城市污水生物除磷脱氮机理研究探讨_邓荣森

·综　述·文章编号:1006-7329(2002)03-0106-06城市污水生物除磷脱氮机理研究探讨邓荣森,　郎　建,　王　涛,　李伟民,　张景波,　郭兴芳(重庆大学　城市建设与环境工程学院,重庆　400045)摘要:目前,城市污水处理厂的处理对象包括BOD5、SS和氮、磷等营养物质。就脱氮与除磷而言,由于各自过程的要求不同,二者之间存在一定的矛盾关系。讨论了城市污水生物除磷脱氮的基本原理,综述了城市污水脱氮除磷机理方面的研究现状和进展。分析了脱氮与除磷二者之间的矛盾关系,在此基础之上对碳氮磷合并去除工艺进行了比较,并对以后开展这方面的研究提出了展望。关键词:城市污水;污水生物处理;除磷脱氮;机理中图分类号:X703文献标识码:A废水生物处理技术发展至今将近百年,已成为世界各国处理城市污水和工业废水的主要手段。目前城市污水处理厂的主要处理对象包括BOD5、SS和氮、磷营养物等。要达到这一处理目标,就要求污水处理工艺具有多种处理功能,势必增加投资。当前的各种污水处理新工艺通过各种措施都不同程度地有这种多功能技术特点。但相比而言,生物除磷要困难一些,其间的问题值得探讨。1　生物脱氮1.1　生物脱氮基本原理生物脱氮法从反应类型分类,可分为氨的硝化作用和硝酸(或亚硝酸)的反硝化作用两种。硝化作用以氨为电子供体,以分子氧为电子受体,使氮从负三价(NH4+)转变为正三价(NO2-)和正五价(NO3-)。但硝化作用下只是改变了氮在水中的化合态,并没有降低水中氮的含量,这对于防止水体富养化,并没有解决根本问题。反硝化作用则是以硝酸盐为电子受体,以其它有机物(碳源)为电子供体,使硝酸盐中的氮逐渐从正五价降到零价,形成气态氮(N2和N2O)从废水中释放出来。1.2　生物脱氮系统图1为生物脱氮系统的基本流程。缺氧反应器是脱氮的主体,细菌在这里以有机物作为电子供体,以硝酸盐氮作为电子受体将氮去除。需氧反应器的作用有三:一是吹脱水中的氮气,以防沉淀池污泥上浮;二是在需氧条件下去除水中剩余的有机物,以提高出水水质;三是提高水中溶解氧含量,以防止在沉淀池中产生脱氮作用。从需氧反应器回流混合液是为了提高脱氮效率和出水水质。沉淀池的作用和通常的废水生物处理系统一样,在活性污泥法的脱氮系统中是必需的,在生物膜法的脱氮系统中,则并非是必需的。在污水生物脱氮系统中需保证有足够的碳源。图2为废水中的有机碳源和污泥内源代谢碳源循环利用的脱氮工艺,实际上是四阶段的“Bardenpho”法。该工艺中的硝化和反硝化可以分别在各第24卷　第3期2002年6月　　　　　　重庆建筑大学学报JournalofChongqingJianzhuUniversity　　　　　　Vol.24　No.3Jun.2002收稿日期:2002-01-11作者简介:邓荣森(1938-),男,四川省广汉人,教授,博士导师,主要从事水污染防治工作研究。图1　生物脱氮系统基本流程图2　Bardenpho脱氮处理系统个反应器中进行,也可将它们结合在一个传统推流式曝气池中不同区域内,后种情况则是实际工程中较多采用的运行方式。该工艺中,第一缺氧段由于来自好氧段的混合液回流及原水中的有机基质,其反硝化速率较快;在第二缺氧段中,由于缺少碳源,反硝化速率较低,主要以内源呼吸进行反硝化。本工艺系统的回流系统动力消耗较大,可考虑采用以循环流方式回流运行的氧化沟工艺。同时,氧化沟工艺的泥龄长,一般为15d以上,脱氮比较彻底。这种情况早在七十年代就由南非开普敦的氧化沟运行所证实。从氧化沟的曝气方式及水力特征来看,沟内有着明显的能量分区(如图