污水生物除磷技术的发展进程

第40卷第2期辽宁化工Vol.40，No.22011年2月LiaoningChemicalIndustryFebruary，2011基金项目：住宅和城乡建设部科技攻关项目，项目号：2009-k7-9；辽宁省教育厅重点实验室项目，项目号：2009S084。收稿日期：2010-11-10作者简介：高志国（1977-），男，工程师，硕士，辽宁鞍山人，1998年毕业于沈阳建筑大学给水排水工程专业，研究方向：从事水污染控制技术设计与研究。E-mail：ykhb-gzg@tom.com，电话：15941758864。污水生物除磷技术的发展进程高治国1，2，杨严2，陈文通2(1.营口市环境保护科学研究所，辽宁营口115003；2.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要：介绍了生物除磷的发展趋势，对传统的生物除磷技术和反硝化除磷技术的原理和新工艺进行讨论，比较了各自生物除磷工艺的优缺点，针对不同地区的水质、达标要求，选择适应当地发展要求的工艺，对于工程实践有指导意义。关键词：生物除磷工艺；生物除磷机理；反硝化除磷中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004-0935（2011）02-0134-03经济全球化飞速发展的同时，带来了严重环境问题。特别是氮（N）、磷（P）的超标排放，导致水体富营养化日趋严峻。除磷方法主要有生物除磷和化学除磷。生物除磷是在传统污水生物处理工艺的基础上发展起来的，工艺简单，且处理成本低，因此，生物除磷技术是目前污水处理领域的研究的热点之一。1生物除磷机理1.1传统生物除磷技术生物除磷机理是利用聚磷细菌(PAO)通过厌氧、好氧交替环境,来实现磷放释放和过量吸收,并以聚磷酸盐的形式积累于细胞内,然后作为剩余污泥排出，达到除磷的目的。聚磷细菌在厌氧条件下能分解其细胞内的聚磷酸盐而产生ATP（三磷酸腺甘），并将产生的能量用以将废水中的脂肪酸等小分子量的有机物摄入细胞中，并以PHB（聚-β-羟基丁酸盐）和糖原等有机颗粒的形式储存于细胞内，同时将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外[1]。聚磷菌在好氧条件下又可以利用PHB氧化分解所释放出的能量来摄取废水中的磷，并将其聚合成磷酸盐而储存于细胞中。聚磷菌在好氧条件下吸磷和在厌氧条件下放磷并不存在平衡关系，一般情况是好氧吸磷量比厌氧放磷量要多。污水生物除磷正是利用这一特点，通过剩余活性污泥的排放，排出处理系统中的磷。1.2反硝化除磷技术反硝化除磷是利用以NO3-为电子受体的聚磷菌来实现的。在厌氧/缺氧交替运行条件下,活性污泥中会富集具有反硝化除磷作用的兼性厌氧微生物,该种微生物能以O2和NO3-等作为电子受体。再经筛选、培养驯化出一类能以NO3-为电子受体的聚磷菌优势菌属,即DPAO。DPAO在厌氧条件下能够分解细胞内的聚磷酸盐，形成磷酸排除细胞外,同时产生ATP,并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞,以聚-β-羟基丁酸(PHB)及糖原的形式贮存于细胞内[3]。DPAO在缺氧条件下又能以NO3-为电子受体,分解菌体内贮存的PHB,并利用这一过程中释放的能量来过量摄取污水中的磷,从而达到除磷目的。2生物除磷工艺的发展2.1传统生物除磷工艺2.1.1厌氧/缺氧/好氧（A2/O）生物脱氮除磷工艺A2/O工艺是AnaerobicAnoxic/Oxic的简称。他是20世纪70年代美国在A/O工艺基础上开发出来的同步生物脱氮除磷污水处理工艺。该工艺的特点是工艺流程简单，在厌氧、缺氧、好氧交替的条件下能够实现同步脱氮除磷；总的停留时间短，不需外加碳源，运行费用低。工艺流程如图1所示。图1A2/O工艺流程图2011年2月高治国，等：污水生物除磷技术的发展进程1352.1.2UTC工艺此项工艺将A2/O中的污泥回流由厌氧区改到缺氧区,使污泥经反硝化后再回流至厌氧区,使回流污泥中的硝酸盐含量降低。避免了NO3--N对厌氧段聚磷菌释磷的干扰，提高了磷的去除率，也对脱氮没有影响，该工艺对氮和磷的去除率都＞70%[3]。工艺流程如图2所示。图2UTC工艺流程图2.1.3VIP工艺VIP工艺是美国Virginia洲HamptonRoads公共卫生区与CHAMHILL公司于20世纪80年代末开发并获得专利的。该工艺由厌氧、缺氧和好氧3个反应器组成，而且都是由多个完全混合反应器串联组成的,因此使有机物产生一定的浓度梯度,从而提高了厌氧池释磷和好氧池摄磷的速度,缩短了水力停留时间，减小了反应器总容积[4]。由于传统的生物除磷脱氮工艺存在着硝酸盐影响释磷等问题，为了解决脱氮除磷的矛盾，国内外学者通过研究，提出了一些新的理论与工艺，其中最受重视的就是反硝化除磷技术[5]。工艺流程如图3所示。图3VIP工艺流程图2.2反硝化除磷工艺2.2.1颗粒污泥工艺颗粒污泥法的研究尚停留在初级阶段，颗粒污