廢水生物脫氮除磷新工藝研究與應用

姚日鵬 魏新全 李德義

濟南中天環保科技有限公司 山東濟南 250105

社會的發展，人口的增長，使得水資源需求量迅速增加，傳統的污水處理只能怪夠去除水中的有機污染物，在氮磷等物質的取出術巷效果不佳。而水體出現富營養化現象的主要因素就是氮磷物質，因此，為了解決水體富營養化問題，我國加大對水污染防治的研究，積極開發新的生物脫氮除磷法，改善當前的脫氮除磷工藝，提高脫氮除磷效果。

1 生物脫氮除磷新理論

1.1 脫氮新理論

脫氮新理論是基于傳統脫氮理論得到的，該理論包括同時、短程的硝化反硝化反應以及厭氧氨氧化反應。近些年，研究學者發現，短程硝化反硝化反應在脫氮方面的優勢比較多，例如減少系統供氧量，并節約污水處理時間等，縮短污水處理運行，降低污泥產量。研究得到，pH、DO等都能夠做到短程硝化反硝化反應所積累的NO2-物質。而且，硝化反硝化反應就是在同一反應器內，同時在好氧與缺氧下，系統可以同時對硝化反應以及反硝化反應實現脫氧工作[1]。相較于傳統脫氧理論而言，SND脫氧技術能夠使硝化反應與反硝化反應中的堿得到互補，進而保證PH穩定，無需再添加堿，減少外加碳等，也可以使反應器尺寸縮小，并縮短反應時間，降低運行費用。

厭氧氨氧化反應中，在缺氧、厭氧條件下，一種自養型細菌以NH4+為電子供體，并以NO3-或NO2-為電子受體，在此過程中，NH4+會發生氧化反應，NO3-或NO2-會還原成氣態氮，進而實現脫氧。該反應過程的重點是要處于厭氧或缺氧環境中，利用反應器對供氧量和反硝化所需電子供體實現控制，進而積累NO2-。

1.2 除磷新理論

反硝化除磷理論作為新型除磷機理代表，其來自厭氧性反硝化除磷菌，該理論認為，缺氧情況下，DPRB可以以NO3-為電子受體，同時進行生物攝磷和脫氮。研究發現，細菌在通過厭氧、缺氧以及好氧等工序后，50%聚磷菌會以O2和NO3-為電子受體，進而做到聚磷[2]。吸磷和反硝化脫氮時，不同生物同時進行反硝化聚磷反應，在同反應器內，同種細菌通過生物反應同時進行超量吸磷以及反硝化反應，并促使反硝化脫氮和吸磷反應合二為一，進而做到一碳兩用。

2 生物脫氮除磷新工藝及其應用

2.1 ANAMMOX工藝

ANAMMOX工藝即厭氧氨氧化工藝，其是由荷蘭所研發的。SHARON工藝進行硝化反應會對有機碳源有所硝化，同時會有較高的出水亞硝酸鹽濃度，因此，以該工藝為反硝化反應器，能夠有效提高脫氮效率。ANAMMOX工藝 進水就是SHARON工藝出水，厭氧條件下，氨氮與亞硝酸鹽能夠變為N2與水，其工藝流程如圖1。ANAMMOX工藝與SHARON兩個工藝聯合對高濃度氨氮廢水進行處理，其無需在加入碳源，相較于傳統工藝而言，耗氧量能夠節省50%，二氧化碳、污泥等數量都會降低，其產生的污染也會下井，應用前景比較好[3]。

2.2 A2NSBR工藝

A2NSBR工藝有2個反應器，其中，A2/O-SBR反應器用于COD去除以及反硝化除磷脫氧，N-SBR反應器用于硝化工作。二者活性污泥是分開的，只能夠交換沉淀后得到的上清液。

N-SBR反應器內，進水與泥齡過長使得污泥濃度以及負荷下降，進而降低曝氣量，硝化效果更好。A2/O-SBR反應器中，好氧區發生率好氧吸磷以及硝化反應，將水中含有的磷與氨氮去除出去。研究得到，兩個反應器聯合使用能夠將脫氮除磷特性穩定，除磷率為100%，脫氮率為90%，適用于在BOD5/TP值不高的污水處理中[4]。

2.3 SHARON工藝

SHARON工藝就是短程硝化反硝化反應，也就是在亞硝化中做好氨氮氧化控制，之后完成反硝化反應。此工藝的重點就是利用硝化和亞硝化細菌的成長速度差異性，對水力停留時間，淘汰掉反應器中的硝化細菌，提高亞硝化細菌地位，進而控制好氨氧化，在缺氧情況下實現反硝化。如圖2。

2.4 BICT工藝

BICT工藝包括上清液和污泥兩部分循環，也就是主反應器懸浮污泥相以及膜法硝化區污泥相兩種，其包括多個并聯間歇運行反應器，又連續運作的好氧、厭氧以及沉淀區等單元組成。原污水和沉淀區回流污泥先要進入到厭氧反應器中，利用攪拌混合中高負荷梯度導致的壓力進而選擇出絮凝性細菌，提高污泥沉降性，并做好聚磷菌釋磷，通過釋磷后，按照次序將混合液一次性注入到反應器中。主反應器出于缺氧攪拌時期，生物膜硝化反應器利用硝化液回流泵，其中的硝化液會進入到沉淀區，沉淀區的泥水分離后，其中的上清液會流入到硝化反應器以及閉路循環系統中。通過原水碳源來實現反硝化脫氮工作，之后主反應器會實現曝氣、沉淀以及撇水，之后進入到下個周期中。根據進水水質以及處理目標，對SBR曝氣進行優化，強化缺氧攪拌時間以及周期，去除不同污染物。膜法消化去能夠持續曝氣，進而加強硝化反應，新工藝解決了硝化中長泥齡以及除磷短泥齡存在的矛盾。

3 結語

現階段，廢水處理中應用比較廣泛的生物除磷脫氮工藝是基于傳統生物除磷脫氮形成的組合工藝，由于生物特性差異，導致同系統中的不同功能菌群相互作用，對工藝穩定性產生了制約。本文在創新工藝基礎上，對各種高效脫氮除磷工藝進行研究，并在國內外相關研究基礎上證明了新工藝的實用性，其具有廣闊的應用前景。