同步脱氮除磷工艺矛盾关系及对策：泥龄、碳源、硝酸盐、磷等

1、同步脱氮除磷工艺矛盾关系及对策：泥龄、 碳源、硝酸盐、磷等所属行业：水处理 关键词：脱氮除磷 生物除磷 反硝化 同步脱氮除磷 是以高效率同步脱氮、除磷为目的而开发的一项技术， 该工艺具有较好的脱氮、除磷效果。但是，在实际运行过程中，同步 脱氮除磷技术还存在一些问题。01泥龄问题作为硝化过程的主体，硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌.这 类微生物的一个突出特点是繁殖速度慢,世代时间较长.在冬季，硝化 菌繁殖所需世代时间可长达30d以上;即使在夏季，在泥龄小于5d的 活性污泥中硝化作用也十分微弱.聚磷菌多为短世代微生物，为探讨 泥龄对生物除磷 工艺的影响,Rensink等（1985年）用表1归纳了以

2、 往的研究成果，并指出降低泥龄将会提高系统的除磷效率。lrrM由表1可见聚磷微生物所需要泥龄很短。泥龄在3.0d左右时，系统仍能维持较好的除磷效率.此外，生物 除磷的唯一渠道是排除剩余污泥.为了保证系统的除磷效果就不得不 维持较高的污泥排放量，系统的泥龄也不得不相应的降低.显然硝化 菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾.若泥龄太高，不利于磷的去除;泥龄 太低，硝化菌无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处理.针对此矛 盾,在污水处理工艺系统设计及运行中，一般所采用的措施是把系统 的泥龄控制在一个较窄范围内，兼顾脱氮与除磷的需要.这种调和,在 实践中被证明是可行的。为了能够充分发挥脱氮与降磷两类微生物的各

3、自优势，可采取的 其它对策大致上有两类。内融环黄泥叵爽曲伞污国f而泥回渝由临&理图 1 A1/O-A2/C） TS内蟹环MSaFI危嫌壑由T好1。!一Lj为华池|山水I括她制金再噩m e会忑莎毙工徨汗第一类是设立中间沉淀池，搞两套污泥回流系统使不同泥龄的微 生物居于前后两级（见图1）,第一级泥龄很短，主要功能是除磷;第二 级泥龄较长，主要功能是脱氮.该系统的优点是成功地把两类泥龄不 同的微生物分开.但是，这类工艺也是存在局限性.第一，两套污泥回 流系统，再加上中间沉淀池和内循环，使该类工艺流程长且比较复杂. 第二，该类工艺把原来常规A2/O（见图2）工艺中同步进行的吸磷和硝 化过程分离开来，而

4、各自所需的反应时间又无法减少，因而导致工艺 总的停留时间变长.第三，该工艺的第二级容易发生碳源不足的情况, 致使脱氮效率大受影响.此外，由于吸磷和硝化都需要好氧条件,工艺 所需的曝气量也可能有所增加。第二类方法是在A2/O工艺好氧区的适当位置投放填料.由于硝 化菌可栖息于填料表面不参与污泥回流，故能解决脱氮除磷工艺的泥 龄矛盾.这种作法的优点是既达到了分离不同泥龄微生物的目的，又 维持了常规A2/O工艺的简捷特点。但是该工艺也必须解决好以下几个问题:投放填料后必须给悬 浮性活性污泥以优先的和充分的增殖机会，防止生物膜越来越多而 MLSS越来越少的情况发生;要保证足够的搅拌强度,防止因填料截 留

5、作用致使污泥在填料表面间大量结团;填料投放量必须适中，投 放量太少难以发挥作用，太多则难免出现对污泥的截留.此外，填料的 类型和布置方式都应作慎重考虑。所属行业：水处理 关键词：脱氮 除磷生物除磷反硝化02碳源问题碳是微生物生长需要要最大的营养元素.在脱氮除磷 系统中， 碳源大致上消耗于释磷,反硝化 和异养菌正常代谢等方面.其中释 磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性有 机脂肪酸(VFA)的数量关系很大.一般来说，城市污水中所含的易降 解COD的数量是十分有限的，以VFA为例,通常只有几十mg/L.所以在 城市污水生物脱氮除磷系统的释磷和反硝化之间，存在着因碳源不足 而引

6、发的竞争性矛盾。解决这一问题一般需要从两个方面来考虑.一是从工艺外部采取 措施，增加进水易降解COD的数量，例如取消初沉池，污泥消化液回流, 将初沉池改为酸化池等都有一定作用,还可考虑外加碳源的方法.二 是从工艺内部考虑，权衡利弊,更合理地为反硝化和释磷分配碳源，常 规脱氮除磷工艺总是优先照顾释磷的需要，把厌氧区放在工艺的前部, 缺氧区置后.这种作法当然是以牺牲系统的反硝化速率为前提.但是， 释磷本身并不是脱氮除磷工艺的最终目的.就工艺的最终目的而言.把厌氧区前置是否真正有利，利弊如何，是值得进一步研究的.根据对 厌氧有效释磷可能并不是好氧过度吸磷充分必要条件的新认识，倒置 A2/O工艺(见图

7、3)将缺氧区放在工艺最前端,厌氧区置后。JU HlIJ j!S3 AV()TS 值弟瑁经过这种改变，脱氮菌可以优先获得碳源，反硝化速率得到大幅 度提高.同时，原来困扰脱氮除磷工艺的硝酸盐问题不存在了,所有污 泥都将经历完整的释磷和吸磷过程，除磷能力不仅未受影响,反而有 所增强。这种新的碳源分配方式对脱氮除磷工艺的实践和机理研究都 有重要意义。03硝酸盐问题在常规A2/OX艺中，由于厌氧区在前，回流污泥不可避免地将一 部分硝酸盐带入该区.硝酸盐的存在严重影响了聚磷菌的释磷效率， 尤其当进水中VFA较少，污泥的含磷量又不高时，硝酸盐的存在甚至 会导致聚磷菌直接吸磷.所以在常规A2/O工艺框架下,如

8、何避免硝酸 盐进入厌氧区干扰释磷一度成为研究热点，并围绕这一问题产生了诸 如UCT工艺,JHB工艺,EASC工艺等，其中最著名的应属UCT工艺（如图 4）。恤2 蝠尬A2 -职黜1 嘲就粉典图4 UCTI艺解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前，设法 将其携带的硝酸盐消耗掉.一种方法是在回流污泥进入厌氧区之前， 先进处一个附设的缺氧池,在这个缺氧池中回流污泥携带的硝酸盐利 用污泥本身的碳源反硝化。由于没有外加碳源，这种反硝化实际上多 属内源代谢，因此反硝化速率不高。作为对第一种方法的改进，另一 种方法通过投加外加碳源或引入一部分污水来提高附设缺氧池的反 应速率。UCT工艺另辟蹊径，

9、把常规A2/O工艺的缺氧区分为前后两个部分(如图4)。内循环1将硝化液从好氧区(O)回流至缺氧区(A2)，内 循环2将A2区前部的混合液循环至A1区，回流污泥不是直接进入 A1区，而是先进入A2区前部。这种作法实际上是划出一个小的缺氧 区专门消耗回流污泥中的硝酸盐，故避免了回流污泥中的硝酸盐对 厌氧区的冲击，改善了聚磷菌的释磷环境。但是，进入A2区前部的回 流污泥实际上只有一小部分由内循环2运至A1区，其余大部分未经 释磷直接进入后续工艺。也就是说，在所排除的剩余污泥中只有一小 部分经历了完整的释磷、吸磷全过程，其实际除磷效果可能因此而大 受影响。常规A2/O工艺实际上也存在类似缺陷。所属行业

10、：水处理 关键词：脱氮除磷 生物除磷 反硝化04系统的硝化问题和反硝化容量问题硝化和反硝化是生物除磷脱氮系统密不可分的两个过程。硝化 不充分，出水氨氮必然升高，反硝化能力也发挥不出来；反硝化不 充分出水硝酸盐就会上升。怎样配置恰当的硝化和反硝化容量，充分 发挥它们的潜力，是脱氮除磷 工艺设计和运行的一个重要问题。系统的硝化和反硝化能力首先是决定于各自相应区域的水力停 留时间(或有效容积)。对于城市污水来说，一般夏季的反硝化和硝 化分别需要12h和34h,考虑冬季低温的影响通常确定反硝化时间 为23h,硝化时间为56h。决定硝化和反硝化能力的第二个因素是工艺布置形式。例如和常 规A2/OX艺相比

11、，缺氧区前置的倒置A2/O工艺可明显提高系统反硝化能力。而在好氧区适当投放填料则会提高系统的硝化能力。通过改变运行参数也可以对系统的硝化和反硝化能力进行调整。延长泥龄，加强曝气和搅拌，有利于提高好氧区的硝化能力；适当 缩短泥龄，降低溶解氧水平，则有利于提高系统的反硝化能力。对于前置反硝化来说，内循环比是十分重要的运行参数，对硝 化、反硝化以及释磷、吸磷都有重要影响。表面上 内循环是把硝化 液从硝化区回流至反硝化区。在一定范围内，内循环比越大，出水硝 酸盐越少。但是，内循环给系统带来的一个不可忽视的问题是，硝化液中 的溶解氧对缺氧环境具有破坏作用。当存在溶解氧时，脱氮菌总是优 先利用游离氧作为电

12、子受体氧化有机物，反硝化过程因而被阻碍。而 且，随着内循环加大，系统中的短流现象也会越来越明显。所以即使不考虑动力消耗，内循环比也不宜过大。此外，对于常 规A2/O工艺，若内循环比过大，则参与释磷吸磷过程的污泥比例将 会严重减少，影响除磷效率。因此，对于一定的工艺系统，内循环比 应有一个恰当的范围，并随水质、水量和温度的变化而适当调整。05释磷与吸林德容量问题释磷和吸磷是相互关联的两个过程。一般认为，聚磷菌只有经过 充分的厌氧环境并释磷才能更好地吸磷，而且，也只有吸磷良好的 聚磷菌才会在厌氧或缺氧条件下大量释磷。关于释磷、吸磷的机理至今还有许多方面尚未研究清楚。对于运 行良好城市污水生物脱氮除磷系统来说，一般夏季的释磷和吸磷时 间分别需要115215h和23h,冬季低温环境下两者所需的时间均应 适当延长。在A2/O工艺中，吸磷和硝化是同步进行的，而硝化时间较长， 故吸磷容量通常不成问题。从系统的角度看，微生物的厌氧释磷过程 似更为关键。以往关于厌氧释磷过程时间的确定，多是就释磷本身以 释磷