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潍坊日丽环保设备有限公司
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WFRL-AO山东省日照市生活污水处理设备
地埋式一体化污水处理设备，可埋入地表下，设备上方地表可作为绿化或其他用地，不需要建房及采暖和保温，全自动控制，不需人员管理无污泥回流操作简单，维修方便。适用范围广，处理效果好。
潍坊日丽环保闫雪为您简介生物脱氮除磷新工艺比较及常规问题
环境污染和水体富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术一度成为污水处理领域的热点和难点。因此，研究和开发高效，经济的生物脱氮除磷工艺成为当前城市污水处理技术研究的热点污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下通过消化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化作用将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥。A2/0反硝化除磷工艺要优于传统的A/0法除磷工艺，且在反硝化进行同时，实现了同时脱氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通过聚磷菌在厌氧条件下释放磷之后，在缺氧阶段吸磷，好氧阶段时继续对剩余磷的过量吸收实现的。随着工业的发展,人民生活水平的提高,城市污水产生量逐日增加,由于城市排水系统的不完善,形成了成分较为复杂的城市综合污水,造成环境污染。重庆地处长江三峡库区,氮磷等营养元素大量入库,将对库区的生态环境造成威胁。因此,探讨和研究适合三峡库区的脱氮除磷实用技术,防止水库富营养化,是十分必要的。由于污水排放标准的不断提高，现行被广泛应用的生物脱氮除磷工艺如A2/O、SBR、OD等工艺，越来越不能满足排放水质标准，其原因主要由于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐等问题使得系统对N、P同时去除效果不佳。
1系统对常规脱氮除磷工艺中问题及解决方法
1.1聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争问题
在脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。其中释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大。
我国市政污水中易降解的有机碳源相对较低，南方城市更为明显，常规的工艺流程一般是厌氧/缺氧/好氧，在这样的系统中，聚磷菌优先利用进水中的碳源，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而影响脱氮效果；而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系统对P的去除效果不佳。因此在常规工艺中存在释磷和反硝化因碳源不足而引发的竞争问题。针对这一问题提出了以下几种途径解决。
（1）分点进水。在厌氧段和缺氧段根据实际情况合理分配分段点流量，以便同时满足聚磷菌和反硝化菌对碳源的需要。分点进水厌氧-多级缺氧好氧活性污泥工艺、AOAO工艺以及改良A2/O工艺（MAAO），将厌氧池部分碳源分流来提供反硝化碳源，以此解决碳源的竞争问题。
（2）外加碳源。一般在缺氧反硝化阶段通过投加葡萄糖、蔗糖、甲醇、乙醇和乙酸等作为外加碳源，根据研究认为固定化反硝化菌能有效利用上述碳源，进行反硝化作用，其中采用葡萄糖、蔗糖和乙酸的反硝化速率较快。但此方法运行费用比较高，一般适合小型污水的处理。
（3）寻找快速可替代有机碳源-厌氧消化污泥上清液。目前国内已有研究者在研究通过设立初沉污泥发酵池，采用发酵池上清液来补充原水VFA含量之不足，取得较好效果。这种方法的缺陷是常规生物脱氮除磷工艺中问题及对策沉污泥水解发酵需要较长停留时间，发酵池所需体积较大，而有机物降解过程也不易控制在水解发酵阶段，同时部分聚糖菌（GAO）和产甲烷菌的增殖也会消耗掉相当一部分由厌氧水解发酵菌产生的VFA。
（4）反硝化除磷工艺。反硝化除磷工艺，其主要特点是碳源利用率高，在反硝化除磷工艺中,废水中的碳源在厌氧段由DPB以聚羟基丁酸脂（PHB）的形式储存起来，在缺氧段发挥除磷和脱氮作用，达到了“一碳两用”的目的；但反硝化除磷工艺目前面临着DPB的富集和利用不足等问题。
除了以上这些方法，还可以通过提高系统有机负荷来解决碳源竞争问题。进水有机负荷与进水流量Q和整个系统的有效容积有关，一方面在有效容积不变的条件下增加进水流量；另一方面在进水流量不变的情况下，通过缩短运行周期减少有效容积达到提高有机负荷目的。如SBR工艺，可以通过增加充水比或缩短运行周期来实现，不过此方法需对系统中微生物的活性和沉降性能进行深入研究后方可实施。
以上这些措施旨在解决碳源竞争问题，对于引起脱氮除磷效率不高的其他原因如泥龄、硝酸盐问题等，除了反硝化除磷工艺，其他方法均没涉及如何去解决。
1.2回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响
在常规工艺中，污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧段，由于这部分污泥中含有一定量的硝酸盐，回流到厌氧区后利用进水中的VFA进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充分释磷；如果在厌氧段释磷不充分，则在好氧段吸磷不*，使系统的除磷效率降低。
解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧段之前，设法将其携带的硝酸盐消耗掉，针对这一问题可从以下几种途径考虑。
（1）在常规流程中加一个前置预缺氧段，使污泥脱氮和混合液脱氮分开。前置预缺氧段目的是使得回流的污泥在经过内源反硝化后，混合液进入到厌氧段所含硝酸盐大大降低，减小对厌氧释磷的抑制。如改良A2/O工艺（MAAO），但由于增加一个预缺氧池以及回流污泥在预缺氧池的内源反硝化需要一定水力停留时间和搅拌作用，则会增加基建和运行费用。
（2）前置反硝化。将缺氧区和厌氧区顺序对调，回流污泥先到缺氧池，与进水中的碳源进行反硝化，然后再到厌氧池，这样、上减少回流到厌氧池中的硝酸盐量。
所研究的连续流前置反硝化工艺有倒置A2/O工艺：缺氧区位于系统首端，优先满足反硝化对碳源的需求，强化了系统的脱氮功能；聚磷菌经厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧段，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分的利用，提高了系统的除磷能力。研究人员对倒置A2/O工艺进行了改进，在缺氧池中进行生物挂膜，不需要搅拌反硝化菌就均匀分布在整个缺氧池内，微生物与废水的接触更加充分；同时增加系统抗冲击负荷的能力,稳定去除COD，并减少进入好氧池的COD，有利于好氧池中硝化菌生长，提高系统的脱氮能力。序批式前置反硝化工艺SAM工艺以及交替式缺氧/厌氧膜生物反应器（AAAM），这两种工艺都是通过采用合理的操作方式，使缺氧和厌氧环境在反应器内交替形成，为各种功能微生物的驯化和共存提供了良好的环境，反硝化菌和聚磷菌（包括反硝化聚磷菌）可以交替地优先利用进水中的易降解有机质，从而强化了对氮、磷的去除效果，但不同的是SAM中缺氧和厌氧环境交替出现在一个SBR池中，而AAAM工艺是在两个独立的SBR池中。
（3）后置反硝化。将缺氧区和好氧区顺序对调，改变回流污泥的起始点，在反硝化结束后开始污泥回流，经过反硝化后的污泥所含硝酸盐极少，回到厌氧池中经原水的稀释和反硝化后对厌氧释磷基本无影响。改良A2/O工艺（MAAO）以及AOA-SBR工艺，其共同点都是将反硝化后置，只不过MAAO工艺属于连续流，有污泥回流，而AOA-SBR工艺属序批式，不须污泥回流。传统的A2/O工艺为了达到较好的脱氮效果，需要较高的内回流比（*～400%），导致运行费用较高；然而后置反硝化由于流程上的优势取消了内回流，大大减小能耗。无论是反硝化前置还是后置，都是为了解决回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，但同时也带来了新的问题。前置反硝化如果系统进水COD不高，且前端缺氧池去除了大量的可降解有机物，导致后段厌氧池中聚磷菌不能摄取足够的短链脂肪酸，造成释磷不充分，影响了除磷效果。后置反硝化由于经历了厌氧和好氧段，使得后置反硝化中进水的有机负荷不充足，影响脱氮效果。总之，有时在解决了硝酸盐对厌氧释磷问题的同时须通过进水碳源的分流或外加碳源等方法，以解决聚磷菌和反硝化菌对碳源竞争的矛盾，但通过这样的方法势必会增加运行费用。
1.3自养菌和异养菌混合生长的泥龄矛盾
由于聚磷菌属于异养型微生物，繁殖速度快、生长世代周期比较短；而硝化菌属于自养型微生物，生长世代周期比较长；在常规的单级脱氮除磷工艺中，由于两类菌种混合培养，为了同时获得较好的释磷和硝化效果，势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。为了使两类菌种上发挥自身的优势，研究者提出了以下几种解决途径。
（1）将厌氧池上清液排出，辅以化学除磷。根据聚磷菌的特性，可以在污水处理工艺中将磷酸盐富集在厌氧段的上清液中，通过排除富磷上清液达到除磷的目的，同时可以有效克服污泥龄对硝化效果的负面影响，而且富磷上清液可通过化学法处理而达到磷的回收，如AN-IODVC、MB（A2/O）等工艺，其排出富磷水量占进水量的10%～20%。并且在研究污泥龄对聚磷菌聚磷活性的影响时发现，在厌氧/好氧交替变化的环境中，排除厌氧释磷污水可以激活长泥龄活性污泥的聚磷活性.这样做的优点一是除磷效果不依赖于泥龄，剩余污泥减少，可以降低污泥处理费用；二是保证了硝化菌的生长条件，实现长泥龄下的同时除磷脱氮。然而辅以化学除磷会增加运行费用，厌氧池中进行化学除磷的上清液量也会影响整个系统的除磷效果，同时还应考虑设备防腐问题。
（2）在好氧区投加悬浮填料。由于硝化菌和聚磷菌在生长动力学上的巨大差异，聚磷菌的小泥龄（SRTmin）小于硝化菌的SRTmin，悬浮态活性污泥中硝化菌难以获得优势增长，但好氧环境和好氧池末端较低的有机物质量浓度有利于硝化菌在载体表面的优势生长并发挥其活性，因此活性污泥与生物膜中微生物的优势菌种分布是不同的。好氧区中出现混合污泥相：生物膜上便于附着长泥龄的硝化菌，可以强化系统的硝化效果；而泥龄较短的聚磷菌和反硝化聚磷菌则在悬浮污泥中生长，这样在缩短泥龄的情况下排泥则不会影响硝化菌的运行，解决同步脱氮除磷工艺中泥龄的矛盾。如：MUCT工艺、活性污泥-生物膜法工艺等。但是填料投配比及投配位置对硝化效果有很大的影响，容易使系统硝化效果不稳定；混合污泥相中回流污泥仍含有一定量的硝酸盐，会对厌氧释磷造成影响；同时该方法也不能解决厌氧释磷与反硝化过程中对碳源的竞争。
2 生物脱氮除磷机理
2.1 传统生物脱氮机理
传统生物脱氮理论认为生物主要包括硝化过程和反硝化过程2个生化过程，并由有机氮氨化，硝化，反硝化及微生物的同化来完成。氨化作用是将有机氨在生物处理稳定化过程中氧化为氨氮。污水中的有机氮只要以蛋白质和氨基酸的形式存在。蛋白质可以作为微生物的基质，它在蛋白质水解酶的催化作用下水解为氨基酸，氨基酸在脱氨基酶的作用下产生脱氨基作用使有机氮转化为氨氮。 硝化作用是由2组自养型好氧微生物通过2个过程来完成。*步是亚硝酸菌（包括亚硝酸单胞菌属，亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属）将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，第二步是硝酸菌（包括硝酸杆菌属，螺菌属和球菌属）将亚硝酸盐转化为硝酸盐。菌。反硝化作用由异养兼性微生物完成。在有分子样3存在时，反硝化菌氧化分解有机物，和由分子氧胞菌属，亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸菌属）将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，第二步是硝酸菌（包括硝酸菌杆菌属，螺菌属和球菌属）将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这2组菌统称为硝化菌。反硝化作用有异养兼性微生物完成。再有分子氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为终电子受体：无分子氧存在时以硝酸根，亚硝酸根为电子受体：02-为受氢体生成水和0H-.有机物作为碳源和电子供体提供能量并得到氧化稳定反硝化过程中硝酸根和亚硝酸根的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用共同完成，同化作用是硝酸根和亚硝酸根被还原为NH3用以新细胞的合成。异化作用是硝酸根，亚硝酸根被还原成N2或N2O,NO等气态污染物，主要为N2。
2.2.2 SBR工艺
SBR工艺流程序批式活性污泥法的主要反应器，即曝气池的运行操作是由人流，反应，沉淀，排放和闲置五个工序组成。污水的反应器中按序列，间歇地进入每个反应工序，每个SBR反应器的运行在操作时间上也是按次序排列间歇运行的在流入工序前，闲置工序处理后的污水已经排放曝气池中残存着高浓度的活性污泥混合液，当污水注入流入时，曝气池也可以起到调节作用，如果进行曝气可以取得预曝气效果，也可以使污泥再生，恢复其活性反应工序工艺主要的一道工序。当污水注入达到预定容积后，可开始反应操作，如去除BOD,硝化，磷的吸收，以及反硝化等。根据反应需要打到的程度，进行短时间的微量曝气，以吹脱污泥上粘附的气泡或氮，以保证排泥顺利进行在排泥工序，停止曝气和搅拌，使混合液处于静止状态，活性污泥与水分离，相当于二次沉淀池的作用。经过沉淀后的上清液做为处理出水排放，沉淀的污泥作为种泥留在曝气池内，起到回流污泥的作用在闲置工序，处理出排放水后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期。在此期间，应间断或轻微曝气以避免污泥的腐化。经过闲置的活性污泥处于营养物的饥饿状态，因此当进入下个运行周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力增强去除作用。闲置工序工艺中的重要内容
上述的种种方法都是为了解决常规工艺中所存在的问题，然而改进型单泥生物脱氮除磷工艺由于各自的特点和适用条件，只能较好地解决其中的一两个矛盾，其他矛盾或多或少还是制约着这些新型工艺对氮磷同时高效稳定去除，因此，应加强对双泥系统的工艺设计、系统运行参数的优化以及在实际工程中工艺运行稳定性等方面的研究以利于双泥系统在实际工程中的推广应用。随着生物学及其技术的发展，新的脱氮除磷理论不断出现，人们对生物脱氮除磷的认识将进一步深入，生物脱氮除磷工艺也将得到更大的发展，可持续污水生物处理工艺的开发将越来越成为研究的重点，SBR工艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺，它具有工艺流程简单，处理效果稳定，占地面积小，耐冲击负荷力强及具有较好的脱氮除磷效果等优点，是目前正在深入研究之中的一项污水生物处理技术随着研究的深入SBR工艺一定会被广泛应用。
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