1、李萌 (天津渤海职业技术学院天津300402) 污水生物脱氮除磷工艺的研究 r 创新技了I【 L 2008年臻6期J 【麓要】阐述了生物脱氮除磷的机理，对污水生物法脱氮除磷机理进行简要分析，介绍了几种高效、经济、实用的 生物脱氮除磷工艺，评述了近年来脱氮除磷技术的研究进展。 【关I|l】脱氮除磷工艺机理城市污水 1生物脱氮除磷机理 11生物脱氮机理 传统的生物脱氮理论认为，生物脱氮是由氨化、硝化、反 硝化作用来完成。在污水处理过程中，污水中的一部分氨被同 化为微生物细胞的组成部分，微生物得到增殖。 有机氮化合物，在氨化菌作用下，分解、转化为氨态氮。在 硝化菌的作用下，氨态氨进一步分解氧化，在此
2、分2个阶段进 行：先在亚硝化菌的作用下，使氨转化为亚硝酸氨，然后亚硝 酸氨在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氨。反硝化反应是 硝酸氨和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的 过程 。 12生物除磷机理 利用聚磷茵一类的微生物，能够过量地从外部环境摄取 磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出 系统外达到从污水中除磷的效果。在好氧条件下，聚磷菌有氧 呼吸不断地氧化分解体内储存的有机物，同时也不断地通过 主动输送的方式，从外部环境向其体内摄取有机物。由于氧化 分解，又不断地放出能量，能量为ADP所获得，并结合H。PO 而合成ATP。在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，释
3、放出H。PO 和能量，形成ADP。这样，聚磷菌具有在好氧条件 下过剩摄取H。PO ，在厌氧条件下释放H。PO 的功能。生物除 磷技术就是利用聚磷菌这一功能而开创的 。 2传统生物法脱氮除磷工艺 21 Bardenpho工艺 四阶段Bardenpho工艺中污水首先进入第一缺氧池完成 反硝化脱氨，第一好氧池完成含碳有机物氧化、含氮有机物氨 化及硝化，同时吹脱氮气。此段除氨可占总去除量的70左 右。第二缺氧池反硝化菌利用混合液中的内源代谢物进一步 反硝化脱氦，第二好氧池吹脱反硝化产生的氮气从而改善污 泥沉降性能。四阶段Bardenpho工艺脱氨效率很高(大于 收稿日期：200810-26 90)，但
4、缺氧池内释磷受抑制，除磷效果不明显。在四阶段 Bardenpho工艺前增设厌氧池形成五阶段Bardenpho工艺， 该工艺具有良好的脱氨除磷功能。污泥回流至厌氧池，混合液 回流至第一缺氧池而厌氧池硝酸盐浓度很低，聚磷菌在此顺 利完成释磷，所以五阶段Bardenpho工艺效果好、流程长、构 筑物多、管理复杂。 2 2 A2o工艺 A2O是流程最简单，应用最广泛的脱氦除磷工艺。1 932 年Wuhrmann 提出了后置反硝化工艺，为以后的脱氨除磷工 艺的发展奠定了基础。20世纪60年代，Ludzack和Ettinger 提出了前置反硝化工艺 ；70年代，Ba rnard在Ludzack和Et ti
5、nger的基础上提出了改良型工艺，即A O工艺，他在进一步 研究中发现当前置反硝化池内存在厌氧区时，系统兼有明显 的除磷功能。 AzO脱氨除磷工艺中，污水首先进入厌氧池，兼性厌氧发 酵菌将污水中有机物氯化。回流污泥带入的聚磷菌将体内贮 存的聚磷分解释放出磷。缺氧区中反硝化菌就利用混合液回 流带入的硝酸盐以及进水中的有机物进行反硝化脱氨。好氧 区中聚磷菌主动吸收环境中的溶解磷，以聚磷的形式在体内 贮积。污水经厌氧、缺氧区有机物分别被聚磷菌和反硝化菌利 用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。改良A2O 工艺在厌氧池之前设置厌氧缺氧调节池来避免A2O法回流 污泥携带的硝酸盐对厌氧释磷的影响
6、。 倒置的A2o是取消AzO工艺的内循环，形成了缺氧厌 氧好氧工艺。该工艺把缺氧段前置，优先满足反硝化对碳源 的需要，使系统脱氨功能得到加强。由于避免了回流污泥中硝 酸盐和溶解氧的不利影响，全部回流污泥都参与了释磷和摄 磷过程，使其除磷功能优于传统的的AzO工艺。 3生物脱氮除磷新工艺 现有的生物脱氮除磷组合工艺主要是建立在传统生物脱 氮除磷理论基础上进行构架组合的。其主要缺点有：较大差别 的微生物在同系统中相互影响，制约了工艺的高效性和稳 定性；较多的工艺流程中包含多重污泥和混合液的回流，增加 7 r创颜技市 1 L 2008年囊6期J 了系统的复杂性，提高了基建和运行费用；脱氨除磷过程中对
7、 能源(如氧、COD)消耗较多；剩余污泥富含磷，处理量较大。这 些都不符合环境的可持续发展的要求。近年来，同时硝化反硝 化现象、反硝化除磷现象、短程硝化反硝化脱氨工艺、厌氧氨 氧化工艺等的发现和研究，为解决上述问题提供了有效的途 径。 31 同时硝化反硝化技术 传统脱氮理论认为硝化反应在好氧条件下进行，而反硝 化在厌氧条件下完成，两者不能在同一条件下进行。然而，近 几年许多研究者发现存在同时硝化反硝化现象，尤其是有氧 条件下的反硝化现象，确实存在于不同的生物处理系统中。如 氧化沟、SBRT-艺、间歇曝气反应器工艺I目。其机理一方面认为 好氧条件下存在缺氧甚至厌氧的微环境，另一方面从微生物 的角
8、度为好氧条件下同时存在好氧反硝化菌和异养硝化菌， 这一现象将为生物法脱氨除磷指引一个研究方向。有一些研 究者利用其成果改进脱氮工艺，如YWatanabe ce在RBC中， FFdezPoIanco等 在流化床反应器中都实现了同时硝化和 反硝化。该技术不但可节省占地面积和投资，而且由于没有硝 酸盐的影响，对厌氧段聚磷茵释磷也十分有利。 32短程硝化一反硝化技术 传统的硝化一反硝化原理是，氨氨在亚硝化菌的作用下 氧化生成NO，然后被硝化菌进一步氧化成mO，最后通过 异养反硝化菌的作用将NO。还原成N 。而许多实验证明可以 按照氨氦亚硝酸盐氦气的过程实现短程硝化反硝化 脱氮，即将氨氮氧化控制在亚硝化
9、阶段，然后进行反硝化，由 于亚硝酸菌世代时间比硝酸菌短，泥龄也短，缩短了硝化反应 时间，从而减小反应器容积，节省基建投资。该过程还可以减 少硝化中的产酸量，投碱量，污泥生成量；节省O 、碳源和动力 消耗，可用于处理含氨量较高的废水。荷兰Delft技术大学应 用该技术开发出的SHARON工艺 ，已经在荷兰鹿特丹的 Dokhaven废水处理厂建成并投入运行。 33半硝化一厌氧氨氧化脱氮技术 该工艺由荷兰Delft技术大学研究 ，在一定的碱度条件 下，好氧微生物可将50的氨氧化为亚硝酸氦，剩余50的 氨，正是因为仅一半氨氨氧化，而且硝化过程仅进行到亚硝化 阶段，因此称为半硝化 在厌氧条件下，微生物可
10、以氨氨为电 子供体将亚硝酸氦转化为氨气。半硝化一厌氧氨氧化突破了 传统生物脱氮工艺的基本概念，从一定程度上解决了传统硝 8 化反硝化工艺存在的问题。但是，其需要一定的温度及碱度条 件，因此要进一步研究使其成功运用于实际工程。 34反硝化除磷技术 兼性厌氧反硝化除磷细菌(DPB)，可以在缺氧条件下，利 用硝酸盐作为电子受体氧化胞内贮存的PHA，并从环境中摄 磷，实现同时反硝化和过度摄磷。与传统的好氧吸磷相比，在 保证硝化效果的同时，系统对COD需求可减少50，氧的消 耗和污泥产量可分别下降3O和50O COD消耗的减少，一 方面为解决处理含高氦磷工业废水存在碳源不足的问题提供 了实际应用的途径，
11、另一方面剩余的COD可用于产生甲烷。 参考文献 1郑兴灿，李亚新污水除磷脱氮技术M北京：中国建筑出 版社，1998 2张自杰排水工程M北京：中国建筑工业出版社，2000 3俞辉群译水和废水技术研究M北京：中国建筑工业出版 社1992 4任杰，顾国维，杨海真改良型A 工艺处理城市污水的中 试研究J给水排水，2000，26(6)：710 5Hyungseok Yooeta1Nitrogen removal from synthetic wastewater by simuItaneous nttrtF1cat1On and denirti- fation CSND via nitriate 1n
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