湯敏

摘要：總結(jié)了目前的生活污水脫氮除磷工藝的特點(diǎn)，依據(jù)生物脫氮除磷工藝原理，設(shè)計(jì)了新的生活污水脫氮除磷工藝流程。

關(guān)鍵詞：脫氮；除磷；工藝

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674—9944（2014）09—0179—03

1引言

水資源是在人類生產(chǎn)、生活中不可或缺的自然資源，然而隨著化肥、合成洗滌劑及農(nóng)藥的廣泛使用，水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度不斷升高，而氮、磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一[1]。傳統(tǒng)的生化處理工藝可以有效降低污水的 BOD5和SS，但對(duì)污水中同時(shí)存在的 N、P 等營(yíng)養(yǎng)物只能去除 10%～20%，大量含磷污水直接排入水體[2]。因此，根據(jù)生物脫氮除磷原理設(shè)計(jì)新的生活污水脫氮除磷的工藝勢(shì)在必行。

2生物脫氮除磷原理

2.1生物脫氮原理

污水生物脫氮的基本原理是在生物處理過(guò)程中使廢水中含氮有機(jī)物被微生物分解，轉(zhuǎn)化為N2而從液相中釋放出來(lái)[3]。傳統(tǒng)的生物脫氮原理主要由有機(jī)氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用來(lái)完成。其中，氨化作用是有機(jī)氮在氨化菌的作用下轉(zhuǎn)化為氨氮，硝化作用是在硝化菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮。其中亞硝酸菌和硝酸菌為好氧自養(yǎng)菌，以無(wú)機(jī)碳化合物為碳源，從 NH4+或 NO2-的氧化反應(yīng)中獲取能量[4]。近年來(lái)，對(duì)生物脫氮的機(jī)理理論又有了一些新的發(fā)展，如短程硝化與反硝化、厭氧氨氧化、同時(shí)硝化與反硝化等[5]。

2.2生物除磷原理

生物除磷是聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，之后在好氧條件下過(guò)量攝取磷，通過(guò)剩余污泥排放達(dá)到除磷的目的。厭氧條件下，聚磷菌釋放體內(nèi)聚磷，并利用污水中的易降解有機(jī)物合成聚β-羥丁酸（PHB）貯存于體內(nèi)；好氧條件下，聚磷菌氧化體內(nèi)的PHB，并利用該反應(yīng)產(chǎn)生的能量，過(guò)量地從水中攝磷合成能源物質(zhì)ATP，未用于合成反應(yīng)的磷存于體內(nèi)形成聚磷，好氧吸磷量大于厭氧釋磷量，通過(guò)排放污泥即可除磷[6]。

3生物脫氮除磷技術(shù)及工藝

3.1A2/O除磷工藝

A2/O除磷工藝呈厭氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）布置形式，是比較簡(jiǎn)單的脫氮除磷工藝，總水力停留時(shí)間少于其他同類工藝。A2/O工藝中厭氧、缺氧、耗氧交替運(yùn)行，不宜與絲狀菌增殖繁衍，不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹[7]。因此，在使用過(guò)程中，A2/O工藝得到了改良，即在厭氧池之前，增設(shè)厭氧缺氧池，回流污泥和一部分污

3.2UCT工藝

UCT工藝有兩個(gè)內(nèi)循環(huán)，內(nèi)循環(huán)1將硝化液從好氧段回流至缺氧段（A2）內(nèi)循環(huán)2將A2段內(nèi)反硝化脫氮后的混合液循環(huán)至厭氧段（A1）?；亓魑勰嗖皇侵苯舆M(jìn)入A1段，而是先進(jìn)入A2段。這種做法避免了回流污泥中大量的硝酸鹽對(duì)A1段的沖擊，從而改善了聚磷菌的釋磷環(huán)境[8]。如圖2[8]。

3.3VIP工藝

反應(yīng)池的分格（每個(gè)反應(yīng)池由數(shù)個(gè)體積較小的反應(yīng)池串聯(lián)組成）形成了有機(jī)物的梯度分布，從而提高了厭氧池釋磷和好氧池?cái)z磷的速度。由于大部分反硝化都發(fā)生在前幾格，所以缺氧池的分格也有助于缺氧池實(shí)現(xiàn)完全反硝化[9]。具體工藝流程圖如圖3[9]。

3.4序批式活性污泥法（SBR工藝）

序批式活性污泥法（SBR）脫氮除磷工藝一般進(jìn)行6個(gè)工序過(guò)程，即厭氧攪拌、好氧曝氣反應(yīng)、缺氧攪拌反應(yīng)、沉淀和排水閑置等[10]。此方法的特點(diǎn)是順序進(jìn)行，無(wú)回流，每次處理的時(shí)間較長(zhǎng)。具體工藝流程圖如圖4[10]。

3.5倒置的A2/O除磷工藝

倒置 A2/O 工藝是基于傳統(tǒng)的脫氮除磷理論，在A2/O 工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。該工藝省去污泥內(nèi)回流，將缺氧區(qū)前置，適當(dāng)加大了混合液回流比[11]，增強(qiáng)了水的重復(fù)凈化率，如圖5[11]。

3.6MSBR 工藝

MSBR 工藝實(shí)質(zhì)上是SBR 和A2/ O 工藝的組合，MSBR 是一種介于連續(xù)流和序批式反應(yīng)之間的工藝模型，污水和脫氮后的活性污泥一并進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，泥水混合液交替進(jìn)入缺氧區(qū)、好氧區(qū)和SBR池，出水由空氣堰排出，如圖6[12]。

3.7BCFS工藝

BCFS工藝是一種變型的UCT工藝。BCFS工藝在主流線上較UCT工藝增加了2個(gè)反應(yīng)池，第一個(gè)增加的反應(yīng)池介于UCT工藝的厭氧與缺氧池之間，第二個(gè)反應(yīng)池是混合池，介于UCT工藝缺氧池與好氧池之間，目的是形成低氧環(huán)境以獲得同時(shí)硝化與反硝化，從而保證出水含有較低的總氮濃度BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統(tǒng)中的作用。將反硝化脫氮與生物除磷有機(jī)地合二為一，使得整個(gè)工藝節(jié)省了大量的能源和資源[13]，如圖7[13]。

3.8缺氧-厭氧-氧化溝工藝

該工藝在Carrou-sel氧化溝前端增加了缺氧段和厭氧段，不設(shè)初沉池和污泥消化池，原水經(jīng)格柵和沉砂池后與30%的回流污泥一起進(jìn)入選擇池，70%的回流污泥進(jìn)入缺氧池，混合液經(jīng)厭氧池后流入氧化溝，污水在氧化溝中平均經(jīng)歷15 h的停留后進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離[14]，如圖8[14]。

3.9DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池。固定膜反應(yīng)池的設(shè)置可以避免由于氧化作用而造成有機(jī)碳源的損失和穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度，污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，如圖9[15]。

2014年9月綠色科技第9期3.10聯(lián)合工藝

聯(lián)合工藝能集合多種工藝的長(zhǎng)處，提高已是生物脫氮除磷工藝研究的趨勢(shì)，如生物膜法與活性污泥法結(jié)合，其裝置是生物膜法和活性污泥法裝置的有效結(jié)合，工序較為復(fù)雜，但處理效果好，如圖10[16]。

4新工藝流程設(shè)計(jì)

各種工藝的聯(lián)合使用可大大提高生物除磷除氮的效率，此設(shè)計(jì)工藝是結(jié)合A2/O 工藝和SBR工藝，特點(diǎn)是增加了兩個(gè)內(nèi)回流，增長(zhǎng)了生物與廢水中磷氮的接觸時(shí)間，增強(qiáng)其氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用。其最大程度保證出水水質(zhì)，但有能會(huì)出現(xiàn)耗能大的問(wèn)題，具體設(shè)計(jì)工藝圖如圖11。[17]。endprint

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