可持续除磷脱氮BCFS工艺

可持续除磷脱氮BCFS®工艺＊郝晓地汪慧贞MarkvanLoosdrecht提要基于UCT的BCFS®工艺突出反硝化除磷在系统中的作用;考虑了两种可能影响生物除磷效果的情况,充分利用磷细菌对磷酸盐的亲和性,将生物摄磷与富磷上清液(来自厌氧释放)离线化学沉淀有机结合;使系统在稳定的SVI(<120mL/g)下能获得良好的出水水质(总磷≤0.2mg/L;总氮≤5mg/L)。该工艺具有处理过程中COD和O2消耗量较少、剩余污泥量低等特点,这使其在可持续性方面具有一定意义。同时介绍了BCFS®工艺独特的同心圆反应池结构、在线过程控制等方面的情况。关键词BCFS反硝化除磷丝状菌磷离线分离同心圆反应池氧化还原电位＊由北京市教育委员会科技发展计划项目(01KJ-059)资助。0概况实现反硝化除磷能分别节省约50%和30%的COD与氧的消耗量,相应减少剩余污泥量50%[1～2]。反硝化除磷在原理上是通过一种兼性反硝化细菌(DenitrifyingPhosphorus-removingBacte-ria,DPB)独特的生物摄/放磷作用而实现的,这种被确认了的生物除磷新途径将反硝化脱氮与生物除磷有机地合二为一[3]。这就是反硝化除磷可节省能源与资源的原因所在,因而被誉为可持续的处理技术。事实上,实践中已盛行生物除磷UCT工艺存在着不少DPB细菌,尽管UCT的设计原理仅仅是基于对专性好氧聚磷细菌(PhosphateAccumulatingOrganisms,PAOs)所需环境条件的工程强化。在工程实践中,为最大程度地从工艺角度创造DPB的富集条件,荷兰代尔夫特工业大学(TUDelft)Kluyver生物技术实验室研发出一种变型的UCT工艺———BCFS®,并在10座升级或新建污水处理场中实际应用[4～5]。不仅如此,荷兰BDG公司与WGS公司合作,构思出了独具匠心的同心圆式反应池结构,实现了紧凑的工艺设计。BCFS®工艺除突出可持续方面的特点外,最大的优点就是能保持稳定的处理水水质,使出水总磷≤0.2mg/L,总氮≤5mg/L。这与我国不少工程技术人员或运行管理人员所持的生物除磷工艺不成熟或不过关之观念形成了巨大反差。显然,对生物除磷原理认识的不充分或运行管理中在线控制薄弱可能导致我们上述认识上的误区。为此,有必要对在荷兰已经十分成熟的BCFS®工艺从流程、结构、控制等方面的情况做些详尽介绍,以供我国工程技术人员与运行管理人员参考。1工艺创新图1BCFS®工艺流程示意1.1反应池从流程上看(见图1),BCFS®工艺在主流线上较UCT工艺增加了两个反应池。第一个增加的反应池介于UCT工艺的厌氧与缺氧池中间,即图1中所示的接触池。虽然以推流方式运行的厌氧池相当于一个厌氧选择池所起到的作用,但厌氧池出水中所含少量溶解性水解产物(COD)仍可为丝状菌生长创造机会,例如,高级脂肪酸能诱发MicrotrixPar-vicellaA类丝状菌繁殖。工程理论与运行实践均已证明,在厌氧与缺氧池之间增设一个接触池可起到第二选择池的作用。在不曝气的接触池中,回流污泥与来自厌氧池的混合液充分混合,以吸附剩余COD。吸附过程最短仅需10min即可完成,所以,给水排水Vol.28No.920027DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2002.09.004一个小容积的接触池就可以奏效。因接触池是缺氧的,所以来自回流污泥中的硝酸氮能被迅速反硝化脱除。在此情形下,丝状菌生长异常缓慢,因为来自于二沉池的回流污泥已在好氧池中得到充分再生,回流至接触池后有能力吸附掉几乎所有来自厌氧池的剩余COD。这样,接触池中的出水COD浓度几乎已接近二沉池出水浓度。为了防止污泥膨胀,回流污泥的吸附能力应该很强,这可以通过控制好氧池中的曝气强度来实现。在接触池中,DPB亦开始利用硝酸氮反硝化除磷,这个过程在缺氧池中继续进行。实际运行情况表明,80～120mL/g(夏季80mL/g,冬季100mL/g,最大120mL/g)的SVI值是BCFS®工艺特有的污泥指数[5]。BCFS®工艺在主流线上增加的第二个反应池是混合池(缺氧或好氧),介于UCT工艺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与反硝化,从而保证出水含有较低的总氮浓度。这个新增设的反应池体积约为全部反应池总体积的1/3,仅在以下三种情况时方适当曝气:①好氧池溶解氧(DO)浓度太低;②混合池中氧化还原电位太低(<-150mV);③缺氧池中氧化还原电位太低。即使对混合池曝气,其DO也维持在较低浓度(≤0.5mg/L),因为要保证同时的硝化与反硝化发生,以及反硝化除磷能够继续。实际运行中,混合池每天曝气8～12h。与也占系统体积1/3的好氧池合计,污泥总的好氧时间大约为0.5d,这样能保证污泥再生充分,并获得一个稳定的SV