廢水生物脫氮除磷工藝

隨著經濟的快速發展，環境污染問題越來越突出，特別是含氮、磷等植物營養型污染物的超標排放，導致水體富營養化問題日益嚴重。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，研究開發高效、經濟的生物脫氮除磷工藝已成為當前水污染控制領域的研究重點和熱點。研究表明，生物的脫氮除磷過程出現了一些超出人們傳統認識的新發現，如某些異養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行反硝化作用。這些現象的發現以及各個不同工藝之間的組合，都為設計處理工藝提供了新的理論和思路。

1、傳統脫氦除磷工藝

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。該工藝的特點是工藝簡單，能夠同步脫氮除磷，總停留時間短，不易膨脹，不需投藥，運行費用低。

污水首先進人厭氧區與回流污泥混合，在兼性厭氧發酵菌的作用下，將部分易生物降解的大分子有機物轉化為VFA(揮發性脂肪酸)。在缺氧區，反硝化菌利用污水中的有機物和經混合液回流而帶來的硝酸鹽進行反硝化，同時去碳脫氮。在好氧區，有機物濃度相當低，有利于自養硝化菌生長繁殖，進行硝化反應。

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的吸磷能力，提高除磷效果。由于有兩極A／O工藝串聯組合，脫磷效果好，則回流污泥中挾帶的硝酸鹽很少，對除磷效果影響較少，但該工藝流程較復雜。工藝流程見圖2。

2．3 UCT工藝

此工藝是對phoredox工藝的改進，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。工藝流程見圖3。

上述工藝都是研究者們根據厭氧、缺氧、好氧等池子的排列數量及混合液循環和回流方式的變化開發出的一系列工藝。此外，還有通過對曝氣供氧的控制，在空問和時間上形成厭氧與缺氧環境的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定性。

2、傳統工藝中存在的問題

2．1 微生物的混合培養

傳統的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統，在該系統中有多種差別較大的微生物，不同功能的微生物對營養物質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到最佳生長條件是不可能的，這就使得系統很難達到高效運行。

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現的，所以為了保證良好的除磷效果，系統必須短泥齡運行。這就使得系統的運行，在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。

2．3 碳源問題

在脫氮除磷系統中，碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養菌的正常代謝等方面。其中，釋磷和反硝化的反應速率與進水碳源中易降解的部分，尤其是揮發性有機脂肪酸的含量關系很大。一般說來，城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的，所以在生物脫氮除磷系統中，釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發的競爭性矛盾。

2．4 回流污泥中的硝酸鹽問題

在整個系統中，聚磷菌、硝化細菌、反硝化細菌及其它多種微生物共同生長，并參與系統的循環運行。常規工藝中，由于厭氧區在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶人該區，一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸，就導致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細菌與聚磷菌對底物形成競爭，其脫氮作用造成碳源無法滿足聚磷菌的充分釋磷所致。