脱氮除磷新工艺.docVIP

脱 氮 除 磷 新 工 艺 姓名：张亚 青海大学化工学院环境工程系 摘要：水体富营养化对水环境构成了严重的威胁，是当今世界性的水污染治理难题。加强城市污水的处理，提高城市污水处理厂出水的氮、磷指标，控制氮、磷等营养物质进入水体，是解决水体富营养化的重要途径。通过参阅国内外文献资料，本文介绍了城市污水处理脱氮除磷新工艺——分点进水高效脱氮工艺、生物倍增工艺及厌氧氨氧化工艺，对其特点和实际中的应用进行了总结，并对污水生物脱氮除磷技术的前景提出了展望，为进一步研究提供借鉴。 关键词： 水体富营养化； 生物脱氮除磷； 分点进水高效脱氮工艺； Bio—Dopp工艺； ANAMMOX工艺 0 前言 随着水体富营养化问题的日益尖锐化和社会发展对环境要求的提高，污水脱氮除磷技术已经成为污水处理领域的热点和难点。目前，污水厂广泛采用的脱氮除磷工艺有：A2/O，SBR，氧化沟等。而传统工艺存在基建投资大（池容大）、运行费用高（硝化充氧能耗高、市政污水厂需投加碳源和碱等）、能量浪费等一系列问题。此外，传统工艺的脱氮效率受进水水质的影响，低碳源污水在不投加外碳源的情况下，其脱氮效率低。因此，研究和开发高效、经济的脱氮工艺成为当前城市污水处理的热点。随着污水处理技术的不断发展，出现了一批低能耗、低投资，管理简单的处理工艺[1-4]。 1 生物脱氮除磷机理 1.1 生物脱氮机理 生物脱氮包括氨化、硝化、反硝化三个过程，即水体中的有机氮首先在氨化菌的作用下，转化为氨态氮，这也就是所谓的氨化阶段；之后是硝化阶段，氨态氮在好氧的条件下通过亚硝化菌和硝化菌转化为N NO-3；最后是反硝化阶段，该阶段在缺氧的条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮转化为2 N 。　　而近来的一些研究发现，在好氧的条件下发生了同时硝化和反硝化作用；在厌氧的条件下，氨态氮减少；这些现象都无法用传统生物脱氮理论来解释，表明除了传统的生物脱氮理论外，还存在其他的生物脱氮原理[2]。　　1.2 生物除磷机理 传统生物除磷理论认为，在厌氧的条件下，聚磷菌把细胞中的聚磷水解为正磷酸盐释放胞外，并从中获取能量，并利用污水中易降解的有机物，如挥发性脂肪酸(VFA)，合成储能物质聚B 一羟基丁酸(PHB)等储于细胞内；然后在好氧的条件下，聚磷菌以游离氧为电子受体，氧化细胞内储存的PHB，并利用该反应产生的能量，过量从污水中摄取磷酸盐，合成高能ATP，其中一部分又转化为聚磷，作为能量储于细胞内，好氧吸磷大于厌氧释磷量，通过排放富磷污泥可以实现高效除磷目的[3]。　　而近来的一些研究发现，在缺氧条件下，部分聚磷菌利用-3NO 作为电子受体氧化胞内储存的PHB，并从环境中摄磷实现同时反硝化和过度摄磷，即反硝化除磷现象。 2 生物脱氮除磷新工艺 2.1 ECOSUNIDE 工艺 本工艺是以张雁秋[5-10]等人提出的统一动力学理论、动力学负荷理论、回流污泥浓度优化理论为依据，创造出在特殊工艺条件下，提高了活性污泥中的硝化菌的比例，突破了传统活性污泥法硝化速度慢，实现了短时高效脱氮，最终研发出城市污水高效脱氮处理新工艺。该工艺与传统生物处理工艺比较，主要是根据统一动力学理论发现了生物因子非线性反应增长现象，即生物浓度较高时，反应速度与生物浓度之间呈非线性关系（增加生物浓度时反应速度增加较少），增加活性污泥浓度，相对提高硝化菌在生物相中所占的比例。　　根据以上提出的几种理论，可以归纳出：高污泥浓度对硝化有利；控制动力学负荷可以控制硝化微生物与脱碳微生物之间的营养竞争关系，造成低底物浓度环境，进一步促进硝化；依据回流比影响回流污泥浓度及系统内底物浓度理论，通过计算机寻优找出最佳回流比；通过控制溶解氧浓度实现同步硝化反硝化。　　该工艺的最大特点是通过分点-多点特殊配水造成的高污泥浓度，中学生物系统长期处在高污泥浓度及低营养状态下工作，使硝化菌、亚硝化菌、反硝化菌的繁殖处于生长优势，提高了脱氮效率，同时使得生物反应池总停留时间减短，减少生化池的总容积，进而缩短占地面积，与传统工艺相比可减少投资20%。该工艺结合了节能集成技术、高效曝气技术、无内回流技术、高污泥浓度梯度污泥减量技术、高污泥浓度高效捕集气泡技术，池内无搅拌器、无回流泵、污泥减量使脱水系统设备减少30%，节约了运行费用。　　ECOSUNIDE 工艺在实际中也有广泛高效的应用。张雁秋等人通过该工艺对临沂市污水处理厂原先的氧化沟工艺进行改造，比使用传统工艺改造节约了2700 万元，以较低的投资和运行费用，实现了高效脱氮除磷。排水水质由原先的仅达到城镇污水处理厂排放标准（GB18918-2002）二级标准到改造后的达到一级标准，一些主要指标达到了一级（A）标准[11]。　　2.2 生物倍增工艺 　　生物倍增（Bio—Dopp