根據生物脫氮除磷原理對生活污水脫氮除磷的工藝設計

湯敏

摘要：總結了目前的生活污水脫氮除磷工藝的特點，依據生物脫氮除磷工藝原理，設計了新的生活污水脫氮除磷工藝流程。

關鍵詞：脫氮；除磷；工藝

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：1674—9944（2014）09—0179—03

1引言

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

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程中使廢水中含氮有機物被微生物分解，轉化為N2而從液相中釋放出來[3]。傳統的生物脫氮原理主要由有機氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用來完成。其中，氨化作用是有機氮在氨化菌的作用下轉化為氨氮，硝化作用是在硝化菌的作用下進一步轉化為硝酸鹽氮。其中亞硝酸菌和硝酸菌為好氧自養菌，以無機碳化合物為碳源，從 NH4+或 NO2-的氧化反應中獲取能量[4]。近年來，對生物脫氮的機理理論又有了一些新的發展，如短程硝化與反硝化、厭氧氨氧化、同時硝化與反硝化等[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量攝取磷，通過剩余污泥排放達到除磷的目的。厭氧條件下，聚磷菌釋放體內聚磷，并利用污水中的易降解有機物合成聚β-羥丁酸（PHB）貯存于體內；好氧條件下，聚磷菌氧化體內的PHB，并利用該反應產生的能量，過量地從水中攝磷合成能源物質ATP，未用于合成反應的磷存于體內形成聚磷，好氧吸磷量大于厭氧釋磷量，通過排放污泥即可除磷[6]。

3生物脫氮除磷技術及工藝

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，是比較簡單的脫氮除磷工藝，總水力停留時間少于其他同類工藝。A2/O工藝中厭氧、缺氧、耗氧交替運行，不宜與絲狀菌增殖繁衍，不會產生污泥膨脹[7]。因此，在使用過程中，A2/O工藝得到了改良，即在厭氧池之前，增設厭氧缺氧池，回流污泥和一部分污

3.2UCT工藝

UCT工藝有兩個內循環，內循環1將硝化液從好氧段回流至缺氧段（A2）內循環2將A2段內反硝化脫氮后的混合液循環至厭氧段（A1）。回流污泥不是直接進入A1段，而是先進入A2段。這種做法避免了回流污泥中大量的硝酸鹽對A1段的沖擊，從而改善了聚磷菌的釋磷環境[8]。如圖2[8]。

3.3VIP工藝

反應池的分格（每個反應池由數個體積較小的反應池串聯組成）形成了有機物的梯度分布，從而提高了厭氧池釋磷和好氧池攝磷的速度。由于大部分反硝化都發生在前幾格，所以缺氧池的分格也有助于缺氧池實現完全反硝化[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行6個工序過程，即厭氧攪拌、好氧曝氣反應、缺氧攪拌反應、沉淀和排水閑置等[10]。此方法的特點是順序進行，無回流，每次處理的時間較長。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 工藝是基于傳統的脫氮除磷理論，在A2/O 工藝的基礎上發展而來。該工藝省去污泥內回流，將缺氧區前置，適當加大了混合液回流比[11]，增強了水的重復凈化率，如圖5[11]。

3.6MSBR 工藝

MSBR 工藝實質上是SBR 和A2/ O 工藝的組合，MSBR 是一種介于連續流和序批式反應之間的工藝模型，污水和脫氮后的活性污泥一并進入厭氧區，泥水混合液交替進入缺氧區、好氧區和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個反應池，第一個增加的反應池介于UCT工藝的厭氧與缺氧池之間，第二個反應池是混合池，介于UCT工藝缺氧池與好氧池之間，目的是形成低氧環境以獲得同時硝化與反硝化，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中的作用。將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一，使得整個工藝節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，不設初沉池和污泥消化池，原水經格柵和沉砂池后與30%的回流污泥一起進入選擇池，70%的回流污泥進入缺氧池，混合液經厭氧池后流入氧化溝，污水在氧化溝中平均經歷15 h的停留后進入二沉池進行泥水分離[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池。固定膜反應池的設置可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失和穩定系統的硝酸鹽濃度，污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進行泥水分離，如圖9[15]。

2014年9月綠色科技第9期3.10聯合工藝

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

4新工藝流程設計

各種工藝的聯合使用可大大提高生物除磷除氮的效率，此設計工藝是結合A2/O 工藝和SBR工藝，特點是增加了兩個內回流，增長了生物與廢水中磷氮的接觸時間，增強其氨化、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，但有能會出現耗能大的問題，具體設計工藝圖如圖11。[17]。endprint

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