废水生物脱氮除磷新工艺研究与应用

2020-10-09姚日鹏魏新全李德义

商品与质量 2020年23期

姚日鹏魏新全李德义

济南中天环保科技有限公司山东济南 250105

社会的发展，人口的增长，使得水资源需求量迅速增加，传统的污水处理只能怪够去除水中的有机污染物，在氮磷等物质的取出术巷效果不佳。而水体出现富营养化现象的主要因素就是氮磷物质，因此，为了解决水体富营养化问题，我国加大对水污染防治的研究，积极开发新的生物脱氮除磷法，改善当前的脱氮除磷工艺，提高脱氮除磷效果。

1 生物脱氮除磷新理论

1.1 脱氮新理论

脱氮新理论是基于传统脱氮理论得到的，该理论包括同时、短程的硝化反硝化反应以及厌氧氨氧化反应。近些年，研究学者发现，短程硝化反硝化反应在脱氮方面的优势比较多，例如减少系统供氧量，并节约污水处理时间等，缩短污水处理运行，降低污泥产量。研究得到，pH、DO等都能够做到短程硝化反硝化反应所积累的NO2-物质。而且，硝化反硝化反应就是在同一反应器内，同时在好氧与缺氧下，系统可以同时对硝化反应以及反硝化反应实现脱氧工作[1]。相较于传统脱氧理论而言，SND脱氧技术能够使硝化反应与反硝化反应中的碱得到互补，进而保证PH稳定，无需再添加碱，减少外加碳等，也可以使反应器尺寸缩小，并缩短反应时间，降低运行费用。

厌氧氨氧化反应中，在缺氧、厌氧条件下，一种自养型细菌以NH4+为电子供体，并以NO3-或NO2-为电子受体，在此过程中，NH4+会发生氧化反应，NO3-或NO2-会还原成气态氮，进而实现脱氧。该反应过程的重点是要处于厌氧或缺氧环境中，利用反应器对供氧量和反硝化所需电子供体实现控制，进而积累NO2-。

1.2 除磷新理论

反硝化除磷理论作为新型除磷机理代表，其来自厌氧性反硝化除磷菌，该理论认为，缺氧情况下，DPRB可以以NO3-为电子受体，同时进行生物摄磷和脱氮。研究发现，细菌在通过厌氧、缺氧以及好氧等工序后，50%聚磷菌会以O2和NO3-为电子受体，进而做到聚磷[2]。吸磷和反硝化脱氮时，不同生物同时进行反硝化聚磷反应，在同反应器内，同种细菌通过生物反应同时进行超量吸磷以及反硝化反应，并促使反硝化脱氮和吸磷反应合二为一，进而做到一碳两用。

2 生物脱氮除磷新工艺及其应用

2.1 ANAMMOX工艺

ANAMMOX工艺即厌氧氨氧化工艺，其是由荷兰所研发的。SHARON工艺进行硝化反应会对有机碳源有所硝化，同时会有较高的出水亚硝酸盐浓度，因此，以该工艺为反硝化反应器，能够有效提高脱氮效率。ANAMMOX工艺进水就是SHARON工艺出水，厌氧条件下，氨氮与亚硝酸盐能够变为N2与水，其工艺流程如图1。ANAMMOX工艺与SHARON两个工艺联合对高浓度氨氮废水进行处理，其无需在加入碳源，相较于传统工艺而言，耗氧量能够节省50%，二氧化碳、污泥等数量都会降低，其产生的污染也会下井，应用前景比较好[3]。

2.2 A2NSBR工艺

A2NSBR工艺有2个反应器，其中，A2/O-SBR反应器用于COD去除以及反硝化除磷脱氧，N-SBR反应器用于硝化工作。二者活性污泥是分开的，只能够交换沉淀后得到的上清液。

N-SBR反应器内，进水与泥龄过长使得污泥浓度以及负荷下降，进而降低曝气量，硝化效果更好。A2/O-SBR反应器中，好氧区发生率好氧吸磷以及硝化反应，将水中含有的磷与氨氮去除出去。研究得到，两个反应器联合使用能够将脱氮除磷特性稳定，除磷率为100%，脱氮率为90%，适用于在BOD5/TP值不高的污水处理中[4]。

2.3 SHARON工艺

SHARON工艺就是短程硝化反硝化反应，也就是在亚硝化中做好氨氮氧化控制，之后完成反硝化反应。此工艺的重点就是利用硝化和亚硝化细菌的成长速度差异性，对水力停留时间，淘汰掉反应器中的硝化细菌，提高亚硝化细菌地位，进而控制好氨氧化，在缺氧情况下实现反硝化。如图2。

2.4 BICT工艺

BICT工艺包括上清液和污泥两部分循环，也就是主反应器悬浮污泥相以及膜法硝化区污泥相两种，其包括多个并联间歇运行反应器，又连续运作的好氧、厌氧以及沉淀区等单元组成。原污水和沉淀区回流污泥先要进入到厌氧反应器中，利用搅拌混合中高负荷梯度导致的压力进而选择出絮凝性细菌，提高污泥沉降性，并做好聚磷菌释磷，通过释磷后，按照次序将混合液一次性注入到反应器中。主反应器出于缺氧搅拌时期，生物膜硝化反应器利用硝化液回流泵，其中的硝化液会进入到沉淀区，沉淀区的泥水分离后，其中的上清液会流入到硝化反应器以及闭路循环系统中。通过原水碳源来实现反硝化脱氮工作，之后主反应器会实现曝气、沉淀以及撇水，之后进入到下个周期中。根据进水水质以及处理目标，对SBR曝气进行优化，强化缺氧搅拌时间以及周期，去除不同污染物。膜法消化去能够持续曝气，进而加强硝化反应，新工艺解决了硝化中长泥龄以及除磷短泥龄存在的矛盾。