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中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)09-0034-01

摘 要 :本文归纳了脱氮除磷研究中的关键问题,指出了生物脱氮除磷原理及经典工艺,并说明了脱氮除磷技术的研究进展,同时对今后的脱氮除磷工艺做了展望.

关 键 词 :富营养化 脱氮除磷 A/O/A工艺

1.生物脱氮除磷机理研究

1.1生物脱氮机理

1.1.1 传统生物脱氮理论

生物脱氮包括氨化、硝化、反硝化三个过程.水体中的有机氮首先在氨化菌的作用下,转化为氨态氮,这也就是所谓的氨化阶段;之后是硝化阶段,硝化阶段其实由两部分组成,首先水体中的氨态氮在好氧的条件下通过亚硝化菌转化为亚硝酸盐氮,然后硝化菌在好氧的条件下将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮.最后是反硝化阶段,该阶段在缺氧的条件下,通过反硝化菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮转化为N2.

1.1.2 同时硝化与反硝化(SND)

同时硝化与反硝化(SND)指在一定条件下,硝化与反硝化反应发生在同一处理条件及同一处理空间内的现象.有以下优点: (1)能有效保持反应器中pH稳定,减少或取消碱度的投加.(2)减少传统反应器的容积,节省基建费用.(3)对于仅由一个反应池组成的序批式反应器来讲, SND能够降低实现硝化、反硝化所需时间.(4)曝气量的节省,能够进一步降低能耗.

1.1.3 短程硝化反硝化

短程硝化反硝化是将硝化控制在NO-2阶段而终止,随后进行反硝化.实现短程硝化和反硝化的关键在于抑制硝酸菌的增长,从而使亚硝酸盐在硝化过程中得到稳定的积累[1].

短程硝化反硝化可节省氧供应量约为25%,降低能耗,节省碳源40%,减少污泥生成量可达50%,减少投碱量,缩短反应时间和减少容积.短程硝化反硝化工艺尤其适用于低碳氮比、高氨氮、高pH值和高碱度废水的处理.短程硝化反硝化不仅可节省工程投资,更重要的是可以节省运行费用,适用水质范围较宽.

1.2生物除磷机理

1.2.1 传统生物除磷理论

在厌氧的条件下,聚磷菌把细胞中的聚磷水解为正磷酸盐释放胞外,并从中获取能量,利用污水中易降解的有机物,合成储能物质聚B一经基丁酸(PHB)等储于细胞内,在好氧的条件下,聚磷菌以游离氧为电子受体,氧化细胞内储存的PHB,并利用该反应产生的能量,过量从污水中摄取磷酸盐,合成高能ATP,其中一部分又转化为聚磷,作为能量储于细胞内,好氧吸磷大于厌氧释磷量,通过排放富磷污泥可以实现高效除磷目的.


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1.2.2 反硝化除磷理论

反硝化除磷就是在厌氧/缺氧环境交替运行的条件下,易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物,该聚磷菌能利用作为电子受体,通过它们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程.最大限度地减少碳源需求量,实现了能源和资源的双重节约.反硝化除磷能节省COD约50%,节省氧约30%,剩余污泥量减少50%左右.硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB的电子受体,另一方面也证实了在污水的生物除磷系统中的确存在着DPB属微生物,而且通过驯化可得到富集DPB的活性污泥.

1.2.3 吸附法除磷理论

吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力来实现对废水的除磷过程.在固液反应过程中的吸附除磷,包括固体表面的物理吸附、离子交换形式的化学吸附及固体表面沉积过程.现有吸附剂有天然材料及废渣、活性氧化铝及其改性物质、多孔材料、人工合成吸附剂.吸附法除磷作为一种从低浓度溶液中去除特定溶质的高效低耗方法,特别适用于废水中有害物质的去除,但目前吸附剂普遍磷吸附量不够高,吸附剂运行周期也较短.因此制备吸附容量方面性能优异的高效吸附剂是吸附法除磷的发展趋势.

2.生物脱氮除磷工艺研究进展

2.1传统A/O/A工艺

A/O/A工艺是20世纪70年代由美国的一些专家在厌氧-好氧(A-O)法脱氮工艺的基础上开发的,其宗旨是开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺.A/O/A工艺由厌氧、缺氧、好氧等3部分组成:

图2-1 传统A/O/A工艺流程

2.2 基于传统A/O/A的新工艺

2.2.1倒置A2/O工艺

倒置A2/O工艺省去了混合液内回流,适当加大了污泥回流比,倒置A2/O工艺在厌氧池之前设缺氧反应池,来自二沉池的回流污泥和进水进入该池,活性污泥利用进水中的有机物和活性污泥本身的有机物(内源反硝化)彻底去除回流污泥中的硝态氮.由于硝酸盐在前面的缺氧池已经消耗殆尽,消除了硝态氮对后续厌氧池的不利影响,从而保证厌氧池的稳定性和生物除磷效果.


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图2-2 倒置A2/O工艺流程

2.2.2 UCT/MUCT/VIP工艺[2]

A2/O工艺中回流污泥中含有硝酸盐及亚硝酸盐,为了彻底排除硝酸盐及亚硝酸盐的干扰,UCT工艺将污泥回流反硝化池.

图2-3 UCT工艺流程

3.结语

目前,虽然在新工艺,新机理上取得了很多的成就,但是还有许多方面的问题存在,需要继续研究解决,(1)如何在工程实际中合理的控制运行条件,以实现这些工艺的实用化和长期的稳定运行.(2)如何合理的组合工艺,以提供同步脱氮除磷所需的环境条件,提高生物处理量.(3)由于亚硝酸盐是一种强活性物质,可与芳香类物质反应而产生有害的亚硝化副产物而可能引起的副作用.(4)需对有关微生物的特性作进一步深入的研究.

参考文献:

[1]张蔚萍,陈建中.低碳高浓度含氮废水的生物脱氮技术[J].环境保护,2003(6):20-21

[2]李勇智,彭永臻,王淑莹,等.采用序批式反应器短程生物脱氮工艺处理高氨氮制药废水[J].现代化工,2003,23(增刊):163-166.

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作者简介:张楠(1989年),女,陕西渭南人,长安大学环境科学与工程学院硕士研究生,市政工程专业.

王洪乾(1988年),女,河南南阳人,长安大学环境科学与工程学院硕士研究生,市政工

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