污水生物脱氮除磷工艺现状和发展

1、本文档下载自文库下载网，内容可能不完整，您可以点击以下网址继续阅读或下载：/doc/f4376521ccbff121dd368392.html污水生物脱氮除磷工艺现状和发展环境污水处理第23卷第2期2009年3月TianjinChemicalIndustry天津化工Vol23No2Mar.2009污水生物脱氮除磷工艺现状和发展申奕，邓玉美（天津渤海职业技术学院，天津300402）摘要：阐述了污水生物脱氮除磷的机理、发展现状和研究进展，并对污水生物脱氮除磷技术的前景提出了展望，为进一步研究提供借鉴。关键词：污水；生物脱氮；生物除磷中图分类号：X5

2、2文献标志码：A文章编号：10081267（2009）02-0015-0320世纪70年代以来，世界各国意识到控制水体中的氮磷含量是抑制水体富营养化的重要因素，纷纷开展了脱氮除磷机理及工艺研究。本文对现有的脱氮除磷机理和工艺进行了系统的介绍和分析，并在此基础上探讨了生物脱氮除磷技术的发展趋势。酸态的氮和亚硝酸态的氮转化为氮气放出，从而达到脱氮的目的。主要过程为1：氨化：有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮硝化：NH4 O2 2亚硝化菌-NO2 H2O 2H -11.1生物脱氮除磷机理生物脱氮机理在城市生活污水中，氮以有机态氮、氨态氮、亚NO2 1O22-硝酸菌NO3硝化菌（亚硝酸菌、硝酸菌）为化能

3、自养菌，以CO2为碳源、NH4为电子供体，所需的生长环境温度为2030。1g氨氮完全氧化需O24.57g。反硝化：NO3（NO2）求DO0.5mg/L。最近一些研究表明2：硝化过程不仅有自养菌完成，有些异养菌也参与硝化作用，有些微生物可收稿日期：2008-09-15://doc/f4376521ccbff121dd368392.htmlar- 硝酸氮、硝酸氮以及气态氮存在，并在一定的条件下可以相互转化。废水生物脱氮的基本原理就是在生物处理过程中使废水中含氮有机物被微生物分解，转化为N2而从液相中释放出来。传统的生物脱氮是在好氧的条件下，利用水中的好氧菌硝酸

4、菌把氨态氮转化成硝酸态或者亚硝酸态的氮，再在缺氧的条件下，利用反硝化菌将硝mechanismsofaluminiumphosphinateincombinationwithmelaminepolyphosphateandzincborateinglass-fibrereinforcedpolyamide6,6.Polym,Degrad.Stab.2007;92:1528-1545.21BraunU,SchartelB.Flameretardancymechanismsofal反硝化菌N2反硝化菌为异养型兼性厌氧菌，其生长环境要tionofthedispersioninpolymerflamer

5、etardednanocom-posites.EuropeanPolymerJournal,2008,44:1631-1641.24王德禧.2007纳米复合材料发展概况J.国外塑料，2008，26（1）：53-55.25陈妍，张鹏远，段国萍，陈建峰.纳米改性氢氧化铝与包覆红磷协效阻燃尼龙66的研究J.北京化工大学学报.uminumphosphinateincombinationwithmelaminecyanurateinglass-fiberreinforcedpoly(1,4-butyleneterephthalate).Macromol.Mater.Eng.2007.22吴乐，兰建武，陈

6、玲玲，等.聚合物/纳米无机填料复合阻燃材料的研究进展J.合成纤维,2007,7:5-/doc/f4376521ccbff121dd368392.html9.23FabienncSamyn,SergeBourbigot,CharafeddineJama,Vol.31,No.5,2004:18-21.26欧育湘.实用阻燃技术M.北京：化学工业出版社，2002：162-165.27胡文祥.双烷基膦酸的合成和性质研究J.高等学校化学学报，1994，15：6.28Horold,etal,Processforpreparingphosphinateeste

7、rs,SverineBellayer,ShonaliNazare,RichardHull,AlbertoFina,AndreaCastrovinci,GiovanniCamino.Characterisa-US6,278,012,2001August21.16天津化工2009年3月同时进行硝化和反硝化。某些细菌在硝化反硝化的过程中利用NO2或者NO3作为电子受体将氨态氮直接氧化成了为气态氮化物。试验研究发现：厌氧反应器中氨的浓度的降低和NO3的去除存在一定的比例关系，这一重大发现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依据3，4。-2.1.2短程硝化-反硝化技术1975年，Votes等在进行高浓度氨

8、氮废水处理研究过程中，发现了硝化过程中NO2的积累现象，并首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念。该方法是将硝化过程控制在NO2阶段而终止，然后进行反硝化。基于此技术发展起来的新工艺有-1.2生物除磷机理生物除磷是利用微生物在增殖的过程中，好SHARON工艺，由荷兰Delft技术大学于1997年开发。该工艺采用CSTR反应器，利用硝化菌和亚硝化菌在不同温度下生长速度的不同，通过控制温度和氧微生物一旦处于厌氧的条件，就会释放出在好氧条件下吸收的/doc/f4376521ccbff121dd368392.html磷，而当其处于好氧的条件下时，能吸收

9、厌氧条件下释放磷量的好几倍的磷，这个变化一般称为luxuryuptake现象5。由于好氧条件下摄取磷的量远大于厌氧条件下释放磷的量，通过排放富磷污泥可以达到除磷的目的。研究表明6：磷的厌氧释放是磷的好氧吸收和除磷的前提条件，但是并不是决定除磷能力的必要条件，释放磷的充分与否，与水中有机物的类型和硝酸根的含量密切相关。在厌氧阶段有硝酸根的存在会发生硝化反应，消耗聚磷菌碳源，从而使除磷效率降低7。但是一种兼性反硝化细菌的发现解决了这个问题，更重要的是这种细菌可以将反硝化脱氮和除磷有机的合二为一，在厌氧条件下反硝化除磷细菌PPB能够同在好氧的条件下，利用硝酸根作为电子受体，产生生物除磷作用，同时硝酸

10、根被还原为氮气放出9。HRT，将硝酸菌淘汰，而将NH4氧化控制在NO2阶段，并间歇曝气进行反硝化。李春杰等9利用SMSBR处理焦化废水，获得了稳定高效的短程硝化作用，平均硝化率为91.1%。 -2.1.3同时硝化反硝化技术（SND）Robertson和Kuenen在实验室中观察到在氧气存在的条件下发生了反硝化现象11。同时硝化反硝化不仅可以发生在生物膜反应器流化床中11，12，也可以发生在活性污泥系统氧化沟Ritmann等13，在工业化规模的氧化沟中成功地实现了SND，并通过实验证实了反硝化反应可在絮体内部缺氧区连续进行。YOOH等14研究了SBR反应器中，当BOD/N分别为51和101时两种

11、废水，在最佳反应条件下，氮的去除率高达90%以上，同时还可以去除95%以上的COD。同时硝化反硝化活性污泥系统有效地保持反应中pH值的稳定，而且无需外加碳源，减少了反应时间和节省费用等优点15，为今后简化生物脱氮技术并减低投资提供了可能性。2生物脱氮除磷工艺的现状和发展2.1生物脱氮工艺的现状和发展2.1.1传统的生物/doc/f4376521ccbff121dd368392.html脱氮工艺传统的生物脱氮过程一般包括硝化和反硝化两个阶段。硝化由自养性硝化细菌在好氧的条件下进行，反硝化由兼性异养菌完成，由于所利用的微生物种类和反应条件不同，硝化

12、和反硝化不能同时发生。由此而发展起来的工艺有A/O、A/O2、UCT等均采用序列式硝化-反硝化模式运行。目前我国很多城市污水处理厂采用此类传统的生物脱氮工艺，但是传统工艺流程长，控制复杂，硝化细菌时代期长，泥龄长，硝化过程中产生氢离子，需要加碱中和。另外硝化细菌需要有机物作为碳源和能源，不足时需要补充碳源。需要有机物作为电子供体，在2.1.4厌氧氨氧化是指在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮转化为氮气。1990年荷兰Delft技术大学Kluyer生物技术实验室开发出ANAMMOX工艺，即厌氧氨氧化工艺。该工艺采用流化床反应器，由于参与厌氧氨氧化的细菌时自养菌，所以不需要添加碳源维持反硝化，

13、同时无需投加酸碱中和试剂，减低了能耗，节约了运行费用15。2.2生物除磷工艺的现状和发展162.2.1A/O工艺美国Spector20世纪70年代中期研究开发，分为缺氧段和好氧段两个区，微生物首先在缺氧区内将细胞中的磷释放，再进入好氧区摄取过多的磷，C/N不足时，需要补加碳源。第23卷第2期申奕等：污水生物脱氮除磷工艺现状和发展全与环保，2005，31（16）：22-23.2317通过二沉池沉淀将富磷污泥排放，从而达到除磷的目的。该工艺工艺流程简单，基建费用和运行费用都比较低，但是其除磷效果取决于富磷污泥的排放情况，且在二沉池中有磷的释放。KuenenJG,RobertsonlA.Combin

14、ednitrificationdenitrifica-tionprocess,FEMSJ.MicrobialRev,1994,15:109-117.MulderA,VandegraafAA.AnacrobeammoniumOxidationdiscoveredinadenitr/doc/f4376521ccbff121dd368392.htmlifyingfluidizedbedreactorJ.FEMSmicrobialEcol,1995,16:177-A2/O工艺A2/O工艺是在A/O工艺的基础上改进的工艺，中间添加了一级

15、缺氧区，并设有内回流，将硝化液回流，达到同步脱氮除磷的效果。4VandegraafAA,kuenenJG,AnacrobicoxidationofammoniumisabiologicallymediatedprocessJ.ApplEnvironMicrobill.1995,61:68-SBR工艺美国Lrvine在20世纪70年代开发，采用间567LevinGV,PeterJohn.BiilogicalPhosphorusRemovalfromWastewaterJ.WPCE.1972,44(10):56-60.张波，高延耀.生物脱氮除磷工艺厌氧/缺氧环境倒置效应J.给水排水

16、，1997，13（3）：7-13.罗宁，罗固源，许晓毅.从细菌的生化特征看生物脱氮和生物除磷的关系J.重庆环境科学，2003，25（5）：歇操作，曝气、沉淀、出水、回流在同一个反应器中进行。刘洪波17采用SBR反应器分别投加和不投加硝酸盐进行反硝化除磷的研究，结果表明活性污泥系统中有反硝化聚磷菌的存在，具有脱氮除磷效果。33-35.8郝晓地，汪慧贞，钱易,等.欧洲城市污水处理技术新概念可持续生物除磷脱氮工艺J.给水排水，2002，28（7）：28.9李春杰，耿琰，顾国维等.SMSBR处理焦化废水中的短程硝化和反硝化J.中国给水排水，2001，17（11）：8-11.10RobertsonLA,

17、KuenenJG.Aerobicdenitrification:acon-/doc/f4376521ccbff121dd368392.html2.2.4Barddenpho工艺和Phoredox工艺该工艺为南非Bamard首创，对氮磷都有较好的去除效果。该工艺可看作两个A/O工艺的串联，前半部分以脱氮为主，为第二个缺氧池的释放磷创造良好的条件。在Bardenpho工艺前增设厌氧池，回流污泥与进水在厌氧池中完全混合，可进一步提高出水效果，这就是Phoredox工艺。此两种由于构筑物过多，工艺在我国还没被广泛采用。troversyreviedArc

18、hJ.Microbiol.,1984,139(5):351-354.11LazarovaV,ManemJ.AdvancesinbiofilmaerobicreactorsensuringeffectivebiofilmactivitycontroJ.Wat.Sic.Techol.,1994,29(10-11):319-327.12Fermandez-ploanlof,RealFJ,JerisJS.Behaviorofananaer-3展望污水生物脱氮除磷技术对污水中氮磷能进行obic/aerobicpilotscalefluidizedbedforsimultaneousremovalofca

19、rbonandnitrogenJ.Wat.Sci.Techonl,1994,29(10-11):339-346.13BruceERittmann,WayneELangeland.Simultaneousdeni-有效的去除，防止引起水体富营养化现象。脱氮除磷技术已成为水污染控制技术中最重要的部分，对于此技术的研究主要集中在两个方面：trificationwithnitrificationinsingle-channeloxidationditchesJ.JournalWPCF,1985,57(4):300-308.14YOOH,AHNKH.Nitroge/doc/f4376521ccbff121dd36839