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反硝化脱氮除磷工艺的发展及调控因素

北极星环保网来源:环境工程 张 杰2019/8/20 9:41:13我要投稿

2 反硝化除磷工艺的调控因素

2.1 进水C/N和C/P比

废水反硝化除磷工艺中,厌氧段有机基质的含量、种类及其与微生物营养物之间的比例关系是影响聚磷菌释磷、缺氧吸磷效果的重要条件。首先进水COD应满足反硝化除磷工艺厌氧释磷的要求,其含量越充足则释磷越充分,后续缺氧吸磷能力也越强。

在实际工程中,大多无法满足电子供体和电子受体不能共存的理想除磷环境,所以在满足厌氧段充足碳源及缺氧段足量硝酸盐的同时,应控制进水的C、N和P符合最佳比例关系,以达到最佳的处理效果。

表1 C/N、C/P对反硝化除磷工艺的影响

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由表1可知,上述反硝化除磷工艺在低碳源的条件下,均保持较高的同步脱氮除磷效率,而各工艺的最佳C/N比和C/P比不尽相同,分析原因可能是各工艺中采用的进水碳源不同,导致活性污泥中反硝化除磷菌(DPB)所占比例不同,因此在实际工程中应深入分析进水水质,确定最佳C/N比和C/P比。考虑进水水质的变化,为保证出水水质,应设置碳源投加装置及硝酸盐投加装置作为备用碳源和硝酸盐氮源。

2.2 固体停留时间(SRT)

固体停留时间(SRT)反映了活性污泥系统中微生物生长状态、生长条件及世代周期等基本特性,是反硝化脱氮除磷设计、运行和研究的一项重要技术参数。罗亚红等采用一种改良A2O工艺富集反硝化除磷菌过程中发现,反应器在SRT=19.6d时,系统脱氮除磷效果最好,同时DPAO占比最高。一般情况下,反硝化除磷最佳的SRT应控制在10~14d。

2.3 水力停留时间(HRT)

厌氧段HRT太长,反硝化除磷菌无效释磷,太短又不能满足将进水COD完全转化为PHB,影响系统脱氮除磷效率。一般情况下,厌氧段HRT宜控制在2h。缺氧段HRT太短,反硝化聚磷效果不充分,使缺氧后磷酸盐和硝酸盐的浓度均较高,而HRT过长,则反硝化吸磷结束,系统由吸磷转为二次释磷。研究表明,缺氧时间设定为4.5h时,脱氮除磷效果最好。

2.4 硝态氮(NO3-、NO2-)

氮元素的存在形态及所处生化阶段对生物除磷工艺有重要的影响。若进水中含有NO3-或NO2-,则反硝化异养菌优先利用碳源进行反硝化,而抑制聚磷菌的释磷和PHB的合成。而缺氧阶段反硝化吸磷的效果又与硝酸盐氮的含量有关。研究表明,在一定条件下(NO3-<30 mg/L时),缺氧吸磷速率与NO3-呈正相关。而NO3-含量过低,电子受体缺乏,反硝化吸磷受到限制,甚至会引起“二次无效释磷”。

亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化吸磷一直备受关注,亚硝酸盐对反硝化除磷的抑制影响各不一致。侯红勋等研究发现NO2-对反硝化除磷抑制影响与pH值有关,这为反硝化除磷工艺的进一步研究提供了新的研究方向。

2.5 其他影响因素

1)溶解氧DO。厌氧池中溶解氧的存在,对聚磷菌释磷及合成PHB产生严重影响,因此,厌氧段溶解氧应严格控制在0.2 mg/L以下,即ORP在-200~-300 mV。实际运行中,可设置前置厌氧段脱氧或封闭运行厌氧段消除回流污泥夹带溶解氧的问题。

2) pH值。pH值对DPB厌氧释磷影响较大,随着pH值增大则P/C值也随之提高(即消耗单位乙酸将会有更多的磷释放),但当pH值过高时,将引起磷酸盐沉淀而除去,干扰反硝化除磷,P/C会有所降低,厌氧段pH值一般应低于8.0。

3)污泥浓度(MLSS)的影响。研究认为污泥浓度和系统的除磷效果成正比,而单位污泥的反硝化速率变化趋势则相反。污泥浓度增加的同时,增大了水的粘度,降低了氧气、营养物质的传质速率,因此,在工艺设计中应设置适宜的污泥浓度。

3 结 论

反硝化除磷工艺较好地将脱氮和除磷有机结合,是一种节能减排、低能耗高效的水处理技术,对于我国低碳源的城市污水具有良好的应用前景。目前反硝化除磷工艺今后的研究应集中在以下三个方面:

1) 目前国内外在多种工艺中已成功富集出DPB,然而对DPB种群研究目前报道较少,通过对DPB微生物的理化特性及机理进行深入研究和探索,促进高效反硝化除磷工艺的开发及推广。

2) DPB的数量占比及DPB反硝化除磷速率最终决定着工艺整体的脱氮除磷的效果。要开发高效可靠的生物除磷工艺技术的基本因素就是最大限度地实现PHB的合成和缺氧吸磷利用。因此,如何控制碳源、硝酸盐氮源和停留时间,将是反硝化除磷运用到实际工程中需要解决的问题。

3) 开发高效可靠的生物除磷工艺,应考虑与现有污水处理厂的结合,通过原位升级改造,优化工艺参数,在稳定达标排放的同时,降低工程投资。

延伸阅读:

污水处理技术之AAO脱氮除磷工艺计算书

污水处理之生物脱氮除磷的工艺大比较

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