污水处理脱氮除磷技术

来源:建树环保 2023-11-15 14:23:32 581

现行城市污水处理工艺有传统活性污泥法、SBR工艺、AB工艺、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟等,都能达到较好的处理效果,有机物污染得到了遏制,但氮、磷超标排放使中国66.2%的主要水体污染很严重,导致富营养化问题日益严重、更加普遍。脱氮除磷已成为当今城市污水处理厂亟待解决的问题。本文在分析了国内生物脱氮除磷工艺的研究进展及存在的问题,介绍了一种新型污水生物处理技术微压内循环多生物相工艺的研究进展。

1、生物脱氮除磷机理

氮磷可依靠微生物的新陈代谢作用在适宜的环境条件下被脱除。传统生物脱氮主要通过氨化、硝化和反硝化过程,使氮素最终以N2形式排入大气。在厌氧或好氧条件下,细菌、真菌和放线菌将有机氮化合物转化为氨氮的过程为氨化;好氧条件下氨氮在氨氧化细菌(AOB)作用下氧化为亚硝酸盐,然后进一步被亚硝酸氧化菌(NOB)氧化为硝酸盐的过程为硝化。硝化细菌均是化能自养型,生长极其缓慢,平均世代时间在10h以上,且易受pH、温度等外界条件的影响。参与污水硝化过程的细菌主要为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和硝化菌属(Nitrobacter),完整的硝化氮素过程为NH4+-N→NH2OH→NO2--N→NO3--N;缺氧条件下硝酸盐在反硝化细菌的作用下转变为N2,完整的反硝化氮素反应包括以下几个过程:NO3--N→NO2--N→NO→N2O→N2,反硝化细菌分属于假单胞菌属(Pseudomonaceae)、产碱杆菌属(Caicaiigenes)、芽孢杆菌属(Bacillus)等50多个属。氨化、硝化和反硝化氮代谢的过程需要多种酶系参与,编码这些酶的基因可作为相应的功能基因,其中反硝化相关基因所占比例最高,达80.81%,其次是氨化(12.78%)和硝化(4.38%)〔10〕。随着对微生物脱氮认识的深入,发现了自养反硝化、异养硝化、好氧反硝化和聚磷菌反硝化等,特征和影响,这些丰富了生物脱氮理论和生物脱氮工艺的发展。

2、污水处理脱氮除磷工艺的研究进展

2.1 脱氮的依据

氨化、硝化和反硝化等脱氮方式是属于生物脱氮法,在污水处理时经常会用到。氨化方式实现脱氮是在氨化菌的作用下,把有机氮化物转化成了氨氮,以此来实现了脱氮。硝化方式实现脱氮是利用了硝化细菌,反硝化方式实现脱氮是利用了反硝化细菌,把产生的含氮化合物转化为气态,并且是在缺氧条件下进行的。同化方式来实现脱氮是把含氮化合物转变为了微生物的组成部分。生物脱氮法是经常用到的一种脱氮技术,尤其是在传统脱氮技术中。成本较高并且工艺比较复杂的化学脱氮法则很少被应用到污水处理中。

2.2 氧化沟工艺

氧化沟是一种稳定去除氨氮的处理方式,目前各国广泛使用。该方法具有两种类型反应器的特征:完全混合型和推式。封闭循环罐对污水具有良好的氮和磷去除效果。氧化沟工艺简化了预处理,去除了有机物和氮磷化合物。同时,氧化沟对高浓度工业废水具有良好的稀释能力,可以承受水质和水量的冲击负荷。由于推流的特性,水流方向可以形成溶解氧浓度梯度,以形成好氧、缺氧和厌氧条件,从而更好地实现氮和磷的去除效果。

2.3 微压内循环多生物相处理技术

微压内循环多生物相生物处理技术是一种新型污水处理技术,实现在同一反应器内形成厌氧区、缺氧区、好氧区并存,多生物相协同生长的微压内循环多生物相反应器(MPR),为多种脱氮机制提供稳定各自适宜的环境,节省了硝化液回流设备的同时,减少了污泥回流量;反应器内溶解氧梯度的变化,解决了脱氮除磷的泥龄矛盾问题。常温条件下,MPR反应器利用短程同时硝化反硝化脱氮,低温条件下,利用全程硝化反硝化脱氮。通过对微压内循环反应器和传统推流式反应器的初步调试,发现由于微压内循环反应器的内部特殊结构以及曝气方式可以有效解决传统推流式反应器存在的泡沫堆积问题。基于微压内循环多生物相处理技术,通过改变反应器内部增设半包围导流板设计出微压竖向双循环反应器,经过小试实验研究,得出结论:双循环反应器对有机物、氮磷的去除优于传统SBR,内部微生物种类丰富,相同运行条件下具有节能降耗的优势。微压内循环多生物相反应器可以有效地去除城市污水中的有机物、氮、磷,其出水水质远远优于传统的城市污水处理方法。这些水可以作为多种水源,如冷却、绿化、景观用水等,甚至可以通过进一步深度处理,可以作为饮用水的补充水源。这样,城市污水不但不会污染环境,反而会解决我国日益严重的水资源短缺问题,有效的为城市提供二次水源。

3、结束语

众所周知,污水中过量的氮和磷是水体富营养化的主要原因。污水脱氮的目的是通过微生物的代谢从水中去除氮和磷,并控制来自水源的水的富营养化。因此,氮和磷的去除已成为各国环境研究人员研究的重点。本研究中,大多数生物除磷和脱氮工艺都是基于传统生物脱氮除磷理论的组合工艺。本文从传统工艺和新工艺的角度出发,汇总了AO法、A2O法、氧化沟工艺、SBR法、双污泥反向诱导结晶工艺和短程硝化反硝化新技术等高效脱氮除磷工艺的研究进展,为污水处理提供了一定的技术支持。

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