論同步脫氮除磷技術(shù)

摘要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)存在著非常嚴(yán)重的水資源污染以及水體富營(yíng)養(yǎng)化等一系列問題，因此，需要進(jìn)一步研究脫氮除磷的原理，發(fā)明新的工藝，提高污水的脫氮除磷的效率，本文對(duì)傳統(tǒng)脫氮除磷工藝的類型和缺點(diǎn)做了總結(jié)，介紹了新型脫氮除磷的工藝類型和優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)未來同步脫氮除磷技術(shù)的發(fā)展方向提出了看法。

關(guān)鍵詞：同步脫氮除磷;工藝類型;工藝特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）06-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.06.068

Abstract：With the continuous development of social economy，there are a series of serious water pollution and eutrophication problems in China.Therefore， it is necessary to further study the principle of nitrogen and phosphorus removal， invent new processes to improve the efficiency of nitrogen and phosphorus removal from sewage. This paper summarizes the types and shortcomings of traditional nitrogen and phosphorus removal processes， introduces the new types and advantages of nitrogen and phosphorus removal processes， and puts forward some views on the future development direction of nitrogen and phosphorus removal technologies.

Keywords：Simultaneous phosphorus and nitrogen removal;Process type;Advantages and disadvantages

現(xiàn)階段，我國(guó)面臨著嚴(yán)峻的淡水資源危機(jī)，而且我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象較為普遍，研究結(jié)果表明，氮和磷對(duì)于造成富營(yíng)養(yǎng)化影響顯著，因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)脫氮、除磷的理論和工藝，發(fā)明效率更高的脫氮除磷工藝技術(shù)。本文將在總結(jié)現(xiàn)有同步脫氮除磷技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出未來同步脫氮除磷技術(shù)與工藝的發(fā)展方向。

1 傳統(tǒng)同步脫氮除磷工藝

目前，傳統(tǒng)的同步脫氮除磷工藝主要有A2/O、VIP、UCT、改良Bardenpho、氧化溝、SBR等。

1.1 A2/O工藝

在該工藝中，污水按順序進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)、缺氧區(qū)，進(jìn)行磷的釋放以及反硝化脫氮。隨后進(jìn)入好氧區(qū)，進(jìn)行過量吸磷、硝化和去除污水中剩余的可生物降解的有機(jī)物。此工藝剩余污泥中的磷的干重含量可達(dá)6%以上，不但流程簡(jiǎn)單，還能抑制絲狀菌生長(zhǎng)，基本不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹。另外，不需投加碳源，在缺氧和厭氧段時(shí)只進(jìn)行緩速攪拌即可，因此，運(yùn)行費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是磷的去除會(huì)受到污泥齡、回流污泥中硝態(tài)氮、溶解氧含量的限制，另外混合液回流比會(huì)影響氮的去除，該工藝混合液回流比不適宜太高（≤200%），不能實(shí)現(xiàn)高效率脫氮。

1.2 UCT工藝

UCT工藝是將回流污泥回流到缺氧段，回流污泥中的硝態(tài)氮在缺氧段通過反硝化脫除，之后將缺氧段流出的一部分混合液回流到厭氧段。缺氧池的中的反硝化使缺氧段流出的混合液中硝酸鹽濃度很低，其中的一部分回流至厭氧池，就降低了硝態(tài)氮對(duì)厭氧釋磷影響，使厭氧池的功能發(fā)揮充分，提高了磷的去除率，對(duì)脫氮也無影響，此工藝對(duì)氮、磷的去除率均大于70%。

1.3 VIP工藝

VIP工藝污泥齡較短（5～10天），有機(jī)物負(fù)荷較高，并且每個(gè)反應(yīng)區(qū)塊均是由兩個(gè)以上小體積的完全混合反應(yīng)格串聯(lián)的，濃度梯度是連續(xù)的，有利于聚磷菌充分發(fā)揮作用，提高厭氧池釋放磷和好氧池吸收磷的速度。再者，這個(gè)系統(tǒng)利于缺氧池的反硝化完全，實(shí)現(xiàn)厭氧池嚴(yán)格厭氧。但是流程較為復(fù)雜，運(yùn)行管理較為繁瑣，且運(yùn)行費(fèi)用高。

1.4 改良Bardenpho工藝

改良Bardenpho工藝是對(duì)脫氮四段Bardenpho工藝的改進(jìn)，在工藝前端增加了一個(gè)厭氧池，整體工藝為厭氧/缺氧/好氧/缺氧/好氧，最前端厭氧池也可以當(dāng)做生物選擇器。四段Bardenpho工藝具有良好的脫氮效果，厭氧池的設(shè)置使該系統(tǒng)具備了除磷能力。但由于該系統(tǒng)回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭兀鋽y帶的溶解氧、硝態(tài)氮會(huì)對(duì)厭氧釋磷產(chǎn)生影響，此外該工藝處理處理單元多、運(yùn)行繁瑣、初期投資和后期運(yùn)行管理費(fèi)用都較高。

1.5 SBR工藝

該工藝的生物化學(xué)反應(yīng)、泥水分離是在同一個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行的，分批次將污水加入反應(yīng)器中，按照“進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥、閑置”的順序分批次處理污水。SBR工藝運(yùn)行操作較為靈活，耐沖擊負(fù)荷，污泥沉降性能較好，能夠滿足不同水質(zhì)和不同處理要求的多樣性變化。目前已經(jīng)開發(fā)了諸多SBR變形工藝，如：ICEAS、DAT-IAT、CAST、CASS、UNITANK、IDEA、IBCASP等。這些變形工藝做了大量工作以克服傳統(tǒng)SBR工藝的不足，操作變得越來越簡(jiǎn)單、方便。

1.6 氧化溝脫氮除磷工藝

脫氮除磷氧化溝是傳統(tǒng)氧化溝和脫氮除磷工藝的結(jié)合，可以根據(jù)需要組合成A2/O、A/O或其他脫氮除磷工藝。具備同步脫氮除磷功能的氧化溝主要有：改良的卡魯塞爾氧化溝、三溝式是氧化溝、前置厭氧池的雙溝式氧化溝等。

1.7 傳統(tǒng)同步脫氮除磷工藝存在的問題

在實(shí)際應(yīng)用中，傳統(tǒng)的同步脫氮除磷技術(shù)已經(jīng)逐漸不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且，目前城市污水碳氮比低已經(jīng)成為脫氮除磷的難題。目前傳統(tǒng)的同步脫氮除磷技術(shù)主要存在問題如下：碳源分配不合理以及不同微生物對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)生物脫氮工藝硝化過程堿度的不夠，脫氮、除磷之間泥齡的矛盾等，導(dǎo)致同步除磷脫氮效率不高。

2 同步脫氮除磷新理論及工藝類型、特點(diǎn)

2.1 反硝化脫氮除磷

反硝化脫氮除磷為一種新型的同步脫氮除磷技術(shù)，其原理主要是反硝化聚磷菌在厭氧條件下吸收易降解的有機(jī)物，同時(shí)充分釋放磷，之后在缺氧段用硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮作為電子受體，用厭氧段儲(chǔ)存的胞內(nèi)高分子聚合物（PHB）作為電子供體，進(jìn)行吸收磷的同時(shí)反硝化脫氮。此工藝有單泥系統(tǒng)和雙泥系統(tǒng)，BCFS工藝為典型的單泥系統(tǒng)工藝，A2NSBR工藝為典型的雙泥系統(tǒng)工藝。

BCFS工藝是在UCT基礎(chǔ)上改進(jìn)的，在主流工藝線上增加了接觸池和混合池兩個(gè)反應(yīng)器。接觸池具有第二選擇器的功能，能夠有效防止由厭氧水解產(chǎn)物引起的絲狀菌膨脹，另外，回流污泥中攜帶的硝態(tài)氮在接觸池中可以進(jìn)行反硝化除磷;混和池將溶解氧控制在低于0.5mg/L狀態(tài)下運(yùn)行，具有良好的同時(shí)硝化反硝化效果。但此工藝流程太復(fù)雜、占地面積大、投資高、而且運(yùn)行管理復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高。

A2NSBR工藝中硝化菌和聚磷菌是分開的，處于兩個(gè)系統(tǒng)中，解決了脫氮需要長(zhǎng)污泥齡與除磷需要短污泥齡的矛盾。同單級(jí)工藝比較，雙泥工藝將反硝化后置，而不是前置，能夠避免大量回流污泥從好氧池流向缺氧池，因此可以達(dá)到很高的除磷效率，但是為保證后置反硝化順利進(jìn)行需要較高的碳源濃度。

2.2 活性污泥外循環(huán)ERP-SBR生物脫氮除磷工藝

吉方英利用AS-BIOFILM 工藝、 Phostrip 工藝、BCFS 工藝，研發(fā)了活性污泥外循環(huán)ERP-SBR生物脫氮除磷工藝。在該工藝中，外循環(huán)部分好氧污泥進(jìn)入?yún)捬醭?，進(jìn)行化釋磷，釋磷后將富磷污水排除，達(dá)到除磷的目的，如此可提高污泥齡，維持高污泥濃度，保證脫氮效果，緩減脫氮除磷微生物之間的矛盾和競(jìng)爭(zhēng)，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)達(dá)到脫氮除磷的最佳目標(biāo)。

目前還有一些新的脫氮技術(shù)，如：短程硝化-反硝化生物脫氮、厭氧氨氧化工藝、同時(shí)硝化反硝化工藝等，這些新型脫氮技術(shù)大多都不具備除磷功能，將這些技術(shù)加入到同步脫氮除磷工藝，進(jìn)一步提高脫氮、除磷效率是值得我們研究的。另外，現(xiàn)有除磷技術(shù)基本采用生物除磷，目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)出水磷濃度要求越來越苛刻，生物除磷技術(shù)已經(jīng)達(dá)不到要求，而化學(xué)除磷成本高，所以采用生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的方法是未來的發(fā)展方向。另外脫氮是采用硝化、反硝化將含氮物質(zhì)最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦觯?、磷是同族元素，具有相近的理化性質(zhì)，可以考慮將磷變成PH3氣體排出污水系統(tǒng)。

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收稿日期：2019-02-26

作者簡(jiǎn)介：劉娜（1987-），女，漢族，碩士，工程師，研究方向?yàn)樗幚砑夹g(shù)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污染場(chǎng)地評(píng)估。