基于生物除磷脱氮处理再生回用水应用循环冷却水研究

北极星环保网讯:【摘要】污水处理过程中通过除磷脱氮工艺处理再生水回用以及冷却水是水质质量得到良好保证的技术支撑。笔者认为在生物除磷脱氮工艺全过程管理运行中，应充分利用各种科学手段，推动水处理工艺不断发展，确保其发挥最高能效;在此过程中应重视原理的掌握，关注生物除磷脱氮流程主要影响因素以及存在于其他方面的相关问题。

多年来，本是叫区雾水处理厂处理后的水一直作为本市动力厂的再生回用水，该厂为确保水质能够符合冷却补充水质量要求，对雾水处理工艺进行了改造，传统活性污泥法转变成A2/O  SBR工艺，这在我国北方区域缺水城市中也是再生回用水处理的新流程。现行污水处理工艺一般为A/O、A2/O物除氮脱磷技术、SBR除磷脱氧等。在较为严格的回用水质量要求下，通过生物除氮脱磷技术对其运行过程中各个环节中存在的不良影响加以消除，确保微生物效能达到最佳状态具有重要意义。基于此，笔者就生物除磷脱氮工艺运行过程作简要阐述，并针对其中应注意的问题及对策展开探讨，希望有所指导和帮助。

1 除磷脱氮工艺基本原理

在水环境下，微生物在其繁殖进程中能够吸收大量的可溶性磷盐，然后在机体内部经反应合成多聚磷酸盐并加以累积，备以对数生长期所用。而对数生长期结束后，微生物内部包括氮源、硫源以及碳源在内的各类营养物质基本消耗一空，这对微生物增长繁殖进程造成了影响和阻碍。此种状态下的细胞仍携带一定能量，具有从外部环境中吸收邻的能力，继而转化为多聚磷酸盐储存与细胞内部。若将好氧微生物在厌氧环境下培养(细菌压抑状态)，累积于微生物内部的多聚磷酸盐随之发生分解与释放，成为不利环境下微生物维持自身生命活动所需能量，此时的微生物表现为“磷饥饿”。若将此类细菌细胞置于营养丰富的培养基内，同时保持充足的氧供，则微生物在此环境下能够对其中含有的可溶性磷酸盐以及有机物加以快速充分吸收，并将大量的磷累积在菌体内部，然后在沉淀池内沉降活性污泥，实现除磷目的。

脱氮则是以硝化以及反硝化反应机理为理论基础，硝化过程是在好氧菌影响下氨氮发生氧化效应分解为NO3-和NO2-;反硝化则为脱氮过程，氧所产生的有机物氧化反应为NO3-和NO2-所替代，有机碳分解后转化为CO2，继而达到脱氮效果。

2 ERP-SBR工艺流程

EPR-SBR的全称是External recycle process of aerobic sludge in SBR  system，中文全称是好氧污泥外循环-序批式活性污泥法，它除磷脱氧的工艺流程如图1所示，在图1中我们可以看出SBR系统中有3个主要的反应器，这些反应器分别为化学除磷池、SBR主反应器和强化厌氧释磷池，在污水的整个处理过程中，SBR主反应器首先采用传统的生物除磷脱氧技术进行运行，(即上文的技术原理)，但是在周期结束的时候，排出的好氧污泥要在厌氧释磷强化池强化释磷，待释磷工作完成以后，其污泥再泵回SBR系统参与磷的好氧吸收过程，在此同时，要把厌氧池富磷上清液要导入到化学除磷池中，从而完成磷的化学固定工作，然后对于已被除磷的清液要汇入到试验雾水中，让后再次进入SBR反应器去除COD和NH3-N.

3 生物除磷脱氮过程中存在的主要影响因素与应对

(1)A/O、A2/O通过水中微生物实现氮和磷的消除，其中除磷过程实际上是好氧与厌氧的过程。在厌氧环境下微生物释放出磷，而好氧环境下则吸收过量的磷，所以有效控制溶解氧具有重要作用。厌氧与缺氧之间存在的唯一差异是缺氧段有关于DO的限制。厌氧段无需对厌氧污泥层加以控制，因而无需供氧，应控制溶解氧<0.3mg/L;此数值咋缺氧段则应保持为<0.7mg/L。在兼性氮菌影响下，水中含碳有机物(含BOD成分)为供体，将好氧池中含有亚硝酸盐以及硝酸盐的混合液还原为氮气继而逸出，达到脱氮效果。与常规活性污泥处理法相比，好氧段具有更高的需氧量，因为吸磷、硝化反应需要高氧条件，而NH3-N氧化反应也离不开氧，因而好氧段溶解氧浓度应≥2mg/L。

(2)除氮过程中微生物通过硝化以及反硝化反应实现脱氮的目的。而硝化过程需要氧供支持，反硝化则属于厌氧或缺氧过程，因而其过程应为硝化——反硝化;而除磷过程则恰恰相反，其属于先缺氧而后好氧，这也就解释了为什么脱氮过程中通常将反硝化系统后置。反硝化阶段需求足量的有机碳，而BOD则在消化后降低，导致有机碳匮乏，进而造成反硝化进程减缓，所以应将硝化处理后的污水回流至缺氧或者厌氧段，补足有机碳源。此外还应对回流量加以合理调整。

(3)A2/O除磷时必须保证处于完全反硝化环境，若回流污泥以及出水中所含硝态氮具有过高含量，除磷效果则会随之减弱。

(4)反硝化脱氮以硝化反应为前提，其中好氧的专性微生物是硝化反应的主要媒介，其生长所需混合条件需保持足够长的时间，所以应对泥龄加以控制，严格参考设计限值来对总污泥量中非曝气污泥量所占最大比值加以控制。

(5)硝化菌生长速度往往会受温度下降影响而逐渐变缓，所以好氧污泥泥龄最低值需保持在设计最短泥龄以上。

(6)非曝气污泥量所占比值直接决定反硝化效果，过小的比值必然导致无法去除硝化进程中制造的硝态氮，所以可通过泥龄的延长来增加此比值，同时对好氧污泥的最短泥龄加以维持。此间只需根据硝化反应需求来对最短泥龄加以控制，但无法同时满足除氮和脱磷二者的需求。

4 各反应段维持时间的控制

(1)厌氧段主要是磷的释放，根据额定释放量以及释放速度可计算释放所需时间。厌氧段中回流污泥内部含有的硝态氮所需反硝化时间并不在考虑范围内，而水力停留时间则可为反硝化时间与磷释放时间之和。

(2)缺氧段以设计硝态氮去除总量为依据，并结合反硝速率完成反硝化过程所需时间的计算，也就是缺氧段水力停留时间，反硝速度受水流影响较大，所以其计算标准应取最低温度环境下的反硝化速度。

(3)好氧段中需要完成硝化、磷吸收以及有机物降解三个反应，硝化阶段前应完成磷吸收以及有机物降解。所以好氧段维持时间由硝化反应时间决定，除磷脱氮工艺各段维持时间通常控制在：好氧段——3h～5h;缺氧段——1h～2h;厌氧段——0.6h～1.0h;硝化——4.0h～7.0h;无硝化——1.8h～2.5h。

5 结语

在一天中，污水水质变化存在较大差异，而污水处理厂处理水量的大小同样有较大变化。所以在运行管理工作人员在重视监测城市排水中C/P、C/N、P、N含量变化时还应对现场存在的问题进行细致观察分析，并定期进行生物相观测、水质监测以及生物菌监测，由此指导并支持污水处理工作，确保除磷脱氮工艺效果保持最佳。