廢水生物脫氮除磷新工藝研究與應(yīng)用

姚日鵬 魏新全 李德義

濟(jì)南中天環(huán)?？萍加邢薰?山東濟(jì)南 250105

社會(huì)的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，使得水資源需求量迅速增加，傳統(tǒng)的污水處理只能怪夠去除水中的有機(jī)污染物，在氮磷等物質(zhì)的取出術(shù)巷效果不佳。而水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的主要因素就是氮磷物質(zhì)，因此，為了解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，我國(guó)加大對(duì)水污染防治的研究，積極開(kāi)發(fā)新的生物脫氮除磷法，改善當(dāng)前的脫氮除磷工藝，提高脫氮除磷效果。

1 生物脫氮除磷新理論

1.1 脫氮新理論

脫氮新理論是基于傳統(tǒng)脫氮理論得到的，該理論包括同時(shí)、短程的硝化反硝化反應(yīng)以及厭氧氨氧化反應(yīng)。近些年，研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，短程硝化反硝化反應(yīng)在脫氮方面的優(yōu)勢(shì)比較多，例如減少系統(tǒng)供氧量，并節(jié)約污水處理時(shí)間等，縮短污水處理運(yùn)行，降低污泥產(chǎn)量。研究得到，pH、DO等都能夠做到短程硝化反硝化反應(yīng)所積累的NO2-物質(zhì)。而且，硝化反硝化反應(yīng)就是在同一反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)在好氧與缺氧下，系統(tǒng)可以同時(shí)對(duì)硝化反應(yīng)以及反硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫氧工作[1]。相較于傳統(tǒng)脫氧理論而言，SND脫氧技術(shù)能夠使硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)中的堿得到互補(bǔ)，進(jìn)而保證PH穩(wěn)定，無(wú)需再添加堿，減少外加碳等，也可以使反應(yīng)器尺寸縮小，并縮短反應(yīng)時(shí)間，降低運(yùn)行費(fèi)用。

厭氧氨氧化反應(yīng)中，在缺氧、厭氧條件下，一種自養(yǎng)型細(xì)菌以NH4+為電子供體，并以NO3-或NO2-為電子受體，在此過(guò)程中，NH4+會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，NO3-或NO2-會(huì)還原成氣態(tài)氮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫氧。該反應(yīng)過(guò)程的重點(diǎn)是要處于厭氧或缺氧環(huán)境中，利用反應(yīng)器對(duì)供氧量和反硝化所需電子供體實(shí)現(xiàn)控制，進(jìn)而積累NO2-。

1.2 除磷新理論

反硝化除磷理論作為新型除磷機(jī)理代表，其來(lái)自厭氧性反硝化除磷菌，該理論認(rèn)為，缺氧情況下，DPRB可以以NO3-為電子受體，同時(shí)進(jìn)行生物攝磷和脫氮。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌在通過(guò)厭氧、缺氧以及好氧等工序后，50%聚磷菌會(huì)以O(shè)2和NO3-為電子受體，進(jìn)而做到聚磷[2]。吸磷和反硝化脫氮時(shí)，不同生物同時(shí)進(jìn)行反硝化聚磷反應(yīng)，在同反應(yīng)器內(nèi)，同種細(xì)菌通過(guò)生物反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行超量吸磷以及反硝化反應(yīng)，并促使反硝化脫氮和吸磷反應(yīng)合二為一，進(jìn)而做到一碳兩用。

2 生物脫氮除磷新工藝及其應(yīng)用

2.1 ANAMMOX工藝

ANAMMOX工藝即厭氧氨氧化工藝，其是由荷蘭所研發(fā)的。SHARON工藝進(jìn)行硝化反應(yīng)會(huì)對(duì)有機(jī)碳源有所硝化，同時(shí)會(huì)有較高的出水亞硝酸鹽濃度，因此，以該工藝為反硝化反應(yīng)器，能夠有效提高脫氮效率。ANAMMOX工藝 進(jìn)水就是SHARON工藝出水，厭氧條件下，氨氮與亞硝酸鹽能夠變?yōu)镹2與水，其工藝流程如圖1。ANAMMOX工藝與SHARON兩個(gè)工藝聯(lián)合對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行處理，其無(wú)需在加入碳源，相較于傳統(tǒng)工藝而言，耗氧量能夠節(jié)省50%，二氧化碳、污泥等數(shù)量都會(huì)降低，其產(chǎn)生的污染也會(huì)下井，應(yīng)用前景比較好[3]。

2.2 A2NSBR工藝

A2NSBR工藝有2個(gè)反應(yīng)器，其中，A2/O-SBR反應(yīng)器用于COD去除以及反硝化除磷脫氧，N-SBR反應(yīng)器用于硝化工作。二者活性污泥是分開(kāi)的，只能夠交換沉淀后得到的上清液。

N-SBR反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)水與泥齡過(guò)長(zhǎng)使得污泥濃度以及負(fù)荷下降，進(jìn)而降低曝氣量，硝化效果更好。A2/O-SBR反應(yīng)器中，好氧區(qū)發(fā)生率好氧吸磷以及硝化反應(yīng)，將水中含有的磷與氨氮去除出去。研究得到，兩個(gè)反應(yīng)器聯(lián)合使用能夠?qū)⒚摰滋匦苑€(wěn)定，除磷率為100%，脫氮率為90%，適用于在BOD5/TP值不高的污水處理中[4]。

2.3 SHARON工藝

SHARON工藝就是短程硝化反硝化反應(yīng)，也就是在亞硝化中做好氨氮氧化控制，之后完成反硝化反應(yīng)。此工藝的重點(diǎn)就是利用硝化和亞硝化細(xì)菌的成長(zhǎng)速度差異性，對(duì)水力停留時(shí)間，淘汰掉反應(yīng)器中的硝化細(xì)菌，提高亞硝化細(xì)菌地位，進(jìn)而控制好氨氧化，在缺氧情況下實(shí)現(xiàn)反硝化。如圖2。

2.4 BICT工藝

BICT工藝包括上清液和污泥兩部分循環(huán)，也就是主反應(yīng)器懸浮污泥相以及膜法硝化區(qū)污泥相兩種，其包括多個(gè)并聯(lián)間歇運(yùn)行反應(yīng)器，又連續(xù)運(yùn)作的好氧、厭氧以及沉淀區(qū)等單元組成。原污水和沉淀區(qū)回流污泥先要進(jìn)入到厭氧反應(yīng)器中，利用攪拌混合中高負(fù)荷梯度導(dǎo)致的壓力進(jìn)而選擇出絮凝性細(xì)菌，提高污泥沉降性，并做好聚磷菌釋磷，通過(guò)釋磷后，按照次序?qū)⒒旌弦阂淮涡宰⑷氲椒磻?yīng)器中。主反應(yīng)器出于缺氧攪拌時(shí)期，生物膜硝化反應(yīng)器利用硝化液回流泵，其中的硝化液會(huì)進(jìn)入到沉淀區(qū)，沉淀區(qū)的泥水分離后，其中的上清液會(huì)流入到硝化反應(yīng)器以及閉路循環(huán)系統(tǒng)中。通過(guò)原水碳源來(lái)實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮工作，之后主反應(yīng)器會(huì)實(shí)現(xiàn)曝氣、沉淀以及撇水，之后進(jìn)入到下個(gè)周期中。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)以及處理目標(biāo)，對(duì)SBR曝氣進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化缺氧攪拌時(shí)間以及周期，去除不同污染物。膜法消化去能夠持續(xù)曝氣，進(jìn)而加強(qiáng)硝化反應(yīng)，新工藝解決了硝化中長(zhǎng)泥齡以及除磷短泥齡存在的矛盾。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，廢水處理中應(yīng)用比較廣泛的生物除磷脫氮工藝是基于傳統(tǒng)生物除磷脫氮形成的組合工藝，由于生物特性差異，導(dǎo)致同系統(tǒng)中的不同功能菌群相互作用，對(duì)工藝穩(wěn)定性產(chǎn)生了制約。本文在創(chuàng)新工藝基礎(chǔ)上，對(duì)各種高效脫氮除磷工藝進(jìn)行研究，并在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究基礎(chǔ)上證明了新工藝的實(shí)用性，其具有廣闊的應(yīng)用前景。