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高效生物脫氮除磷工藝對比 哪種最可靠?

文章出處:亚游网址環境 人氣: 發表時間:2020-02-28 15:12

  1. 汙水生物脫氮除磷的基本原理

  在好氧條件下通過硝化反應先將氨氮氧化為硝酸鹽,再通過缺氧條件下的反硝化反應將硝酸鹽異化還原成氣態氮從水中去除。由此而發展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區和好氧區分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨立進行。

  汙水生物除磷是通過厭氧段和好氧段得交替操作,利用活性汙泥的超量吸磷特性,使細胞含磷量相當高的細菌群體能夠在處理係統的基質競爭中取得優勢,剩餘汙泥的含磷量達到 3%-7%,進入剩餘汙泥的總磷量增大,處理出水的磷濃度明顯降低。

  2. 生物脫氮除磷工藝的比較

  2.1AAO 工藝

  傳統的 AAO 工藝流程是:汙水首先進入厭氧池,兼性厭氧菌將水中的易降解有機物轉化成 VFAS1 回流汙泥帶入的聚磷菌將體內的聚磷菌分解,此為釋磷,所釋放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厭氧的環境下維持生存,另一部分共聚磷菌主動吸收 VFAS,並在體內儲存 PHB。進入缺氧區,反消化細菌就利用混合液回流帶入硝酸鹽及進水中的有機物進行反消化脫氮,接著進入好氧區,聚磷菌除了吸收利用汙水中殘留的易降解 BOD 外,主要分解體內儲存的 PHB 產生的能量供自身生長繁殖。最後,混合液進入沉澱池進行泥水分離,上清液作為處理水釋放,沉澱汙泥的一部分回流厭氧池,另一部分作為剩餘汙泥排放。

  

 

  AOO 工藝流程圖

  該工藝簡潔,汙泥在厭氧、缺氧、好氧環境中交替運行,絲狀菌不能大量繁殖,汙泥沉降性能好。該處理係統出水中磷濃度科達到 1mg/L 以下,氨氮也可達到 8mg/L 以下。

  該法需要注意的問題是,進入沉澱次得混合液通常要保持一定的溶解氧濃度,以防止沉澱池中反消化和汙泥厭氧釋磷,但這會導致回流汙泥和回流混合液中存在一定的溶解氧回流汙泥存在的硝酸鹽對厭氧釋磷過程也存在一定的影響,同時,係統所排放的剩餘汙泥中。僅有的一部分汙泥是經曆了完整的厭氧和好氧的過程,影響了汙泥的充分吸磷。係統汙泥泥齡因為兼顧硝化菌的生長而不可能太短,導致除磷效果難以進一步提高。

  2.2 改良 Bardenpho 工藝

  Barnard 公益在缺氧池之前增設了一個厭氧池,保證了磷的釋放,從而保證了聚磷菌好氧條件下有更強的吸收磷的功能,提高了除磷效率。該工藝進水和回流汙泥在厭氧池混合接觸,從而促進發酵作用和磷釋放的進行。該工藝的缺點是汙泥回流攜帶的硝酸鹽回到厭氧池會對除磷有明顯的不利影響。且受水質影響較大,對於不同的汙水除磷效果不穩定。該工藝的意義在於首次把生物脫氮和除磷 2 種功能結合於 1 個係統,由此開創了生物同時脫氮除磷工藝研究的新時代。

  

 

  Bardenpho 工藝流程

  2.3UCT 及改良 UCT 工藝

  UCT 工藝 UniversityofCapetown,UCT 是南非開普敦大學開發類似於 A2/O 工藝的一種脫氮除磷工藝。

  UCT 工藝與 A2/O 工藝不同之處在於沉澱池汙泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池,這樣可以防止由於硝酸鹽氮進入厭氧池,破壞厭氧池的厭氧狀態而影響係統的除磷率。增加了從缺氧池到厭氧池的混合液回流,由缺氧池向厭氧池回流的混合液中含有較多的溶解性 BOD,而硝酸鹽很少,為厭氧段內所進行的有機物水解反應提供了最優的條件。

  在實際運行過程中,當進水中總凱氏氮 TKN 與 COD 的比值高時,需要降低混合液的回流比以防止 NO3- 進入厭氧池。但是如果回流比太小,會增加缺氧反應池的實際停留時間,而實驗觀測證明,如果缺氧反應池的實際停留時間超過 1h,在某些單元中汙泥的沉降性能會惡化。

  

 

  UCT 工藝流程

  SBR 工藝

  傳統的脫氮理論認為,硝化與反硝化反應不能同時發生,硝化反應在好氧條件下進行,而反硝化反應在缺氧條件下完成,SBR 工藝的序批式運行為這樣的反應條件創造了良好的環境。

  

 

  SBR 脫氮除磷工藝流程

  靜止進水可以使進水階段結束後反應器中形成較高的基質濃度梯度,節省能耗;攪拌進水可以使反應器保持厭氧狀態,保證磷的釋放;曝氣後的反應混合可以進行反硝化反應;隨後的曝氣可以吹脫汙泥釋放的氮氣,保證沉澱效果,避免磷過早釋放;為了防止沉澱階段發生磷的提前釋放問題,讓排泥和沉澱同時進行。

  一般認為,要達到良好的脫氮除磷效果,廢水的 COD 與總氮的質量比值應大於 9。Ruya 等人對 SBR 工藝的研究證明,廢水中的總 COD 值並不是可以反映汙水脫氮除磷所需碳源的有效參數,而 COD 中的易生物降解部分才是可以評價係統功能的主要參數。Tam等人的研究認為,當進水的有機基質主要為易生物降解的組分時,反硝化和生物釋磷可以同時發生,然而當難生物降解組分為主時,生物釋磷是在反硝化之後發生的。

  因為係統中的硝酸鹽氮對 EBPR 有不利影響,所以最初的研究認為,能發生 EBPR 反應的細菌不能夠進行反硝化反應,但是現在有很多研究表明,聚磷菌中至少有一部分能夠在缺氧條件下利用硝酸鹽為氧供體進行吸磷而發生反硝化反應,所以好氧段隻需進行到硝化階段即可,反硝化及吸磷可以在後續的兼性階段完成。這種情況下,可以節省能耗和避免厭氧段反硝化菌對碳源的競爭,汙泥產量和 SVI 值都會減小,但是缺氧條件下的吸磷速率較為緩慢。

  SBR 藝是一種高效、經濟、可靠、適合中小水量汙水處理的工藝,符合我國的國情;尤其是 SBR 工藝對於汙水中氮、磷的去除,有其獨到的優勢,所以 SBR 工藝及其新工藝在我國有著廣闊的應用前景。

  生物脫氮除磷技術的發展前景趨勢

  汙水排放標準的不斷嚴格是目前世界各國的普遍發展趨勢,以控製水體富營養化為目的的氮、磷脫除技術開發已經成為世界各國主要的奮鬥目標。我國對生物脫氮除磷技術的研究起步較晚,投入的資金也非常有限,研究水平仍處於發展階段。目前在生物脫氮除磷技術基礎理論沒有重大革新之前,充分利用現有的工藝組合,開發技術成熟、經濟高效且符合國情的工藝應是今後我國脫氮除磷工藝發展的主要方向,主體現在:

  1. 開展對生物脫氮除磷更深入的基礎研究和應用開發,優化生物脫氮除磷組合工藝,開發高效、經濟的小型 h 化、商品化脫氮除磷組合工藝。

  2. 發展可持續汙水處理工藝,朝著節約碳源、降低 CO2 釋放、減少剩餘汙泥排放 , 以及實現氮磷回收和處理水回用等方向發展。

  3. 大力開發適合現有汙水處理廠改造的高效脫氮除磷技術。