廢水生物脫氮除磷工藝
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題越來越突出，特別是含氮、磷等植物營養(yǎng)型污染物的超標(biāo)排放，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重。而常規(guī)活性污泥工藝對(duì)總氮、總磷的去除率僅在10％～30％之間，遠(yuǎn)不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的生物脫氮除磷工藝已成為當(dāng)前水污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。研究表明，生物的脫氮除磷過程出現(xiàn)了一些超出人們傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的新發(fā)現(xiàn)，如某些異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用；某些微生物在好氧條件下也可以進(jìn)行反硝化作用。這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)以及各個(gè)不同工藝之間的組合，都為設(shè)計(jì)處理工藝提供了新的理論和思路。
1、傳統(tǒng)脫氦除磷工藝
1．1 A／O工藝
A／O工藝是Anaerobic／Anoxic／Oxic的簡稱，即厭氧／缺氧／好氧生物脫氮除磷工藝。該工藝的特點(diǎn)是工藝簡單，能夠同步脫氮除磷，總停留時(shí)間短，不易膨脹，不需投藥，運(yùn)行費(fèi)用低。
污水首先進(jìn)人厭氧區(qū)與回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，將部分易生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為VFA(揮發(fā)性脂肪酸)。在缺氧區(qū)，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物和經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，同時(shí)去碳脫氮。在好氧區(qū)，有機(jī)物濃度相當(dāng)?shù)?，有利于自養(yǎng)硝化菌生長繁殖，進(jìn)行硝化反應(yīng)。
A／O工藝是較早用來脫氮除磷的方法，但是它的脫氮除磷效果難于進(jìn)一步提高。工藝流程見圖1。
1．2 phoredox工藝
在此工藝中，缺氧池可以保證磷的釋放，從而保證在好氧條件下有更強(qiáng)的吸磷能力，提高除磷效果。由于有兩極A／O工藝串聯(lián)組合，脫磷效果好，則回流污泥中挾帶的硝酸鹽很少，對(duì)除磷效果影響較少，但該工藝流程較復(fù)雜。工藝流程見圖2。
2．3 UCT工藝
此工藝是對(duì)phoredox工藝的改進(jìn)，將沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，避免回流污泥中的硝酸鹽對(duì)除磷效果的影響，增加了缺氧池到厭氧池的混合液回流，以彌補(bǔ)厭氧池中污泥的流失，強(qiáng)化除磷效果。工藝流程見圖3。
上述工藝都是研究者們根據(jù)厭氧、缺氧、好氧等池子的排列數(shù)量及混合液循環(huán)和回流方式的變化開發(fā)出的一系列工藝。此外，還有通過對(duì)曝氣供氧的控制，在空問和時(shí)間上形成厭氧與缺氧環(huán)境的SBR(序批間歇式活性污泥法)工藝和氧化溝工藝。這些工藝中存在多種問題，制約了工藝的高效性和穩(wěn)定性。
2、傳統(tǒng)工藝中存在的問題
2．1 微生物的混合培養(yǎng)
傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有多種差別較大的微生物，不同功能的微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)和生長條件的要求都有很大的不同，要保證所有的微生物都達(dá)到最佳生長條件是不可能的，這就使得系統(tǒng)很難達(dá)到高效運(yùn)行。
2．2 泥齡問題
由于硝化菌的世代期長，為獲得良好的硝化效果，必須保證系統(tǒng)有較長的泥齡。而聚磷菌世代期較短，且磷的去除是通過排除剩余污泥實(shí)現(xiàn)的，所以為了保證良好的除磷效果，系統(tǒng)必須短泥齡運(yùn)行。這就使得系統(tǒng)的運(yùn)行，在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。
2．3 碳源問題
在脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面。其中，釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中易降解的部分，尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說來，城市污水中所含的易降解的有機(jī)污染物是有限的，所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中，釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。
2．4 回流污泥中的硝酸鹽問題
在整個(gè)系統(tǒng)中，聚磷菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及其它多種微生物共同生長，并參與系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行。常規(guī)工藝中，由于厭氧區(qū)在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶人該區(qū)，一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸，就導(dǎo)致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細(xì)菌與聚磷菌對(duì)底物形成競爭，其脫氮作用造成碳源無法滿足聚磷菌的充分釋磷所致。
