脱氮除磷新途径——反硝化除磷

5,1丽玲等脱氮除磷新途径——反硝化除磷37脱氮除磷新途径——反硝化除磷刘丽玲操家顺河海大学南京210098林涛福建城乡规划设计研究院福州350003摘要介绍反硝化除磷的原理和两种反硝化除磷新工艺。反硝化除磷缓解了传统脱氮除磷工艺中存在的碳源紧张的矛盾，反硝化菌利用硝酸盐替代氧气作为电子受体进行聚磷，可节省曝气量、降低运行成本，是一种有前途的脱氮除磷途径。关键词硝化反硝化聚磷菌除磷随着社会的发展，早期单纯去除废水中有机物和悬浮物的污水处理工艺已不能满足人们对环境质量和水体富营养化日趋严重等的需要，这就要求现代污水处理工艺具有能同时去除氮、磷这类污染物的功能。目前，具有同时脱氮除磷功能的处理工艺有A2／(3、UCT、SBR及其变型等。由于要求同时脱氮除磷，这些处理工艺都不可避免地面临一些矛盾。比如，为保证污水中氨氮的硝化，要求系统中有较长的泥龄以富集一定数量的自养硝化菌；而从除磷方面考虑，则希望泥龄能够短一点；此外，除磷和反硝化都要求有足够的碳源，但我国的城市污水大都存在进水有机物浓度偏低，而总磷浓度相对较高的现象，因此，如对这类污水采用常规工艺进行脱氮除磷处理，碳源缺乏是一个比较严重的问题。现在，反硝化聚磷菌的发现，对解决低碳源废水脱氮除磷提供了有效的途径。1反硝化除磷以前人们曾观察到有些污水厂的缺氧池会发生聚磷的现象，但一直无法合理地解释这一现象。随着具有反硝化功能的聚磷菌的发现，这一疑问得到解答。这类聚磷菌独特之处就在于它不仅能够以氧气作为电子受体聚磷，而且在缺氧条件下能够以硝酸盐代替溶解氧作为电子受体进行聚磷，同时将硝酸盐还原成N2或氮化物，即以前需要通过聚磷菌和反硝化菌完成的工作，如今只需要这一类细菌就能够完成，人们把这种特殊的聚磷菌命名为反硝化聚磷菌(DPBs---Denitri—lyingP—bacteria)。反硝化聚磷菌的发现与传统的除磷基本理论并不矛盾，反而说明了硝酸盐对生物除磷的影响取决于硝酸盐出现的场合。如果硝酸盐出现在厌氧区，必定会因为争夺碳源而影响聚磷菌释磷；硝酸盐出现在聚磷菌充分释磷合成PHB(聚羟基丁酸)之后，则能为聚磷菌氧化PHB聚磷提供电子受体。反硝化除磷的优点是硝化产生的硝酸盐可以由反硝化聚磷菌在聚磷的同时除去，不需要额外的碳源，而且聚磷过程中的电子受体用硝酸盐代替，可以节省可观的曝气量。M．C．M、KUCA等的研究成果表明，通过反硝化除磷，碳源需求降低近5O％，可节省曝气量30％。与普通的聚磷菌相比，反硝化聚磷菌污泥产率较低，污泥产量可以减少约15％。与普通聚磷菌相比，反硝化聚磷菌是弱势菌属，这也使富集一定数量的反硝化菌有一定的难度。研究结果显示，要实现反硝化聚磷，一般要求有一个较长水力停留时间的厌氧池和缺氧池，并尽量减少曝气时间，同时对泥龄也有较为严格的要求。由于反硝化聚磷的复杂性，现有反硝化除磷工艺并不多，典型的有BCFS工艺和DE—PHANOX工艺，以下作简要介绍。刘丽玲：河海大学环境科学与工程学院在读硕士研究生。E—mail：nnn660@126．tom。8～术发一驴驴～技开一‘维普资讯http://www.cqvip.com38CHEI~ICAIENGINEERINGDESIGN化工设计2004，14(2)2反硝化除磷工艺2．1BCFS工艺BCFS工艺是荷兰Delft科技大学在U(N、工艺的基础上发展起来的，并增加了两个反应池和一路回流，见图1，通过氧化还原电位来控制各反应池的回流量，以达到反硝化聚磷菌的最佳生长条件。BCFS工艺泥龄控制在50天左右，使硝化反应充分进行，为反硝化除磷提供充足的硝酸盐。为了保证出水磷浓度，该工艺在厌氧池末端上设置了一个磷剔除器，剔取一部分富磷污水进行化学辅助除磷。BCFS工艺是一种新型的在线生物脱氮除磷及旁线化学除磷组合而成的生物化学脱氮除磷工艺。赝氢油诜择油缺氢油缺氢，捍氢油捍氢油二沉出水图1BCFS工艺流程图该工艺流程：污水首先进入厌氧池，与从缺氧池回流的污泥充分混合，污水在厌氧段水解产生的易降解有机物，被反硝化聚磷菌释磷并合成PHB。回流的污泥是经缺氧池反硝化，硝酸盐含量已经很少，不会干扰聚磷菌释磷。由于厌氧池末端污水中磷含量最大，在此处设置了一个磷剔除器，用来抽取一定混合液进行旁路化学除磷，这样不仅可以节省药剂，还为磷的回用提供可能。出厌氧池的污水入选择池，与从二沉池回流污泥混合。污水在经过厌氧池发酵水解后，还有少部分易降解有机物没有被聚磷菌吸收，如果这类有机物直接进入缺氧池，很可能会引起污泥膨胀。设置选择池后，大量呈“饥饿态”的回流污泥可以将残留的易降解有机物很快吸收，同时回流带回的少量硝酸盐在该池可以通过反硝化除去。回流污泥再生过程较快，只需15min左右就可以完成，经过选择池后的出水COD已经接近于排放出水C0D。与没有设置选择池的B