城市污水反消化除磷工艺

江镇峰

【摘 要】近几年来，由于兼性反硝化细菌的生物摄入、排出磷元素的作用被確认定性，所以，兼性反硝化细菌又被称为了“反硝化除磷菌”;以反硝化除磷菌为主除磷工艺被称为反硝化除磷工艺。本文中以反硝化除磷工艺的工艺发展、工艺分析以及工艺缺陷来展开讨论，希望可以有效的对反硝化除磷工艺进行分析与解读。

【关键词】城市污水;反硝化除磷;工艺探析

中图分类号： X703 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）15-0018-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.008

由于兼性反硝化细菌在氧气不够充足的环境条件下能够通过硝酸盐氮替代氧原子称为受电载体，通过自身的新陈代谢作用将有大量的磷吸收，完成反硝化的转化过程，完成去除氮、磷两种元素的目的。相较于传统除磷工艺中使用的好氧除磷菌除磷工艺来说，减少了至少55%的化学需氧量的消耗、33%的氧气消耗以及55%的剩余污泥量，还能有效的降低排放到空气中的二氧化碳，所以反硝化除磷工艺也被认可为一种可持续发展的城市污水处理技术。随着社会的迅速发展，使得人们的生活质量也在飞速提升，生活污水排放与净化处理的技术要求也越来越高，为了符合我国可持续发展理论的宗旨，反硝化除磷工艺在生活污水处理方面的表现可圈可点，不但达到了生活污水处理可持续发展的理念，还在反硝化除磷过程中降低的氧气消耗、减少了二氧化碳的排放为我国的“低碳生活、低碳生产”做了表率[1]。

1 反硝化除磷工艺的研究发展

1.1 单污泥池系统反硝化除磷工艺

1.1.1 UCT脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺

UTC脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺开发于1985年左右，相较于传统的A2O工艺的区别，UTC脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺将污泥回流的步骤提前至缺氧池，并且将缺氧池与厌氧池之间的混合液回流增加，在这个工艺改进中使得厌氧释磷的过程受到污泥回流过程中硝酸盐氮的富民影响有效减低，加强了生物反硝化除磷的效率与效果[2]。经过相关的实验数据对比，发现应用UTC脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺以后，城市污水处理厂的活性污泥存在35%-55%的聚磷菌，其中又有55%左右的聚磷菌具有反硝化除磷能力，经过检测，发现污水处理厂系统出水中总磷浓度为0.15mg/L，证实了UTC脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺实际应用效果优异，且有效的提高了碳源的利用率。UTC脱氮除磷工艺和MUCT脱氮除磷工艺流程示意图见图1、图2。

1.1.2 BCFS脱氮除磷工艺

BCFS脱氮除磷工艺建立的目的为最大限度上建立反硝化除磷菌群的富集环境，所以BCFS脱氮除磷工艺也被认为是UTC脱氮除磷工艺的改良升级版，在强化了反硝化除磷菌群生物除磷功能方面的同时，在工艺流程厌氧工段又增加了单独的化学除磷沉淀池，在整个BCFS脱氮除磷工艺上提高了除磷的效率。BCFS脱氮除磷工艺流程示意图见图3[3]。

1.2 双污泥池系统反硝化除磷工艺

1.2.1 Dephanox脱氮除磷工艺

20世纪90年代初期，Dephanox脱氮除磷工艺被研发出来，Dephanox脱氮除磷工艺就是一种比较典型的双污泥池系统反硝化除磷工艺，在有机底物量比较少的情况下将污水处理的脱氮与除磷同时进行。其主要工艺特点为：在厌氧池出水处进行了泥水分离的过程，将分离出来富含氨、氮元素的上层水引入生物膜反应容器中进硝化反应，给后段工艺中的其他反应过程提供了充足的受电载体;厌氧池出水处分离出来的底部泥水等输送至缺氧池，以缺氧池中的硝酸盐氮为受电载体对其进行反硝化除磷的化学反应;在气候还设计放置了二次氧化池对其进行短时间的曝气，吸收其他剩余的磷元素。由此可见，Dephanox脱氮除磷工艺实现了以较少化学需氧量消耗为前提的脱氮除磷同步进行。Dephanox脱氮除磷工艺流程图如图4所示[4]。

2 反硝化除磷工艺的工艺分析

2.1 生物脱氮除磷工艺

2.1.1 生物脱氮除磷工艺原理

在反硝化除磷工艺中，应运到了微生物除磷等原理，通过微生物在污水中去除碳、氮等元素的过程中将磷元素进行吸收，转化从而合成ATP等能量物质等，从而达到去磷去氮的作用，但是单单依靠微生物进行脱氮去磷的效率极低，只能达到20%-30%的去除率，为了强化生物脱氮去磷工艺，在泥法除磷阶段中设计放置厌氧段，通过二次回流将污水回流至厌氧池中，在厌氧池中培养建立除磷优势菌群，通过厌氧段稀释污水中的磷元素，好氧段过度去除磷元素可以将生物脱氮去磷的工艺效率提高到65%-75%左右。一般常用的生物脱氮除磷工艺有很多，比如：UTC脱氮除磷工艺、A2O脱氮除磷工艺、Dephanox脱氮除磷工艺等多种。为了在生物脱氮除磷方面达到最好的功效。

2.1.2 生物脱氮除磷工艺控制前提

生物脱氮除磷工艺的前提要求为：硝酸根与亚硝酸根的浓度要非常低，溶解氧浓度要控制在0.2mg/L、氧化还原电位差要低于150mV、整体水温要处于30℃左右，PH值处于7-8之内，富含磷、氮。碳的污泥需要在两个小时之内进行压滤脱水。

2.1.3 生物脱氮除磷工艺的优缺点

优点：基本建设投资费用与日常运行费用既有经济性的特点。

缺点：能效较低，原因在于如果污水中磷元素总含量处于3mg/L以下时，可以保证脱氮除磷后出水的磷含量达到1mg/L以下的标准，但是若是污水中磷元素总含量高于3mg/L以上时，就难以保证脱氮除磷后出水的磷含量达到1mg/L以下的标准。且有生物脱氮除磷工艺主要依靠微生物菌群进行脱氮除磷，所以微生物对于温度是比较敏感的。生物脱氮除磷工艺属于泥法去磷工艺，每在季节变换中，尤其是冬季的时候，受到的影响最大。对于运营维护人员的要求也是比较高。

2.2 化学脱氮除磷工艺

2.2.1 化学脱氮除磷工艺原理

在城市污水处理过程中投入化学试剂，将城市生活废水中的磷酸根转化为林栓金属盐沉淀物比如：磷酸铝（ALPO4）、磷酸钙[Ca3（PO4）]、磷酸铁（FePO4 2H2O）等金属盐，通过沉淀池进行沉淀排泥，将含有林磷元素的化学污泥沉淀物排出污水处理系统之外，降低城市生活污水中的磷元素含量。

2.2.2 化学脱氮除磷工艺控制条件

化学脱氮除磷工艺中间前段工艺的生化处理单元中的无极磷元素转变为有机磷元素，將曝气池中正磷酸盐的含量与总磷中的百分比占比达到95%以上，可以满足化学脱氮除磷工艺出水总磷含量达到规定标准。

2.2.3 化学脱氮除磷工艺的影响因素

（1）温度

城市污水的温度对于化学脱氮除磷工艺效率的影响也是很重要的，过高和过低都会影响到化学脱氮除磷工艺的效率，10摄氏度到30摄氏度的温度区间是最佳的反应温度区间。

（2）酸碱度

化学除磷试剂投放到城市污水中，发生化学反应会产生一定的酸度抵消碱度，所以对于酸碱度的有效控制可以在化学脱氮除磷工艺的效率上起到一定的作用，况且化学除磷试剂有着一定酸碱适用范围，只要城市污水的酸碱度没有超出这个范围，就可以正常使用。若是超出了酸碱适用范围，需要添加一定量的酸液或者碱液来平衡酸碱度。

（3）浑浊度

城市污水颗粒直径大的悬浮物数量浓度也会对化学脱氮除磷工艺造成一定的影响，在除磷剂投入后与颗粒直径大的悬浮物发生化学反应，与溶解状态的磷酸根接触的程度很低，使得化学脱氮除磷工艺的除磷效果受到一定的影响。

3 结语

城市生活污水的净化后排放是市容管理与可持续发展的重要依托因素，通过实施反硝化除磷工艺，将城市污水中氨、氮、磷等主要富含元素进行清除与回收，在水体问题上减少了水体的富营养化问题，很大程度上避免了赤潮的产生。从城市生活废水的排放这个根源上把控，对于生活环境来说也是一种很有效的防治措施。反硝化除磷工艺的发展还需要砥砺前行、开拓创新，以期达到污染零排放的终极污染治理目标。

【参考文献】

[1]钟进.生活污水处理工艺中的除磷设计[J].绿色科技，2018（12）：75-77.

[2]李亚静，孙力平.反硝化除磷工艺中N_2O的逸出规律研究[J].科技创新导报，2017，14（19）：107-109+111.

[3]孙慧智，王惊，王嘉毅.反硝化除磷工艺的影响因素研究[J].科学技术创新，2018（19）：8-9.

[4]孙慧智，王惊，王嘉毅.反硝化除磷工艺及机理研究[J].科学技术创新，2018（24）：148-150.