城市污水处理除磷脱氮的传统工艺与发展

北方环境第23卷第7期2011年7月城市污水处理除磷脱氮的传统工艺与发展刘昆，赵洋(天津市市政工程设计研究院，天津300051)摘要：通过多年的污水处理设计经验与相关资料总结，阐述了除磷脱氮机理，分析近年来城市污水生物除磷脱氮技术的研究发展，重点讨论了除磷脱氮传统工艺及其新工艺。关键词：除磷脱氮；传统工艺；新工艺中图分类号：X703．1文献标识码：A近年来我国水体富营养化问题日趋严重，如滇池、太湖都出现了氮、磷污染。依据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准规定，污水处理工艺方案必须有除磷脱氮功能，为满足排放标准工程设计上就必须在污水生物或二级处理后增加除磷脱氮工艺。故除磷脱氮深度处理工艺是防治水体氮、磷污染的最有效的方法。生物除磷脱氮工艺是目前污水处理厂设计中广泛采用的工艺，也是实际工程运行中较为经济和常用的方法，故本文重点介绍生物除磷脱氮工艺。1生物除磷脱氮机理1．1生物除磷机理生物除磷理论基础是“聚合磷酸盐(Poly—P)累积微生物”的摄磷释磷原理。聚磷菌在厌氧条件下受压抑，消耗糖元，将细胞内的聚合磷酸盐水解为磷酸盐并释放，产生的能量用来吸收降解环境中的有机物，转化为胞内碳源储存物PHB(聚B羟丁酸)贮存起来。当进入好氧环境内，聚磷菌以0：为电子受体，降解胞内贮存的PHB产生能量，过剩的能量从环境中摄磷，以聚磷酸高能键的形式贮存，形成高浓度含磷污泥，含磷污泥随剩余污泥排出，水中的磷得到去除。l1】1．2生物脱氮机理生物脱氮理论基础是“氨化一硝化一反硝化”三步脱氮原理。氨化：污水中的含氮有机物在好氧条件下，被氨化菌分解、转化为氨态氮。硝化：氨态氮在好氧条件下，被硝化菌分解氧化，首先在亚硝化菌的作用下，使氨(NH4)转化为亚硝酸氨；然后，亚硝酸氨在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氨。反硝化：硝酸氨和亚硝酸氨在缺氧条件下，被反硝化菌还原为气态氮，水体中的氮得到去除。2除磷脱氮传统工艺根据上述机理，生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环，经过多年发展，目前污水厂采用较广泛的工艺有：A'／O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺。2．1O工艺A2／O法是同步除磷脱氮工艺，即Anaerobic—Anoxic—Oxic厌氧一缺氧一好氧工艺，A2／O工艺是在上世纪70年代由美国专家在A／O工艺的基础上开发的，在原工艺中间加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。厌氧区(A)。主要功能是释放磷，同时氨化；缺氧区(A)，首要功能为脱氮，硝态氮是通过好氧反应器混合液回流(内循环)送来的；好氧区(0)，本去需设置曝气设备，为反应器充氧，反应器功能为：去除BOD，硝化反应，吸收磷，并内循环混合液至缺氧反应器。[21文章编号：1007—0370(2011)07-0130-02AZ／O工艺效果稳定，同步除磷脱氮，水力停留时间短，在缺)氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀(SV[<100)，有利于后续泥水分离，运行费用低。在实际工程设计中还需设置二沉池和鼓风机房，回流设备和回流构筑物。占地大，对管理要求高，故本工艺一般用于大中型污水厂。2．2SBR工艺SBR工艺即间歇式活性污泥处理系统。其工作原理是：流态上完全混合，有机物降解是时间上的推流。反应器的间歇运行，是通过其主要反应器一曝气池的运行操作而实现的。然而传统的SBR工艺除磷脱氮效果一般，为提高处理效果，派生出一系列的改良工艺。如CAST工艺将反应阶段设计成为缺氧一好氧一厌氧环境；而ICEAS工艺反应阶段反复“曝气好氧，闲置缺氧”；都能取得较好的去除效果。[312．3氧化沟工艺氧化沟是我国污水处理厂常用的工艺形式。氧化沟工艺是上世纪5O年代由荷兰的巴斯威尔(Pasveer)所开发的一种污水处理技术，通过不同溶解氧浓度梯度，实现厌氧、缺氧、好氧除磷脱氮。3除磷脱氮新工艺发展上述工艺随广泛应用。但也存在一些问题，如：投资大，运行费用高等。随着污水处理技术的发展，出现了一批能耗低，投资省，管理简单的处理工艺。下面介绍三种新型工艺：生物倍增工艺、MSBR工艺及分点进水工艺。3．1生物倍增(Bio—Dopp)工艺生物倍增污水处理工艺是由德国恩格拜环保技术公司开发的一项先进处理技术。该工艺由Bio—Dopp特有的曝气系统、固定床以及快速澄清池组成。在这一个反应器内同时实现生物除磷脱氮、氧化去除有机物、污泥硝化稳定。Bio—Dopp工艺集中污水生物处理工艺的优点，把微生物去除过程集中在一个反应器内同步进行，并实现水泥分离。省去传统工艺中的二沉池。通过培养特殊菌种达到低氧高效除磷的效果。而且Bio—Dopp曝气系统产生微小气泡，曝气效率高，反应器控制在低溶解氧水平(0．1-0．3mg／L)J，因此，曝气量大大降低，