反硝化脱氮除磷工艺的发展及调控因素


介绍反硝化除磷工艺的发展历程及最近进展,总结探讨了C/N、C/P、污泥龄等因素对反硝化除磷工艺的影响,为脱氮除磷工艺的设计、运行与管理提供参考。

近年来,国内外学者研究确认了兼性反硝化细菌的生物摄/放磷作用,并冠名为“反硝化除磷菌”(Denitrifying Phosphorus-Removal Bacteria, DPB),其在缺氧条件下能够以硝酸盐氮取代氧作为电子受体,通过代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程,达到脱氮除磷的双重目的。比较传统的专性好氧除磷菌的除磷工艺,分别减少约50%的COD耗量和30%的氧的消耗量,相应减少50%的剩余污泥量,有效避免COD单一的氧化稳定至CO2,使释放到大气的CO2量明显降低,被视为一种可持续发展的污水处理技术。

1 反硝化除磷工艺研究进展

1.1 单污泥系统脱氮除磷工艺

1) UCT工艺及MUCT工艺

南非Cape Town大学于八十年代在传统脱氮除磷的基础上,开发出了UCT工艺及MUCT工艺(图1和图2)。与传统A2O工艺不同的是,污泥回流首先回流至缺氧池,并增加了缺氧池至厌氧池的混合液回流,这有效地避免了污泥回流中硝酸盐氮对厌氧释磷的不利影响,提高了生物除磷的效果。

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图1 UCT工艺流程图

荷兰Delft科技大学Kuba等分别对Genemuiden和Holten污水厂UCT工艺运行结果进行对比研究,Holten污水厂活性污泥中约有30%~50%的聚磷菌,而50%聚磷菌具有反硝化吸磷能力,系统出水总磷浓度为0.1 mg/L,系统除磷效果很好。曾薇等分别采用A2O工艺和MUCT工艺处理生活污水研究发现,设置预缺氧区的A2O工艺和MUCT工艺均表现出较好的反硝化除磷性能,提高了碳源的利用效率。

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图2 MUCT工艺流程图

2) BCFS工艺

为最大程度地建立反硝化除磷菌富集环境,1996年荷兰Delft科技大学开发了BCFS工艺,其工艺流程如图3所示。BCFS工艺被认为是改良的UCT工艺,强化生物除磷的同时,在厌氧段增设化学除磷单元,提高了整体工艺的除磷效率。

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图3 BCFS工艺流程图

与UCT工艺相比具有以下不同:回流污泥与厌氧段混合液在接触池进行接触,反硝化异养菌利用厌氧释磷剩余的有机物,将回流污泥中的部分硝酸盐氮还原为氮气,剩余的硝酸盐氮与富含硝酸盐氮的污水回流(QB)进入缺氧池,在DPB作用下同时进行反硝化脱氮和超量吸磷,在充分降低缺氧池回流混合液(QA)中的硝酸盐氮浓度后,保证了厌氧池的绝对厌氧状态,避免PAOs与反硝化异养菌对底物的竞争。