硝化细菌和厌氧氨氧化菌生长习性。

生物法是处理复杂工业废水的一种环境友好型方法，鉴于物理和化学法脱砷费用高、易产生二次污染等缺点，生物法处理含砷废水有着广阔的应用前景。常用方法有生物膜、活性污泥、生物吸附剂、人工湿地等工艺。

活性污泥法可通过泥中复杂微生物对废水中砷进行固定转化，使砷降解脱毒。活性污泥适合处理低浓度砷，去除率较高，吸附平衡时间较短，具有一定的工业应用潜力，但该法运行效果受限于微生物活性，容易被砷浓度和价态、有机负荷、pH和污泥状态等干扰。生物膜反应器是利用无氧微生物对特定重金属污染物的高靶向性去除能力，以生物膜为基层构建处理装置，可以有效地去除砷、汞、硒等重金属物质，且反洗周期长，再使用效率好，是未来废水处理的有力措施。利用乙醇增强还原反应器处理模拟中碱性矿井废水中的砷和硒，发现反应器在中性条件下处理效果较好;加入FeCl2会生成FeS，其对砷化物的吸附作用可以有效强化砷脱除效果。而Altun等认为反应器沉淀物中以As2S3为主，共沉淀物有FeS、FeS2和FeAsS，认为是FeAsS的形成取代了As2S3，进而提高了砷脱除率。