反硝化除磷工艺的研究开发进展

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net反硝化除磷工艺的研究开发进展卢峰,杨殿海(同济大学环境科学与工程学院,上海200092)摘要:介绍了国内外生物除磷工艺的研究进展,重点对应用反硝化除磷机理而开发的几种新工艺进行了评述,并指出了它们的特点和应用前景。关键词:生物除磷;缺氧摄磷;反硝化除磷;反硝化聚磷菌(DPB)中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1000-4602(2003)09-0032-03到目前为止,国际普遍认可和接受的生物除磷理论是“聚合磷酸盐累积微生物”—PAO(Poly-phosphateAccumulatingOrganisms)的摄Π放磷原理。近年来的许多研究发现除PAO细菌可在好氧环境中摄磷外,另外一种“兼性厌氧反硝化细菌”———DPB(DenitrifyingPhosphorusRemovingBacteria)也能在缺氧(无O2,存在NO-3)环境下摄磷[1、2]。目前,满足DPB所需环境和基质的工艺有单、双两级。在单级工艺中,DPB细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中,顺序经历厌氧Π缺氧Π好氧三种环境。最具代表性的是BCFS工艺。在双级工艺中,硝化细菌独立于DPB而单独存在于某一反应器中。双级工艺主要有Dephanox和A2NSBR等。1BCFS工艺BCFS工艺实际上是UCT工艺的一种变型。虽然UCT的设计原理仅仅是基于对PAOs所需环境条件的工程强化,但实践中发现该工艺中存在着不少的DPB细菌[3、4]。为了最大程度地从工艺角度创造DPB的富集条件,荷兰的Delft工业大学研发出一种改进工艺———BCFS[5、6],工艺流程见图1。图1BCFS工艺流程BCFS工艺较UCT工艺增加了两个反应池。第一个介于UCT工艺的厌氧和缺氧池之间(即接触池),回流污泥和来自厌氧池的混合液在池中充分混合以吸附剩余COD。另外,因接触池是缺氧的,所以来自回流污泥中的硝酸盐氮能被迅速反硝化脱除,在这种情况下丝状菌生长非常缓慢,能有效地防止污泥膨胀。增加的第二个反应池是混合池,介于UCT工艺的缺氧池与好氧池之间,目的是形成低氧环境以获得同时硝化和反硝化,从而保证出水含有较低的总氮浓度。混合池的增设除保证硝化和反硝化分别在好氧池和混合池中以各自最大反应速率进行外,它还能保证污泥充分再生(好氧池)时不影响硝酸盐氮的有效去除(混合池)。因为污泥的再生程度能通过调节好氧池的曝气强度控制,保证低负荷时污泥(磷细菌)中PHB与糖原的最低含量,这意味着可保持较好的磷酸盐去除率。独立设置混合池和好氧池的益处有:①最大程度地保证污泥再生而不影响反硝化或除磷;②容易控制SVI值;③最大程度地利用DPB以获得最少的污泥产量;④负荷高时可通过额外曝气使系统运行稳定;⑤负荷低时可通过减少曝气使系统运行稳定;⑥通过氧化还原电位和DO在线监测可方便地进行过程控制并保证运行稳定。·23·中国给水排水2003Vol.19CHINAWATER&WASTEWATERNo.9©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net这些也正是BCFS工艺的优点所在。然而,在以下两种情况下磷的去除效果不佳:①为满足硝化而使污泥龄过长;②进水中CODΠP的比值过低。工程上的解决方案是将厌氧池末端的富磷上清液抽出,以离线方式在一个沉淀单元内投加化学药剂(如图1中虚线所示)。与UCT工艺相比,BCFS工艺增加了两个内循环Q1和Q3(见图1)。UCT原有的内循环Q2是为了分别维持一个较严格的厌氧区和缺氧区以防硝酸盐氮与氧的进入。因为回流污泥被直接引入了接触池,从好氧池设置内循环Q3到缺氧池就十分必要,起辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸盐氮的作用。内循环Q1的设置能在好氧池和混合池间建立循环,以增加硝化或同时反硝化的机会,为获得良好的出水氮浓度创造条件。内循环的流量可通过在线监测的氧化还原电位仪来控制。2Dephanox工艺Wanner在1992年率先开发出第一个以厌氧污泥中PHB为反硝化碳源的工艺,取得了良好的除磷脱氮效果。之后据此提出了具有硝化和反硝化除磷双泥回流系统的Dephanox除磷脱氮工艺,如图2所示。图2Dephanox工艺流程回流污泥完成在厌氧池中的放磷和PHA的储备后在一中间沉淀池中进行泥水分离。分离后的上清液直接进入随后的固定膜反应池中进行硝化;被沉淀的污泥跨越固定膜反应池进入一缺氧的悬浮生长反应池内同时完成硝化和摄磷,然后再进入曝气池再生污泥(氧化细胞内