污水处理厂中的反硝化除磷和厌氧氨氧化

污水处理厂中的反硝化除磷和厌氧氨氧化

4提出的可持续生物去除磷酸脱氮方案4.1预处理及结果以ceft为代表的反硝化去除磷和以nit为代表的抗氧氨氧化作为主要的可持续去除磷和氮技术的基地，荷兰？苏州大学之间的合作研究表明，如图7所示，关于城市污水处理的可持续去除磷和氮的建议项目正在进行中。这个推荐工艺突出COD甲烷化、磷酸盐回收以及处理水回用等与可持续性密切相关的内容。为了有效转换污水中过剩COD为甲烷,早年德国人开发的AB法中A段被推荐用于浓缩COD。A段采用很短的污泥龄(8~25h);以这种方式,细菌快速繁殖,约70%~80%的悬浮状和溶解状的进水COD能被合成为细菌细胞。在A段后生物污泥被沉淀分离,然后被送往污泥消化池进行消化、转化。与来自二沉池的生物污泥相比较,由A段产生的污泥有着较好的可消化性,最终会导致较低的消化剩余污泥(熟污泥)。A段浓缩COD的同时,也必然将相当数量的氮、磷合成于细菌细胞之中。经A段处理之后水/物流被分成两股:①泥水分离后的上清液;②通往消化池的污泥。上清液中所剩COD被刚好用来脱除剩余的氮和磷。显然,对这股水/物流采用BCFS╋工艺脱除氮、磷能最小化COD的消耗量;从BCFS╋工艺中产生的高磷含量污泥也被送往消化池消化。消化后产生的消化液一般氮、磷浓度很高,且水温较高(应至少为30℃)。一些以回收磷酸盐为目的的现场试验表明,污泥消化液是污水处理场中最理想的磷源回收之处。因此,污泥消化液首先被引入一沉淀单元内,通过投加镁化合物(如氯化镁等)形成磷酸铵镁化合物(MAP,即鸟粪石)而分离出磷。鸟粪石能被用作植物生长所需之磷源。磷被回收后的消化液采用CANON工艺脱除浓度仍然很高的氨氮最为合适,因为消化液几乎不含COD,加之较高水温对获得较完全的厌氧氨氧化率十分有利。虽然经CANON工艺处理后的出水氨氮浓度一般并不能直接达到排放标准,但此股水流流量很小,同来自于BCFS╋工艺的出水(大流量、低浓度)混合后能被稀释到排放标准以下。考虑回用时,COD,N,P已分别达标(排放标准)的出水只需经简单的后处理便可实现回用于非饮用目的。4.2磷的回收利用为了定量说明图7所示推荐工艺所能完成的处理效率,此处以荷兰一正在建设中的城市污水处理厂所接收的水质、水量为例进行处理效率分析。该处理厂所接收的平均污水量为8500m3/d;平均水质如下:COD=625mg/L,TKN=60mg/L,TP=9.5mg/L。根据经验数据,约有40%的进水总氮在A段中能被合成到细菌细胞中。如果以离心机来分离消化液,高达1200mg/L的氨氮会出现在消化液中。假设来自A段普通生物污泥含氮、磷量分别为8%和2%(来自于BCFS╋工艺生物污泥磷含量可高达12%);进入消化池的污泥COD有一半可转化为甲烷(这些假设数据均为实际经验值)。理论上,这意味着高达300mg/L的磷可能存在于消化液中。可见,从消化液中回收磷酸盐是十分必要的。以上述经验数据及15℃水温为依据,可借助于数学模拟以及各处理单元可达到的实际处理效果建立有关COD,N,P的物料平衡,计算结果详见图8。按40%进水氨氮在A段内被合成到细菌体内计算,则相应有74%的进水COD(其中约1/3被氧化供合成能量之用)和60%的进水总磷在A段内被转化。剩余26%的COD被引入BCFS╋工艺,以去除剩余60%的氮(至出水到8mg/L)和37%的磷(至出水到0.5mg/L)。BCFS╋工艺以20d污泥龄运行,产生的剩余污泥量很少(仅为进水总COD的6.6%)。因约50%污泥形式的COD在消化阶段被转化为甲烷,所以,相应会有一半的氮、磷由于细胞的分解而释放到环境中(消化液);另一半COD,N,P则以熟污泥形式存在。如果使用氯化镁作为沉淀剂,消化液中97%的磷能以鸟粪石形式沉淀,这相当于有46.2%的进水磷可被回收。CANON工艺被作为最后一个处理单元,处理磷回收后氨氮含量仍然很高的消化液。对CANON工艺的数学模拟表明,在30℃,如果工艺参数控制得当,可以达到90%的总氮去除率。尽管CANON工艺并不能将消化液中的氨氮去除殆尽,但此股水流流量较小,同来自于BCFS╋工艺很大出水流量混合后并不会使总的出水浓度升值太高。在此例中,出水总的COD,N,P的浓度分别为30mg/L(非生物降解性)、9mg/L和0.6mg/L。4.3双酰氯化物模cod浓缩上述举例分析中,COD直接氧化(分解)而生成CO2的数量被减低到了最小程度。A段中26%的COD的分解是为另外48%的COD合成提供能量,是生物污泥形成(COD浓缩)所必不可少的条件;A段后剩余26%COD刚好被用于反硝化除磷,而非简单分解。因为仅60%的进水总氮负荷需经反硝化除磷脱除,所以,脱氮所必需的碳源(COD)也相应节省。这样,被节省或过剩的COD(共48%)便能被用于甲烷化。再者,无论是COD氧化、反硝化除磷、还是亚硝化都能节省很多耗氧量,因此,推荐工艺的可持续性显而易见。推荐工艺与传统工艺计算所得重要处理效率数据见表2。与传统工艺相比较,推荐工艺在表2所列的各个方面均具可观的可持续性。4.4平面设计与磷回收推荐工艺中虽涉及多个处理单元,但象AB法、BCFS╋工艺、污泥消化、磷酸盐回收等多已用于工程实际,并取得了良好的运行效果。在建筑结构方面,新颖的BCFS╋工艺同心圆平面设计成为真正意义上的“UNITANK”构造。尽管CANON工艺仍在研发之中,但试验、现场观察以及对其所做的数学模拟无疑会加速它在工程中的应用。因此,推荐工艺并不存在任何技术方面的难题。多个处理单元被合并于推荐工艺中无疑会导致基础建设(工程建设