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脱氮除磷在污水处理厂升级改造中的认识误区

北极星环保网来源:中国给水排水 郝晓地2018/1/15 8:56:16我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 脱氮除磷 生物除磷

北极星环保网讯:脱氮除磷污水处理厂升级改造的核心内容。长期以来,我国在技术应用时普遍存在认识偏差、甚至是错误的,使得污水处理工艺路线选择常常走偏,导致脱氮除磷运行时难以达标排放。在日益严格的排放标准以及严肃的环保监管形势下,升级改造成为必然。

在这个问题上,采用新技术、延长流程似乎已经成为升级改造的趋势,很少有人回过头来琢磨既有工艺的“天生”缺陷。其实,我们对欧洲国家已研究、应用了20多年的反硝化除磷(DPB)作用仍停留在学术重复和改名阶段,深思熟虑的工程应用几乎不复存在,以至于A2/O成为脱氮除磷的主流工艺。

事实上,A2/O工艺本身便可聚集DPB,只不过效果较UCT要差。因此,变型为UCT便可将反硝化除磷(与硝化细菌并不存在泥龄矛盾)发扬光大,无需向无助于生物除磷的多级A/O、MBR、MBBR等方向发展,也可以弃用生物脱氮+化学除磷的常规处理模式。

我国对脱氮除磷技术应用的时间应该说几乎与欧洲同步,A/O、A2/O、甚至倒置A2/O等工艺应用从20世纪末就已经开始,以至于到目前形成了以A2/O及其变型为主的脱氮除磷工艺。然而,在实际应用中发现,A2/O在脱氮方面还较为满意,但生物除磷普遍不灵,出水很难达到TP<1.0mgP/L,不得不靠后端化学除磷方式满足TP<0.5mgP/L这样的严格排放标准。

对此,国内工程界甚至学术界形成了各种各样的认识和论点,像“脱氮与除磷存在泥龄矛盾”、“生物脱氮简单、化学除磷容易”、“多级AO好于A2/O”、“MBR(A2/O+膜分离)可产生优质出水”、“MBBR适合升级改造”等等,还有怀疑生物除磷理论不成熟的偏激观点。

其实,上述论点都是基于对脱氮除磷(特别是反硝化除磷)理论的表观认识或片面理解,仍然将脱氮与除磷分离看待的结果。基于反硝化除磷理论,脱氮与除磷是一体的,是一种细菌(DPB,可以NO3-或O2分别作为电子受体)在缺氧环境下发生的同步脱氮除磷现象,可谓“一石两鸟。

生物除磷通过排泥去除细胞内多聚磷酸盐(poly-P)固然需要较短的污泥龄(SRT),而硝化受细菌世代时间限制必须采用长SRT。但在工程应用中,其实磷细菌与硝化细菌所需要的最低SRT并无多大差别。MBR和MBBR在生物净化机理上根本无助于生物除磷。

针对国内学术、工程界上述有关脱氮除磷的错误论点,本文将逐一通过既有理论、实验数据、数学模拟予以详细解释并予以澄清。

1脱氮与除磷存在泥龄矛盾

传统观点认为,硝化菌(AOB/NOB)所需最小SRT要比磷细菌(PAOs/DPB)长;如果SRT满足硝化细菌生长条件,磷细菌则不能较多地排出系统,导致除磷效果变差。这其实就是所谓脱氮除磷存在泥龄矛盾的认识出发点。但是之前通过对BCFS反硝化除磷系统各温度下磷细菌与硝化菌最小SRT模拟实验时发现,虽然反硝化工艺磷细菌(PAOs/DPB)所需最小SRT比硝化菌要短,但两者差别不大,也就仅有1d之差,如图1所示。

换句话说,工程上可将磷细菌与硝化菌最小SRT视为一致,即不存在什么泥龄矛盾,这与Brdjanovic等人实验发现十分相符。这就是说,同步脱氮除磷系统中,SRT并不能取的太短,否则,连磷细菌也生长不起来,低SRT排泥除磷也就失去意义。

脱氮除磷

图1反硝化除磷系统中硝化菌与磷细菌最小SRT比较

可见,脱氮与除磷存在泥龄矛盾其实是一种主观臆断,是仅从两种细菌各自世代时间比较而得出的错误判断。这也是为什么独立于反硝化除磷的硝化双污泥A2N系统在荷兰只实验演示而没有实际工程应用的主要原因。

延伸阅读:

MBR工艺深度脱氮及节能关键技术研究

污水处理技术之厌氧氨氧化生物脱氮技术

再生水深度脱氮除磷方法

MBR在市政污水处理厂脱氮除磷效果分析

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