城市污水生物脫磷除氮工藝的新進展
摘要：磷是引起水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素之一，通常廢水,、污水中磷的去除方法主要是生物法和化學法,。生物法除磷工藝自20世紀70年代以來得到快速發(fā)展，不需要大量額外的設備投資，充分利用其原有廢水生化處理設備,，就可以在完成對有機物去除的同時去除磷,，而且處理成本低。因此本文根據(jù)城市污水生物脫磷除氮工藝的發(fā)展進行了分析與研究,。
關(guān)鍵詞：城市污水,；生物脫磷除氮；新進展
引言
化學除磷是歐洲較早應用的除磷方法,。該方法工藝簡單,，運行可靠，并且能達到較高的出水標準,。在19世紀后期,，英美等國廣泛采用化學沉淀方法處理污水，但不久即被生物處理所取代,，其原因是該法的藥品消耗量大,，往往需要投加的金屬離子沉淀劑濃度大于正常溶度積1~2個數(shù)量級，運行費用高,，產(chǎn)生大量化學污泥,，脫水困難，難以處理,，產(chǎn)生二次污染,。
1脫氮除磷的原理
污水處理中，主要依靠微生物對水中的氮磷污染物進行代謝分解,，從而達到凈化水質(zhì)的目的,。在傳統(tǒng)的脫氮理論中，生物脫氮主要有氨化,、硝化以及反硝化３個過程,，隨著技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的學者在傳統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上又提出了短程硝化－反硝化,，同步硝化反硝化以及厭氧氨氧化等更加節(jié)省時間和能耗的生物脫氮的新理論,；傳統(tǒng)的除磷理論認為，聚磷菌只在好氧的環(huán)境下攝取磷而在厭氧的環(huán)境下釋放磷,，但是之后,，人們認為生物除磷中的微生物至少有兩類：一類是反硝化聚磷菌（ＤＰＢ），這類聚磷菌以氧氣或者硝酸鹽作為電子受體,；另一類是好氧聚磷菌,，以氧氣作為電子受體的聚磷菌，若反硝化聚磷菌利用硝酸鹽氮作為電子受體吸收磷,，那么有機基質(zhì)可以用來同時脫氮除磷,。這對于Ｃ／Ｎ比較低的城市生活污水具有很大的意義。
2城市污水處理廠脫氮除磷的主要工藝
2.1Ａ２Ｎ－ＳＢＲ工藝
該工藝為短程硝化－反硝化脫氮除磷工藝，是由厭氧／缺氧反應器和好氧反應器組成的污水處理系統(tǒng),，其中,，厭氧／缺氧反應器的作用是將反硝化聚磷菌聚集起來，從而可以同時去除有機物和進行反硝化除磷,，好氧反應器的作用是聚集亞硝化細菌,，為厭氧／缺氧反應器提供硝化液。在好氧反應器中,，ＮＨ４＋只是氧化到ＮＯ２－的階段,，當這部分污水進入?yún)捬酰毖醴磻髦袝r，反硝化聚磷菌利用ＮＯ２－作為電子受體進行反硝化吸磷反應,，達到同時去除氮磷的目的,。Ａ２Ｎ－ＳＢＲ工藝的可行性進行了驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該工藝的脫氮除磷效果比單污泥工藝的效果更好,；采用Ａ２Ｎ－ＳＢＲ工藝對生活污水進行處理,，結(jié)果表明，對氮的去除率達到９５％,，對磷的去除率達到９８％,。
2.2Ａ２／Ｏ＋ＢＣＯ工藝
Ａ２／Ｏ＋ＢＣＯ工藝將傳統(tǒng)的Ａ２／Ｏ工藝進行改良，增加了生物接觸氧化單元（ＢＣＯ）,，旨在分離出Ａ２／Ｏ工藝的硝化功能,，使Ａ２／Ｏ單元只進行反硝化除磷，ＢＣＯ單元進行硝化反應,，ＢＣＯ的硝化液回流至Ａ２／Ｏ的缺氧區(qū),，進行脫氮。該工藝可以減少污泥的產(chǎn)量,，適合處理我國低Ｃ／Ｎ的城市生物污水?；亓鞅葘υ摴に囃饺コ椎挠绊?，結(jié)果表明，在低Ｃ／Ｎ的條件下,，系統(tǒng)的回流比為４００％時,，反硝化除磷總量可達到磷去除總量的９８％，回流比為３００％時,，該系統(tǒng)可以達到良好的同步去除氮磷的效果,。
2.3Ａ／Ｏ／ＩＡＴ－ＩＡＴ同步脫氮除磷工藝
內(nèi)循環(huán)式Ａ／Ｏ／ＩＡＴ－ＩＡＴ生物同步脫氮除磷工藝，該工藝由預反應池,、ＤＡＴ池和兩個交替運行的ＩＡＴ池三部分組成,，在機理和運行方式上保留了活性污泥法的優(yōu)點，有效的提高了系統(tǒng)的容積利用率。該工藝對污水中有機物以及氮磷的去除效果均較好,，并且具有操作靈活投資省等優(yōu)點,，適用于各種規(guī)模的污水處理廠。
3傳統(tǒng)的A2/O工藝改進策略分析
3.1基于SRT矛盾復合式改進
由于A2/O工藝受到耗氧區(qū)的浮動載體填料影響,，導致載體表面所產(chǎn)生的硝化菌快速生長,，但是這樣附著的硝化菌與SRT存在相互獨立的特點，硝化的速率并不容易受到SRT排泥的影響,，為此可以利用SRT矛盾特性,，對A2/O工藝進行恰當改進。目前來看,，由于懸浮污泥的SRT,，填料頭配比和頭配位置對硝化的強度會造成影響，也會對污泥含量產(chǎn)生影響,，為此在載體填料調(diào)配時并不能夠隨意增加系統(tǒng)排泥量或者縮短懸浮污泥,，而提高系統(tǒng)的處理效率，必須要盡可能地縮短SRT,，降低污水中的懸浮污泥,，這樣才能夠保證除磷的整體效果，如果懸浮污泥SRT在5天左右情況下,，對A2/O工藝的改進效果并不明顯,，如果降低懸浮污泥SRT厭氧磷釋放會受到影響。
3.2基于碳源競爭工藝的改進
為了能夠快速解決A2/O工藝碳源競爭以及DO殘余干擾導致反硝化的問題,，首先要針對碳源競爭采取適當?shù)慕鉀Q策略,，通過補充外碳源或者反硝化等方式，促進碳源的重新分配,。要針對DO系統(tǒng)的干擾,、反硝化等問題進行適當?shù)难a充，最主要的就是避免對原有工藝實體結(jié)構(gòu)造成影響,，對短期內(nèi)受到水質(zhì)波動而造成的碳源不足問題,，應該采取緊急措施，通常情況下可取碳源包括甲醇,、乙醇,、葡萄糖和乙酸鈉等有機化合物，還可以采用可替代的有機碳源,。例如,，厭氧硝化污泥上清液、牲畜以及家畜糞便等含有高碳源的工業(yè)廢水,，任何外碳源的增加或投入都必須要有一定的適應期,，這樣才能夠取得良好的預期效果,。
對于糖類纖維素比較高的高碳物質(zhì)來說，由于受到微生物和低分子碳水化合物的影響,，必須要對這類碳源進行反硝化的分解代謝處理,，通過對矛盾主體選擇時，應該盡可能選擇頭點對系統(tǒng)穩(wěn)定和節(jié)能降耗有利,。比如在厭氧區(qū)外碳源,，能夠有效促進除磷的效果，而且也可以確保系統(tǒng)反硝化的能力得到提升,，如果反硝化碳源嚴重不足時,，也必須要優(yōu)先向缺氧區(qū)增加投入。
通過對A2/O工藝進行改良,，必須要優(yōu)先考慮碳源的實際需求,，可以直接將厭氧區(qū)放置于工藝前端。通過這樣的倒置A2/O工藝,，不僅可以確保PAOs厭氧釋磷之后能夠直接提高好氧環(huán)境,，在厭氧條件下所產(chǎn)生的驅(qū)動力也可以得到充分應用，而且還會產(chǎn)生群體效應,，保證所有參與回流的污泥都能夠進行攝磷釋磷等,，保證A2/O工藝的質(zhì)量。利用JHB,、UCT和UCT改良工藝可以快速解決外回流硝酸鹽DO殘余干擾失靈的問題,。JHB工藝中，由于氮素脫除必須要在污泥反硝化區(qū)以及缺氧區(qū)域內(nèi)部,，而且兩者要確保脫除量保持一致,，污泥反硝化區(qū)的設置也會對氮素在不同區(qū)域的分配比例造成干擾，確保厭氧區(qū)可以更加快速的釋磷,。
結(jié)束語：
綜上所述,，在我國城市化發(fā)展過程中，隨之而來的污水問題越來越嚴重,，城市污水的存在對水資源的可持續(xù)利用有著不利的影響,，在這樣的情況下，必須要對城市污水進行深度化地處理,，只有這樣污水才能被循環(huán)利用，水資源緊缺局勢才能得以緩解,，人們才能更好地生存下去,。目前的脫氮理論除了傳統(tǒng)的氨化、硝化以及反硝化理論,，還有在此基礎(chǔ)上提出的有短程硝化—反硝化,、同步硝化反硝化,、厭氧氨氧化，同步脫氮除磷的技術(shù)有Ａ２Ｎ－ＳＢＲ工藝,、Ａ２／Ｏ＋ＢＣＯ工藝以及內(nèi)循環(huán)式Ａ／Ｏ／ＩＡＴ－ＩＡＴ同步脫氮除磷工藝等,。
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