反硝化除磷工艺原理及研究进展_张肖静

科技信息1.前言1.1脱氮除磷现状近年来，随着各种工业的快速发展，低C/N、C/P比废水日益增多。而传统脱氮除磷工艺如A/A/O、SBR、氧化沟等均要求C/N大于6、C/P大于20，才能发挥出应有的功效[1]。另外，这些工艺多不能满足氮磷的同时高效去除，因为在这些工艺中存在着难以协调的竞争和矛盾[2~3]。1.1.1微生物独立这些工艺中存在着各种各样的微生物，它们的基质类型、对环境条件要求不同，由此产生了矛盾和竞争。1.1.2污泥龄的矛盾传统工艺中，除磷通过排出剩余污泥来实现，泥龄越长，污泥含磷量越低，而硝化菌的世代周期则较长。硝化过程需要的长泥龄和除磷需要的短泥龄之间存在矛盾。1.1.3碳源的竞争脱氮除磷系统中，碳源主要用于反硝化、释磷和异养菌的正常代谢。在缺氧段，反硝化菌先于聚磷菌利用有机碳源，导致聚磷菌没有充足的碳源，从而降低了释磷程度。而在硝化段，过多的碳源会使异养菌迅速生长，消耗溶解氧，进而降低硝化速率。1.1.4硝酸盐的矛盾聚磷菌需要在严格的厌氧条件下才可以发挥作用释磷，传统工艺中，污泥回流会将部分硝酸盐带入厌氧区，从而导致了非严格厌氧，影响聚磷菌的释磷效率。1.1.5溶解氧的矛盾传统工艺将厌氧、缺氧、好氧各过程同处一个系统，活性污泥絮体对气泡的吸附作用不可避免的将DO带入缺氧段和厌氧段，影响了聚磷菌的释磷能力和反硝化菌的脱氮能力。这些矛盾广泛存在于现有的脱氮除磷工艺中，严重影响了处理效率。因此，如何对传统工艺进行改进，消除这些竞争和矛盾，并保证低碳源下脱氮除磷的效率，是目前水处理领域亟待解决的难题。1.2反硝化除磷的提出20世纪70年代以来，反硝化除磷渐渐引起人们的注意，并得到迅速发展。反硝化聚磷菌的发现和证实主要经历了以下几个阶段[4~5]：1977年，Osborn和Nieholls在反硝化过程中首次观测到磷快速吸收现象；1986年，Comeau发现一些聚磷菌在缺氧状态下具有利用硝酸盐作为电子受体除磷的功能，同时完成反硝化脱氮；随后，Vlekke采用厌氧/缺氧SBR，证明了NO3-可以作为电子受体除磷；1992年，Wanner利用反硝化除磷特性开发的N、P去除新工艺，证实了缺氧条件下一些除磷菌具有反硝化能力；1993年，Kuba发现在厌氧/缺氧交替运行条件下，易富集一类兼性厌氧微生物，以硝酸盐为电子受体，在缺氧环境下同时进行反硝化和除磷；1995~