生物脫氮除磷新工藝

氮和磷是生物的重要營(yíng)養源，隨著(zhù)化肥和農藥普遍使用，天然水體中氮、磷含量急劇增加。水體富營(yíng)養化加劇，對水生生物和人體健康產(chǎn)生很大的危害。而常規活性污泥工藝對總氮、總磷的去除率僅在10％～30％之間，遠不能達到國家排放標準。因此，研究開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟的生物脫氮除磷工藝已成為當前水污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

生物脫氮除磷工藝

A2／O工藝

此工藝中，厭氧池進(jìn)行磷的釋放和氨化，缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮，好氧池用來(lái)去除BOD、吸收磷以及硝化。A2／O工藝是較早用來(lái)脫氮除磷的方法。工藝流程如圖：

A2/O反硝化除磷工藝要優(yōu)于傳統的A/O法除磷工藝,且在反硝化進(jìn)行同時(shí),實(shí)現了同時(shí)脫氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通過(guò)聚磷菌(PAOS)在厭氧條件下釋放磷之后,在缺氧階段吸磷,好氧時(shí)繼續對剩余磷的過(guò)量吸收實(shí)現的。通常情況下的吸磷是在好氧狀態(tài)下進(jìn)行的,但是最近的研究表明,聚磷菌并非是專(zhuān)性的好氧菌,而反硝化聚磷菌(DPB)具有以硝酸鹽代替氧氣作為電子受體的特性,同樣具有除磷作用,而且這一過(guò)程可與反硝化同時(shí)進(jìn)行,實(shí)現了同時(shí)脫氮除磷。

倒置A2/O脫氮除磷工藝與常規A2/O脫氮除磷工藝很相似，不同之處在于：取消初沉池或縮短初沉池沉淀時(shí)間；將常規A2/O先厭氧后缺氧改為先缺氧后厭氧；只有一個(gè)污泥回流系統，省去了常規A2/O法的混合液內回流系統。這種倒置A2/O脫氮除磷工藝可以將原傳統活性污泥法的曝氣池按容積或長(cháng)度比例不同劃分為缺氧、厭氧、好氧三段，在缺氧段微生物利用進(jìn)水有機物為碳源，使回流污泥帶來(lái)的硝態(tài)氮反硝化，達到脫氮的目的，在厭氧段主要是聚磷菌向水中釋放出磷，在好氧段在微生物的作用下，BOD得到降解，氨態(tài)氮得到硝化，同時(shí)微生物吸收了大量磷，通過(guò)排除剩余活性污泥達到除磷的目的。

改良的Bardenpho工藝

改良的Bardenpho工藝流程有厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧五段組成，第二個(gè)缺氧段利用好氧段產(chǎn)生的硝酸鹽作為電子受體，利用剩余的碳源或內碳源作為電子供體進(jìn)一步提高反硝化效果，最后好氧段主要用于剩余氮氣的吹脫。因為系統的脫氮效果好，通過(guò)回流污泥進(jìn)入厭氧池的硝酸鹽量較少，対污泥的釋磷反應影響小，從而使整個(gè)系統達到較好的脫氮除磷效果。

UCT改良工藝

改良的UCT脫氮除磷工藝由厭氧池、缺氧1池、缺氧2池、好氧池、沉淀池系統組成，有2個(gè)缺氧池。缺氧1池只接受沉淀池的回流污泥，同時(shí)缺氧1池有混合液回流至厭氧池，以補充厭氧池中污泥的流失�；亓魑勰鄶y帶的硝態(tài)氮在缺氧1池中經(jīng)反硝化被完全去除。在缺氧2池中接受來(lái)自好氧池的混合液回流，同時(shí)進(jìn)行反硝化，缺氧1池出水中的 帶進(jìn)厭氧池使之保持較為嚴格的厭氧環(huán)境，從而提高系統的除磷效率。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，以彌補厭氧池中污泥的流失，強化除磷效果。

SBR工藝 

SBR工藝為序批式好氧生物處理工藝，傳統的脫氮理論認為，硝化與反硝化反應不能同時(shí)發(fā)生，硝化反應在好氧條件下進(jìn)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(chuàng )造了良好的環(huán)境其去除有機物的機理在于充氧時(shí)與普通活性污泥法相同，不同點(diǎn)是其在運行時(shí)，進(jìn)水、反應、沉淀、排水及空載5個(gè)工序，依次在一個(gè)反應池中周期性運行，所以該法不需要專(zhuān)門(mén)設置二沉池和污泥回流系統，系統自動(dòng)運行及污泥培養、馴化均比較容易。因為SBR是間歇運行的，為了解決連續進(jìn)水問(wèn)題，至少需要設置兩套SBR設施，進(jìn)行切換運行。SBR工藝流程圖見(jiàn)圖：

BCFS工藝

BCFS工藝是由荷蘭Delft大學(xué)的Mark教授在氧化溝和UCT工藝基礎上開(kāi)發(fā)的，是目前已經(jīng)投入使用的單污泥系統。工藝由厭氧池、選擇池、缺氧池、混合池及好氧池等5個(gè)功能相對專(zhuān)一的反應器組成。通過(guò)反應器之間的3個(gè)循環(huán)，來(lái)優(yōu)化各反應器內細菌的生存環(huán)境，充分利用反硝化除磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用，來(lái)實(shí)現磷的完全去除和氮的最佳去除過(guò)程。BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統中的作用，將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一，其主要特點(diǎn)是：對氮、磷的去除率高；SVI值低(80～120ml／g)且穩定；控制簡(jiǎn)單，通過(guò)氧化還原電位與溶解氧可有效地實(shí)現過(guò)程穩定；與常規污水廠(chǎng)相比，其污泥量減少10％；利用反硝化聚磷菌(DPB)實(shí)現生物除磷，使碳源(COD)能被有效地利用，使該工藝在COD／(N+P)值相對低的情況下仍能保持良好的運行狀態(tài)；可回收磷。因此該工藝是一種可持續的污水處理技術(shù)。BCFS工藝由5個(gè)功能相對專(zhuān)一的獨立反應器(厭氧池、選擇池、缺氧池、缺氧/好氧池、好氧池)及3路循環(huán)系統構成，各循環(huán)的作用如下圖所示：　

CAST工藝

CAST實(shí)際上是一種循環(huán)SBR活性污泥法，反應器中活性污泥不斷重復曝氣和非曝氣過(guò)程，生物反應和泥水分離在同一池內完成，與SBR同樣使用潷水器。污水首先進(jìn)入選擇器，污水中溶解性的有機物通過(guò)生物作用得到去除，回流污泥中硝酸鹽也此時(shí)得到反硝化；然后進(jìn)入厭氧區，此時(shí)為微生物釋磷提供條件；第三區為主曝氣區，主要進(jìn)行BOD降解，同時(shí)硝化反硝化。CAST選擇器設置在池首，防止了污泥膨脹。CAST整個(gè)工藝在一個(gè)反應器中完成有機污染物的生物降解和泥水分離過(guò)程。反應器分為三個(gè)區，即生物選擇區、兼氧區和主反應區。生物選擇區在厭氧和兼氧條件下運行，使污水與回流污泥接觸區，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機物起到酸化水解作用，同時(shí)可使污泥中過(guò)量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區主要是通過(guò)再生污泥的吸附作用去除有機物，同時(shí)促進(jìn)磷的進(jìn)一步釋放和強化氮的硝化/反硝化，并通過(guò)曝氣和閑置還可以恢復污泥活性。

工藝特點(diǎn)：處理效果好，出水水質(zhì)穩定；通過(guò)程序控制可達到良好的脫氮除磷的目的；污泥沉降性能好，穩定化程度高；能很好緩沖進(jìn)水水質(zhì)、水量的波動(dòng)；工藝簡(jiǎn)單，基建投資較低；采用組合式模塊結構設計，方便分期建設和擴建工程；自動(dòng)化程度高，運行管理較復雜，要求較高的設備維護水平；設備閑置率高，維修工作量大。

A2NSBR工藝

A2NSBR反硝化除磷工藝由2個(gè)反應器組成：A2／O一SBR反應器的主要功能是去除COD和反硝化除磷脫氮，N—SBR反應器主要起硝化作用。這2個(gè)反應器的活性污泥是完全分開(kāi)的，只將各自沉淀后的上清液相互交換。在N—SBR反應器中進(jìn)水COD。A2／O—SBR反應器中，好氧區有好氧吸磷和硝化發(fā)生，進(jìn)一步去除水中殘余磷和氨氮。此工藝硝化段、反硝化脫氮吸磷段和好氧吸磷段都處于較理想的反應條件下，顯示出非常穩定的硝化和脫氮除磷效果。經(jīng)研究表明，兩反應器的結合表現出穩定的脫氮除磷特性，除磷率幾乎達到100％，脫氮率穩定在90％左右；同時(shí)與傳統脫氮除磷工藝相比較COD消耗量減少50％，耗氧量和污泥產(chǎn)量也可分別減少約30％和50％。因此該工藝特別適合處理BOD5／TP值較低的污水。

MSBR工藝

連續流序批式活性污泥法工藝簡(jiǎn)MSBR。首先，污水進(jìn)入厭氧池，回流活性污泥中的聚磷菌在此充分釋磷，然后混合液進(jìn)入缺氧池反硝化。反硝化后的污水進(jìn)入好氧池，有機物在好氧條件下被降解，活性污泥充分吸磷后再進(jìn)入起沉淀作用的SBR，澄清后上清液排放。此時(shí)另一邊的SBR在1.5Q回流量的條件下進(jìn)行反硝化、硝化或靜置預沉�；亓魑勰嗍紫冗M(jìn)入濃縮池濃縮，上清液直接進(jìn)入好氧池，而濃縮污泥進(jìn)入缺氧池。這樣，一方面可以進(jìn)行反硝化，另一方面可先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后進(jìn)行的厭氧釋磷提供更為有利的條件。CAST綜合了以往除磷脫氮工藝的優(yōu)點(diǎn)，保證了各污染物質(zhì)降解的最大速率環(huán)境，去除有機污染物效率更高，脫氮除磷效果更好。

MSBR法的主要運行特點(diǎn)：MSBR系統能進(jìn)行不同配置的設計和運行，以達到不同的處理目的；每半個(gè)運行周期中,步驟的數量和每步驟所需的時(shí)間,取決于原水的特性和出水的要求。在每半個(gè)循環(huán)中,原水大部分時(shí)間是進(jìn)入曝氣格。接著(zhù)是部分或全部污水進(jìn)入作為SBR的序批處理格。在主曝氣格中完成了大部分有機碳、有機氮和氨氮的氧化。另外,主曝氣格在完全混合狀態(tài)下連續曝氣，創(chuàng )造了一個(gè)穩定的生物反應環(huán)境。這使得整個(gè)設備能承受沖擊負荷的影響；從序批處理格到主曝氣格的循環(huán)流動(dòng)，使得前者積聚的懸浮固體運送到了后者。循環(huán)也把主曝氣格內的被氧化的硝化氮運送到在半個(gè)循環(huán)的大部分時(shí)期處在缺氧攪拌狀態(tài)下的序批處理格,實(shí)現脫氮的目的；污泥層作為一個(gè)污泥過(guò)濾器，對改善出水質(zhì)量和缺氧內源呼吸進(jìn)行的反硝化有重要作用。

DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統的技術(shù)。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應池，可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩定系統的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，含氨較多的上清液進(jìn)入固定膜反應池進(jìn)行硝化，污泥則跨越固定膜反應池進(jìn)入缺氧段完成反硝化。該工藝優(yōu)點(diǎn)在于不但能解決除磷系統反硝化碳源不足的問(wèn)題和降低系統的能源消耗，而且可縮小曝氣區的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD／TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過(guò)由于進(jìn)水中氮和磷的比例很難恰好滿(mǎn)足缺氧攝磷的要求，從而給系統的控制帶來(lái)一定困難。

SHARON工藝SHARON—ANAMMOX聯(lián)合工藝

SHARON工藝由荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的脫氮新工藝,是短程反硝化原理的具體應用。其基本原理是將氨氮氧化控制在亞硝化階段,然后進(jìn)行反硝化。該工藝核心是應用硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長(cháng)速率,即在操作溫度30～35℃下,亞硝酸菌的生長(cháng)速率明顯高于硝酸菌的生長(cháng)速率,亞硝酸菌的最小停留時(shí)間小于硝酸菌這一特性,通過(guò)控制系統的水力停留時(shí)間使其介于硝酸菌和亞硝酸菌最小停留時(shí)間之間,從而使亞硝酸菌具有較高的濃度而硝酸菌被自然淘汰,維持穩定的亞硝酸積累。

SHARON工藝由于在反硝化中需要消耗有機碳源,并且出水濃度相對較高,因此可以SHAR2ON工藝作為硝化反應器,而ANMMOX工藝作為反硝化反應器進(jìn)行組合形成一個(gè)新型的生物脫氮工藝。SHARON工藝可以控制部分硝化,使出水中的NH4+與NO2-比例為1∶1,從而作為ANAMMOX工藝的進(jìn)水。聯(lián)合的SHARON-ANAMMOX工藝具有耗氧少、污泥產(chǎn)量少、不需外加碳源等優(yōu)點(diǎn),但應嚴格保證SHARON工藝出水中的NH4+與NO2-比例滿(mǎn)足ANMMOX工藝進(jìn)水的要求。

立體循環(huán)一體化氧化溝

氧化溝是一種經(jīng)濟而有效的污水處理技術(shù)，具有穩定的處理效果，是污水生物處理技術(shù)之一。特別是用于污水脫氮，氧化溝比其它生物脫氮工藝費用低、去除效率高。然而，與活性污泥法相比，氧化溝占地面積較大，在土地緊張的城市或地區，氧化溝的應用受到限制。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

針對常規氧化溝存在的問(wèn)題，成功地研究出立體循環(huán)一體化氧化溝。其特點(diǎn)是：氧化溝采用立體循環(huán)，在循環(huán)過(guò)程中完成降解有機物和脫氮過(guò)程；與現有氧化溝相比，占地面積可減少約50%；沉淀區與氧化溝合建，沉淀的污泥可自動(dòng)回流到氧化溝內，可節省投資和能耗；結構緊湊，運行操作簡(jiǎn)便；新型立體循環(huán)一體化氧化溝既保留氧化溝設備和運行操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，又可減少占地面積。立體循環(huán)一體化氧化溝由曝氣轉刷、上下兩層溝道及沉淀區組成，氧化溝的上層為好氧區，下層為缺氧區，混合液在上下循環(huán)過(guò)程中完成降解有機物和生物脫氮過(guò)程。立體循環(huán)一體化氧化溝結構形式如圖所示。

隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。脫氮除磷新理論將不斷出現，人們對生物脫氮除磷的認識將進(jìn)一步深入,生物脫氮除磷工藝也將得到更大的發(fā)展。