同步除磷脫氮工藝技術(shù)探討

1、同步除磷脫氮工藝技術(shù)探討在缺氧條件下，反硝化聚磷菌（）利用厭氧條件下積累在體內(nèi)的做源和電子供體，以硝酸鹽氮作為電子受體進(jìn)行無(wú)氧呼吸。無(wú)氧呼吸過(guò)程中產(chǎn)生的能量可用來(lái)將環(huán)境中的正磷酸鹽吸收至反硝化聚磷菌體內(nèi)以異染?；蚱渌吆琢康膬?chǔ)存物質(zhì)存在。然后系統(tǒng)通過(guò)排出這種高含磷的污泥而達(dá)到去除磷的目的，因此反硝化聚磷菌（）反硝化除磷脫氮工藝的剩余污泥含磷量很高。由于反硝化聚磷菌的碳原是一種較為復(fù)雜的有機(jī)物（），因此基質(zhì)利用速度相對(duì)普通的好氧細(xì)菌來(lái)說(shuō)比較慢，反過(guò)來(lái)說(shuō)，反硝化聚磷菌（）污水同步除磷工藝的污泥產(chǎn)量也就比較少。但可以看出污泥產(chǎn)量少并不代表該系統(tǒng)的除磷水平就會(huì)降低。因?yàn)閺纳厦娴姆治鲋锌梢钥闯?，污泥產(chǎn)

2、量減少是通過(guò)減少污泥中其它雜菌（普通好氧菌，普通反硝化菌等）含量而達(dá)到的。如果缺氧池中易生化有機(jī)物多，肯定是優(yōu)先發(fā)生反硝化，導(dǎo)致改池中硝酸鹽硝化殆盡。然后缺氧池實(shí)質(zhì)變成了厭氧池當(dāng)然就發(fā)生了釋放磷的現(xiàn)象。脫氮效果不好請(qǐng)檢查一下污泥齡，一般來(lái)說(shuō)10天左右比較合適。脫氮除磷的效果除設(shè)計(jì)原因外,運(yùn)行管理是很關(guān)鍵的,如厭氧池不能有氧,但如何控制呢?好氧區(qū)氧不足會(huì)影響硝化和聚磷,氧太高會(huì)使厭氧區(qū)產(chǎn)生微氧環(huán)境,影響釋磷,有時(shí)好氧區(qū)溶氧不高,厭氧區(qū)也可能有微氧,與好氧區(qū)的溶氧高低外,還與污沉淀池的停留時(shí)間、缺氧程度等因素有關(guān).此外,還要做到按工藝要求及時(shí)排泥,磷的最終去除出路是通過(guò)剩余污泥排放的,如不及時(shí)排放

3、，會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)周而復(fù)始地進(jìn)行聚磷和釋磷的循環(huán)?？傊?運(yùn)行管理的各個(gè)主要環(huán)節(jié)一定要控制好. 關(guān)鍵是進(jìn)水有足夠的BOD，否則無(wú)論采用何種工藝，都難于有好的除磷脫氮效果。源對(duì)脫氮和除磷都是必要的。以現(xiàn)有的污水來(lái)看，原不會(huì)完全沒(méi)有，只會(huì)存在不足。反硝化聚磷菌一碳兩用，所以可以有一定的優(yōu)勢(shì)！ 嚴(yán)格地說(shuō)，不是反硝化聚磷菌對(duì)環(huán)境的要求苛刻，而是微生物生態(tài)體系具有內(nèi)在的自我動(dòng)態(tài)平衡特征以及地域性特征，使得反硝化聚磷在實(shí)際工程中仍然具有不可人為調(diào)控的特性，因此，需要進(jìn)一步對(duì)活性污泥中的反硝化聚磷菌生態(tài)學(xué)特征和地域特征進(jìn)行研究，以確定可人為調(diào)控的參數(shù)或地域條件。目前的一些研究可能存在基本概念不夠

4、清晰、目標(biāo)不夠明確、結(jié)論難以在不同地域重現(xiàn)等問(wèn)題，屬于探索階段，還是大家從不同方向探討較好。1987年，中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院除磷脫氮科研組在A/A/O工藝的中試研究中觀測(cè)到缺氧區(qū)磷的吸收速率為4.387.05 mgP/gVSS·h，好氧區(qū)磷的吸收速率為2.13.45 mgP/gVSS·h。缺氧區(qū)磷的吸收速率大于好氧區(qū)是因?yàn)榫哿拙?jīng)厭氧釋磷并吸收有機(jī)物合成PHB后，先進(jìn)入缺氧區(qū)，最后才進(jìn)入好氧區(qū)；在缺氧區(qū)中，一部分聚磷菌利用硝酸鹽作為最終電子受體分解細(xì)胞內(nèi)的PHB，產(chǎn)生大量的能量用于磷的吸收和聚磷的合成；與此同時(shí)聚磷菌得到增殖，經(jīng)過(guò)缺氧區(qū)的碳能源消耗后，聚磷菌體內(nèi)的PH

5、B量已經(jīng)大幅度下降，因此進(jìn)入好氧區(qū)后，可用于產(chǎn)生能量的碳能源（有機(jī)物）供應(yīng)水平明顯低于缺氧區(qū)，相應(yīng)地磷的吸收速率也就降低了。         根據(jù)基質(zhì)與除磷微生物混合后出現(xiàn)的響應(yīng)方式Gerber等人把能誘導(dǎo)磷釋放的基質(zhì)劃分成三類。A類：乙酸、甲酸和丙酸等低分子有機(jī)酸；B類：乙醇、檸檬酸、甲醇和葡萄糖等；C類：丁酸、琥珀酸等。實(shí)際上，這三類基質(zhì)都屬于快速生物降解COD（Sbs）。    鄭興燦等人1990根據(jù)Gerber等人的研究成果，作了進(jìn)一步的試驗(yàn)研究，其中硝酸鹽對(duì)磷釋放的

6、影響試驗(yàn)結(jié)果簡(jiǎn)述如下：     從生物除磷脫氮裝置的好氧區(qū)取得泥樣，經(jīng)離心洗滌后分別與含硝酸鹽的SA溶液、SB溶液和污水混合，考查缺氧厭氧狀態(tài)下磷的釋放，試驗(yàn)結(jié)果表明硝酸鹽的存在對(duì)SA誘導(dǎo)磷降放的能力有很大的不利影響，初始硝態(tài)氮濃度越高，則線性段越短，釋放總量也越小，但不管硝態(tài)氮濃度是多大，釋放曲線的線性段的斜率均一樣，未發(fā)生變化，這說(shuō)明硝酸鹽的存在不影響SA誘導(dǎo)的磷釋放速率，僅影響釋放總量。從試驗(yàn)結(jié)果還可看出當(dāng)基質(zhì)耗完后還存在硝酸鹽時(shí)可出現(xiàn)磷的吸收，硝酸鹽耗完后混合液進(jìn)入完全厭氧狀態(tài)，釋磷速率明顯增大。從研究結(jié)果可看出硝酸鹽也明顯抑制SB對(duì)磷釋放的誘導(dǎo)

7、。硝酸鹽存在時(shí)，污水污泥混合液中出現(xiàn)明顯的磷的凈吸收，硝酸鹽耗完后又轉(zhuǎn)變?yōu)榱椎膮捬鮾翎尫拧?#160;    綜合分析試驗(yàn)結(jié)果和其它方面的觀測(cè)結(jié)果，給出如下作用機(jī)理來(lái)解釋硝酸鹽對(duì)磷的釋放的影響：     1，在各類基質(zhì)中反硝化細(xì)菌優(yōu)先利用SA，在與聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)SA時(shí)反硝化菌占優(yōu)勢(shì)地位，對(duì)SB來(lái)說(shuō)也是如此。     2，一部分聚磷菌能利用硝酸鹽作為最終電子受體，并將其異化還原成氮?dú)?，Lotter（1985）曾報(bào)導(dǎo)從生物除磷處理廠污泥中分離到的100株不動(dòng)細(xì)菌中有52株有異化還原硝酸鹽的能力

8、。也就是說(shuō)一部分細(xì)菌兼具除磷和反硝化能力，這部分聚磷菌能通過(guò)與好氧狀態(tài)下類似的途徑分解有機(jī)物產(chǎn)生大量的能量用于吸收磷酸鹽和合成聚磷。那些不具備反硝化能力的聚磷菌則可釋放磷。     因此，缺氧狀態(tài)下的效應(yīng)（凈釋放或凈吸收）取決于污泥中這兩類聚磷菌所占的比例和活性、基質(zhì)的性質(zhì)和濃度以及反硝化細(xì)菌的濃度等多方面的因素。存在SA時(shí)，反硝化細(xì)菌對(duì)SA的競(jìng)爭(zhēng)可導(dǎo)致釋磷總量的下降，由于SA可直接誘發(fā)磷的釋放，且釋放速率與SA濃度無(wú)關(guān)，因此硝酸鹽的存在對(duì)釋磷速率沒(méi)有影響。     對(duì)SB來(lái)說(shuō)情況有所不同，由于SB必須轉(zhuǎn)化成SA后

9、才能誘導(dǎo)磷的釋放，因此在缺氧條件下由于反硝化菌對(duì)SB和SA的競(jìng)爭(zhēng)，造成所產(chǎn)生的可用于誘導(dǎo)磷釋放的SA濃度很低，這樣一來(lái)磷的釋放總量明顯下降，釋放速率也明顯降低。與此同時(shí)，由于部分聚磷菌能通過(guò)反硝化反應(yīng)產(chǎn)生能量進(jìn)行磷的吸收活動(dòng)，因而往往出現(xiàn)磷的凈吸收。     硝態(tài)氮對(duì)生物除磷的干擾有兩種方式。厭氧區(qū)內(nèi)的硝態(tài)氮妨礙發(fā)酵作用的進(jìn)行，因?yàn)槲⑸锢孟鯌B(tài)氮作為最終電子受體進(jìn)行厭氧呼吸能獲得更多的能量，也就不會(huì)有低分子脂肪酸的產(chǎn)生。即使進(jìn)水中存在這樣的低分子脂肪酸，硝態(tài)氮作為異養(yǎng)微生物的最終電子受體，也會(huì)導(dǎo)致乙酸鹽等低分子有機(jī)物的消耗。結(jié)果除磷微生物的幾乎得不到所

10、需的乙酸鹽。如果污水中除磷微生物所需的低分子脂肪酸量足夠大的話或除磷微生物本身就是反硝化菌的話，即使有硝態(tài)氮存在，除磷效果也可能不會(huì)受到明顯影響。反硝化除磷是用厭氧/缺氧交替環(huán)境來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的厭氧/好氧環(huán)境,馴化培養(yǎng)出一類以硝酸根作為最終電子受體的反硝化聚磷菌(denitrifying phos-phorus removing bacteria,簡(jiǎn)稱DPB)為優(yōu)勢(shì)菌種,通過(guò)它們的代謝作用來(lái)同時(shí)完成過(guò)量吸磷和反硝化過(guò)程而達(dá)到脫氮除磷的雙重目的。應(yīng)用反硝化除磷工藝處理城市污水時(shí)不僅可節(jié)省曝氣量,而且還可減少剩余污泥量,即可節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。    1反硝化除

11、磷理論    在對(duì)除磷脫氮系統(tǒng)的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn),活性污泥中的一部分聚磷菌能以硝酸鹽作為電子受體在進(jìn)行反硝化的同時(shí)完成過(guò)量吸磷。1993年荷蘭Delft大學(xué)的Kuba在試驗(yàn)中觀察到:在厭氧/缺氧交替的運(yùn)行條件下,易富集一類兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厭氧微生物,該微生物能利用2或-3作為電子受體,且其基于胞內(nèi)PHB和糖原質(zhì)的生物代謝作用與傳統(tǒng)/法中的聚磷菌(PAO)相似。針對(duì)此現(xiàn)象研究者們提出了兩種假說(shuō)來(lái)進(jìn)行解釋:兩類菌屬學(xué)說(shuō),即生物除磷系統(tǒng)中的可分為兩類菌屬,其中一類只能以氧氣作為電子受體,而另一類則既能以氧氣又能以硝酸鹽作為電子受體,因此它們?cè)谖椎?/p>

12、同時(shí)能進(jìn)行反硝化;一類菌屬學(xué)說(shuō),即在生物除磷系統(tǒng)中只存在一類,它們?cè)谝欢ǔ潭壬隙季哂蟹聪趸芰?其能否表現(xiàn)出來(lái)的關(guān)鍵在于厭氧/缺氧這種交替環(huán)境是否得到了強(qiáng)化。如果交替環(huán)境被強(qiáng)化的程度較深則系統(tǒng)中的反硝化能力較強(qiáng),反之則系統(tǒng)中的反硝化能力弱,即不能進(jìn)行反硝化除磷。也就是說(shuō),只有給創(chuàng)造特定的厭氧/缺氧交替環(huán)境以誘導(dǎo)出其體內(nèi)具有反硝化作用的酶,才能使其具有反硝化能力。這兩種假說(shuō)都有各自的支持者,但大部分研究人員都贊同前者。     就-3是否可作為生物除磷過(guò)程的電子受體,Vlekke(1987年)和Takahiro(1992年)等分別利用厭氧缺氧(anaero

13、bic/anoxicSBR,簡(jiǎn)稱2)系統(tǒng)和固定生物膜反應(yīng)器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,作為氧化劑-3和氧氣在除磷系統(tǒng)中起著相同的作用,而且通過(guò)創(chuàng)造厭氧、缺氧交替的環(huán)境可篩選出以-3作為電子受體的聚磷菌優(yōu)勢(shì)菌屬即。類似的實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)性規(guī)模的生物除磷脫氮研究也表明,當(dāng)微生物依次經(jīng)過(guò)厭氧、缺氧和好氧三個(gè)階段后,約占50%的聚磷菌既能利用氧氣又能利用-3作為電子受體來(lái)聚磷,即的除磷效果相當(dāng)于總聚磷菌的50%左右。這些發(fā)現(xiàn)一方面說(shuō)明了硝酸鹽亦可作為某些微生物氧化的電子受體,另一方面也證實(shí)了在污水的生物除磷系統(tǒng)中的確存在著屬微生物,而且通過(guò)馴化可得到富集的活性污泥。   

14、60;2反硝化除磷工藝    2 .1單、雙污泥反硝化除磷脫氮系統(tǒng)     反硝化除磷脫氮反應(yīng)器有單污泥和雙污泥系統(tǒng)之分。在單污泥系統(tǒng)中,、硝化菌及非聚磷異養(yǎng)菌存在于同一懸浮污泥相中,共同經(jīng)歷了厭氧、缺氧和好氧環(huán)境;而在雙污泥系統(tǒng)中,硝化菌則獨(dú)立于而單獨(dú)存在于固定膜生物反應(yīng)器或好氧硝化反應(yīng)器中。雖然在單、雙污泥系統(tǒng)中都可利用由硝化產(chǎn)生的硝酸鹽作為電子受體在缺氧環(huán)境中實(shí)現(xiàn)反硝化除磷,但后者運(yùn)行更穩(wěn)定、處理效果也更好,其原因是雙污泥系統(tǒng)為硝化菌和反硝化除磷菌創(chuàng)造了最佳的生長(zhǎng)環(huán)境,且硝化和反硝化聚磷各系統(tǒng)的可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行

15、要求來(lái)選定(硝化的較長(zhǎng)不利于反硝化和除磷,主要原因是聚磷菌體內(nèi)相當(dāng)一部分會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間的曝氣而被消耗掉,從而導(dǎo)致后續(xù)反硝化所需碳源的不足)。進(jìn)一步說(shuō),在雙污泥系統(tǒng)中可采用生物膜反應(yīng)器進(jìn)行硝化來(lái)提供-3電子受體,這樣不僅給生長(zhǎng)速率較慢的硝化菌創(chuàng)造了穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境,增加了系統(tǒng)中硝化菌量,提高了硝化率,也可減少水力停留時(shí)間和反應(yīng)器體積;同時(shí)在無(wú)需大規(guī)模污泥回流的前提下就能使出水保持較低的硝酸鹽濃度。目前,較典型的雙污泥系統(tǒng)是Dephanox工藝和2工藝,單污泥系統(tǒng)的代表是工藝。    2.2生物膜反硝化除磷脫氮工藝    

16、有關(guān)學(xué)者對(duì)生物膜法除磷進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。1994年,Keren-Jespersen等考察固定生物膜反應(yīng)器除磷效果時(shí)首次發(fā)現(xiàn),通過(guò)厭氧(2)/缺氧(4)交替環(huán)境可培養(yǎng)出富集的反硝化生物膜,且在厭氧段可釋放0.523-4-/,在缺氧段可吸收2.03-4-/-3-,而剩余干污泥中磷的含量已達(dá)到8%10%,該試驗(yàn)為用生物膜法實(shí)現(xiàn)反硝化除磷提供了依據(jù)。隨后,Falkentoft(2000年,2001年)等進(jìn)行了生物濾池反硝化除磷的小試研究,試驗(yàn)中培養(yǎng)出了富集的生物膜,并獲得了較好的除磷脫氮效果。在生物膜系統(tǒng)中擴(kuò)散程度的不同將導(dǎo)致沿生物膜縱向生長(zhǎng)的微生物種類的不同,因此研究生物膜的除磷機(jī)理必須考察底物

17、的擴(kuò)散作用和生物膜的層狀分布(這兩者直接關(guān)系到厭氧段釋磷率和缺氧段的吸磷率,并將最終影響除磷脫氮效果)。鑒于生物膜除磷工藝的高度復(fù)雜性,在考察該工藝的實(shí)際運(yùn)行能力時(shí)有必要利用AQUASIM計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行模型模擬研究。計(jì)算機(jī)模型模擬試驗(yàn)可以深入研究生物膜內(nèi)部的情況,并可對(duì)工藝各反應(yīng)階段的時(shí)間配比、反應(yīng)池的大小和生物膜厚度等參數(shù)進(jìn)行估算和評(píng)價(jià),從而為實(shí)際工程運(yùn)行提供參考依據(jù)。    3影響因素及其控制要點(diǎn)    3 1溶解氧     在反硝化除磷工藝中控制釋磷的厭氧條件極為重要。

18、厭氧段的溶解氧含量(<0.2/)通常用氧化還原電位()來(lái)度量。研究表明,值和磷含量之間呈良好的相關(guān)關(guān)系,能直觀地反映34-濃度的變化,從而能定量反映聚磷菌的性能特征,因此可把它作為厭氧釋磷過(guò)程擾動(dòng)的一個(gè)實(shí)時(shí)指標(biāo)。當(dāng)值為正值時(shí)聚磷菌不釋磷,而當(dāng)值為負(fù)值時(shí)絕對(duì)值越高則其釋磷能力就越強(qiáng),一般認(rèn)為應(yīng)把值控制在-200-300。但是,在實(shí)際運(yùn)行中因污泥或污水回流以及厭氧段未在封閉條件下運(yùn)行而常會(huì)將氧氣帶入?yún)捬醵?為此可在原工藝基礎(chǔ)上前置一個(gè)厭氧段和實(shí)現(xiàn)厭氧段封閉運(yùn)行來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。    3 2-3和-2     資料

19、表明,只要厭氧段存在-3則反硝化菌就能優(yōu)先利用碳源進(jìn)行反硝化反應(yīng)而抑制聚磷菌的釋磷和的合成8。但另一方面,缺氧段的吸磷量和硝酸鹽投量有關(guān)。Merzouki等在考察硝酸鹽投量對(duì)2工藝除磷效果的影響時(shí)發(fā)現(xiàn):系統(tǒng)的除磷效果主要依賴于缺氧段所投加的硝酸鹽量及。設(shè)定為15,當(dāng)硝酸鹽的濃度從100/升高到120/時(shí),磷的去除率從63%升高到93%;當(dāng)硝酸鹽濃度達(dá)到140/時(shí)除磷率接近100%,但這會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽的過(guò)量。研究表明,-2的積累對(duì)除磷會(huì)起到抑制作用。Keren-Jespersen在研究固定生物膜反應(yīng)器厭氧/缺氧交替運(yùn)行條件下的釋磷、吸磷情況時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)缺氧段的硝酸鹽負(fù)荷增高時(shí)能觀察到亞硝酸鹽的積累,

20、同時(shí)隨著硝酸鹽量的減少則吸磷也相應(yīng)減少,一旦系統(tǒng)中的硝酸鹽被消耗盡,即使系統(tǒng)中還存在大量的亞硝酸鹽吸磷也隨之停止,取而代之的是開(kāi)始放磷。這一現(xiàn)象表明,系統(tǒng)中的聚磷菌無(wú)法以亞硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行吸磷。同時(shí),隨著亞硝酸鹽的形成則釋磷量和硝酸鹽耗量的比值減少,作者對(duì)其解釋是:只有硝酸鹽轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽過(guò)程中產(chǎn)生的那部分能量才可被聚磷菌用作吸磷所需的能量,亞硝酸鹽的積累是由缺氧段初期過(guò)高的硝酸鹽濃度造成的。所以,在實(shí)際研究中硝酸鹽應(yīng)分批、數(shù)次、小劑量投加,或使好氧時(shí)間盡量長(zhǎng)來(lái)達(dá)到完全硝化反應(yīng),以免造成亞硝酸鹽的積累。但Meinhold(1999年)持不同觀點(diǎn),他認(rèn)為當(dāng)亞硝酸鹽濃度不是很高(452-/)

21、時(shí)其可作為吸磷的電子受體;但當(dāng)濃度較高時(shí)(82-/)亞硝酸鹽才會(huì)對(duì)缺氧吸磷完全起抑制作用。    3 3碳源種類     研究表明,釋磷菌在利用不同基質(zhì)的過(guò)程中對(duì)磷的釋放率存在著明顯的差異。Evans(1983年)等學(xué)者的試驗(yàn)結(jié)果表明,在厭氧段投加丙酸、乙酸、葡萄糖等簡(jiǎn)單有機(jī)物能誘發(fā)磷的釋放,但以乙酸的效果為最佳。因此,可以在厭氧段投加乙酸等易降解的低分子有機(jī)物來(lái)提高微生物的釋磷量,增加其體內(nèi)有機(jī)物貯存,為缺氧階段的大量吸磷創(chuàng)造條件。值得注意的是,碳源只有投加在厭氧段才能使出水的磷含量減少,如將碳源投加在缺氧段則會(huì)

22、優(yōu)先支持反硝化而使出水硝酸鹽和亞硝酸鹽的濃度降低卻不發(fā)生吸磷反應(yīng)。    3 4/和/值     反硝化除磷系統(tǒng)首先要求提供給厭氧段足夠的可降解,其(如)越充足則合成的越多。Keren-Jespersen(1994年)的研究表明,缺氧條件下的吸磷率、反硝化率是聚磷菌體內(nèi)儲(chǔ)量的函數(shù);的消耗量(量)與缺氧段的反硝化率及吸磷率存在一定的線性關(guān)系;缺氧條件下的吸磷率是的一階方程。從這些函數(shù)關(guān)系可見(jiàn),厭氧段提供的()充足與否直接關(guān)系著缺氧段反硝化和吸磷能力的強(qiáng)弱。按照理想的除磷理論,碳源(電子供體)和氧化劑(電子受體)不能同

23、時(shí)出現(xiàn),否則脫氮和除磷的效果都會(huì)受到影響。但在實(shí)際工程中不可能達(dá)到完全的理想條件,所以在提供給厭氧段充足碳源及缺氧段足量硝酸鹽的同時(shí)應(yīng)注意適度原則,使進(jìn)水的、和符合最佳比例關(guān)系以達(dá)到最佳的處理效果。當(dāng)進(jìn)水/值較高時(shí),一方面-3量不足將導(dǎo)致吸磷不完全而使出水的磷含量偏高;另一方面有可能使厭氧段的投量超過(guò)了合成所需要的碳源量,過(guò)剩碳源在后續(xù)缺氧段被反硝化菌用于反硝化而未進(jìn)行吸磷。進(jìn)水/值較低時(shí)則會(huì)因-3過(guò)量而造成反硝化不徹底。Kuba(1996年)在考察2工藝的運(yùn)行特征時(shí)發(fā)現(xiàn)其最佳/值為3.4,此時(shí)除磷率幾乎達(dá)到100%。當(dāng)/值高于此值時(shí)(硝酸鹽量不足)可在缺氧段后引入一個(gè)短時(shí)曝氣(以2作為電子受

24、體)將殘留的磷去除;當(dāng)/值低于此值時(shí)可通過(guò)外加碳源來(lái)去除過(guò)量的硝酸鹽。1999年,.Bortone在對(duì)Dephanox和兩工藝進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)中得到兩者在不同/值時(shí)的除磷率,繼之作者利用Mat/Lab-Simulink建立的模型對(duì)大量的不同/和/3-4-的進(jìn)水進(jìn)行了模擬試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)即使/值很低、/3-4-值很高(電子受體數(shù)量在缺氧吸磷段不受限制),Dephanox工藝的除磷效率仍維持在90%以上。    3 5污泥停留時(shí)間()     反硝化除磷脫氮工藝的雙、單污泥系統(tǒng)由于硝化段設(shè)置方式的不同,其對(duì)的要求也不同。在工藝中

25、最小泥齡須優(yōu)先考慮硝化菌而非:在常溫下雖然工藝中/的最小小于硝化菌的最小,但可將的最小污泥齡和硝化菌的最小泥齡視為相同;但如果出現(xiàn)溫度較低情況(冬季)時(shí),由于/對(duì)低溫很敏感,故它們的最小泥齡大于硝化菌的最小泥齡。而2工藝就不用考慮硝化菌的,只需注意的。(2001年)在對(duì)和2工藝基于動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上的評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)進(jìn)水=68/、=9/時(shí),若要達(dá)到10/、<1/的排放標(biāo)準(zhǔn),則工藝在=10時(shí)的最小=15、=20時(shí)的最小<10;對(duì)于2工藝(好氧硝化段的固定為30,這里討論的為的),由于硝化污泥和污泥是獨(dú)立的,所以它能獲得較穩(wěn)定的脫氮率,且出水<10/,但為了獲得磷濃度較低的出水,在=

26、5時(shí)的需延長(zhǎng)至32(此時(shí)所需=25)。由模擬試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)溫度較低時(shí)(如=5)/需要較長(zhǎng)的才能在系統(tǒng)中存活,并且2工藝的反硝化率受溫度影響較大,而污泥的泥齡變化對(duì)反硝化率沒(méi)有大的影響;當(dāng)15、10“自溶”現(xiàn)象。綜合考慮上述情況可知,反硝化除磷系統(tǒng)的最佳值與溫度變化范圍、工藝組合方式和工藝運(yùn)行要求等有關(guān),應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)來(lái)獲得。    3 6值     值對(duì)厭氧釋磷影響較大,隨著值增大則/值也隨之提高(即消耗單位乙酸將會(huì)有更多的磷釋放),但當(dāng)值過(guò)高時(shí)/值會(huì)有所降低,這主要是由磷酸鹽沉淀引起的。Kuba在研究值對(duì)2工藝處理

27、效果的影響時(shí)得到了類似的結(jié)果,同時(shí)還指出,值對(duì)反硝化除磷系統(tǒng)的影響和其對(duì)傳統(tǒng)除磷系統(tǒng)的影響有相似之處,但由于在=8時(shí)會(huì)出現(xiàn)磷酸鹽沉淀,所以實(shí)際的/值比理論值少20%,他的發(fā)現(xiàn)和Smolders研究值對(duì)/工藝運(yùn)行影響的結(jié)果一致。    3 7其他影響因素     。通常系統(tǒng)中的越大(說(shuō)明含量越多)則在厭氧段的釋磷效果越好,并且在缺氧段的吸磷能力也更強(qiáng)。但也不能過(guò)大,否則不僅會(huì)給沉淀分離帶來(lái)困難,還會(huì)增加污泥處理成本。攪拌。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)不需供氧,但要使反應(yīng)充分則攪拌必不可少(使污泥處于懸浮態(tài))。容積交換比。要提高2工

28、藝的脫氮率,最可行的方法是增大2和的容積交換比,或者考慮利用兩個(gè)(Sequencing Batch Biofilm Reactor )來(lái)進(jìn)行反硝化除磷脫氮。生物膜擴(kuò)散和層狀分布。底物擴(kuò)散滲透作用的強(qiáng)弱會(huì)影響反應(yīng)級(jí)數(shù)、生物膜自內(nèi)向外的生物種類和特性。況且,擴(kuò)散作用又涉及到溶液濃度、生物膜厚度及微生物呈層分布等諸多因素,這些影響因素在生物膜反硝化除磷系統(tǒng)中必須予以考慮。    4結(jié)語(yǔ)     目前,反硝化除磷技術(shù)已從基礎(chǔ)性研究發(fā)展到了工程應(yīng)用階段,隨著以其他碳源作為電子供體進(jìn)行除磷研究的開(kāi)展,以及細(xì)菌特異性16srRN

29、A靶向寡核苷酸探針熒光原位雜交(Fluorescent in situ Hybridization ,簡(jiǎn)稱)、熒光抗體染色、(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))等非純培養(yǎng)技術(shù)的采用,人們對(duì)反硝化除磷機(jī)理將有更加清楚的認(rèn)識(shí)。同時(shí),在線檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用、利用數(shù)學(xué)模型來(lái)優(yōu)化反硝化除磷工藝都可進(jìn)一步提高它的可控性。到目前為止,國(guó)際普遍認(rèn)可和接受的生物除磷理論是“聚合磷酸鹽累積微生物”的攝 放磷原理。近年來(lái)的許多研究發(fā)現(xiàn)除細(xì)菌可在好氧環(huán)境中攝磷外,另外一種“兼性厭氧反硝化細(xì)菌”也能在缺氧(無(wú)2,存在-3)環(huán)境下攝磷。目前,滿足所需環(huán)境和基質(zhì)的工藝有單、雙兩級(jí)。在單級(jí)工藝中,細(xì)菌、硝化細(xì)菌及非聚磷異養(yǎng)菌同時(shí)存在于懸浮增長(zhǎng)的混

30、合液中,順序經(jīng)歷厭氧 缺氧 好氧三種環(huán)境。最具代表性的是工藝。在雙級(jí)工藝中,硝化細(xì)菌獨(dú)立于而單獨(dú)存在于某一反應(yīng)器中。雙級(jí)工藝主要有和2等。    1 工藝    工藝實(shí)際上是工藝的一種變型。雖然的設(shè)計(jì)原理僅僅是基于對(duì)所需環(huán)境條件的工程強(qiáng)化,但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)該工藝中存在著不少的細(xì)菌。為了最大程度地從工藝角度創(chuàng)造的富集條件,荷蘭的工業(yè)大學(xué)研發(fā)出一種改進(jìn)工藝。    工藝較工藝增加了兩個(gè)反應(yīng)池。第一個(gè)介于工藝的厭氧和缺氧池之間(即接觸池),回流污泥和來(lái)自厭氧池的混合液在池中充分混合以吸

31、附剩余。另外,因接觸池是缺氧的,所以來(lái)自回流污泥中的硝酸鹽氮能被迅速反硝化脫除,在這種情況下絲狀菌生長(zhǎng)非常緩慢,能有效地防止污泥膨脹。增加的第二個(gè)反應(yīng)池是混合池,介于工藝的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)硝化和反硝化,從而保證出水含有較低的總氮濃度。混合池的增設(shè)除保證硝化和反硝化分別在好氧池和混合池中以各自最大反應(yīng)速率進(jìn)行外,它還能保證污泥充分再生(好氧池)時(shí)不影響硝酸鹽氮的有效去除(混合池)。因?yàn)槲勰嗟脑偕潭饶芡ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)好氧池的曝氣強(qiáng)度控制,保證低負(fù)荷時(shí)污泥(磷細(xì)菌)中與糖原的最低含量,這意味著可保持較好的磷酸鹽去除率。獨(dú)立設(shè)置混合池和好氧池的益處有:  

32、   最大程度地保證污泥再生而不影響反硝化或除磷;     容易控制值;     最大程度地利用以獲得最少的污泥產(chǎn)量;     負(fù)荷高時(shí)可通過(guò)額外曝氣使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;     負(fù)荷低時(shí)可通過(guò)減少曝氣使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定;     通過(guò)氧化還原電位和在線監(jiān)測(cè)可方便地進(jìn)行過(guò)程控制并保證運(yùn)行穩(wěn)定。    這些也正是工藝的優(yōu)點(diǎn)所在。然而,在以下兩種情況

33、下磷的去除效果不佳:為滿足硝化而使污泥齡過(guò)長(zhǎng);進(jìn)水中 的比值過(guò)低。工程上的解決方案是將厭氧池末端的富磷上清液抽出,以離線方式在一個(gè)沉淀單元內(nèi)投加化學(xué)藥劑。    與工藝相比,工藝增加了兩個(gè)內(nèi)循環(huán)1和3。原有的內(nèi)循環(huán)2是為了分別維持一個(gè)較嚴(yán)格的厭氧區(qū)和缺氧區(qū)以防硝酸鹽氮與氧的進(jìn)入。因?yàn)榛亓魑勰啾恢苯右肓私佑|池,從好氧池設(shè)置內(nèi)循環(huán)3到缺氧池就十分必要,起輔助回流污泥向缺氧池補(bǔ)充硝酸鹽氮的作用。內(nèi)循環(huán)1的設(shè)置能在好氧池和混合池間建立循環(huán),以增加硝化或同時(shí)反硝化的機(jī)會(huì),為獲得良好的出水氮濃度創(chuàng)造條件。內(nèi)循環(huán)的流量可通過(guò)在線監(jiān)測(cè)的氧化還原電位儀來(lái)控制。 

34、;   2 工藝    在1992年率先開(kāi)發(fā)出第一個(gè)以厭氧污泥中為反硝化碳源的工藝,取得了良好的除磷脫氮效果。之后據(jù)此提出了具有硝化和反硝化除磷雙泥回流系統(tǒng)的除磷脫氮工藝。    回流污泥完成在厭氧池中的放磷和的儲(chǔ)備后在一中間沉淀池中進(jìn)行泥水分離。分離后的上清液直接進(jìn)入隨后的固定膜反應(yīng)池中進(jìn)行硝化;被沉淀的污泥跨越固定膜反應(yīng)池進(jìn)入一缺氧的懸浮生長(zhǎng)反應(yīng)池內(nèi)同時(shí)完成硝化和攝磷,然后再進(jìn)入曝氣池再生污泥(氧化細(xì)胞內(nèi)殘余的),使其在下一循環(huán)中發(fā)揮最大的放磷和儲(chǔ)備能力。  &

35、#160; 此工藝具有能耗低、污泥產(chǎn)量低且消耗量低的特點(diǎn)。反硝化除磷污泥在厭氧區(qū)吸收有機(jī)物合成后,經(jīng)泥水分離不經(jīng)過(guò)好氧階段直接進(jìn)入缺氧區(qū),聚磷菌體內(nèi)的未被消耗,全部用于反硝化攝磷,保證了反硝化所需的碳源。供氧僅用于硝化和反硝化除磷后剩余有機(jī)物的氧化,從而減少了曝氣量。    這種工藝布置經(jīng)證實(shí)對(duì)脫氮除磷的有機(jī)基質(zhì)的利用是非常有效的,它解決了反硝化菌和聚磷有機(jī)物對(duì)有機(jī)基質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題,同時(shí)也解決了活性污泥中典型的世代時(shí)間短的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌大大超過(guò)世代時(shí)間長(zhǎng)的硝化細(xì)菌的問(wèn)題。其最大的優(yōu)點(diǎn)是使附在生物膜上的敏感的好氧性硝化細(xì)菌不暴露在缺氧條件下,而傳統(tǒng)的活

36、性污泥系統(tǒng)則做不到這一點(diǎn)。    然而實(shí)際應(yīng)用中此類工藝面臨一些問(wèn)題。大量研究表明,缺氧條件下磷的去除效率低于好氧條件下的效率,而且磷的去除效果很大程度上取決于缺氧段硝酸鹽的濃度。當(dāng)缺氧段硝酸鹽量不充足時(shí)磷的過(guò)量攝取受到限制,而硝酸鹽量富余時(shí)硝酸鹽又會(huì)隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵?干擾磷的釋放和聚磷菌的合成。實(shí)際應(yīng)用時(shí)進(jìn)水中氮和磷的比例是很難恰好滿足缺氧攝磷的要求,這就給系統(tǒng)的控制帶來(lái)了困難。    3 2工藝    2工藝是一種新型的雙泥反硝化除磷工藝,由2 -反應(yīng)器和-反應(yīng)器組成

37、。2 -的主要功能是去除和反硝化除磷脫氮;-反應(yīng)器主要起硝化作用。這兩個(gè)反應(yīng)器的活性污泥是完全分開(kāi)的,只將各自沉淀后的上清液相互交換。    經(jīng)化學(xué)計(jì)量表明,在 比最優(yōu)的情況下( 值為7),它比傳統(tǒng)的好氧脫氮除磷工藝節(jié)省50%的,除磷效率接近100%,脫氮效率約為90%。另外其耗氧量和污泥產(chǎn)量可分別減少約30%和50%,還可節(jié)省能耗和污泥處理費(fèi)用。污泥的為8090 ,沉降性能良好,不易發(fā)生污泥膨脹。另外,2工藝和工藝一樣,可分別控制硝化菌和異養(yǎng)菌(聚磷菌和反硝化菌)的泥齡,解決了異養(yǎng)菌和硝化菌的泥齡之爭(zhēng),有利于反硝化脫氮除磷與硝化的各自優(yōu)化。其脫氮效率不

38、高的原因是有部分的+4未經(jīng)硝化直接和污泥一起進(jìn)入了缺氧段,無(wú)法完成反硝化過(guò)程,從而使出水中含有部分的+4。和單級(jí)工藝相比,雙級(jí)工藝采用后置反硝化而不是前置反硝化,可以避免從好氧池向缺氧池大量回流污泥,從理論上來(lái)說(shuō)可以達(dá)到100%的除磷效率。    4 結(jié)語(yǔ)    反硝化除磷的發(fā)現(xiàn)是生物除磷的最新研究成果。實(shí)現(xiàn)反硝化除磷能分別節(jié)省50%和30%的與2消耗量,相應(yīng)減少50%的剩余污泥量。這種生物除磷新途徑將反硝化脫氮和生物除磷有機(jī)地合二為一,是反硝化除磷可節(jié)省能源和資源的原因所在。也正是這個(gè)原因,上述一系列工藝被譽(yù)為適

39、合可持續(xù)發(fā)展的綠色工藝。    目前,反硝化除磷技術(shù)已從基礎(chǔ)性研究發(fā)展到了工程應(yīng)用階段。實(shí)踐表明它對(duì)城市污水,特別是 比值較小的污水有很好的處理效果。隨著以其他碳源作為電子供體進(jìn)行除磷研究的開(kāi)展,以及使用16和23寡核苷酸探針對(duì)細(xì)菌進(jìn)行鑒別和分析,人們對(duì)反硝化除磷機(jī)理將會(huì)有更加清楚的認(rèn)識(shí)。    由于系統(tǒng)對(duì)于2、-3等的控制要求較高,今后尚需研究開(kāi)發(fā)各種在線檢測(cè)技術(shù)以提高處理工藝的可控性。在很多研究中都有由于亞硝酸鹽的累積而出現(xiàn)抑制厭氧吸磷的現(xiàn)象，但是這種現(xiàn)象都是短暫的，主要是由于部分反硝化聚磷菌只能將硝酸鹽還原成

40、亞硝酸鹽，但這種累積是短暫的，并未對(duì)反硝化聚磷構(gòu)成影響。至于你說(shuō)的如何利用亞硝酸鹽做電子受體代替硝酸鹽我還沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。在COD2505OO之間，反硝化聚磷菌（DPB）才發(fā)揮明顯的作用，同時(shí)必須投加C源，在實(shí)際的污水處理過(guò)程中，缺氧段中DPB發(fā)揮的除磷的作用很少。1. 改良A/A/O工藝(回流污泥反硝化生物除磷脫氮工藝)    為了避免改良UCT工藝增加一套回流系統(tǒng)和厭氧池污泥濃度較低的弱點(diǎn)，以及避免A2/O抗回流硝酸鹽影響能力不夠強(qiáng)的弱點(diǎn)，通過(guò)綜合A/A/O工藝和改良UCT的優(yōu)點(diǎn)，中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)了改良A/A/O工藝，即在厭氧池之前增設(shè)缺氧/

41、厭氧調(diào)節(jié)池（回流污泥反硝化池），來(lái)自二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水進(jìn)入該池，停留時(shí)間為2030 min，微生物利用約10%進(jìn)水中的有機(jī)物及內(nèi)源反硝化去除所有的回流硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對(duì)厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性，使聚磷菌在競(jìng)爭(zhēng)溶解性快速生物降解有機(jī)物方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)。測(cè)試結(jié)果表明該工藝的處理效果與改良UCT相同甚至優(yōu)于改良UCT，并節(jié)省了一個(gè)回流系統(tǒng)，1989年起已經(jīng)在泰安、青島等地的污水處理工程中得到了應(yīng)用。        2.倒置A/A/O工藝(回流污泥反硝化生物除磷工藝）  &

42、#160; 作為改良A/A/O工藝流程的簡(jiǎn)化，在出水總氮要求不高的情況下，吸收改良A/A/O工藝的優(yōu)點(diǎn)，降低處理工藝的總體反硝化水平，中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院結(jié)合實(shí)際工程需要，在改良A/A/O工藝的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了回流污泥反硝化生物除磷工藝（缺氧/厭氧/好氧工藝，簡(jiǎn)稱倒置A/A/O工藝或倒置A2/O工藝），原理與改良A/A/O工藝相同，已經(jīng)在北京、天津、山東等地的污水處理工程中應(yīng)用。    一、一體化氧化溝工藝的特點(diǎn)    一體化氧化溝廣義上是指，作為生化處理的氧化溝和沉淀池或其他類型的固液分離設(shè)施合建為同

43、一構(gòu)筑物的布置形式。目前國(guó)內(nèi)有單位推出的一體化氧化溝，主要包括側(cè)溝式和中心島式兩種類型，其特點(diǎn)是：集曝氣、沉淀（泥水分離）和污泥回流功能為一體，不設(shè)單獨(dú)的沉淀池。主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地面積。       一體化氧化溝在保持了氧化溝原有諸多優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上還有以下優(yōu)點(diǎn)：       1. 采用曝氣與沉淀的合建方式，占地較省。       2.特殊的固液分離器，能達(dá)到較大的污泥表面負(fù)荷，相對(duì)普通沉淀

44、池更節(jié)省用地及基建投資。       3.省去專門的污泥回流系統(tǒng)，投資和運(yùn)行費(fèi)用有所減少。    不足之處：       1. 難以形成功能相對(duì)獨(dú)立的厭氧、缺氧和好氧區(qū)域，對(duì)除磷脫氮要求較高的場(chǎng)合穩(wěn)定性較差。      2.  固液分離器內(nèi)斜板（或類似組件）強(qiáng)化了分離效果，提高了表面負(fù)荷，從而進(jìn)一步減少占地面積。但是，實(shí)踐證明，由于污水污泥具有粘稠性，且易形成生物粘膜，斜管或斜板有堵塞和淤積的可能，會(huì)增加維護(hù)的工作量。        3.只有在理想的水力條件下，固液分離器內(nèi)才會(huì)形成污泥層，通過(guò)截留作用，強(qiáng)化分離效果。但是，由于污水流量和水質(zhì)的變化，氧化溝內(nèi)的流速和出流量總是變化的，污泥層難以穩(wěn)定，有可能出現(xiàn)浮泥，增加出水的SS。   水深一般在3.5m以下。        該工藝技術(shù)由于“一體化”的組合，構(gòu)筑物相對(duì)簡(jiǎn)單，能耗略有降低。在給予適當(dāng)技術(shù)改進(jìn)，如：改進(jìn)表曝設(shè)備，提高可靠性和穩(wěn)定