同步脱氮除磷工艺矛盾关系及对策：泥龄、碳源、硝酸盐、磷等

02碳源问题

碳是微生物生长需要要最大的营养元素.在脱氮除磷系统中,碳源大致上消耗于释磷,反硝化和异养菌正常代谢等方面.其中释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分,尤其是挥发性有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大. 一般来说,城市污水中所含的易降解COD的数量是十分有限的,以VFA为例,通常只有几十mg/L.所以在城市污水生物脱氮除磷系统的释磷和反硝化之间,存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。

解决这一问题一般需要从两个方面来考虑.一是从工艺外部采取措施,增加进水易降解COD的数量,例如取消初沉池,污泥消化液回流,将初沉池改为酸化池等都有一定作用,还可考虑外加碳源的方法.二是从工艺内部考虑,权衡利弊,更合理地为反硝化和释磷分配碳源,常规脱氮除磷工艺总是优先照顾释磷的需要,把厌氧区放在工艺的前部,缺氧区置后.这种作法当然是以牺牲系统的反硝化速率为前提.但是,释磷本身并不是脱氮除磷工艺的最终目的.就工艺的最终目的而言.把厌氧区前置是否真正有利,利弊如何,是值得进一步研究的.根据对厌氧有效释磷可能并不是好氧过度吸磷充分必要条件的新认识,倒置A2/O工艺(见图3)将缺氧区放在工艺最前端,厌氧区置后。

经过这种改变,脱氮菌可以优先获得碳源,反硝化速率得到大幅度提高.同时,原来困扰脱氮除磷工艺的硝酸盐问题不存在了,所有污泥都将经历完整的释磷和吸磷过程,除磷能力不仅未受影响,反而有所增强。这种新的碳源分配方式对脱氮除磷工艺的实践和机理研究都有重要意义。

03硝酸盐问题

在常规A2/O工艺中,由于厌氧区在前,回流污泥不可避免地将一部分硝酸盐带入该区.硝酸盐的存在严重影响了聚磷菌的释磷效率,尤其当进水中VFA较少,污泥的含磷量又不高时,硝酸盐的存在甚至会导致聚磷菌直接吸磷.所以在常规A2/O工艺框架下,如何避免硝酸盐进入厌氧区干扰释磷一度成为研究热点,并围绕这一问题产生了诸如UCT工艺,JHB工艺,EASC工艺等,其中最著名的应属UCT工艺(如图4) 。

解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前,设法将其携带的硝酸盐消耗掉.一种方法是在回流污泥进入厌氧区之前,先进处一个附设的缺氧池,在这个缺氧池中回流污泥携带的硝酸盐利用污泥本身的碳源反硝化。由于没有外加碳源, 这种反硝化实际上多属内源代谢, 因此反硝化速率不高。作为对第一种方法的改进,另一种方法通过投加外加碳源或引入一部分污水来提高附设缺氧池的反应速率。

UCT工艺另辟蹊径, 把常规A2/O工艺的缺氧区分为前后两个部分(如图 4) 。内循环1将硝化液从好氧区(O)回流至缺氧区(A2),内循环2将A2区前部的混合液循环至A1区, 回流污泥不是直接进入A1区, 而是先进入A2区前部。这种作法实际上是划出一个小的缺氧区专门消耗回流污泥中的硝酸盐, 故避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的冲击,改善了聚磷菌的释磷环境。但是, 进入A2区前部的回流污泥实际上只有一小部分由内循环2运至A1区, 其余大部分未经释磷直接进入后续工艺。也就是说, 在所排除的剩余污泥中只有一小部分经历了完整的释磷、吸磷全过程, 其实际除磷效果可能因此而大受影响。常规A2/O工艺实际上也存在类似缺陷。

延伸阅读：

脱氮除磷核心问题最强总结

污水处理技术之AAO脱氮除磷工艺计算书