廢水生物脫氮除磷工藝研究.doc

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1、廢水生物脫氮除磷工藝研究摘要:傳統(tǒng)的生物脫氮除磷去除效率低，是導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化的主要原因。文中分析了傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝的不足，并介紹了反硝化除磷、同時硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化等幾種生物脫氮除磷新技術(shù)的機理與典型工藝。最后指出經(jīng)濟、高效、低能耗的可持續(xù)脫氮除磷工藝是污水處理的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:生物處理;脫氮除磷;新工藝隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越突出，特別是含氮、磷等植物營養(yǎng)型污染物的超標排放，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化問題日益嚴重。而常規(guī)活性污泥工藝對總氮、總磷的去除率僅在10%～30%之間，遠不能達到國家

2、排放標準［1］。因此，研究開發(fā)高效、經(jīng)濟的生物脫氮除磷工藝已成為當前水污染控制領(lǐng)域的研究重點和熱點。研究表明，生物的脫氮除磷過程出現(xiàn)了一些超出人們傳統(tǒng)認識的新發(fā)現(xiàn)，如某些異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用;某些微生物在好氧條件下也可以進行反硝化作用。這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)以及各個不同工藝之間的組合，都為設(shè)計處理工藝提供了新的理論和思路。1傳統(tǒng)脫氮除磷工藝5學(xué)海無涯1.1A2/O工藝A2/O工藝是Anaerobic/Anoxic/Oxic的簡稱，即厭氧/缺氧/好氧生物脫氮除磷工藝。該工藝的特點是工藝簡單，能夠同步脫氮除磷，總停留時間短，不易膨脹

3、，不需投藥，運行費用低。污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)與回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，將部分易生物降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化為VFA(揮發(fā)性脂肪酸)。在缺氧區(qū)，反硝化菌利用污水中的有機物和經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽進行反硝化，同時去碳脫氮。在好氧區(qū)，有機物濃度相當?shù)?，有利于自養(yǎng)硝化菌生長繁殖，進行硝化反應(yīng)。A2/O工藝是較早用來脫氮除磷的方法，但是它的脫氮除磷效果難于進一步提高。工藝流程見圖1。1.2phoredox工藝在此工藝中，缺氧池可以保證磷的釋放，從而保證在好氧條件下有更強的吸磷能力，提高除磷效果。由于有兩極A2/O工藝串

4、聯(lián)組合，脫磷效果好，則回流污泥中挾帶的硝酸鹽很少，對除磷效果影響較少，但該工藝流程較復(fù)雜。工藝流程見圖2［2］。圖2phoredox工藝流程Fig.2phoredoxprocess2.3UCT工藝此工藝是對phoredox工藝的改進，將沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，避免回流污泥中的硝酸鹽對除磷效果的影響，增加了缺氧池到厭氧池的混合液回流，以彌補厭氧池中污泥的流失，強化除磷效果。工藝流程見圖3。上述工藝都是研究者們根據(jù)厭氧、缺氧、好氧等池子的排列數(shù)量及混合液循環(huán)和回流方式的變化開發(fā)出的一系列工藝。此外，還有通過對曝

5、氣供氧的控制，在空間和時間上形成厭氧與缺氧環(huán)境的SBＲ(序批間歇式活性污泥法)工藝和氧化溝工藝。這些工藝中存在多種問題，制約了工藝的高效性和穩(wěn)定性。2傳統(tǒng)工藝中存在的問題［3］2.1微生物的混合培養(yǎng)傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有多種差別較大的微生物，不同功能的微生物對營養(yǎng)物質(zhì)和生長條件的要求都有很大的不同，要保證所有的微生物都達到最佳生長條件是不可能的，這就使得系統(tǒng)很難達到高效運行。2.2泥齡問題由于硝化菌的世代期長，為獲得良好的硝化效果，必須保證系統(tǒng)有較長的泥齡。而聚磷菌世代期較短，且磷

6、的去除是通過排除剩余污泥實現(xiàn)的，所以為了保證良好的除磷效果，系統(tǒng)必須短泥齡運行。這就使得系統(tǒng)的運行，在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。2.3碳源問題在脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面。其中，釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進水碳源中易降解的部分，尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說來，城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的，所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中，釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。2.4回流污泥中的硝酸鹽問題在整個系統(tǒng)中，聚磷菌、硝化細菌、反硝化細菌及其它多種微生物共

7、同生長，并參與系統(tǒng)的循環(huán)運行。常規(guī)工藝中，由于厭氧區(qū)在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入該區(qū)，一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸，就導(dǎo)致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細菌與聚磷菌對底物形成競爭，其脫氮作用造成碳源無法滿足聚磷菌的充分釋磷所致。3生物脫氮除磷新工藝5學(xué)海無涯3.1DEPHANOX工藝DEPHANOX工藝是BortoneG等［4］于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統(tǒng)的技術(shù)，是為了滿DPB所需的環(huán)境要求而開發(fā)的一種強化生物除磷工藝。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池，可以避免由于氧

8、化作用而造成有機碳源的損失并穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進行泥水分離，含氨較多的上清液進入固定膜反應(yīng)池進行硝化，污泥則跨越固定膜反應(yīng)池進入缺氧段完成反硝化和攝磷［5］。該工藝具有能耗低，污泥產(chǎn)量低且COD消耗量低的特點。但該工藝中磷的去除效果很大程度上取決于缺氧段硝