脱氮除磷论文

水污染控制工程论文

院系：化工学院盐系

专业：2011环境程

生物脱氮除磷新工艺比较及常规问题

摘要：在除磷与脱氮的联合工艺中，由于两过程所涉及的微生物在性质及最佳代谢条件上有较大差别，在同一处理流程中很难达到协调而稳定地运行问题，在传统生物除磷工艺原理基础上，就新近发现的A2/O 反硝化除磷技术新工艺及其微生物学原理特点，重点介绍A2/O反硝化除磷过程中的缺氧阶段中NO3-作为最终电子受体时，厌氧条件下释磷规律，缺氧条件下磷的去除效果以及缺氧阶段氮的变化情况为了解决传统活性污泥法处理生活污水存在氮，磷去除率低的问题，本文介绍了倒置A2/O脱氮除磷新工艺的原理及其特点。

关键词：脱氮除磷。新型倒置A2/O工艺，硝化，反硝化，聚磷菌

引言：环境污染和水体富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术一度成为污水处理领域的热点和难点。因此，研究和开发高效，经济的生物脱氮除磷工艺成为当前城市污水处理技术研究的热点污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下通过消化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化作用将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥。A2/0反硝化除磷工艺要优于传统的A/0法除磷工艺，且在反硝化进行同时，实现了同时脱氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通过聚磷菌在厌氧条件下释放磷之后，在缺氧阶段吸磷，好氧阶段时继续对剩余磷的过量吸收实现的。随着工业的发展,人民生活水平的提高,城市污水产生量逐日增加,由于城市排水系统的不完善,形成了成分较为复杂的城市综合污水,造成环境污染。重庆地处长江三峡库区,氮磷等营养元素大量入库,将对库区的生态环境造成威胁。因此,探讨和研究适合三峡库区的脱氮除磷实用技术,防止水库富营养化,是十分必要的。由于污水排放标准的不断提高，现行被广泛应用的生物脱氮除磷工艺如A2/O、SBR、OD等工艺，越来越不能满足排放水质标准，其原因主要由于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐等问题使得系统对N、P同时去除效果不佳。

1系统对常规脱氮除磷工艺中问题及解决方法

1.1聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争问题

在脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。其中释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大[2]。我国市政

污水中易降解的有机碳源相对较低，南方城市更为明显，常规的工艺流程一般是厌氧/缺氧/好氧，在

这样的系统中，聚磷菌优先利用进水中的碳源，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而影响脱氮效果；而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系统对P的去除效果不佳。因此在常规工艺中存在释磷和反硝化因碳源不足而引发的竞争问题。针对这一问题提出了以下几种途径解决。

（1）分点进水。在厌氧段和缺氧段根据实际情况合理分配分段点流量，以便同时满足聚磷菌和反硝化菌对碳源的需要。如李燕峰[3]等人研究的分点进水厌氧-多级缺氧好氧活性污泥工艺、HYChang[4]等人研究的AOAO工艺以及杨殿海[5]等人开发的改良A2/O工艺（MAAO），将厌氧池部分碳源分流来提供反硝化碳源，

以此解决碳源的竞争问题。（2）外加碳源。一般在缺氧反硝化阶段通过投加葡萄糖、蔗糖、甲醇、乙醇和乙酸等作为外加碳源，根据谭佑铭、罗启芳[6]的研究认为固定化反硝化菌能有效利用上述碳源，进行反硝化作用，其中采用葡萄糖、蔗糖和乙酸的反硝化速率较快。但此方法运行费用比较高，一般适合小型污水的处理。

（3）寻找快速可替代有机碳源-厌氧消化污泥上清液。目前国内已有研究者在研究通过设立初沉污泥发酵池，采用发酵池上清液来补充原水VFA含量之不足，取得较好效果。这种方法的缺陷是由于初曹贵华等，常规生物脱氮除磷工艺中问题及对策

沉污泥水解发酵需要较长停留时间，发酵池所需体积较大，而有机物降解过程也不易控制在水解发酵阶段，同时部分聚糖菌（GAO）和产甲烷菌的增殖也会消耗掉相当一部分由厌氧水解发酵菌产生的VFA[7]。（4）反硝化除磷工艺。如BCFS[8]、Dephanox[9]等反硝化除磷工艺，其主要特点是碳源利用率高，在反硝化除磷工艺中,废水中的碳源在厌氧段由DPB以聚羟基丁酸脂（PHB）的形式储存起来，在缺氧段发挥除磷和脱氮作用，达到了“一碳两用”的目的[10]；但反硝化除磷工艺目前面临着DPB的富集和利用不足等问题。

除了以上这些方法，还可以通过提高系统有机负荷来解决碳源竞争问题。进水有机负荷与进水流量Q和整个系统的有效容积有关，一方面在有效容积不变的条件下增加进水流量；另一方面在进水流量不变的情况下，通过缩短运行周期减少有效容积

达到提高有机负荷目的。如SBR工艺，

可以通过增加充水比或缩短运行周期来实现，不过此方法需对系统中微生物的活性和沉降性能进行深入研究后方可实施。

以上这些措施旨在解决碳源竞争问题，对于引起脱氮除磷效率不高的其他原因如泥龄、硝酸盐问题等，除了反硝化除磷工艺，其他方法均没涉及如何去解决。

1.2回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响

在常规工艺中，污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧段，由于这部分污泥中含有一定量的硝酸盐，回流到厌氧区后利用进水中的VFA进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充分释磷；如果在厌氧段释磷不充分，则在好氧段吸磷不完全，使系统的除磷效率降低。

解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧段之前，设法将其携带的硝酸盐消耗掉，针对这一问题可从以下几种途径考虑。

（1）在常规流程中加一个前置预缺氧段，使污泥脱氮和混合液脱氮分开。前置预缺氧段目的是使得回流的污泥在经过内源反硝化后，混合液进入到厌氧段所含硝酸盐大大降低，减小对厌氧释磷的抑制。如杨殿海[5]等人开发的改良A2/O工艺（MAAO），但由于增加一个预缺氧池以及回流污泥在预缺氧池的内源反硝化需要一定水力停留时间和搅拌作用，则会增加基建和运行费用。

（2）前置反硝化。将缺氧区和厌氧区顺序对调，回流污泥先到缺氧池，与进水中的碳源进行反硝化，然后再到厌氧池，这样最大程度上减少回流到厌氧池中的硝酸盐量。

所研究的连续流前置反硝化工艺有毕学军、张波[11]研制的倒置A2/O工艺：缺氧区位于系统首端，优先满足反硝化对碳源的需求，强化了系统的脱氮功能；聚磷菌经厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧段，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分的利用，提高了系统的除磷能力。王琪、刘年