水处理设备-污水厂的脱氮除磷问题有3种处理方案

   传统 A2/O 工艺是一项具有脱氮除磷功用的典型污水处理技能，这个工艺结构简略、水力停留时间（HRT）短且易于操控，多数污水厂都是采用传统 A2/O 工艺进行污水处理。 然而，生物脱氮除磷的进程中涉及硝化、反硝化、摄磷和释磷等多个生化进程，而每个进程对微生物组成、基质类型及环境条件的要求存在许多差异。 在传统A2/O工艺的单泥体系中高效地完结脱氮和除磷两个进程，就会发作各种对立冲突，水处理设备比如泥龄的对立、碳源竞赛、硝酸盐及溶解氧（DO）剩余搅扰等。 传统A2O工艺存在的对立 01 污泥龄对立 传统A2/O工艺归于单泥体系，聚磷菌（PAOs）、 反硝化菌和硝化菌等功用微生物混合生善于同一体系中，而各类微生物完结其功用最大化所需的泥龄不同： 1）自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌比较，硝化菌的代代周期较长，欲使其成为优势菌群， 需操控体系在长泥龄状况下运转。冬天体系具有杰出硝化作用时的污泥龄（SRT）需操控在 30d 以 上；即使夏日，若 SRT＜5 d，体系的硝化作用将显得极其弱小 。 2）PAOs 属短代代周期微生物，乃至其最大代代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小代代周期（Gmin）。 从生物除磷视点剖析富磷污泥的排放是完结体系磷减量化的唯一途径。 若排泥不及时，一方面会因 PAOs 的内源呼吸使胞内糖原 （Glycogen）耗费殆尽，进而影响厌氧区乙酸盐的吸收及聚 -β- 羟基烷酸（PHAs）的贮存，体系除磷率下降，严峻时乃至构成富磷污泥磷 的二次开释；另一方面，SRT 也影响到体系内 PAOs 和聚糖菌（GAOs） 的优势成长。 在 30 ℃的长泥龄（SRT≈ 10 d）厌氧环境中，GAOs 对乙酸盐的吸收速率高于PAOs，水处理设备使其在体系中占主导地位，影响 PAOs 释磷行为的充分发挥。 02 碳源竞赛及硝酸盐和 DO 剩余搅扰 在传统A2/O脱氮除磷体系中，碳源首要耗费于释磷、反硝化和异养菌的正常代谢等方面，其中释磷和反硝化速率与进水碳源中易降解部分的含量有很大关系。一般来说，要一起完结脱氮和除磷两个过 程，进水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5 /ρ(TP)）＞20～30。 当碳源含量低于此刻，因前端厌氧区 PAOs 吸收进水中挥发性脂肪酸（VFAs）及醇类等易降解发酵产物完结其细胞内 PHAs 的组成，使得后续缺氧区没有满足的优质碳源而按捺反硝化潜力的充分发 挥，下降了体系对 TN 的脱除功率。 反硝化菌以内碳源和甲醇或 VFAs 类为碳源时的反硝化速率分别为 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不彻底而剩余的硝酸盐随外回流污泥进入厌氧区，反硝化菌将优先于 PAOs 使用 环境中 的有机物进行反硝化脱氮，搅扰厌氧释磷的正常进行，最终影响体系对磷的高效去除。 一般， 当厌氧区的 NO3-N 的质量浓度＞1.0 mg/L 时，会对 PAOs 释磷发生按捺，当其达到 3～4 mg/L 时，PAOs 的释磷行为简直彻底被按捺，释磷（PO4 3--P）速率降 至 2.4 mg/(g·d)。 依照回流方位的不同，溶解氧（DO）剩余搅扰首要包括： 1）从分子态氧（O2）和硝酸盐（NO3-N） 作为电子受体的氧化产能数据剖析，以 O2 作为电子受体的产能约为 NO3-N 的 1.5 倍，因而当体系中一起存在 O2 和 NO3-N 时，反硝化菌及普通异养菌将 优先以 O2 为电子受体进行产能代谢。 2）氧的存在破坏了 PAOs 释磷所需的“厌氧压抑”环境，致使厌氧菌以 O2 为终电子受体而按捺其发酵产酸作用，妨碍磷的正常开释，一起也将导致好氧异养菌与 PAOs 进行碳源竞赛。 一般厌氧区的 DO 的质量浓度应严格操控在 0.2 mg/L 以下。从某种意义上来说硝酸盐及 DO 剩余搅扰释磷或反硝化进程归根仍是功用菌对碳源的竞赛问题。 传统A2O工艺改进战略剖析 01 根据 SRT 对立的复合式 A2/O工艺在传统A2/O工艺的好氧区投加浮动载体填料， 使载体外表附着成长自养硝化菌，而 PAOs 和反硝化菌则处于悬浮成长状况，这样附着态的自养硝化菌的 SRT 相对独立，其硝化速率受短 SRT 排泥的影响较小，乃至在必定程度上得到强化。 悬浮污泥 SRT、填料投配比及投配方位的挑选不只要考虑硝化的增强程度，还要考虑悬浮态污泥 含量下降对体系反硝化和除磷的负面影响。 载体填料的投配并不意味可大起伏增加体系排泥量，缩短悬浮污泥 SRT 以进步体系除磷功率；相反，SRT 的 缩短或许下降悬浮态污泥（MLSS）含量，然后影响 体系的反硝化作用，乃至构成除磷效 果恶化。 研讨表明，当悬浮污泥 SRT 操控为 5 d 时，复合式A2/O工艺的硝化作用与传统A2/O工艺比较， 两者的硝化作用无明显差异，复合式A2/O工艺的载 体填料不能彻底独登时发挥其硝化功用；若再下降 悬浮污泥 SRT 则因体系悬浮污泥含量的下降致使 硝酸盐堆集，影响厌氧磷的正常开释。 

   根据“碳源竞赛”视点的工艺 处理传统A2/O工艺碳源竞赛及其硝酸盐和 DO 剩余搅扰释磷或反硝化的问题，首要集中在 3 方面： 针对碳源竞赛采纳的处理战略，如弥补外碳源、反硝化和释磷 重新分配碳源（如倒置A2/O工艺）等； 处理硝酸盐搅扰释磷提出的工艺变革，如 JHB、UCT、MUCT 等工艺； 针对 DO 剩余搅扰释磷、反硝化的问题， 可在好氧区结尾增设适当容积的“非曝气区”。 1、弥补外碳源 弥补外碳源是在不改变原有工艺池体结构及各功用区次序的状况下，针对短期内因水质动摇引起碳源不足而提出的应急办法。一般供挑选的碳源可分为 2 类： 1）甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠等有机化合物； 2）可代替有机碳源，如厌氧消化污泥上清液、 木屑、牲畜或家禽粪便及含高碳源的工业废水等。相对糖类、纤维素等高碳物质而言，因微生物以低分子碳水化合物（如，甲醇、乙酸钠等）为碳源进 行组成代谢时所需能量较大，使其更倾向于使用此类碳源进行分解代谢，如反硝化等。 任何外碳源的投加都要使体系阅历必定的适应期，方可达到预期的作用。 针对要处理的对立主体挑选适宜的碳源投加点对体系的安稳运转和节能降耗至关重要。 一般在厌氧区投加外碳源不只能改进体系除磷作用，而且可增强体系的反硝化潜能；可是若反硝化碳源严峻不 足致使体系 TN 脱除欠佳时， 应优先考虑向缺氧区投加。 2、倒置A2/O工艺及其改进工艺 传统A2/O工艺以牺牲体系的反硝化速率为前提，优先考虑释磷对碳源的需求，而将厌氧区置于工艺前端，缺氧区后置，忽视了释磷本身并非除磷工艺的意图地点。 从除磷视点剖析可知，倒置A2/O工艺还具有 2 个优势： “饥饿效应”。PAOs厌氧释磷后直接进入生化 功率较高的好氧环境，其在厌氧条件下构成的摄磷驱 动力能够得到充分地使用。 “群体效应”。答应一切 参与回流的污泥阅历完好的释磷、摄磷进程。 然而有研讨者认为，倒置 A2 /O 工艺的布置形式。 3、JHB、UCT 及改进 UCT 工艺 与分点进水倒置 A2 /O 工艺比较，JHB（亦称 A+ A2 /O 工艺） 和 UCT 工艺的规划初衷是经过改变外回流位点以处理硝酸盐、DO剩余搅扰释磷。 JHB 工艺中的氮素的脱除首要发作在污泥反硝化区和缺氧区，且两者的脱除量相当， 污泥反硝化区的设置改变了氮素在各功用区的分配比例，使厌氧区能够更好地专心于释磷。 1.jpg 与倒置 A2 /O 工艺相同，关于低 C/N 进水而言， JHB 工艺污泥反硝化区的设置或许会引起后续各功用区的碳源不足，为此也有必要采用分点进水方法。 与倒置 A2 /O 工艺不同，UCT 工艺是在不改变传统 A2 /O 工艺各功用区空间方位的状况下，污泥先回流至缺氧区，使其阅历反硝化脱氮后，再经过缺氧区的混合液回流至厌氧区，避免了回流污泥中 硝酸盐、DO 对厌氧释磷的搅扰。 2.jpg 在进水 C/N 适中的状况 下，缺氧区的反硝化作用可使回流至厌氧区的混合液中硝酸盐的含量接近于 0；而当进水 C/N 较低时， UCT 工艺中的缺氧区或许无法完结氮的彻底脱除， 仍有部分硝酸盐 进入厌氧区，因而又发生了改进 UCT （MUCT）。

    与 UCT 工艺比较，MUCT 将传统 A2 /O 工艺中 的缺氧区分隔为 2 个独立区域，前缺氧区承受来自 二沉池的回流污泥，后缺氧区承受好氧区的硝化液， 然后使外回流污泥的反硝化与内回流硝化液 的反硝 化彻底别离，进一步削减了硝酸盐对厌氧释磷的影响。 无论 UCT 仍是 MUCT，回流体系的改变强化了 厌氧、缺氧的交替环境，使其与 JHB 相同，缺氧区简单富集反硝化 PAOs，完结同步脱氮除磷。 03 兼顾 SRT 对立及“碳源竞赛”工艺 1、新式双污泥脱氮除磷工艺 新式双污泥脱氮除磷工艺（PASF）工艺也可谓是传统 A2/O 与曝气生物滤池（BAF）的组合工艺， 是以分相培育为基础的双泥体系，水处理设备能更好地满足各功用微生物对环境、营养物质及生存空 间的最佳需 求。 在工艺规划及运转进程中，经过缩短前端 A2 /O 工艺好氧区的 HRT，将硝化进程从中别离而次序“嫁接”于二沉池后端的 BAF。 关于 PAOs 的厌氧释磷而言，因前端的污泥单元不承当硝化功用，在抱负条件下外回流污泥中不含有硝酸盐，为 PAOs 释磷发明了杰出的“压抑”环境，使其优先使用原水中的 VFAs 类物质组成 PHAs 并开释磷； 再者，也因长 SRT 硝化菌以生物膜形式固着成长在填料外表而短SRT 的 PAOs 和反硝化菌呈悬浮态成长在前端的污泥单元，完结了硝化菌与反硝化菌、PAOs 等功 能微生物的 SRT 别离，缓解了 SRT 对立。 决定缺氧区反硝化作用的因素首要有2个：进入缺氧区的优质碳源（VFAs 和 PHAs）含量及来自 BAF 的内回流硝化液中的硝酸盐含量。 当进水 C/N 较高时，硝酸盐成为反硝化的限制因子，随着内回流比的增大缺氧区异养反硝化作用也相应进步，但升高起伏却呈递减趋势； 而当进水 C/N 较低时，因碳源成为反硝化的限制因子，根据异养反硝化菌和反 硝化 PAOs 对电子受体的竞赛机制，适当进步内回 流硝酸盐负荷的方法刺激反硝化聚磷菌（DPAOs） 的优势成长，使 其以硝酸盐为电子受体，并以 PHAs 为电子供体进行同步反硝化脱氮除磷，完结“一碳 两用”，一起可节省体系的能耗，削减污泥产量。 2、双循环两相生物处理工艺 双循环两相生物处理工艺（BICT）是在序批式活性污泥法的基础上，增设独立的生物膜硝化反响器，使自养硝化菌与反硝化菌、PAOs 等异养菌分相培育，以克服脱氮与除磷间的 SRT 对立及硝酸盐、 DO 搅扰释磷而开发的污水处理新工艺，其主体单元由厌氧生物挑选器、序批式悬浮污泥主反响器、生物膜硝化反响器组成。 4.jpg 该工艺正常运转时首要完结 4 个操作进程： 1） 进水、曝气搅拌 + 污泥回流 原水与沉积池的回流污泥在厌氧生物挑选器内混合触摸，借助高负荷梯 度发生的“挑选压力”挑选出具有杰出絮凝性的细 菌，并使 PAOs 厌氧释磷。此刻，主反响器在曝气搅 拌的作用下，完结 COD 的去除及 PAOs 的过量摄磷； 2）缺氧搅拌 + 硝化液回流 主反响器承受来自生物膜反响器的硝化液，在机械搅拌作用下，完结反硝化脱氮，一起被挤出的混合液进入沉积池，经沉积别离后上清液进入生物膜硝化反响器； 3）再曝气（可选做） 吹脱污泥中包裹的氮气以利于泥水别离，也 可强化 PAOs 的好氧摄磷； 4）停止沉积、滗水 停止沉积的一起排出富磷污泥。 此工艺独立硝化反响单元的设置消除了 SRT 与 硝化的高度关联性，SRT 不再是影响体系脱氮功率 的限制因子。 3、BCFS 工艺 BCFS 工艺（Biologische Chemische Fosfaat Stikstof verwijdering） 可完结磷的彻底去除和氮的最佳脱除。 5.jpg 与 UCT 工艺比较，BCFS 工艺在干流线上增设2个反响区——触摸区和混合区。 介于厌氧区与缺 氧区之间的触摸区相当于第 2 挑选池，能够有效控 制丝状菌的反常成长，避免污泥胀大的发作；别的， 也因回流污泥先回流于此进行反硝化脱氮反响，给 PAOs 厌氧释磷营建了良 好的“压抑”环境。 介于缺氧区与好氧区之间的混合区相当于一个“机动单元”， 可经过曝气体系的启闭灵活地操控其前端好氧区和后端缺氧区的氧化复原电位，也可在低 C/N 条件下诱导反硝化 PAOs 成为优势菌群而 发挥同步脱氮除磷，完结“一碳两用”。 70%污水厂的脱氮除磷问题，能够看这3种处理方案

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