根据生物脱氮除磷原理对生活污水脱氮除磷的工艺设计

汤敏

摘要：总结了目前的生活污水脱氮除磷工艺的特点，依据生物脱氮除磷工艺原理，设计了新的生活污水脱氮除磷工艺流程。

关键词：脱氮；除磷；工艺

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0179—03

1引言

水资源是在人类生产、生活中不可或缺的自然资源，然而随着化肥、合成洗涤剂及农药的广泛使用，水体中的营养物质浓度不断升高，而氮、磷是引起水体富营养化的主要原因之一[1]。传统的生化处理工艺可以有效降低污水的 BOD5和SS，但对污水中同时存在的 N、P 等营养物只能去除 10%～20%，大量含磷污水直接排入水体[2]。因此，根据生物脱氮除磷原理设计新的生活污水脱氮除磷的工艺势在必行。

2生物脱氮除磷原理

2.1生物脱氮原理

污水生物脱氮的基本原理是在生物处理过程中使废水中含氮有机物被微生物分解，转化为N2而从液相中释放出来[3]。传统的生物脱氮原理主要由有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成。其中，氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮，硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从 NH4+或 NO2-的氧化反应中获取能量[4]。近年来，对生物脱氮的机理理论又有了一些新的发展，如短程硝化与反硝化、厌氧氨氧化、同时硝化与反硝化等[5]。

2.2生物除磷原理

生物除磷是聚磷菌在厌氧条件下释放磷，之后在好氧条件下过量摄取磷，通过剩余污泥排放达到除磷的目的。厌氧条件下，聚磷菌释放体内聚磷，并利用污水中的易降解有机物合成聚β-羟丁酸（PHB）贮存于体内；好氧条件下，聚磷菌氧化体内的PHB，并利用该反应产生的能量，过量地从水中摄磷合成能源物质ATP，未用于合成反应的磷存于体内形成聚磷，好氧吸磷量大于厌氧释磷量，通过排放污泥即可除磷[6]。

3生物脱氮除磷技术及工艺

3.1A2/O除磷工艺

A2/O除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）布置形式，是比较简单的脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他同类工艺。A2/O工艺中厌氧、缺氧、耗氧交替运行，不宜与丝状菌增殖繁衍，不会产生污泥膨胀[7]。因此，在使用过程中，A2/O工艺得到了改良，即在厌氧池之前，增设厌氧缺氧池，回流污泥和一部分污

3.2UCT工艺

UCT工艺有两个内循环，内循环1将硝化液从好氧段回流至缺氧段（A2）内循环2将A2段内反硝化脱氮后的混合液循环至厌氧段（A1）。回流污泥不是直接进入A1段，而是先进入A2段。这种做法避免了回流污泥中大量的硝酸盐对A1段的冲击，从而改善了聚磷菌的释磷环境[8]。如图2[8]。

3.3VIP工艺

反应池的分格（每个反应池由数个体积较小的反应池串联组成）形成了有机物的梯度分布，从而提高了厌氧池释磷和好氧池摄磷的速度。由于大部分反硝化都发生在前几格，所以缺氧池的分格也有助于缺氧池实现完全反硝化[9]。具体工艺流程图如图3[9]。

3.4序批式活性污泥法（SBR工艺）

序批式活性污泥法（SBR）脱氮除磷工艺一般进行6个工序过程，即厌氧搅拌、好氧曝气反应、缺氧搅拌反应、沉淀和排水闲置等[10]。此方法的特点是顺序进行，无回流，每次处理的时间较长。具体工艺流程图如图4[10]。

3.5倒置的A2/O除磷工艺

倒置 A2/O 工艺是基于传统的脱氮除磷理论，在A2/O 工艺的基础上发展而来。该工艺省去污泥内回流，将缺氧区前置，适当加大了混合液回流比[11]，增强了水的重复净化率，如图5[11]。

3.6MSBR 工艺

MSBR 工艺实质上是SBR 和A2/ O 工艺的组合，MSBR 是一种介于连续流和序批式反应之间的工艺模型，污水和脱氮后的活性污泥一并进入厌氧区，泥水混合液交替进入缺氧区、好氧区和SBR池，出水由空气堰排出，如图6[12]。

3.7BCFS工艺

BCFS工艺是一种变型的UCT工艺。BCFS工艺在主流线上较UCT工艺增加了2个反应池，第一个增加的反应池介于UCT工艺的厌氧与缺氧池之间，第二个反应池是混合池，介于UCT工艺缺氧池与好氧池之间，目的是形成低氧环境以获得同时硝化与反硝化，从而保证出水含有较低的总氮浓度BCFS工艺突出了反硝化除磷在系统中的作用。将反硝化脱氮与生物除磷有机地合二为一，使得整个工艺节省了大量的能源和资源[13]，如图7[13]。

3.8缺氧-厌氧-氧化沟工艺

该工艺在Carrou-sel氧化沟前端增加了缺氧段和厌氧段，不设初沉池和污泥消化池，原水经格栅和沉砂池后与30%的回流污泥一起进入选择池，70%的回流污泥进入缺氧池，混合液经厌氧池后流入氧化沟，污水在氧化沟中平均经历15 h的停留后进入二沉池进行泥水分离[14]，如图8[14]。

3.9DEPHANOX工艺

DEPHANOX工艺在厌氧池与缺氧池之间增加了沉淀池和固定膜反应池。固定膜反应池的设置可以避免由于氧化作用而造成有机碳源的损失和稳定系统的硝酸盐浓度，污水在厌氧池中释磷，在沉淀池中进行泥水分离，如图9[15]。

2014年9月绿色科技第9期3.10联合工艺

联合工艺能集合多种工艺的长处，提高已是生物脱氮除磷工艺研究的趋势，如生物膜法与活性污泥法结合，其装置是生物膜法和活性污泥法装置的有效结合，工序较为复杂，但处理效果好，如图10[16]。

4新工艺流程设计

各种工艺的联合使用可大大提高生物除磷除氮的效率，此设计工艺是结合A2/O 工艺和SBR工艺，特点是增加了两个内回流，增长了生物与废水中磷氮的接触时间，增强其氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用。其最大程度保证出水水质，但有能会出现耗能大的问题，具体设计工艺图如图11。[17]。endprint

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