經濟高效的污水生物脫氮除磷新技術研究

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時間：2007-07-04 來源：作者：

　　水體富營養化是世界性問題，大量的研究已經證明，污水中的氮和磷是導致受納水體富營養化的主要原因之一。常規的污水處理技術主要去除有機物和懸浮固體，對氮和磷的去處效率較低。許多發達國家對排放污水中的氮和磷含量都做了限定，并要求污水處理廠達到除氮除磷的要求。污水脫氮除磷的技術可分為物理法、化學法和生物法。相對而言，生物脫氮除磷技術投資少、運行操作簡單、無二次污染而被廣泛應用。常用的生物脫氮除磷工藝有：缺氧-好氧脫氮工藝；厭氧-好氧除磷工藝；厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝等。但是，在常規的生物脫氮除磷工藝中，污泥在厭氧、缺氧和好氧段之間往復循環。該污泥由硝化菌、反硝化菌、除磷菌以及其它多種微生物組成，由于不同菌的最佳生長環境不同，脫氮與除磷之間存在著矛盾。實際應用中經常出現脫氮效果好時除磷效果較差，而除磷效果好時脫氮效果不佳。因此，常規生物脫氮除磷工藝流程存在著影響該工藝有效運行的相互影響和制約的因素，主要表現為：①厭氧與缺氧段污泥量的分配比影響磷釋放或硝態氮反硝化的效果，厭氧段污泥量比例大則磷釋放效果好，但反硝化效果差；反之，則反硝化效果好，而磷釋放效果差；②原污水經厭氧段進入缺氧段，磷釋放與硝態氮反硝化爭奪碳源，當原水中碳源不足時，磷釋放或反硝化不完全；③硝化菌世代繁殖時間長，要求較長的污泥齡，但磷從系統中被去除主要是通過剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率則要求短污泥齡。對于某些含高濃度氨氮的工業廢水，由于碳源不足，總氮的去除率較低。

　　根據生物脫氮除磷原理，針對常規污水生物脫氮除磷工藝技術存在的問題，本報告將介紹作者在污水脫氮除磷新技術方面的幾項科研成果。

　　一、生物脫氮除磷原理

　　生物脫氮過程通過氨化、硝化和反硝化三步驟完成。硝化和反硝化反應可用下式表示：

NH4+ + 3/2 O2 → NO2- + H2O + H+	(1)
NO2- + 1/2 O2 → NO3-	(2)
NO3- + 2H（氫供給體—有機物）→NO2- + H2O	(3)
NO2- + 3H（氫供給體—有機物）→0.5N2 + 2H2O + OH-	(4)

　　生物除磷是利用除磷菌從外部環境超量地攝取磷，并將磷以聚合的形態儲藏在菌體內，形成高磷污泥，排出系統，達到從污水中除磷。

　　二、生物脫氮除磷新技術與工藝

　　1．生物膜與活性污泥結合生物脫氮除磷新工藝

　　常規生物脫氮除磷工藝存在相互影響和制約的因素，因此脫氮和除磷效果難以同時達到最佳。生物膜與活性污泥結合新工藝的特點是缺氧段采用生物膜法，反硝化菌均勻分布在整個缺氧池內，反硝化反應充分；好氧和厭氧段采用懸浮污泥法便于對污泥齡的控制，有利于硝化菌和除磷菌的生長繁殖。生物膜與活性污泥結合工藝將常規工藝中相互影響和制約的因素分解，使不同的菌類生長在各自最佳環境條件下，因而在本工藝中脫氮和除磷效果可以同時達到最佳，而且工藝的可控性增強。工藝流程如圖1所示。

圖1 生物膜與活性污泥結合工藝示意圖

　　在研究中，試驗用水為城市污水，水質情況見表1。在正常運行期間，系統的總水力停留時間(HRT)為20~25小時。缺氧池內反硝化菌附著生長在填料上，污泥量為10g/L，比較穩定，無需特殊管理。濃縮池回流污泥濃度(VSS)達到15~20 g/L，SVI為30~50mL/g。好氧池污泥濃度保持在2~4g/L，SVI保持在50~80 mL/g，沒有出現污泥膨脹現象。

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