同步脱氮除磷缺陷改进及历史演变

1、传统传统A A2 20 0工艺的缺陷及改进措施工艺的缺陷及改进措施同步脱氮除磷工艺的改进同步脱氮除磷工艺的改进近两年发展方向近两年发展方向1 12 23 31 11.典型A2O工艺流程11 12 23 31 12.制约A2O工艺脱氮除磷效果的因素2.1 DO 和NO3-2-3厌氧区厌氧区聚磷菌聚磷菌PHBVFA厌氧环境厌氧环境高分子有机物厌氧发酵产酸菌厌氧发酵产酸菌DONO3-反硝化菌与聚磷菌争夺有限的VFA缺氧区缺氧区：氧将会与硝酸盐竞争电子供体，并抑制硝酸盐还原酶的形成及 其活性，不利于反硝化脱氮。好氧区好氧区：DO 和NO3-由外回流污泥带入厌氧池，影响厌氧池中磷的充分释放 内回流混合液

2、中携带的DO也会对缺氧池的反硝化过程造成不良影响。1 12 23 31 12.制约A2O工艺脱氮除磷效果的因素2.2污泥停留时间 (SRT)4硝化菌：好氧自养菌，产率系数低，最小世代生长周期长。需要足够长的SRT。聚磷菌：异养微生物，过长的SRT将导致聚磷 菌进入内源呼吸阶段 ， 使细胞内磷的溶解和排泥量减少。 污泥龄越高，磷的去除率越低 。2.3碳源5厌氧区：聚磷菌只能吸收溶解性低分子有机基质用来合成PHB。缺氧池：反硝化需要大量有机碳源作为电子供体。好氧区：有机碳源太少，聚磷菌因内源呼吸将已吸收的磷重新释放。1 12 23 31 12.制约A2O工艺脱氮除磷效果的因素2.4 混合液回流比6

3、混合液回流比 ，氮的去除率 混合液回流比过高，会造成缺氧池中DO过高，抑制反硝化。2.5注意事项71) 控制pH：反硝化过程中产生的碱度不足以弥补硝化过程对碱度的消耗 而硝化菌的最适pH为8.08.4 。2)二沉池及时排泥：排泥不及时，出现厌氧或缺氧状态 选择合适的污泥处理方法，防止已被吸收的磷重新释放 并随上清液流入污水处理系统1 12 23 31 13.常见缺陷及改进措施（思路）83.1 聚磷菌和反硝化茵对碳源的竞争问题1.改变进水方式改变进水方式分点进水，在厌氧段和缺氧段根据实际情况合理分配分段进水流量，以便同时满足聚磷菌和反硝化菌对碳源的需要。2.一碳两用（一碳两用（SBR）（BCFS

4、、Dephanox）反硝化除磷细菌DPB，形成了以厌氧污泥中的PHB为碳源的反硝化工艺。3.补充碳源补充碳源碳源的投加位置缺氧or厌氧反应池，在厌氧反应池中投加碳源改善除磷，增加硝酸盐的去除潜力。4.其它方法其它方法提高系统有机负荷1）有效容积不变，增加进水流量。2）进水流量不变，缩短运行周期减少有效容积。1 12 23 31 13.常见缺陷及改进措施（思路）83.2 反硝化菌、聚磷菌和硝化菌的泥龄矛盾1.双污泥脱氦除磷工艺双污泥脱氦除磷工艺（PASF工艺）采用微生物分相的方法使硝化细菌与系统内其他细菌分开培养的改进工艺，可使不同功能的微生物能在各自有利的条件下生长。2.将厌氧池上清液排出将厌

5、氧池上清液排出,辅以化学除磷辅以化学除磷1）将磷酸盐富集在厌氧段的上清液中；2）有效克服污泥龄对硝化效果的负面影响；3）富磷上清液通过化学法处理回收磷1 12 23 31 13.常见缺陷及改进措施（思路）83.3 流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响1.改变污泥回流点改变污泥回流点（UCT、VIP、MUCT等工艺）改变污泥回流点，沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，防止由于硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池的厌氧状态而影响系统的除磷。2.在在A2/O工艺前增加预缺氧段工艺前增加预缺氧段(JHB、A-A2/O和MAAO工艺)回流活性污泥直接进入预缺氧区，微生物利用部分进水中的有机物和内源反硝化去除回

6、流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响。增加了污泥反硝化，有助于进水中总氮的去除效率。3.改变缺氧池的位置改变缺氧池的位置1.倒置A2/O工艺：缺氧一厌氧一好氧。2.缺氧反硝化池后置（MAAO）：缺氧区和好氧区顺序对调。1 12 23 32 23 3UCT工艺9(南非开普敦大学开发)将污泥回流至缺氧池，污泥中的NO3-经反硝化而去除，从而防止NO3-进入到厌氧池，影响聚磷菌在厌氧过程中磷的充分释放，同时增加了缺氧池混合液向厌氧池的回流，以补充厌氧池中污泥的流失。优点：减小了厌氧反应器的硝酸盐负荷，提高了除磷能力缺点：操作运行复杂运行费用相应提高。1 12 23 32 23 3PASF工艺10(

7、实例：上海曲阳污水处理厂)前阶段：厌氧池、缺氧池、短泥龄好氧池、沉淀池相结合的活性污泥法。后阶段：生物膜法。污水回流由曝气生物滤池出水部分回流至活性污泥阶段的缺氧池，以反硝化进行脱氮；污泥回流是沉淀池污泥部分回流到活性污泥阶段的厌氧池，富含磷的剩余污泥从沉淀池排出。优点：硝化菌的硝化和聚磷菌的摄磷在两个不同的反应器中进行。解决了硝化菌和聚磷菌在泥龄上的矛盾，可以为两种不同菌种创造各自的最佳生长环境。同时还消除了回流污泥中NO3-对聚磷菌释磷的影响。1 12 23 32 23 3Phostrip工艺11传统A2O工艺的污泥回流管线上增设了一套化学除磷装置。优点：不受磷的“自溶”影响 大大降低其回

8、流污泥中的磷含量与传统A2O 对碳源的要求相对宽松， 不必考虑磷二次释放 若进水C/P大于32，系统的除磷效率稳定在90以上。加石灰3070mg/L3070mg/L的的P P1 12 23 32 23 3Biowin工艺12(实例：挪威Groos污水处理厂)可解决BOD/TN较低，碳源不足的问题。初沉池污泥经发酵后的上清液输氧池，初沉池污泥的发酵产物为已酸等被聚磷菌利用的基质。1 12 23 32 23 3倒置A2O工艺13缺氧池在前，避免了回流污泥中携带的硝酸盐对厌氧区的不利影响。1）饥饿效应：聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，充分利用厌氧条件下形成的吸磷动力。2) 群体效应：

9、污泥回流系统与混合液内循环系统合二为一，污泥网流比大，允许所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程，使得排放的剩余污泥含磷量更高，流程简捷，便于管理，节省了基建投资与运行费用。1 12 23 32 23 3污水同步脱氮除磷工艺氧化沟脱氮除磷工艺SBR法脱氮除磷其他新工艺1 12 23 32 23 3氧化沟脱氮除磷工艺氧化渠或循环曝气池，是活性污泥法的一种变形50年代，荷兰，Pasveer早期：适用于5000m3/d以下，城市污水；目前：各种规模的城市生活污水或工业废水1 12 23 32 23 3氧化沟脱氮除磷工艺氧化沟工艺流程1 12 23 32 23 3氧化沟脱氮除磷工艺典型的氧化沟

10、工艺Passveer沟Carrousel氧化沟导管式氧化沟Orbal氧化沟交替工作式氧化沟曝气-沉淀一体式氧化沟1 12 23 32 23 31.Carrousel氧化沟14（A2/C）1967年，荷兰的dhv公司平行多渠型氧化沟沟内混合液总量是进水量的3050倍1 12 23 32 23 31.Carrousel 2000氧化沟14Carrousel 2000是一种反硝化脱氮工艺，其突出的优点是可实现硝化液的高回流比，达到较高程度的脱氮率，同时无需任何回流提升动力。1 12 23 32 23 32.Orbal氧化沟（同心圆型氧化沟）Orbal氧化沟是一种多渠道的氧化沟系统，沟中有若干多孔曝气

11、圆盘的水平旋转装置，用以进行传氧和混合。实例：1）抚顺石油二厂废水处理厂（28,800m3/d）2）燕山石化公司新建废水处理厂（60000m3/d）3)成都市天彭镇污水处理厂1 12 23 32 23 33.曝气-沉淀一体式氧化沟1 12 23 32 23 34.交替工作式氧化沟15丹麦Kruger公司开发，有VR型，DE型和T型交替作为曝气池和沉淀池，无需二沉池和污泥回流系统。该系统必须安装自动控制系统，以控制进、出水的方向，溢流堰的启闭以及曝气转刷的开动与停止。曝气转刷的利用率较低，D型二沟只有40%，三沟可提升至58%。1 12 23 32 23 3序批式活性污泥法SBR间歇活性污泥法（

12、SBR)16主要变形工艺：循环式活性污泥工艺CASS或CAST1 12 23 32 23 3间歇活性污泥法SBR影响SBR工艺脱氮除磷的主要因素 1）易生物降解的有机物浓度的变化 2）NO3-N浓度 3）运行时间和DO的影响1 12 23 32 23 3SBR系列工艺SBR工艺：间歇式活性污泥法MSBR工艺：改良型间歇式活性污泥法CASS/CAST工艺：循环活性污泥法ICEAS工艺：间歇循环延时曝气法DAT-ITA工艺：连续进水间歇曝气法UNITANK工艺：一体化活性污泥法1 12 23 32 23 31.CASS工艺循环式活性污泥法，它的反应池隔墙分为选择区和主反应区，进水、曝气、沉淀、排水

13、、排泥都是周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水1 12 23 32 23 31.CASS工艺曝气阶段：有机污染物被微生物氧化分解，氨氮转化为硝态氮。沉淀阶段：生物池好氧状态向缺氧状态转变，开始进行反硝化反应，活性污泥逐渐沉到池低，上层水逐渐变清。1 12 23 32 23 31.CASS工艺滗水阶段：置于CASS主反应区的滗水器工作，自上而下逐层排出上清液。反应池由缺过渡到厌氧，反应污泥层内因为溶解氧很低仍继续发生反硝化作用。闲置阶段：闲置阶段的时间一般较短，主要保证沼水器在此时段内上升到原始位置，防止污泥流失。同时，还通过CASS主反应区内污泥的

14、闲置，恢复污泥的吸附能力。1 12 23 32 23 31.CASS工艺优点17：建设费用低，省去了初次、二次沉淀池以及污泥回流设备；运行费用节省1025；有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷效果；不易发生污泥膨胀，设备数量较少；污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。1 12 23 32 23 32.CAST工艺CAST工艺的特点是将SBR池分为三个区，生物选择区：防止污泥膨胀、有效去除有机物、脱氮除磷、改善污水的可生化性。兼氧区：反硝化和除磷的功能，形成从厌氧区到好氧区的过渡。实际上是一种循环SBR活性污泥法181 12 23 32 23 33 UNITANK工艺集合了SBR

15、和传统活性污泥法的优点，一体化设计，不仅具有SBR系统的主要特点，还可以象传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行。结构紧凑，基建投资低，占地面积少；连续进水，反应池有效容积能得到连续使用，不设置滗水器，改用固定式出水堰19。1 12 23 32 23 3同步脱氮除磷其他新工艺201.OCO工艺2.BCFS工艺1 12 23 32 23 31.OCO工艺集厌氧-缺氧-好氧环境于一池，占地少，土建投资低；利用水解作用和反硝化作用，降解有机物时对充氧量要求低，使运行维护费用降低；污泥浓度高，有机负荷低，污泥絮凝沉降好，且沉降污泥稳定，剩余污泥少。丹麦Puritek A/S公司经过多年研究与实践推出的

16、集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。1 12 23 32 23 32.BCFS工艺荷兰UTDelf大学研究发现了兼性反硝化细菌的生物摄/放磷作用，研发出了一种反硝化除磷的BCFS。1 12 23 32 23 3BCFS工艺较UCT艺创新21-22(1)BCFS在UCT的厌氧和缺氧池之间增加一个接触池，在缺氧池和好氧池之间增加一个缺氧/好氧混合池。可较好地抑制丝状菌的繁殖，还可形成低氧环境以获得同时硝化与反硝化，从而保证出水中含较低的总氮浓度。(2)BCFS工艺增设在线分离、离线沉淀化学除磷单元。增加磷分离工艺，避开了生物除磷的不利条件以生物除磷辅以化学除磷降低的出水正磷酸盐浓度，大大降低C

17、OD的用量。(3)BCFS比UCT工艺增设了两个内循环，能辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸氮，并使好氧池与混合池间建立循环，以增加硝化或同时硝化反硝化的机会，为获得良好的出水氮浓度创造条件。1 12 23 32 23 32016年2015年2014年1 12 23 3 3 32016年低 C/N 水质，难于同步脱氮除磷，脱氮效率不高实现氮磷的高效去除仍然是处理低C/N废水的重中之重。当水质呈现COD/(TN)8，BOD5/(TN)5 时为低 C/N 水质。截止 2011 年底，全国污水处理厂中约有 30%为 A/O、A2/O 工艺，对现有工艺的改进是现阶段的研究热点。23传统 A2/O 主要存在着

18、反硝化细菌和聚磷菌对基质竞争以及聚磷菌和硝化细菌的污泥龄（SRT）不同的问题，对 A2/O 工艺的改进主要有 UCT工艺、JHB 工艺等。1 12 23 33 3牡丹江某城市污水处理厂23设置前置预缺氧段。二沉池回流污泥一部分回流到预缺氧段。另一部分回流到好氧段，原水分比例进入预缺氧段和厌氧段。好氧段投入组合球状填料，在低 C/N 水质条件下，达到优化处理效果。1 12 23 33 3牡丹江某城市污水处理厂23预缺氧段污泥回流体积比为15%，好氧段污泥回流体积比为50%，硝化液回流体积比为250%。通过在好氧段投加填料，有效地缓解了硝化细菌与聚磷菌 SRT 的矛盾。改良 A2/O 工艺在低温条

19、件下的优化工况为：由于牡丹江的水质为低 C/N 水质，故可以考虑在缺氧段也进一部分原水，合理分配碳源，增加 TN去除率。1 12 23 33 3低碳源条件下改良双污泥系统脱氮除磷优化研究24针对我国大多数地区城市污水中碳源比较缺乏，传统或改进A2/O工艺无法达到较好效果。1 12 23 33 3低碳源条件下改良双污泥系统脱氮除磷优化研究24实验组通过工艺改良，在主流SBR缺氧段增加两段微曝气(0.5L/min) ，达到了很好的脱氮除磷效果，并在长期运行过程中维持稳定的去除效果。SOPNH4+-NTN实验组 0. 35 mg/L0. 50mg/L1. 82 mg/L满足标准对照组2. 50 mg

20、L13. 70 mg/L 反硝化作用很差1 12 23 3一种基于脱氮和除磷分开的强化污染物去除组合工艺中试研究25以强化 COD、N 和 P去除为目的，研发了 N 和 P 不同单元处理的缺氧立体循环氧化沟单元 /好氧立体循环氧化沟单元 /除磷过滤器单元组合工艺。针对北京等严重缺水地区提高污水综合排放标准，用于地表水和地下水补充水的需求，以强化 COD、N 和 P去除为目的。通过中试实验研究了该工艺的去除效果，并优化了该工艺水力停留时间( HRT) 和溶解氧( DO) 参数。1 12 23 3一种基于脱氮和除磷分开的强化污染物去除组合工艺中试研究251 12 23 3一种基于脱氮和除磷分开的强

21、化污染物去除组合工艺中试研究25CODNH4+-NTNTP出水30 mg /L1.5 mg / L15 mg / L 0.3 mg / L平均去除率88% 57%94%96%CODNH4+-NTNTP缺氧立体循环氧化沟70%80%57%(11mg/L)好氧立体循环氧化沟20mg/L1mg/L立体循环氧化沟+除磷过滤器50% 吸附后：96% 0.15mg/L1 12 23 3三级深度脱氮除磷工艺及净化效果研究26采用生物滤池 - 植物湿地 - 活性炭过滤三级工艺组合，在人工模拟废水的基础上，探索各处理单对污水中氮、磷的去除效应。为了达到三级深度工艺的最佳运行效果，有必要对生物曝气池不同曝气量与水

22、力停留时间对污染物去除效果影响，以及湿地系统中多种湿地植物的优化组合的净化效果等作进一步研究。CODNH4+-NTNTP平均去除率84%97.33%89.23%99.89%85.02%99.60%67.47%90.18%1 12 23 3交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺27用某污水处理厂A2/O工艺中的活性污泥为种泥，以模拟生活污水为对象，考察了交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺的启动与运行特性，并采用高通量测试技术分析系统除磷污泥的菌群结构。1 12 23 3交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺27（1）采用厌氧/好氧A/O）模式转厌氧/缺氧（A/A)模式运行，可有效富集反硝化聚

23、磷菌。经过150周期的驯化，去除率稳定在90%以上，反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由 21.9%提高到94.4%。（2）在进水P浓度为6.4mg/L，保持进水N/P比为8.8，交替厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺效能最优，可达0.12kgN/(m3d)和0.018kg P/(m3d)，出水TP0.5mg/L，TN12mg/L，出水COD，NH3-N 和TN 达到国家综合排放标准GB189182002一级 A排放标准。1 12 23 3交替式厌/缺氧-好氧双膜反硝化除磷工艺27（4)pH值、ORP 的变化与COD的消耗、TP的释放与吸收有较好的相关性，pH值、ORP 值可以指示厌氧释磷结束的终

24、点，同时ORP 还能作为缺氧吸磷的控制参数。（3）硝酸盐和亚硝酸盐的消耗量与磷的吸收量之间具有线性关系，单位硝酸盐和亚硝酸盐吸磷量分别为1.21mg P/N和1.0mg P/N。1 12 23 3 3 32015年农村污水的厌氧跌水人工湿地组合处理28以分散排放为主的农村生活污水处理针对具有典型丘陵地貌特征的重庆农村，采用厌氧跌水人工湿地组合工艺，处理分散型生活污水处理。农村生活污水一般具有排量小、有机物浓度含量偏高、间歇排放、日变化系数较大（一般在3.55.0）等特点因此农村生活污水不宜采用城市污水处理模式进行处理1 12 23 3 3 3农村污水的厌氧跌水人工湿地组合处理28CODNH4+

25、-NTNTP出水82.13mg /L8.16mg / L14.43mg / L1.77mg / L平均去除率85.26%80.77%77.07%73.35%1 12 23 3 3 3末端间歇曝气 A2/ O 工艺处理低碳氮( 磷) 比生活污水29模式2改良:末端间歇曝气填料A2/O工艺，好氧段后增设 1 个间歇曝气段，并改变污泥回流和排泥方式，长污泥龄tSR= 22.3d优化工况优化工况 tHR污泥回流比污泥回流比R硝化液回流比硝化液回流比 r(DO) 模式18.2 h80%250%300%1.50.5 mg/L模式24 h80%250%300%0.30.5 mg/L 曝气周期1h( 曝气1m

26、in、沉淀 59 min)1 12 23 3 3 3末端间歇曝气 A2/ O 工艺处理低碳氮( 磷) 比生活污水291 12 23 3 3 3末端间歇曝气 A2/ O 工艺处理低碳氮( 磷) 比生活污水29CODNH4+-NTPTN 模式287.8%99.1%95.5%90.8%出水亚硝化率在 70%以上，污泥中反硝化除磷菌与聚磷菌比达 95.65%。系统实现了短程硝化反硝化途径的氮磷同步去除，出水满足国家一级 A 标准。1 12 23 3 3 3硫酸亚铁用于污水厂二沉池出水化学除磷30碱度较之pH 值对除磷效果影响更大。研究了硫酸亚铁投加 值与除磷率以及余 P 的关系。(1)FeSO47H2

27、O 除磷反应在30min内基本完成，考虑到基建成本，混合接触池的停留时间设置为30min比较恰当。主要结论：1 12 23 3 3 3硫酸亚铁用于污水厂二沉池出水化学除磷30(2)相对进水溶液pH值，进水溶液中碱度的含量对FeSO47H2O除磷效果的影响更大。重碳酸盐碱度可以稳定pH值的作用，还可与Fe2+水解形成的H+发生反应。致使Fe2+水解平衡向右倾斜生成更多的HFO(水合羟基氧化铁)，更有利于磷酸盐的去除。( 3) 本文通过Matlab 模拟获得了进水含磷量、FeSO47H2O 投加值与余P之间的关系方程，并且通过实验证明了该方程的可信度。1 12 23 3 3 32014年为解决 A

28、2/ O 工艺处理低浓度城市生活污水的碳源问题，采用了甲醇、葡萄糖、乙酸分别作为 A2/ O系统的碳源。全程补碳的A2/O工艺对同步脱氮除磷的影响31甲醇作为系统外加碳源最经济、最合适，其中TN、TP去除率分别达到 75.81% 和76.21% ，NOx-N 被去除时间为 30 min。1 12 23 3 3 3全程补碳的A2/O工艺对同步脱氮除磷的影响31应器总体积为52.16L，共分为12个格室，前3格为厌氧池，中间为缺氧池，剩下的6格为好氧池，三者容积比为1：1：2，二沉池的体积为26.18 L。空气流量计控制流量微孔曝气装置进行底部曝气搅拌机进行搅拌全蠕动泵控制所有流体的控制。对厌氧池

29、没有严格密封，符合污水处理厂实际操作，格室之间采用交替进水方式，增加了反应时间。1 12 23 3 3 3研究最大化利用碳源，得到外加碳源甲醇在厌氧/缺氧/好氧区段的投加比例为1:2:0、投加量为 400mg/L，硝酸盐回流比为250%全程补碳的A2/O工艺对同步脱氮除磷的影响31系统运行效果最佳，TN、NH3-N和TP去除率分别为90.56%、96.67% 和92.56%，出水浓度分别为12.3mg/L、4.1 mg/L和0.45mg/L.1 12 23 3 3 3为研究纳米材料对污水好氧生物处理过程的影响，将一台六联混凝搅拌仪进行重新设计和改造，模拟SBR反应器一个周期的运行，通过短时、高

30、浓度梯度投加纳米TiO2，考察了不同浓度纳米 TiO2对反应体系中DO，pH，NH4+-N，NO3-N，PO43-P等指标的影响，同时，采用 PCR-DGGE分析手段对群落结构的变化进行了研究。纳米 TiO2对污水生物脱氮除磷的影响321 12 23 3 3 3模拟SBR反应器一个周期的运行，通过短时、高浓度梯度投加纳米TiO2，考察了不同浓度纳米 TiO2对反应体系中DO，pH，NH4+-N，NO3-N，PO43-P等指标的影响。纳米 TiO2对污水生物脱氮除磷的影响321 12 23 3 3 3纳米 TiO2对污水生物脱氮除磷的影响32(1)在SBR反应器一个运行周期(6h)内，质量浓度低

31、于2000mg/L 的纳米TiO2对体系内DO，pH，NH4+-N 的浓度变化影响不大；当纳米 TiO2的质量浓度为2000mg/L 时，对体系内 NO3-N，PO43-P的浓度变化产生了较大影响。(2)PC-DGGE结果显示，短时、高浓度梯度投加纳米 TiO2对SBR系统中微生物种群多样性无明显影响。结论：3 3参考文献1张珺. A2O工艺的局限性及其改进J. 市政技术,2012,v.30;No.17205:111-114.2 Bruce ERittmann，Perry LM cCartyE nvironm ental biotechnology：Principles and Applica

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