脱磷除氮工艺比较.doc

青海大学，脱磷除氮工艺 几种生物脱氮除磷的工艺比较付进南（青海大学，化工学院，盐湖系，西宁市810016）摘要：传统活性污泥法在去除有机污染物的同时，因为同化作用可以去除污水中部分营养性氮、磷物质，一般情况下总氮去除率约10%-20%，总磷去除率约5%-20%。城镇污水处理厂通常需要在一个流程中同时完成脱磷、除氮功能。今年来，随着对生物脱磷除氮的机理研究不断深入，以及各种新材料、新技术、新设备的不断运用，衍生出了许多新的生物脱磷除氮工艺。如A2 /O工艺、UTC及改良UTC工艺、SBR工艺、卡鲁塞尔(Carrousel) 氧化沟工艺等。随着生物脱氮除磷技术研究的深入, 工艺简单、处理效率高、能耗低的组合新工艺将成为脱氮除磷工艺的发展趋势。关键词：脱磷除氮；生物处理；富营养化；城市污水 近年来我国水体富营养化问题日益严重, 而氮、磷是引起水体富营养化得主要因素。太湖和滇池都出现了不同程度的氮、磷污染, 赤潮在我国也频繁发生。防治水体富营养化最有效的途径就是对工业废水和生活污水进行脱氮除磷的深度处理。 今后建设污水处理厂时应该充分考虑选用具有脱氮除磷功能的工艺, 因此,本人对已成熟的几种城市污水脱氮除磷处理工艺进行了比较,对各工艺存在的问题进行了分析。1 城市污水脱磷除氮处理主要工艺1.1 A2 /O工艺 A2 /O工艺或称AAO工艺，是英文anaerobic-anoxic-oxic第一个字母的简称，在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能够同时做到脱磷、除氮和有机物的降解，其工艺流程图如下： 图1 A2 /O工艺流程图污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从沉淀池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氮化。污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应池，本反应池的首要功能是进行除氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应池传输过来，通常内回流量为2-4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。混合液从缺氧反应池进入好氧反应池，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应池除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧池反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。该工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污染沉降性能好。该处理系统出水中磷浓度基本可达到1mg/L，氨氮也可达到8mg/L一下。1.2 UTC及改良UTC工艺 UTC工艺为南非开普敦大学研究来发，其基本思想是减少回流污泥中的硝酸盐对厌氧池的影响，UTC工艺的回流污泥是回到缺氧池而不是厌氧池，从缺氧区出来的混合液硝酸盐含量很低，回流到厌氧区后为污泥的释磷反应提供了最佳的条件。由于混合液悬浮固体浓度较低，厌氧区停留时间较长。将沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池, 避免回流污泥中的硝酸盐对除磷效果的影响, 增加了缺氧池到厌氧池的混合液回流, 以弥补厌氧池中污泥的流失, 强化除磷效果。图2 UTC工艺流程图 改良UTC工艺中污泥回流到相分隔的第一缺氧池，不与混合液回流到第二缺氧池的硝酸盐混合，第一缺氧池主要对回流污泥中硝酸盐反硝化，第二缺氧池是系统的主要反硝化池。 图3 改良UTC工艺流程图1.3 SBR工艺SBR 是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水排放和污泥回流均在同一池子中完成，可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。进水后进行一定时间的缺氧搅拌，好氧菌将利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解，此时水中的溶解氧迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；然后池体进入厌氧状态，聚磷菌释放磷；接着进行曝气，硝化菌进行硝化反应，聚磷菌进行磷吸收；经一定反应时间后，停止曝气，进行静置沉淀；当污泥沉淀下来后，滗出上部清水，而后再进入原污水进行下一个周期循环，如此周而复始。SBR 的运行一般按进水、曝气、沉淀、排水、闲置5 个工序，依次在同1 个SBR 反应池中周期性进行。通过调整运行周期以及控制各工序的时间的长短，可实现对氮、磷等营养物的去除。SBR 最早由美国Irvine 在20 世纪70 年代初开发的，80 年代初出现了连续进水的间歇式循环延时曝气活性污泥工艺（ICEAS），随之Goranzy 教授开发了循环式活性污泥工艺（CASS）和周期循环式活性污泥工艺（CAST），90 年代比利时的SEGHERS 公司又开发了一体化活性污泥工艺（UNITANK）系统，把经典SBR 的时间推流与连续系统的空间推流结合了起来。 图4 SBR工艺流程图1.4 卡鲁塞尔(Carrousel) 氧化沟工艺 卡鲁塞尔(Carrou sel) 氧化沟是一种单沟式环型氧化沟, 在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机, 也可以用转碟曝气机, 兼有供氧和推流搅拌作用。 污水在沟道内转折巡回流动, 处于完全混合形态, 有机物不断氧化得以去除。 该氧化沟一般设有独立的沉淀池和污泥回流系统。卡鲁塞尔氧化沟具备一般氧化沟的共同优点, 工艺流程简单, 抗冲击负荷能力较强, 出水水质较稳定。其独特在于: 单台曝气设备功率大, 数量较少, 投资较少, 维护点相对较少, 且易于维护。 图5 卡鲁塞尔工艺流程图2 各脱磷除氮工艺特点及参数比较2.1 各脱磷除氮工艺性能特点 表1 各脱磷除氮工艺性能特点工艺名称优点缺点A2 /O同时脱磷除氮；反硝化过程为硝化提供碱度；反硝化过程同时除去有机物；污泥沉降性能好回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；脱氮受内回流比影响；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物UTC及改良UTC工艺减少了进去厌氧区的硝酸盐量，提高了除磷效率；对有机物浓度偏低的污水，除磷效率有所改善；脱氮效果好操作较为复杂；需增加附加回流系统SBR可同时脱磷除氮；静置沉淀可获得低SS出水；耐受水力冲击负荷；操作灵活性好同时脱氮除磷时操作复杂；滗水设施的可靠性对出水水质影响大；设计过程复杂；维护要求高，运行对自动控制依赖性强；池体容积较大卡鲁塞尔(Carrou sel) 氧化沟可同时脱磷除氮；不需将混合液提升；可获得高的脱氮率；对BOD,COD,N及P的去除率分别可达95%，90%，75%和65%TN去除率不稳定；不能同时达到除N除P效果都好；供氧和搅拌之间存在矛盾2.2 各脱磷除氮工艺设计参数 表2 各脱磷除氮工艺设计参数工艺名称SRT/dMLSS/(mg.L-1)停留时间/h污泥回流比/%混合回流比/%厌氧区缺氧区好氧区A2 /O10-203000-40001-20.5-35-1025-100100-400UTC及改良UTC工艺10-253000-40001-22-44-1280-100200-400（缺氧）100-300（好氧）SBR20-403000-40001.5-31-32-4卡鲁塞尔(Carrou sel) 氧化沟20-303000-40002-31-210-403 结语生物、脱磷除氮系统的剩余污泥在浓缩或硝化过程中的上清液含有较高的磷，上清液中的磷在回流到污水处理厂前端后，又会进入污水处理系统形成磷的循环。建议尽可能减少贮泥池的容积，并采用带充氧的搅拌设备，或者运用气浮浓缩，或者采用机械浓缩脱水一体化设备，尽量减少污泥处理过程中的磷释放量。对污水处理过程中的回流上清液进行单独加药沉淀处理，也是减少磷再次进入污水处理系统的一个有效方法。a. 脱氮除磷工艺各有利弊, 在选择工艺时要充分考虑工艺的脱氮除磷能力, 工艺运行的稳定性以及当地管理水平。b. A2 /O工艺应用早, 积累的运行管理经验丰富, 工艺相当成熟, 技术风险性小。 因该工艺是从普通活性污泥法基础上发展起来的, 故其适用于老污水厂的改造. 对于新建污水厂, 需要充分考虑其不利因素, 可以通过改良, 在一定程度上使其运行效果更稳定。A2 /O 工艺适合大型污水处理厂。参考文献1何文远，杨海真.城市污水脱氮除磷工艺的比较分析J.华中科技大学学报，2003,20（1）:85-87.2高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程第三版下册M.北京：高等教育出版社，2007.147-164.3郭劲松，罗本福，方芳. 生物脱氮研究的新进展全程自养脱氮工艺J.环境科学与