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        SBR中好氧顆粒污泥反硝化聚磷的研究進(jìn)展

        2016-11-05 02:11:35
        山西建筑 2016年8期
        關(guān)鍵詞:磷菌磷量硝酸鹽

        李 嫄 媛

        (重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院,重慶 400044)

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        SBR中好氧顆粒污泥反硝化聚磷的研究進(jìn)展

        李 嫄 媛

        (重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院,重慶400044)

        概述了近些年來在SBR反應(yīng)器中利用好氧顆粒污泥進(jìn)行反硝化聚磷的研究情況,重點(diǎn)關(guān)注了反硝化聚磷顆粒污泥的培養(yǎng)方式和影響顆粒污泥性能的因素,可以為好氧顆粒污泥反硝化聚磷的進(jìn)一步研究提供參考。

        好氧顆粒污泥,反硝化聚磷,影響因素

        脫氮和除磷是污水處理中的兩個(gè)重要內(nèi)容,如何在同一反應(yīng)器中同步脫氮除磷并達(dá)到良好的處理效果是當(dāng)今的一個(gè)重要課題。而此問題由于好氧顆粒污泥反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphorus removal Bacteria,DPB)的發(fā)現(xiàn),將會(huì)得到良好的解決,這主要是因?yàn)槔煤醚躅w粒污泥反硝化聚磷能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷,另外好氧顆粒污泥還具有沉降速度快、微生物濃度高的優(yōu)點(diǎn)。較之于傳統(tǒng)的脫氮除磷方法,利用好氧顆粒污泥反硝化聚磷,在保證脫氮處理效果的同時(shí),可使對(duì)碳源的需求量、剩余污泥產(chǎn)量和氧的消耗量分別降低50%,50%和30%[1-3]。

        如何將反硝化聚磷顆粒污泥在SBR反應(yīng)器中有效培養(yǎng),以及了解影響好氧顆粒污泥反硝化聚磷性能的因素對(duì)于優(yōu)化好氧顆粒污泥脫氮除磷工藝至關(guān)重要。本文結(jié)合近些年來國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果,就以上兩個(gè)方面進(jìn)行了主要討論,旨在為好氧顆粒污泥反硝化聚磷的深入研究提供一些參考。

        1 好氧顆粒污泥同步脫氮除磷的機(jī)理

        好氧顆粒污泥同步脫氮除磷主要是利用反硝化聚磷菌(DPB)的代謝特性。適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下,可在好氧顆粒污泥中培養(yǎng)出反硝化聚磷菌菌群。反硝化聚磷菌群在厭氧區(qū)將外源碳轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)儲(chǔ)存物(PHAs),在缺氧區(qū)以硝態(tài)鹽或亞硝態(tài)鹽進(jìn)行呼吸作用,同時(shí)完成了過量吸磷和反硝化,即利用了反硝化聚磷菌的代謝達(dá)到除磷脫氮雙重目的[4]。此種處理工藝不僅簡(jiǎn)化了脫氮除磷處理流程,還減少了污泥產(chǎn)量。

        2 培養(yǎng)反硝化聚磷顆粒污泥的常見方式

        常見的反硝化聚磷顆粒污泥的培養(yǎng)方式主要是通過對(duì)好氧、缺氧、厭氧三種階段的組合調(diào)控,使普通活性污泥或已富含聚磷菌(PAOs)的污泥轉(zhuǎn)化為富含反硝化聚磷菌(DPB)的顆粒污泥。DAE SUNG LEE等[5]采用厭氧/好氧/缺氧/好氧(A/O/A/O)的培養(yǎng)方式,使反硝化聚磷菌的比例從11%上升到64%,氮去除率88%,磷去除率100%。

        3 好氧顆粒污泥反硝化聚磷的影響因素

        3.1溶解氧(DO)

        在同步反硝化除磷系統(tǒng)中,厭氧段溶解氧濃度的控制是非常重要的,主要是由于DPB釋放磷時(shí)需要絕對(duì)的厭氧環(huán)境,并且厭氧區(qū)釋放磷的程度將會(huì)決定后續(xù)磷的吸收程度,磷的釋放越徹底,磷的吸收量會(huì)越大。李雪飛等[6]的研究中提出:反硝化除磷效率具有臨界點(diǎn),且其臨界值即溶解氧DO的濃度為2.0 mg/L;如果溶解氧DO濃度大于2.0 mg/L時(shí),反硝化除磷效率會(huì)明顯降低;如果溶解氧DO濃度小于2.0 mg/L時(shí),反硝化除磷效率將高于60%。

        3.2C/N,C/P值

        在實(shí)際情況下,進(jìn)水C/N仍是限制反硝化除磷效果的因素。進(jìn)水C/N較高時(shí),反硝化聚磷菌在厭氧區(qū)便不能全部吸收和轉(zhuǎn)化廢水中的COD,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致硝化反應(yīng)的惡化,使得缺氧吸磷所必需的電子受體減少,最終使得系統(tǒng)脫氮除磷率降低。進(jìn)水C/N較低時(shí),反硝化聚磷菌由于無法儲(chǔ)存足夠量的PHB來滿足缺氧區(qū)的反硝化除磷,導(dǎo)致硝酸氮濃度過高,影響了厭氧區(qū)的釋磷,進(jìn)而對(duì)后續(xù)的除磷和脫氮效果產(chǎn)生了影響。呂冬梅等[7]在采用靜態(tài)試驗(yàn)考察厭氧反應(yīng)時(shí)間和厭氧段 COD 對(duì) A2O-BAF工藝反硝化聚磷效果的影響研究時(shí),發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)范圍內(nèi),隨著厭氧反應(yīng)時(shí)間和厭氧段 COD 的增加,厭氧釋磷量均增加,反硝化聚磷量,凈聚磷量和硝氮去除量亦都隨之增加,但是反硝化聚磷量與釋磷量的比值基本維持不變。白少元等[8]的研究表明在污水處理廠的處理系統(tǒng)中,要達(dá)到較高的反硝化聚磷效率,須滿足進(jìn)水的COD值為200 mg/L左右,這主要是因?yàn)樵谶@種情況下,既滿足了厭氧區(qū)釋磷所需要的碳源,同時(shí)又能夠讓缺氧區(qū)殘留的碳源量較少,而在這些條件下更有益于反硝化聚磷反應(yīng)發(fā)生。

        3.3亞硝酸鹽

        3.4硝酸鹽

        徐微等[10]的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)硝酸鹽電子受體缺乏時(shí),將會(huì)影響反硝化聚磷的效率,而當(dāng)硝酸鹽電子受體十分充足時(shí),反硝化聚磷過程受到硝酸鹽濃度的影響又微乎其微。白少元等[8]的研究表明在污水處理廠的處理系統(tǒng)中,厭氧區(qū)的硝酸鹽氮濃度須滿足低于10 mg/L,這主要是由于在這種情況下,既確保磷得到了充分的釋放,又確保缺氧區(qū)回流到了足夠濃度的硝酸鹽氮(40 mg/L)作電子受體,從而使得反硝化聚磷反應(yīng)順利發(fā)生。

        3.5溫度

        利用反硝化聚磷菌對(duì)污水同步脫氮除磷須在一定溫度范圍內(nèi)才能取得良好的處理效果。白少元等[8]的研究發(fā)現(xiàn)反硝化聚磷過程會(huì)由于低溫受到明顯的抑制作用,在溫度低于15 ℃時(shí),活性污泥便不會(huì)再出現(xiàn)聚磷的情況,但厭氧釋磷過程由于低溫受到的影響卻較小。另外,反硝化聚磷過程也會(huì)由于高溫受到明顯的抑制作用,這主要是由于高溫會(huì)抑制有機(jī)物的代謝,從而不利于其發(fā)生。因此,研究發(fā)現(xiàn)25 ℃是最適合反硝化聚磷反應(yīng)發(fā)生的溫度。

        3.6pH

        周康群等[11]的研究表明pH值對(duì)釋/聚磷有不同程度的影響,因此對(duì)于反硝化除磷系統(tǒng)而言,應(yīng)當(dāng)確保其pH值在7.0~7.5的范圍內(nèi),這種條件有利于反硝化除磷反應(yīng)。王娟等[12]用乙酸鈉作為碳源,pH控制在7±0.1,初始硝酸鹽濃度為5 mg/L,或初始亞硝酸鹽控制在15 mg/L~30 mg/L時(shí),有較理想的脫氮除磷效果。

        3.7SRT

        污泥齡長(zhǎng)短也會(huì)對(duì)顆粒污泥系統(tǒng)的脫氮除磷效果產(chǎn)生直接影響。一般認(rèn)為,較長(zhǎng)的污泥齡有利于脫氮,而較短的污泥齡有利于除磷。常飛等[13]的研究表明污水處理系統(tǒng)中同化除磷能力的提高可以通過縮短污泥齡實(shí)驗(yàn);污泥齡較長(zhǎng)的生物除磷處理系統(tǒng)中要想達(dá)到完全除磷的效果,依靠單純的生物作用是辦不到的。

        4 結(jié)語

        在SBR反應(yīng)器中利用好氧顆粒污泥反硝化除磷,因其具有節(jié)碳節(jié)能及污泥量少等優(yōu)點(diǎn)而具有良好的應(yīng)用前景。但如何有效快速地培養(yǎng)反硝化聚磷顆粒污泥仍是目前急需解決的問題。同時(shí),影響好氧顆粒污泥反硝化聚磷性能的影響因素眾多,而且有些因素的影響目前研究的還不夠透徹,還有待研究人員的進(jìn)一步探索。相信伴隨著上述問題的解決,好氧顆粒污泥同步脫氮除磷工藝將得到極大改善和更廣泛的應(yīng)用。

        [1]徐亞同.廢水中氮磷的處理[M].上海:華東師范大學(xué)出版社,1996.

        [2]Ng W,Ong S,Hu J.Denitrifying phosphorus removal by anaerobic/anoxic sequencing batch reactor[J].Water Science & Technology,2001,43(3):139-146.

        [3]Filipe CDM,Daigger GT.Evaluation of the capacity of phosphorus-accumulating organisms to use nitrate and oxygen as final electron acceptors:A theoretical study on population dynamics[J].Water environment research,1999,71(6):1140-1150.

        [4]趙慶,關(guān)衛(wèi)省,王志盈,等.電子受體對(duì)同步脫氮除磷的影響[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,25(4):103-106.

        [5]Lee DS,Jeon CO,Park JM.Biological nitrogen removal with enhanced phosphate uptake in a sequencing batch reactor using single sludge system[J].Water Research,2001,35(16):3968-3976.

        [6]李雪飛,嚴(yán)冰,李明.反硝化除磷過程中影響因素的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理,2014,34(4):10-13.

        [7]呂冬梅,彭永臻,趙偉華.A2O-BAF工藝反硝化聚磷效果的影響因素[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2015,35(11):3266-3274.

        [8]白少元,張華.活性污泥反硝化除磷性能的影響因素研究[J].中國(guó)給水排水,2013,29(15):49-56.

        [9]周康群,劉暉,孫彥富,等.利用亞硝酸鹽為電子受體反硝化聚磷菌的篩選與富集[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2007,1(8):126-131.

        [10]徐微,呂錫武.反硝化聚磷過程影響因素及數(shù)學(xué)模型研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2011,5(10):2267-2272.

        [11]周康群,劉暉,孫彥富,等.A2/O厭氧段聚磷菌的反硝化聚磷特性[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào),2007,38(4):645-651.

        [12]王娟,于水利,張德祥,等.好氧顆粒污泥低溫反硝化除磷的影響因素研究[J].給水排水,2010(1):117-120.

        [13]常飛,操家順,徐續(xù),等.泥齡對(duì)反硝化除磷脫氮系統(tǒng)效率的影響分析[J].水資源保護(hù),2004(5):29-32.

        A process in studies of denitrification and dephospho-rization by aerobic granular sludge in SBR

        Li Yuanyuan

        (CollegeofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)

        This review summarised studies of denitrification and dephosphorization by aerobic granular sludge in SBR in recent years, much attention was paid to the cultivation methods and the influence factors of aerobic granular sludge which can simultaneously denitrify and remove phosphate.

        aerobic granular sludge, denitrification and dephosphorization, influence factors

        1009-6825(2016)08-0148-03

        2016-01-10

        李嫄媛(1990- ),女,在讀碩士

        X703

        A

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