我国城镇污水处理厂脱氮除磷工艺的应用现状分析

我国城镇污水处理厂脱氮除磷工艺的应用现状分析
发布时间：2021-06-10T11:44:37.823Z 来源：《城市建设》2021年5月作者：杨铭
[导读] 本文分析了氮磷对水体环境的影响以及水体中氮磷的主要来源，就我国当前污水处理厂脱氮除磷现状进行了阐述。

北京市朝阳区金凯达水务工程有限公司杨铭 100022
摘要：本文分析了氮磷对水体环境的影响以及水体中氮磷的主要来源，就我国当前污水处理厂脱氮除磷现状进行了阐述。

关键词：城镇污水；处理厂；脱氮除磷工艺；应用现状
引言：传统技术在污水处理中得到了广泛的应用。

该工艺去除废水中的大部分有机污染物，氮(N)和磷(P)。

但二次出水仍含有大量的氮、磷，可能导致水体富营养化和水污染。

1.城镇污水处理厂脱氮除磷原理
为避免水体富营养化，政府已将出水水质标准定为：全氮(TN)：20 mg/L，总磷(TP)：2mg/L，TP近期趋于低于0.2 mg/L。

[1]生物脱氮理论认为生物脱氮主要包括硝化和反硝化2个生化过程,并由有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成。

氨化作用即水中的有机氮化合物在氨化细菌分解作用下转化为氨氮。

一般氨化过程与微生物去除有机物同时进行,氨化作用进行得很快,有机物去除结束时,氨化过程也已完成,故无需采取特殊的措施。

硝化作用即在供氧充足的条件下,水中的氨氮首先在亚硝化细菌的作用下被氧化成亚硝酸氮,然后再在硝化细菌的作用下进一步氧化成硝酸氮。

由于亚硝化细菌和硝化细菌的生长速率低,所以要求较长的污泥龄。

反硝化作用是由反硝化细菌完成的生物化学过程。

在缺氧条件下,反硝化细菌将硝化产生的亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮(N2)或N2O、NO。

由于反硝化细菌是兼性厌氧菌,只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化,因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境(好氧池的混合液回流到缺氧池)。

氨氮通过好氧亚硝化、硝化作用生成亚硝酸根、硝酸根，亚硝酸根、硝酸根通过缺氧反硝化生产氮气，从水中逸出。

除磷菌在厌氧条件下释放磷，再在好氧条件下过度吸磷，通过排泥除磷。

水处理脱氮运行时，首先应让大量的硝化菌生存在活性污泥中。

为此，应促使进水中的氨氮在反应池的好氧段氧化为硝酸根离子。

接下来，为让含有硝酸根离子的二沉池出水与污水和活性污泥相混合，需在反应池中设置厌氧状态（无氧、有NO3-）。

厌氧状态下的微生物为从污水中获得能量，将利用硝酸盐氮中的氧，活跃地讲解有机物。

硝酸盐氮中的氧被消耗后残留的氮，转化为气体，向大气释放。

2.城镇污水处理厂脱氮除磷工艺的应用
2.1A/O工艺的应用
A/O工艺具有较好的脱氮除磷效果，在20世纪80-90年代是城市污水处理中脱氮除磷的主流工艺。

A/O工艺包括了A/O除磷工艺与A/O 脱氮工艺，通常除磷效果可达到90%以上，脱氮效果在80%以上。

该工艺不需外加碳源脱氮，又能充分实现反硝化且易于控制污泥膨胀，投资和运行费用较低，在我国早期的污水处理厂中具有广泛的应用。

如天津东郊污水处理厂、北京高碑店污水处理厂以及杭州四堡污水处理厂、沈阳西郊污水处理厂等。

A/O工艺在污泥沉降和磷的去除上具有明显的效果，但因其工艺控制有限，在发生硝化作用时会降低除磷效果。

此外，A/O工艺的温度及进水负荷低时，微生物的代谢能力会减弱，污泥生长会变慢，对于除磷效果具有较大影响。

A2/O工艺是我国常用的同步脱氮除磷工艺，其在只有除磷功能的A/O工艺中加了一个缺氧池，实现了脱氮除磷的同步进行，操作简单、费用低廉，因此在我国的污水处理厂中得到了广泛的应用。

昆明第二污水处理厂、广州大坦沙污水处理厂、西安邓家村污水处理厂都应用了该工艺。

但采用此种工艺不能实现同时高效的脱氮除磷，其工艺本身存在的缺陷，即硝化菌、反硝化菌以及聚磷菌在有机负荷、碳源需求上存在着矛盾与竞争，很难在同一系统中实现氮磷的同时高效去除。

为解决A2/O工艺固有的缺陷，很多研究者们进行了多方面的研究对该工艺进行升级改进，其中，我国取得了两项专利技术，即倒置A2/O工艺与A-A2/O工艺。

倒置A2/O工艺是针对A2/O工艺缺氧池与厌氧池的排列位置而言，将其工艺位置倒置，将缺氧池置于厌氧池之前。

倒置A2/0工艺在有没有硝酸盐回流条件下均可运行，工艺环境有利于微生物形成更强的吸磷动力，所有污泥都将经历完整的释磷和吸磷过程使除磷能力得到增强。

该工艺应用效果较好的有江苏常州清潭污水处理厂、常州北城污水处理厂、青岛李村河污水处理厂等。

A-A2/O工艺是在厌氧池前增设缺氧池，原A2/O工艺通过分隔厌氧池与原污水，可以很容易的改造为A-A2/O工艺。

A-A2/O工艺充足的回流污泥停留时间保证了RAS中硝酸盐的彻底反硝化，又能够保证足够的碳源，厌氧池中最低限度的硝酸盐含量使得除磷效果得到了加强。

山东泰安污水处理厂、青岛团岛污水处理厂应用该工艺取得了良好的脱氮除磷效果。

[2]
2.2SBR工艺及其改进型的应用
SBR工艺是通过自动控制程序，在时间序列上形成A2/O系统，具有经济高效、控制灵活的特点，在脱氮除磷方面效果良好，适用于中小水量的污水处理厂。

典型SBR工艺存在一定的技术问题，首先，间歇进水、间歇曝气方式，鼓风曝气机由于间歇运转，频繁启停，使得整个工艺的运行稳定性受到较大的影响，曝气阶段反应池的利用率也比较低；其次，由于间歇进水的原因，自控系统的设计与顺序进水闸阀的安装变得较为复杂，当进水量较大时，需要并联运行多套反应池，系统整体复杂性增大；第三，对于一些具有较高浓度的难降解有机废水反应时间比较长。

为了解决以上问题，众多研究者们进行了对典型SBR工艺的改进变型，比较成熟的工艺有ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CASS工艺等。

ICEAS工艺最大的特点是在反应器的进水端加了一个预反应区，运行方式为连续进水、间歇排水，预反应区可起调节水流的作用，主反应区是曝气、沉淀的主体。

ICEAS工艺也可看作是连续进水、间歇排水的SBR工艺。

昆明第三污水处理厂便采用了此种工艺，运行效果良好。

[3]
2.3DAT-IAT工艺
在同一个反应池中设置DAT池和IAT池，以导流墙相隔。

DAT池连续进水并连续曝气，保持了系统的水力均衡，有效提高了系统运行的稳定性，而且连续曝气加强了对难降解有机物的降解，缩短了对高浓度有机废水的处理时间，相应也缩短了鼓风曝气机的运行时间；此外，DAT池的连续进水，利用普通的污水泵就能实现该操作，大大降低了系统的复杂性。

[4]该工艺在天津经济技术开发区污水处理厂以及抚顺三宝屯污水处理厂取得到较好的应用效果。

CASS工艺做为SBR工艺的改进型，是在SBR池内进水端增加了一个生物选择区，也就是预反应区，实现了连续进水，间歇排水。

整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。

北京航天城污水处理厂采用了此工艺。

[5]
结束语：综上所述，本文对脱氮除磷工艺在我国污水处理厂中的应用进行了较为详细的探讨，分析了各种工艺的优劣以及在我国污水
处理厂的应用。

参考文献：
[1]崔硕.OAO-SBR新型工艺深度净化城市污水的试验研究[D].河北:河北农业大学,2013.
[2]刘瑶宁.邢台市农村生活污水典型处理技术适用性研究[D].河北:河北农业大学,2015.
[3]武壮壮.3DBEr-S工艺深度脱氮除磷效果的优化及其微生物群落分析[D].北京:北京化工大学,2018.
[4]钟丽燕.DNBF-03-GAC组合工艺深度脱除氮磷及代谢产物的研究[D].北京:北京工业大学,2017.
[5]赵聪.基于深井曝气的强化脱氮除磷工艺处理城镇污水试验研究[D].黑龙江:哈尔滨工业大学,2015.。