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反硝化除磷機(jī)理及典型工藝

欄目:危廢處理知識(shí) 發(fā)布時(shí)間:2022-05-12
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利用厭氧—缺氧間歇式反應(yīng)器(A2SBR)所富集的兼具反硝化能力和除磷能力的兼性厭氧微生物,此類微生物被稱為反硝化聚磷菌(DPAO)。

反硝化除磷機(jī)理與傳統(tǒng)的厭氧/好氧除磷機(jī)理基本相似,在厭氧段,DPAOS利用來(lái)自于糖原和聚磷水解的能量,將污水中的揮發(fā)性有機(jī)酸(VFAS)轉(zhuǎn)化為內(nèi)碳源物質(zhì)聚羥基脂肪酸酯(PHA)儲(chǔ)存起來(lái),同時(shí)將磷酸鹽釋放到水中;好氧段,DPAOS利用硝酸鹽(NO3—)代替氧氣作為電子受體,氧化內(nèi)碳源物質(zhì)PHA,為自身的細(xì)胞生長(zhǎng)、磷酸鹽吸收、糖原的補(bǔ)充提供能量,完成同時(shí)缺氧吸磷并將NO3—反硝化,在缺氧段實(shí)現(xiàn)了碳源同時(shí)脫氮和除磷的目的,即“一碳兩用”。

反硝化除磷脫氮工藝主要分為兩類,即單污泥和雙污泥系統(tǒng)。單污泥系統(tǒng)典型的工藝有UCT(University of Cape Town)工藝和BCFS(Biologische Chemische Fosfaat Stikstof Verwijdering)工藝。雙污泥系統(tǒng)最典型的工藝為Dephanox工藝,A2N工藝,pre-A2NSBR工藝,AAO+BAF工藝,AAO+BCO工藝等。

UCT工藝是由南非開普頓大學(xué)基于厭氧—缺氧—好氧生物脫氮除磷工藝(A2/O工藝)基礎(chǔ)上,通過(guò)改變污泥回流方式,避免硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響,從而強(qiáng)化生物除磷效果。其工藝流程如圖1所示。

UCT工藝的設(shè)計(jì)并不是基于反硝化除磷原理,而這種工藝流程無(wú)意間強(qiáng)化了厭氧缺氧交替的環(huán)境,為DPAOS的生長(zhǎng)提供了有利條件。UCT工藝缺點(diǎn)在于反硝化聚磷菌、硝化細(xì)菌和普通的反硝化異養(yǎng)菌共存,共同經(jīng)歷厭氧、缺氧和好氧交替環(huán)境,反硝化聚磷菌與其它脫氮除磷功能菌都存在著不同程度的競(jìng)爭(zhēng)。

圖1 UCT工藝示意圖

BCFS工藝BCFS工藝將Carrousel氧化溝與UCT工藝有機(jī)結(jié)合,從工藝角度本身出發(fā)最大程度地提供DPB富集條件的一種變型UCT工藝。工藝流程如圖2所示,BCFS工藝由5個(gè)功能獨(dú)立的反應(yīng)池和3個(gè)循環(huán)系統(tǒng)組成。

      該工藝在設(shè)計(jì)上摒除了回流污泥攜帶硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響,缺氧選擇器的設(shè)置可吸附厭氧殘留的化學(xué)需氧量(COD),同時(shí)迅速反硝化來(lái)自污泥回流中的硝酸鹽,因此具有抑制污泥膨脹的作用。BCFS工藝的缺點(diǎn)在于其缺氧、好氧混合池(氧化溝)單元占整個(gè)系統(tǒng)的1/3體積,占地面積較大。

Dephanox工藝Dephanox雙污泥反硝化除磷脫氮工藝工藝流程如圖3所示。Dephanox工藝的最顯著特點(diǎn)在于好氧硝化細(xì)菌附著在生物膜上生長(zhǎng),不暴露在缺氧環(huán)境下,可解決聚磷菌和硝化細(xì)菌在污泥齡上的矛盾。

缺點(diǎn)在于進(jìn)水氮磷比經(jīng)常不能滿足缺氧吸磷的要求,限制了Dephanox工藝反硝化除磷在工程上的應(yīng)用。Dephanox工藝可用于處理C/N較低的城市污水,當(dāng)進(jìn)水COD濃度很高時(shí),缺氧池?zé)o法實(shí)現(xiàn)完全除磷,此時(shí)可通過(guò)好氧池進(jìn)一步去除剩余的磷。

A2N工藝A2N雙污泥系統(tǒng)(如圖4所示)將反硝化除磷菌和硝化細(xì)菌在不同的污泥系統(tǒng)中培養(yǎng),各自沉淀之后只交換上清液,來(lái)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化除磷,解決了反硝化細(xì)菌和聚磷菌對(duì)基質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)以及硝化細(xì)菌和聚磷菌污泥齡矛盾的問(wèn)題。

該工藝尤其適用于低C/N比的水質(zhì)。該工藝的缺點(diǎn)在于當(dāng)缺氧段硝酸鹽不足時(shí)將影響缺氧吸磷效果,硝酸鹽過(guò)量又使得剩余硝酸鹽隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵危蓴_厭氧釋磷和聚羥基丁酸酯(PHB)的合成;未經(jīng)硝化過(guò)程直接和DPB污泥一起進(jìn)入缺氧段,無(wú)法實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮,往往導(dǎo)致出水的氨氮濃度較高。

我國(guó)很多城市的已建和擬建的污水處理廠都面臨著同步脫氮除磷的問(wèn)題,尋求一種經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)境友好、易于操作的生物除磷脫氮工藝迫在眉睫。

由于目前我國(guó)大多數(shù)污水處理廠采用A/O和A2/O工藝,僅靠生物除磷卻往往難以實(shí)現(xiàn)出水磷達(dá)標(biāo),常常需要輔以化學(xué)除磷,增加了污水處理的成本,同時(shí)污泥產(chǎn)量高且脫水性不好,為后續(xù)的污泥處理帶來(lái)很大的干擾。

本文為轉(zhuǎn)載。


反硝化除磷相關(guān)參考文獻(xiàn):

1、Weihua Zhao , Yong Zhang, Dongmei Lv, Meixiang Wang, Yongzhen Peng*,   Baikun Li. Advanced nitrogen and phosphorus removal in the   pre-denitrificationanaerobic/anoxic/aerobic nitrification sequence batch   reactor (preA2NSBR) treating low carbon/nitrogen (C/N) wastewater. Chemical   Engineering Journal. Volume 302, 15 October 2016, Pages 296304. 

2、Weihua Zhao, Yongzhen Peng*, Meixiang Wang, Yu Huang, Xiyao   Li.Nutrient removal and microbial community structure variation in the   two-sludge system treating low carbon/nitrogen domestic wastewater.   Bioresource Technology, Volume 294,2019.

3、Weihua Zhao , Meixiang Wang , Jianwei Li,Yu Huang , Baikun Li, Cong Pan, Xiyao Li, Yongzhen Peng*. Denitrifying   phosphorus removal optimization in the pre-A2NSBR system: nitrate recycling,   carbon/nitrogen ratio and carbon source type. Frontiers of Environmental   Science & Engineering. 2018, 12(5): 8





轉(zhuǎn)自:環(huán)保水處理