摘要：本文對(duì)生物脫氮除磷工藝的原理進(jìn)行了介紹，并對(duì)目前常用的脫氮除磷處理工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

　　關(guān)鍵詞：生物脫氮除磷，氧化溝 A/A/O生物處理工藝 ，SBR法

　　Abstract: in this paper, the biological denitrification and the principle of dephosphorization technology are introduced, and the common denitrification and phosphorus processing technology are briefly described.

　　Keywords: biological denitrification and phosphorus, the oxidation ditch A/A/O biological treatment technology, SBR method

　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　生物脫氮除磷工藝是目前常見(jiàn)的污水處理工藝，其處理機(jī)理及形式如下：

　　1.生物脫氮除磷原理

　　1.1生物脫氮

　　生物脫氮是通過(guò)硝化和反硝化兩個(gè)生化過(guò)程來(lái)完成的。

　　污水中含氮化合物經(jīng)異養(yǎng)性氨化細(xì)菌作用分解為NH3-N，然后在好氧條件下，通過(guò)亞硝酸菌和硝酸菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸氮(NO2—-N)和硝酸氮(NO3—-N)的過(guò)程稱(chēng)為硝化過(guò)程。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，在氫供給體充分的條件下，將亞硝酸氮(NO2—-N)和硝酸氮(NO3—-N)還原成N2排入空氣中，同時(shí)有機(jī)物分解的過(guò)程稱(chēng)為反硝化過(guò)程。

　　1.2生物除磷

　　生物除磷是利用活性污泥中的聚磷菌在厭氧條件下釋磷，在好氧條件下過(guò)量吸磷的原理來(lái)進(jìn)行的。

　　1.3同時(shí)生物脫氮除磷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要素

　　從生物脫氮除磷原理看出，兩者要求的有些方面是相互制約的。要正常發(fā)揮脫氮除磷系統(tǒng)效率，詳細(xì)分析進(jìn)水水質(zhì)是十分必要的：

　　進(jìn)水BOD5濃度：不宜低于150mg/L。

　　BOD5/TKN比值：理論上BOD5/TKN>2.86時(shí)反硝化過(guò)程才能進(jìn)行，實(shí)際運(yùn)行要求BOD5/TKN應(yīng)大于4，脫氮效果較好;若在4～2.86之間，可采用生物脫氮方法;小于2.86，城市污水較難用生物脫氮方法。

　　BOD5/TP比值：進(jìn)水中的BOD5是作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給聚磷菌活動(dòng)的基質(zhì)，故BOD5/TP是衡量能否有效除磷的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為該值應(yīng)大于20，比值越大，除磷效果越明顯。

　　水溫：供氧量用夏季水溫計(jì)算，生物降解用冬季水溫計(jì)算。

　　2.生物脫氮除磷工藝

　　目前常用的脫氮除磷處理工藝有A/A/O法、氧化溝法、SBR法等，各處理工藝的機(jī)理簡(jiǎn)述如下：

　　2.1 A/A/O工藝

　　A/A/O工藝(Anaerbio-Anoxic-Oxic)稱(chēng)為厭氧-缺氧-好氧三者結(jié)合系統(tǒng)

　　2.1.1 傳統(tǒng)A/A/O工藝

　　常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式。其典型工藝流程見(jiàn)圖1。

　　常規(guī)A/A/O工藝存在以下三個(gè)缺點(diǎn)：①由于厭氧區(qū)居前，回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)產(chǎn)生不利影響;②由于缺氧區(qū)位于系統(tǒng)中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影響了系統(tǒng)的脫氮效果;③由于存在內(nèi)循環(huán)，常規(guī)工藝系統(tǒng)所排放的剩余污泥中實(shí)際只有一小部分經(jīng)歷了完整的放磷、吸磷過(guò)程，其余則基本上未經(jīng)厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進(jìn)入好氧區(qū)，這對(duì)于系統(tǒng)除磷是不利的。

　　2.1.2 倒置A/A/O工藝

　　倒置A/A/O工藝是將缺氧區(qū)設(shè)置在厭氧區(qū)前，取消內(nèi)回流，增加外回流提高系統(tǒng)污泥濃度并將硝酸鹽回流至缺氧段。實(shí)踐說(shuō)明，該工藝不僅具有投資省、費(fèi)用低、電耗少，而且效率高、運(yùn)行穩(wěn)，管理方便，適合新廠(chǎng)建設(shè)和老廠(chǎng)改造。流程見(jiàn)圖2。

　　2.1.3 分點(diǎn)進(jìn)水倒置A/A/O工藝

　　分點(diǎn)進(jìn)水倒置A/A/O工藝見(jiàn)圖3是對(duì)倒置A/A/O工藝的改進(jìn)，在減小外回流的同時(shí)減少進(jìn)入缺氧段的流量，將大部分優(yōu)質(zhì)碳源分配給厭氧除磷。來(lái)自二沉池的回流污泥和50～70%的進(jìn)水，100～200%的混合液回流均進(jìn)入缺氧段，停留時(shí)間為1～3h。回流污泥和混合液在缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化，去除硝態(tài)氮，再進(jìn)入?yún)捬醵?，保證了厭氧池的厭氧狀態(tài)，強(qiáng)化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，單位池容的反硝化速率明顯提高，反硝化作用能夠得到有效保證。再根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節(jié)情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調(diào)節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，反硝化作用能夠得到有效保證，系統(tǒng)中的除磷效果也有保證，因此，本工藝與其他除磷脫氮工藝相比，具有明顯優(yōu)點(diǎn)。

　　2.2 氧化溝

　　氧化溝實(shí)際上是活性污泥法的一種改型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，污水和活性污泥的混合液在其中進(jìn)行不斷的循環(huán)流動(dòng)，因而又被稱(chēng)為“環(huán)形曝氣池”，“無(wú)終端的曝氣系統(tǒng)”。

　　2.2.1交替式氧化溝

　　交替式氧化溝是在間歇運(yùn)行的氧化溝基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型的氧化溝，有二溝、三溝交替工作系統(tǒng)，前者有代表性的是D型、VR型和DE型，后者是T型。其中最具代表性的是三溝式氧化溝。

　　三溝式氧化溝以三條相互聯(lián)系的氧化溝作為一整體，每條溝都裝有用于曝氣和推動(dòng)循環(huán)的水平轉(zhuǎn)刷并都設(shè)有進(jìn)水口，污水由進(jìn)水分配井進(jìn)行分配轉(zhuǎn)換。三溝式氧化溝的脫氮是通過(guò)雙速電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，曝氣轉(zhuǎn)刷起到混合器曝氣器的雙重功能，溝內(nèi)好氧和缺氧狀態(tài)由轉(zhuǎn)刷轉(zhuǎn)速的改變來(lái)控制。

　　通常三溝式氧化溝是采用三條溝并排布置，如圖4，利用溝壁上的連通孔連接。兩側(cè)邊溝可起曝氣和沉淀雙重作用，故不再設(shè)沉淀池，該種氧化溝在運(yùn)行穩(wěn)定可靠的前提下，具有操作管理更趨靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　該工藝的主要特點(diǎn)是：

　　(1)處理流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物數(shù)量少，可不設(shè)沉淀池和污泥回流構(gòu)筑物，污泥回流通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)水流方向改變來(lái)完成。

　　(2)與整個(gè)系統(tǒng)體積相比，進(jìn)入系統(tǒng)的水量較小，因此反應(yīng)器運(yùn)行方式接近間歇運(yùn)行方式，具有SBR工藝的特性，處理效果好，水力損耗少，管理簡(jiǎn)單。

　　(3)氧化溝具有環(huán)流功能，污水進(jìn)入氧化溝后立即液相混合，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

　　(4)氧化溝使用轉(zhuǎn)刷曝氣，機(jī)械效率低，運(yùn)行費(fèi)用高，池深較淺，占地面積大。曝氣時(shí)間僅為全運(yùn)行過(guò)程的58%，設(shè)備利用率低。

　　(5)氧化溝泥齡長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，污泥量少且穩(wěn)定，可減少污泥處置成本。

　　(6)水力控制簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制堰可調(diào)節(jié)水流方向和轉(zhuǎn)刷浸沒(méi)深度，利于實(shí)現(xiàn)各種工藝條件對(duì)混合、充氧等的要求。

　　2.2.2 Carrousel氧化溝

　　Carrousel氧化溝見(jiàn)圖5是一個(gè)多溝串聯(lián)系統(tǒng)，進(jìn)水與活性污泥混合后沿箭頭方向在溝內(nèi)作不停的循環(huán)流動(dòng)。表曝機(jī)與分隔墻的布局使表曝機(jī)將混合液從上游推進(jìn)到下游，并保證足夠的混合液渠道流速。氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣器，形成了靠近曝氣器下游的富氧區(qū)和上游以及外環(huán)的缺氧區(qū)，這樣有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀。與其它池型氧化溝相比，其最大的特點(diǎn)是采用立式低速表曝機(jī)作曝氣設(shè)備，由于曝氣設(shè)備的不同(區(qū)別于其它水平軸式曝氣裝置)，形成高速度梯度的高能區(qū)，有利于氧的傳遞，而且使污水在混和曝氣充氧的同時(shí)具有局部水力提升作用，使混合液和原水得到徹底的混合。

　　帶前置厭氧池的Carrousel 2000工藝是一種先進(jìn)的脫氮除磷工藝，通過(guò)設(shè)在曝氣機(jī)周?chē)膫?cè)向?qū)Я髑?，可充分利用氧化溝原有的渠道流速，在不增加任何回流提升?dòng)力的情況下，將相當(dāng)于400%進(jìn)水流量以上的硝化液回流到前置缺氧池與原水混合并進(jìn)行反硝化反應(yīng)，達(dá)到較高的脫氮效果。同時(shí)前置厭氧池，又達(dá)到了同時(shí)脫氮除磷的目的。

　　同時(shí)系統(tǒng)保留了反硝化過(guò)程的一切優(yōu)點(diǎn)，包括可恢復(fù)硝化階段約50%的堿度，可利用缺氧條件去除一部分BOD，從而節(jié)省充氣能耗，以及改進(jìn)活性污泥性能等。該系統(tǒng)與其他反硝化工藝相比，最突出的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)硝化液的高回流比，達(dá)到較高程度的總氮去除。

　　該氧化溝工藝典型布置見(jiàn)圖6。

　　圖6 前置厭氧池Carrousel 2000氧化溝布置圖

　　2.3 SBR法

　　SBR法中曝氣、沉淀集同一池內(nèi)，節(jié)約了二沉池和污泥回流系統(tǒng)，但曝氣池體積、曝氣動(dòng)力設(shè)備均要增加，在中小規(guī)模污水處理中是較好的處理工藝。SBR發(fā)展至今已經(jīng)有了很多形式。

　　2.3.1 ICEAS工藝

　　即間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法，它用隔墻將反應(yīng)池分為兩部分，前面是預(yù)反應(yīng)區(qū)，后面是主反應(yīng)區(qū)，采用連續(xù)進(jìn)水，間歇曝氣、沉淀、排水、排泥。它可以脫氮除磷，但效果不夠理想。

　　2.3.2 DAT—IAT工藝

　　即連續(xù)曝氣和間歇曝氣相結(jié)合的工藝，反應(yīng)池中部用隔墻分為兩部分，前邊的DAT連續(xù)曝氣，后邊的IAT間歇曝氣、沉淀、排水、排泥。它的脫氮除磷功能一般，需增加設(shè)施才能提高脫氮除磷效率。

　　2.3.3 CASS工藝

　　在序批式活性污泥法(SBR)的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱(chēng)預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的曝氣、沉淀、排水等過(guò)程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng);同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

　　2.3.4 UNITANK工藝

　　是三個(gè)矩形池并聯(lián)，按照類(lèi)似三溝式氧化溝的周期運(yùn)行模式工作，但把轉(zhuǎn)刷曝氣改為鼓風(fēng)曝氣，可加大池深，把出水可調(diào)堰改為固定堰，簡(jiǎn)化了排水，它的功能和三溝式氧化溝類(lèi)似。

　　以上生物脫氮除磷工藝適用于不同水質(zhì)及水量情況的污水處理工程，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際靈活運(yùn)用。

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