城市污水反消化除磷工藝

江鎮峰

【摘 要】近幾年來，由于兼性反硝化細菌的生物攝入、排出磷元素的作用被確認定性，所以，兼性反硝化細菌又被稱為了“反硝化除磷菌”;以反硝化除磷菌為主除磷工藝被稱為反硝化除磷工藝。本文中以反硝化除磷工藝的工藝發展、工藝分析以及工藝缺陷來展開討論，希望可以有效的對反硝化除磷工藝進行分析與解讀。

【關鍵詞】城市污水;反硝化除磷;工藝探析

中圖分類號： X703 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）15-0018-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.15.008

由于兼性反硝化細菌在氧氣不夠充足的環境條件下能夠通過硝酸鹽氮替代氧原子稱為受電載體，通過自身的新陳代謝作用將有大量的磷吸收，完成反硝化的轉化過程，完成去除氮、磷兩種元素的目的。相較于傳統除磷工藝中使用的好氧除磷菌除磷工藝來說，減少了至少55%的化學需氧量的消耗、33%的氧氣消耗以及55%的剩余污泥量，還能有效的降低排放到空氣中的二氧化碳，所以反硝化除磷工藝也被認可為一種可持續發展的城市污水處理技術。隨著社會的迅速發展，使得人們的生活質量也在飛速提升，生活污水排放與凈化處理的技術要求也越來越高，為了符合我國可持續發展理論的宗旨，反硝化除磷工藝在生活污水處理方面的表現可圈可點，不但達到了生活污水處理可持續發展的理念，還在反硝化除磷過程中降低的氧氣消耗、減少了二氧化碳的排放為我國的“低碳生活、低碳生產”做了表率[1]。

1 反硝化除磷工藝的研究發展

1.1 單污泥池系統反硝化除磷工藝

1.1.1 UCT脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝

UTC脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝開發于1985年左右，相較于傳統的A2O工藝的區別，UTC脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝將污泥回流的步驟提前至缺氧池，并且將缺氧池與厭氧池之間的混合液回流增加，在這個工藝改進中使得厭氧釋磷的過程受到污泥回流過程中硝酸鹽氮的富民影響有效減低，加強了生物反硝化除磷的效率與效果[2]。經過相關的實驗數據對比，發現應用UTC脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝以后，城市污水處理廠的活性污泥存在35%-55%的聚磷菌，其中又有55%左右的聚磷菌具有反硝化除磷能力，經過檢測，發現污水處理廠系統出水中總磷濃度為0.15mg/L，證實了UTC脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝實際應用效果優異，且有效的提高了碳源的利用率。UTC脫氮除磷工藝和MUCT脫氮除磷工藝流程示意圖見圖1、圖2。

1.1.2 BCFS脫氮除磷工藝

BCFS脫氮除磷工藝建立的目的為最大限度上建立反硝化除磷菌群的富集環境，所以BCFS脫氮除磷工藝也被認為是UTC脫氮除磷工藝的改良升級版，在強化了反硝化除磷菌群生物除磷功能方面的同時，在工藝流程厭氧工段又增加了單獨的化學除磷沉淀池，在整個BCFS脫氮除磷工藝上提高了除磷的效率。BCFS脫氮除磷工藝流程示意圖見圖3[3]。

1.2 雙污泥池系統反硝化除磷工藝

1.2.1 Dephanox脫氮除磷工藝

20世紀90年代初期，Dephanox脫氮除磷工藝被研發出來，Dephanox脫氮除磷工藝就是一種比較典型的雙污泥池系統反硝化除磷工藝，在有機底物量比較少的情況下將污水處理的脫氮與除磷同時進行。其主要工藝特點為：在厭氧池出水處進行了泥水分離的過程，將分離出來富含氨、氮元素的上層水引入生物膜反應容器中進硝化反應，給后段工藝中的其他反應過程提供了充足的受電載體;厭氧池出水處分離出來的底部泥水等輸送至缺氧池，以缺氧池中的硝酸鹽氮為受電載體對其進行反硝化除磷的化學反應;在氣候還設計放置了二次氧化池對其進行短時間的曝氣，吸收其他剩余的磷元素。由此可見，Dephanox脫氮除磷工藝實現了以較少化學需氧量消耗為前提的脫氮除磷同步進行。Dephanox脫氮除磷工藝流程圖如圖4所示[4]。

2 反硝化除磷工藝的工藝分析

2.1 生物脫氮除磷工藝

2.1.1 生物脫氮除磷工藝原理

在反硝化除磷工藝中，應運到了微生物除磷等原理，通過微生物在污水中去除碳、氮等元素的過程中將磷元素進行吸收，轉化從而合成ATP等能量物質等，從而達到去磷去氮的作用，但是單單依靠微生物進行脫氮去磷的效率極低，只能達到20%-30%的去除率，為了強化生物脫氮去磷工藝，在泥法除磷階段中設計放置厭氧段，通過二次回流將污水回流至厭氧池中，在厭氧池中培養建立除磷優勢菌群，通過厭氧段稀釋污水中的磷元素，好氧段過度去除磷元素可以將生物脫氮去磷的工藝效率提高到65%-75%左右。一般常用的生物脫氮除磷工藝有很多，比如：UTC脫氮除磷工藝、A2O脫氮除磷工藝、Dephanox脫氮除磷工藝等多種。為了在生物脫氮除磷方面達到最好的功效。

2.1.2 生物脫氮除磷工藝控制前提

生物脫氮除磷工藝的前提要求為：硝酸根與亞硝酸根的濃度要非常低，溶解氧濃度要控制在0.2mg/L、氧化還原電位差要低于150mV、整體水溫要處于30℃左右，PH值處于7-8之內，富含磷、氮。碳的污泥需要在兩個小時之內進行壓濾脫水。

2.1.3 生物脫氮除磷工藝的優缺點

優點：基本建設投資費用與日常運行費用既有經濟性的特點。

缺點：能效較低，原因在于如果污水中磷元素總含量處于3mg/L以下時，可以保證脫氮除磷后出水的磷含量達到1mg/L以下的標準，但是若是污水中磷元素總含量高于3mg/L以上時，就難以保證脫氮除磷后出水的磷含量達到1mg/L以下的標準。且有生物脫氮除磷工藝主要依靠微生物菌群進行脫氮除磷，所以微生物對于溫度是比較敏感的。生物脫氮除磷工藝屬于泥法去磷工藝，每在季節變換中，尤其是冬季的時候，受到的影響最大。對于運營維護人員的要求也是比較高。

2.2 化學脫氮除磷工藝

2.2.1 化學脫氮除磷工藝原理

在城市污水處理過程中投入化學試劑，將城市生活廢水中的磷酸根轉化為林栓金屬鹽沉淀物比如：磷酸鋁（ALPO4）、磷酸鈣[Ca3（PO4）]、磷酸鐵（FePO4 2H2O）等金屬鹽，通過沉淀池進行沉淀排泥，將含有林磷元素的化學污泥沉淀物排出污水處理系統之外，降低城市生活污水中的磷元素含量。

2.2.2 化學脫氮除磷工藝控制條件

化學脫氮除磷工藝中間前段工藝的生化處理單元中的無極磷元素轉變為有機磷元素，將曝氣池中正磷酸鹽的含量與總磷中的百分比占比達到95%以上，可以滿足化學脫氮除磷工藝出水總磷含量達到規定標準。

2.2.3 化學脫氮除磷工藝的影響因素

（1）溫度

城市污水的溫度對于化學脫氮除磷工藝效率的影響也是很重要的，過高和過低都會影響到化學脫氮除磷工藝的效率，10攝氏度到30攝氏度的溫度區間是最佳的反應溫度區間。

（2）酸堿度

化學除磷試劑投放到城市污水中，發生化學反應會產生一定的酸度抵消堿度，所以對于酸堿度的有效控制可以在化學脫氮除磷工藝的效率上起到一定的作用，況且化學除磷試劑有著一定酸堿適用范圍，只要城市污水的酸堿度沒有超出這個范圍，就可以正常使用。若是超出了酸堿適用范圍，需要添加一定量的酸液或者堿液來平衡酸堿度。

（3）渾濁度

城市污水顆粒直徑大的懸浮物數量濃度也會對化學脫氮除磷工藝造成一定的影響，在除磷劑投入后與顆粒直徑大的懸浮物發生化學反應，與溶解狀態的磷酸根接觸的程度很低，使得化學脫氮除磷工藝的除磷效果受到一定的影響。

3 結語

城市生活污水的凈化后排放是市容管理與可持續發展的重要依托因素，通過實施反硝化除磷工藝，將城市污水中氨、氮、磷等主要富含元素進行清除與回收，在水體問題上減少了水體的富營養化問題，很大程度上避免了赤潮的產生。從城市生活廢水的排放這個根源上把控，對于生活環境來說也是一種很有效的防治措施。反硝化除磷工藝的發展還需要砥礪前行、開拓創新，以期達到污染零排放的終極污染治理目標。

【參考文獻】

[1]鐘進.生活污水處理工藝中的除磷設計[J].綠色科技，2018（12）：75-77.

[2]李亞靜，孫力平.反硝化除磷工藝中N_2O的逸出規律研究[J].科技創新導報，2017，14（19）：107-109+111.

[3]孫慧智，王驚，王嘉毅.反硝化除磷工藝的影響因素研究[J].科學技術創新，2018（19）：8-9.

[4]孫慧智，王驚，王嘉毅.反硝化除磷工藝及機理研究[J].科學技術創新，2018（24）：148-150.