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水處理設備-污水廠的脫氮除磷問題有3種處理方案

   傳統(tǒng) A2/O 工藝是一項具有脫氮除磷功用的典型污水處理技能，這個工藝結構簡略、水力停留時間（HRT）短且易于操控，多數污水廠都是采用傳統(tǒng) A2/O 工藝進行污水處理。 然而，生物脫氮除磷的進程中涉及硝化、反硝化、攝磷和釋磷等多個生化進程，而每個進程對微生物組成、基質類型及環(huán)境條件的要求存在許多差異。 在傳統(tǒng)A2/O工藝的單泥體系中高效地完結脫氮和除磷兩個進程，就會發(fā)作各種對立沖突，水處理設備比如泥齡的對立、碳源競賽、硝酸鹽及溶解氧（DO）剩余攪擾等。 傳統(tǒng)A2O工藝存在的對立 01 污泥齡對立 傳統(tǒng)A2/O工藝歸于單泥體系，聚磷菌（PAOs）、 反硝化菌和硝化菌等功用微生物混合生善于同一體系中，而各類微生物完結其功用最大化所需的泥齡不同： 1）自養(yǎng)硝化菌與普通異養(yǎng)好氧菌和反硝化菌比較，硝化菌的代代周期較長，欲使其成為優(yōu)勢菌群， 需操控體系在長泥齡狀況下運轉。冬天體系具有杰出硝化作用時的污泥齡（SRT）需操控在 30d 以 上；即使夏日，若 SRT＜5 d，體系的硝化作用將顯得極其弱小 。 2）PAOs 屬短代代周期微生物，乃至其最大代代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小代代周期（Gmin）。 從生物除磷視點剖析富磷污泥的排放是完結體系磷減量化的唯一途徑。 若排泥不及時，一方面會因 PAOs 的內源呼吸使胞內糖原 （Glycogen）耗費殆盡，進而影響厭氧區(qū)乙酸鹽的吸收及聚 -β- 羥基烷酸（PHAs）的貯存，體系除磷率下降，嚴峻時乃至構成富磷污泥磷 的二次開釋；另一方面，SRT 也影響到體系內 PAOs 和聚糖菌（GAOs） 的優(yōu)勢成長。 在 30 ℃的長泥齡（SRT≈ 10 d）厭氧環(huán)境中，GAOs 對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，水處理設備使其在體系中占主導地位，影響 PAOs 釋磷行為的充分發(fā)揮。 02 碳源競賽及硝酸鹽和 DO 剩余攪擾 在傳統(tǒng)A2/O脫氮除磷體系中，碳源首要耗費于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進水碳源中易降解部分的含量有很大關系。一般來說，要一起完結脫氮和除磷兩個過 程，進水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5 /ρ(TP)）＞20～30。 當碳源含量低于此刻，因前端厭氧區(qū) PAOs 吸收進水中揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發(fā)酵產物完結其細胞內 PHAs 的組成，使得后續(xù)缺氧區(qū)沒有滿足的優(yōu)質碳源而按捺反硝化潛力的充分發(fā) 揮，下降了體系對 TN 的脫除功率。 反硝化菌以內碳源和甲醇或 VFAs 類為碳源時的反硝化速率分別為 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不徹底而剩余的硝酸鹽隨外回流污泥進入厭氧區(qū)，反硝化菌將優(yōu)先于 PAOs 使用 環(huán)境中 的有機物進行反硝化脫氮，攪擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響體系對磷的高效去除。 一般， 當厭氧區(qū)的 NO3-N 的質量濃度＞1.0 mg/L 時，會對 PAOs 釋磷發(fā)生按捺，當其達到 3～4 mg/L 時，PAOs 的釋磷行為簡直徹底被按捺，釋磷（PO4 3--P）速率降 至 2.4 mg/(g·d)。 依照回流方位的不同，溶解氧（DO）剩余攪擾首要包括： 1）從分子態(tài)氧（O2）和硝酸鹽（NO3-N） 作為電子受體的氧化產能數據剖析，以 O2 作為電子受體的產能約為 NO3-N 的 1.5 倍，因而當體系中一起存在 O2 和 NO3-N 時，反硝化菌及普通異養(yǎng)菌將 優(yōu)先以 O2 為電子受體進行產能代謝。 2）氧的存在破壞了 PAOs 釋磷所需的“厭氧壓抑”環(huán)境，致使厭氧菌以 O2 為終電子受體而按捺其發(fā)酵產酸作用，妨礙磷的正常開釋，一起也將導致好氧異養(yǎng)菌與 PAOs 進行碳源競賽。 一般厭氧區(qū)的 DO 的質量濃度應嚴格操控在 0.2 mg/L 以下。從某種意義上來說硝酸鹽及 DO 剩余攪擾釋磷或反硝化進程歸根仍是功用菌對碳源的競賽問題。 傳統(tǒng)A2O工藝改進戰(zhàn)略剖析 01 根據 SRT 對立的復合式 A2/O工藝在傳統(tǒng)A2/O工藝的好氧區(qū)投加浮動載體填料， 使載體外表附著成長自養(yǎng)硝化菌，而 PAOs 和反硝化菌則處于懸浮成長狀況，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的 SRT 相對獨立，其硝化速率受短 SRT 排泥的影響較小，乃至在必定程度上得到強化。 懸浮污泥 SRT、填料投配比及投配方位的挑選不只要考慮硝化的增強程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥 含量下降對體系反硝化和除磷的負面影響。 載體填料的投配并不意味可大起伏增加體系排泥量，縮短懸浮污泥 SRT 以進步體系除磷功率；相反，SRT 的 縮短或許下降懸浮態(tài)污泥（MLSS）含量，然后影響 體系的反硝化作用，乃至構成除磷效 果惡化。 研討表明，當懸浮污泥 SRT 操控為 5 d 時，復合式A2/O工藝的硝化作用與傳統(tǒng)A2/O工藝比較， 兩者的硝化作用無明顯差異，復合式A2/O工藝的載 體填料不能徹底獨登時發(fā)揮其硝化功用；若再下降 懸浮污泥 SRT 則因體系懸浮污泥含量的下降致使 硝酸鹽堆集，影響厭氧磷的正常開釋。 

   根據“碳源競賽”視點的工藝 處理傳統(tǒng)A2/O工藝碳源競賽及其硝酸鹽和 DO 剩余攪擾釋磷或反硝化的問題，首要集中在 3 方面： 針對碳源競賽采納的處理戰(zhàn)略，如彌補外碳源、反硝化和釋磷 重新分配碳源（如倒置A2/O工藝）等； 處理硝酸鹽攪擾釋磷提出的工藝變革，如 JHB、UCT、MUCT 等工藝； 針對 DO 剩余攪擾釋磷、反硝化的問題， 可在好氧區(qū)結尾增設適當容積的“非曝氣區(qū)”。 1、彌補外碳源 彌補外碳源是在不改變原有工藝池體結構及各功用區(qū)次序的狀況下，針對短期內因水質動搖引起碳源不足而提出的應急辦法。一般供挑選的碳源可分為 2 類： 1）甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機化合物； 2）可代替有機碳源，如厭氧消化污泥上清液、 木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對糖類、纖維素等高碳物質而言，因微生物以低分子碳水化合物（如，甲醇、乙酸鈉等）為碳源進 行組成代謝時所需能量較大，使其更傾向于使用此類碳源進行分解代謝，如反硝化等。 任何外碳源的投加都要使體系閱歷必定的適應期，方可達到預期的作用。 針對要處理的對立主體挑選適宜的碳源投加點對體系的安穩(wěn)運轉和節(jié)能降耗至關重要。 一般在厭氧區(qū)投加外碳源不只能改進體系除磷作用，而且可增強體系的反硝化潛能；可是若反硝化碳源嚴峻不 足致使體系 TN 脫除欠佳時， 應優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。 2、倒置A2/O工藝及其改進工藝 傳統(tǒng)A2/O工藝以犧牲體系的反硝化速率為前提，優(yōu)先考慮釋磷對碳源的需求，而將厭氧區(qū)置于工藝前端，缺氧區(qū)后置，忽視了釋磷本身并非除磷工藝的意圖地點。 從除磷視點剖析可知，倒置A2/O工藝還具有 2 個優(yōu)勢： “饑餓效應”。PAOs厭氧釋磷后直接進入生化 功率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下構成的攝磷驅 動力能夠得到充分地使用。 “群體效應”。答應一切 參與回流的污泥閱歷完好的釋磷、攝磷進程。 然而有研討者認為，倒置 A2 /O 工藝的布置形式。 3、JHB、UCT 及改進 UCT 工藝 與分點進水倒置 A2 /O 工藝比較，JHB（亦稱 A+ A2 /O 工藝） 和 UCT 工藝的規(guī)劃初衷是經過改變外回流位點以處理硝酸鹽、DO剩余攪擾釋磷。 JHB 工藝中的氮素的脫除首要發(fā)作在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū)，且兩者的脫除量相當， 污泥反硝化區(qū)的設置改變了氮素在各功用區(qū)的分配比例，使厭氧區(qū)能夠更好地專心于釋磷。 1.jpg 與倒置 A2 /O 工藝相同，關于低 C/N 進水而言， JHB 工藝污泥反硝化區(qū)的設置或許會引起后續(xù)各功用區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點進水方法。 與倒置 A2 /O 工藝不同，UCT 工藝是在不改變傳統(tǒng) A2 /O 工藝各功用區(qū)空間方位的狀況下，污泥先回流至缺氧區(qū)，使其閱歷反硝化脫氮后，再經過缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū)，避免了回流污泥中 硝酸鹽、DO 對厭氧釋磷的攪擾。 2.jpg 在進水 C/N 適中的狀況 下，缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于 0；而當進水 C/N 較低時， UCT 工藝中的缺氧區(qū)或許無法完結氮的徹底脫除， 仍有部分硝酸鹽 進入厭氧區(qū)，因而又發(fā)生了改進 UCT （MUCT）。

    與 UCT 工藝比較，MUCT 將傳統(tǒng) A2 /O 工藝中 的缺氧區(qū)分隔為 2 個獨立區(qū)域，前缺氧區(qū)承受來自 二沉池的回流污泥，后缺氧區(qū)承受好氧區(qū)的硝化液， 然后使外回流污泥的反硝化與內回流硝化液 的反硝 化徹底別離，進一步削減了硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。 無論 UCT 仍是 MUCT，回流體系的改變強化了 厭氧、缺氧的交替環(huán)境，使其與 JHB 相同，缺氧區(qū)簡單富集反硝化 PAOs，完結同步脫氮除磷。 03 兼顧 SRT 對立及“碳源競賽”工藝 1、新式雙污泥脫氮除磷工藝 新式雙污泥脫氮除磷工藝（PASF）工藝也可謂是傳統(tǒng) A2/O 與曝氣生物濾池（BAF）的組合工藝， 是以分相培育為基礎的雙泥體系，水處理設備能更好地滿足各功用微生物對環(huán)境、營養(yǎng)物質及生存空 間的最佳需 求。 在工藝規(guī)劃及運轉進程中，經過縮短前端 A2 /O 工藝好氧區(qū)的 HRT，將硝化進程從中別離而次序“嫁接”于二沉池后端的 BAF。 關于 PAOs 的厭氧釋磷而言，因前端的污泥單元不承當硝化功用，在抱負條件下外回流污泥中不含有硝酸鹽，為 PAOs 釋磷發(fā)明了杰出的“壓抑”環(huán)境，使其優(yōu)先使用原水中的 VFAs 類物質組成 PHAs 并開釋磷； 再者，也因長 SRT 硝化菌以生物膜形式固著成長在填料外表而短SRT 的 PAOs 和反硝化菌呈懸浮態(tài)成長在前端的污泥單元，完結了硝化菌與反硝化菌、PAOs 等功 能微生物的 SRT 別離，緩解了 SRT 對立。 決定缺氧區(qū)反硝化作用的因素首要有2個：進入缺氧區(qū)的優(yōu)質碳源（VFAs 和 PHAs）含量及來自 BAF 的內回流硝化液中的硝酸鹽含量。 當進水 C/N 較高時，硝酸鹽成為反硝化的限制因子，隨著內回流比的增大缺氧區(qū)異養(yǎng)反硝化作用也相應進步，但升高起伏卻呈遞減趨勢； 而當進水 C/N 較低時，因碳源成為反硝化的限制因子，根據異養(yǎng)反硝化菌和反 硝化 PAOs 對電子受體的競賽機制，適當進步內回 流硝酸鹽負荷的方法刺激反硝化聚磷菌（DPAOs） 的優(yōu)勢成長，使 其以硝酸鹽為電子受體，并以 PHAs 為電子供體進行同步反硝化脫氮除磷，完結“一碳 兩用”，一起可節(jié)省體系的能耗，削減污泥產量。 2、雙循環(huán)兩相生物處理工藝 雙循環(huán)兩相生物處理工藝（BICT）是在序批式活性污泥法的基礎上，增設獨立的生物膜硝化反響器，使自養(yǎng)硝化菌與反硝化菌、PAOs 等異養(yǎng)菌分相培育，以克服脫氮與除磷間的 SRT 對立及硝酸鹽、 DO 攪擾釋磷而開發(fā)的污水處理新工藝，其主體單元由厭氧生物挑選器、序批式懸浮污泥主反響器、生物膜硝化反響器組成。 4.jpg 該工藝正常運轉時首要完結 4 個操作進程： 1） 進水、曝氣攪拌 + 污泥回流 原水與沉積池的回流污泥在厭氧生物挑選器內混合觸摸，借助高負荷梯 度發(fā)生的“挑選壓力”挑選出具有杰出絮凝性的細 菌，并使 PAOs 厭氧釋磷。此刻，主反響器在曝氣攪 拌的作用下，完結 COD 的去除及 PAOs 的過量攝磷； 2）缺氧攪拌 + 硝化液回流 主反響器承受來自生物膜反響器的硝化液，在機械攪拌作用下，完結反硝化脫氮，一起被擠出的混合液進入沉積池，經沉積別離后上清液進入生物膜硝化反響器； 3）再曝氣（可選做） 吹脫污泥中包裹的氮氣以利于泥水別離，也 可強化 PAOs 的好氧攝磷； 4）停止沉積、潷水 停止沉積的一起排出富磷污泥。 此工藝獨立硝化反響單元的設置消除了 SRT 與 硝化的高度關聯性，SRT 不再是影響體系脫氮功率 的限制因子。 3、BCFS 工藝 BCFS 工藝（Biologische Chemische Fosfaat Stikstof verwijdering） 可完結磷的徹底去除和氮的最佳脫除。 5.jpg 與 UCT 工藝比較，BCFS 工藝在干流線上增設2個反響區(qū)——觸摸區(qū)和混合區(qū)。 介于厭氧區(qū)與缺 氧區(qū)之間的觸摸區(qū)相當于第 2 挑選池，能夠有效控 制絲狀菌的反常成長，避免污泥脹大的發(fā)作；別的， 也因回流污泥先回流于此進行反硝化脫氮反響，給 PAOs 厭氧釋磷營建了良 好的“壓抑”環(huán)境。 介于缺氧區(qū)與好氧區(qū)之間的混合區(qū)相當于一個“機動單元”， 可經過曝氣體系的啟閉靈活地操控其前端好氧區(qū)和后端缺氧區(qū)的氧化復原電位，也可在低 C/N 條件下誘導反硝化 PAOs 成為優(yōu)勢菌群而 發(fā)揮同步脫氮除磷，完結“一碳兩用”。 70%污水廠的脫氮除磷問題，能夠看這3種處理方案

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