污水生物脫氮除磷在DE氧化溝工藝中的矛盾關(guān)系及對策

摘要：隨著工業(yè)的發(fā)展，水資源日益緊缺，水環(huán)境保護(hù)逐步得到各國政府和社會的密切關(guān)注，污水處理產(chǎn)業(yè)得到了飛速發(fā)展，同時(shí)也提出了更高的要求，特別是對出水的氮、磷含量要求越來越嚴(yán)格。在對城市污水進(jìn)行處理時(shí)，其生物除磷與脫氮工藝在同時(shí)進(jìn)行時(shí)不可避免就會出現(xiàn)矛盾與競爭，如不能對其進(jìn)行有效處理，將會直接影響到受納水體的水質(zhì)，當(dāng)水中的氮和磷的含量超過了水體的容量，會導(dǎo)致藻類過量生長，形成水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)象，造成水體質(zhì)量惡化和水生環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞。在本研究中，筆者就結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，以惠安縣城污水處理廠為背景對其污水處理工作中脫氮除磷中的矛盾關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并針對性地提出了應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：城市污水;生物除磷;脫氮;矛盾

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.058

Abstract： With the development of industry， water resources are becoming increasingly scarce. Water environment protection has been closely watched by governments and society. The sewage treatment industry has developed rapidly， and higher requirements have been put forward， especially for nitrogen in effluent. Phosphorus requirements are becoming more stringent. When the urban sewage is treated， its biological phosphorus removal and denitrification process will inevitably lead to contradictions and competitions. If it cannot be effectively treated， it will directly affect the water quality of the receiving water. The nitrogen and phosphorus content exceeds the capacity of the water body， which leads to excessive growth of algae and formation of eutrophication of the water body， resulting in deterioration of water quality and structural damage of the aquatic environment. In this study， the author combined with his own work experience， based on the Huian County sewage treatment plant as a background to systematically analyze the contradiction between nitrogen and phosphorus removal in sewage treatment work， and proposed countermeasures.

Key words： Urban sewage; Biological phosphorus removal; Nitrogen removal; Contradiction

一般情況下，當(dāng)城市污水在被處理后不再存在較多可降解有機(jī)物時(shí)，只需采用常規(guī)處理技術(shù)就能達(dá)到對污水進(jìn)行充分處理的目的。在實(shí)際的處理過程中，其脫氮除磷工作中所使用到的工藝往往都較為復(fù)雜，并且處理過程中的不同環(huán)節(jié)的工作要求也不盡相同。這就使得在同一套處理系統(tǒng)中難免就會有矛盾關(guān)系的產(chǎn)生，而只有在有效處理這些矛盾關(guān)系的前提下，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)反應(yīng)的有機(jī)結(jié)合，才能真正實(shí)現(xiàn)處理目的。這也是當(dāng)前污水處理技術(shù)領(lǐng)域中正努力研究的重點(diǎn)問題。

惠安縣城污水處理廠項(xiàng)目總規(guī)模10萬t/d，分期實(shí)施，目前處理規(guī)模是7萬t/d，總占地為106.5畝。為滿足人們對城市污水處理工作日益提升的要求，于2018年1月份開始提標(biāo)改造。在改造前，廠區(qū)內(nèi)處理工藝主要采用脫氮除磷較好的DE型氧化溝工藝，主要生產(chǎn)建構(gòu)筑物：粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵與旋流沉砂池、DE型氧化溝、二沉池、污泥回流泵房。經(jīng)改造后，其提標(biāo)工藝為高效沉淀+精密過濾+次氯酸鈉消毒，主要構(gòu)筑物：高效沉淀池、精密過濾車間、污泥濃縮池、污泥調(diào)理池、板框壓榨脫水車間、次氯酸鈉消毒池、碳源投加車間、變配電房及水質(zhì)檢測室等。工程竣工驗(yàn)收后，經(jīng)第三方委托檢測，其出水水質(zhì)完全符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》一級A標(biāo)準(zhǔn)，并同步完成在線檢測室移裝、聯(lián)網(wǎng)工作。本文就對其進(jìn)行污水處理時(shí)的生物脫氮除磷工藝中的矛盾關(guān)系進(jìn)行了研究與討論。

1 泥齡問題

在硝化反應(yīng)過程中，硝化菌是必不可少的參與主體。通常情況下，硝化菌都是自養(yǎng)型的好氧菌，并且還具備了一定的專性。硝化菌的繁殖速度通常較慢，世代的時(shí)間也較長。硝化菌一般要經(jīng)歷5～8d左右才能進(jìn)行一次世代繁殖，當(dāng)泥齡小于5d時(shí)，硝化菌的硝化速率會大大降低。而大部分聚磷菌都是世代時(shí)間較短的微生物，過去有相關(guān)學(xué)者為探討泥齡對生物除磷工藝的影響，通過總結(jié)過往的研究結(jié)果，指出了隨著泥齡的降低，除磷效率會逐漸有所提升。具體研究結(jié)果如下表：

（1）前置反硝化。將缺氧區(qū)和厭氧區(qū)對調(diào)，回流污泥先到缺氧區(qū)，與進(jìn)水中的碳源進(jìn)行反硝化，然后再到厭氧池，這樣最大程度上減少回流到厭氧池中的硝酸鹽量。當(dāng)缺氧區(qū)位于系統(tǒng)首端，優(yōu)先滿足反硝化對碳源的需求，強(qiáng)化了系統(tǒng)的脫氮功能;聚磷菌經(jīng)厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧段，其在厭氧狀態(tài)下形成的吸磷動力可以得到充分的利用，提高了系統(tǒng)的除磷能力。

（2）后置反硝化。將缺氧區(qū)和好氧區(qū)順序?qū)φ{(diào)，改變回流污泥的起始點(diǎn)，在反硝化結(jié)束后開始污泥回流，經(jīng)過反硝化后的污泥所含硝酸鹽極少，回到厭氧池中經(jīng)原水的稀釋和反硝化后厭氧釋磷基本無影響。一般此類方法在改良型A?/O和SBR工藝中運(yùn)用較多。

（3）加大內(nèi)回流比。對于A?/O工藝中可以通過加大內(nèi)回流比來減少外回流污泥中的硝酸鹽對厭氧池生物釋磷的影響，但能耗較大。

前述改變反硝化工藝段的位置，都是為了解決回流污泥中硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，但同時(shí)也帶來了新的問題。主要是在碳源分配上難以達(dá)到一個平衡點(diǎn)，前置反硝化強(qiáng)化了脫氮功能，而除磷能力勢必減弱，后置反硝化則相反。第3種方法由于現(xiàn)場工藝不同，也無法實(shí)現(xiàn)。

我廠改良型DE氧化溝工藝中在常規(guī)流程前增加了一個生物選擇池（預(yù)缺氧段），回流污泥與進(jìn)水通過閥門分配可同時(shí)進(jìn)入選擇池與厭氧池，緊接選擇池的是厭氧池，此時(shí)對于聚磷菌就要格外“照顧”，保證一切影響聚磷菌優(yōu)勢地位的因素在厭氧池之前降到最低。所以，選擇池的重點(diǎn)是通過反硝化作用去掉回流污泥混合液中的硝酸鹽，保證厭氧池的厭氧環(huán)境，從而保證聚磷菌的釋磷效果。一般情況下進(jìn)水配比按1：9分別進(jìn)入選擇池與厭氧池，回流污泥則全部進(jìn)入選擇池，使回流污泥在經(jīng)過內(nèi)源和外加碳源（進(jìn)水含有）反硝化后，混合液進(jìn)入到厭氧段所含硝酸鹽大大降低，減小對厭氧釋磷的抑制，在脫氮的同時(shí)強(qiáng)化了生物除磷的效率，使得厭氧釋磷與生物脫氮在進(jìn)入DE氧化溝前達(dá)到一個較好的平衡點(diǎn)。此外生物選擇池對于抑制絲狀菌污泥膨脹也可以起到一定的效果。

5 結(jié)束語

為防止城市污水所帶來的日益嚴(yán)重的污染問題，國家對污水處理廠的出水都有了更加嚴(yán)格的規(guī)定，在此形勢下，脫氮除磷已經(jīng)成為污水處理廠更加需要重點(diǎn)考慮的問題。但是由于當(dāng)前的脫氮除磷水平尚存在諸多缺陷，再加上人們在對污水處理中脫氮除磷矛盾處理工作中的認(rèn)識有待進(jìn)一步深入，也因此繼續(xù)對其進(jìn)行研究將是下一步相關(guān)工作者的重要方向。只有通過持續(xù)深入的研究才能進(jìn)一步挖掘出微生物在脫氮除磷方面的更多潛力，并最終使城市污水的處理效果達(dá)到更好。

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收稿日期：2019-06-06

作者簡介：郭燦任（1985-），男，回族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)樗幚憝h(huán)境工程。