城市污水處理廠脫氮除磷改造

1、城市污水處理廠脫氮除磷改造:In the 12th Five-Year plan, nitrogen and phosphorus removal, one of the important issues of the upgrade of sewage treatment plant, can not be ignored. The majority of the built urban sewage treatment plants has no ideal effect in nitrogen and phosphorus removal, which is in urgent need

2、 of upgrading. This paper will discussthe nitrogen and phosphorus removal of sewage treatment plant and its solutions for updating.近年來，國家和地方對污水處理廠脫氮除磷的要求越來越嚴格， 十二五”期間，國家首次將氨氮納入水污染物總量控制指標體系， 明確提出氨氮減排10%的目標，脫氮除磷成為污水處理廠升級改造不 可忽視的重要問題之一。目前，我國大部分已建成的污水處理廠脫氮 除磷效果不理想，如何對現(xiàn)有工藝進行改造，使其氮磷排放穩(wěn)定達到 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(G

3、B18918-2002)中一級標準， 是污水處理廠升級改造所面臨的關鍵問題。1生物脫氮除磷基礎理論1. 1生物脫氮傳統(tǒng)的生物脫氮理論認為，污水中含氮化合物在微生物的作用 下，相繼產生氨化、硝化、反硝化三步反應，從而達到脫氮目的口 張自杰.排水工程下冊(第四版)M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000 ., B. Sharma, R. C.Ahlert . Nitrification and Nitrogen RemovalJ . Water Research, 1977, 11:897-925 . o在氨化菌的作用下，有機氮分解轉化為氨態(tài)氮，這一過程稱為 “氨化反應”。在好氧或厭氧條件下，氨化反

4、應均能進行，一般的異 養(yǎng)微生物都能進行高效的氨化反應，在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，伴隨 B0D5勺去除，95濃上的有機氮會被氨化成氨氮。在硝化細菌的作用下，氨態(tài)氮進一步分解氧化，首先在亞硝 化 菌的作用下，氨（NH4+轉化為亞硝態(tài)氮（N02-），亞硝態(tài)氮在硝化菌 的作用下進一步轉化為硝態(tài)氮（N03-）。硝化作用的程度是生物脫氮 的關鍵。亞硝化菌和硝化菌統(tǒng)稱為硝化細菌，硝化 細菌是化能自養(yǎng) 菌，其生理活動不需要有機性營養(yǎng)物質，從C02獲取碳源，從無機物 的氧化中獲取能量。反硝化反應是指硝態(tài)氮（N03-）和亞硝態(tài)氮（N02-）在反硝化菌 的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過程。在溶解氧濃度極低的環(huán)境 中

5、，這些細菌可利用硝酸或亞硝酸根離子中的氮作電子受體，有機物 則作為碳源及電子供體，使得約96%的硝態(tài)氮被還 原為N2或NxGy, 4%勺硝態(tài)氮可被同化結合為細胞物質。1.2生物除磷廢水中磷的存在形態(tài)取決于廢水的類型，最常見的是磷酸鹽（H2P04- HP043- P043-）、聚磷酸鹽和有機磷。在常規(guī)二級 污水處理中，有機物的生物降解伴隨著微生物菌體的合成，磷作為 生物的生長元素也成為生物污泥的組分，從水中去除。污水生物除 磷的機理可概述如下1, 劉瑾，高廷耀.生物除磷機理 的研究J.同濟大學報,1995, 23(4):387-392 .,OhnHagan Brown. A study of m

6、ethods to release phosphorus from polyphosphate bodies in various microbesD . NewYork: The City University of New York, 2003 .：通過排放富磷的剩余污泥可實現(xiàn)磷的去除。厭氧條件下，聚磷 菌消耗唐元，將胞內的聚磷水解為正磷酸鹽釋放到胞外，并從中獲 取能量，同時將環(huán)境中的有機碳源(揮發(fā)性脂肪酸VFA異胞內碳源存貯物(主要為PHB聚-B -疑基丁酸)的形式貯存。好氧條 件下，聚磷菌以02位電子受體，氧化胞內貯存的PHB利用產生的能量過量的從環(huán)境中攝取磷，以聚磷酸高能鍵的形式 存

7、 貯。一些學者通過分析A20工藝厭氧池和好氧池中放磷量和吸磷 量，發(fā)現(xiàn)放磷量越多，吸磷量也越多，總磷的去除效果越好 郝紅元，郝紅英，王偉.A20工藝影響因素的研究J.給水排水， 2003, 29(4) : 12-14.?？梢钥磳纾锍走^程的關鍵之一是厭氧池中磷的釋放。1.3同步脫氮除磷根據(jù)上述脫氮除磷的基本原理，城市污水處理廠要實現(xiàn)同步脫氮除磷必須提供三個條件：第一，要提供脫氮除磷反應過程所必需的足夠的碳源；第二，要提供脫氮除磷反應過程所必需的反應容 積；第三，要提供脫氮除磷過程所必需的缺氧、厭氧、好氧 環(huán)境 高廷耀，周增炎.簡易改造城市污水廠的脫氮除磷新工藝J. 同濟大學學報，2000,

8、 28(3) :234-237.。2影響脫氮除磷效果的因素從國內各地的實踐來看，污水處理廠脫氮除磷效果受管網(wǎng)建 設、運行管理、設備設施、進水水質及氣候條件等多種因素影響。2. 1管網(wǎng)建設不配套我國不少污水處理廠污水管網(wǎng)建設不配套， 污水處理廠運行負荷率低，運行水平低下、影響實際處理效果口 王阿華.城鎮(zhèn)污水處理廠提標改造的若干問題探討J 中國給水排 水，2010, 26(2), 19-22 .。現(xiàn)有的污水收集系統(tǒng)多為雨污合流 制，再加上部分管網(wǎng)設施存在缺陷，污水廠進水水質受雨水以及地下 水涌入的影響，城鎮(zhèn)污水的碳氮比普遍偏低，遠達不到歐美國家的 碳源濃度，污水廠進水碳源不足導致氮磷去除效果不理想。2.2運行管理不到位目前，我國污水處理廠從業(yè)人員專業(yè)技能和 操作水平良莠不齊，處理設施可調控水平較低，污水處理廠運行管理 仍延續(xù)以往粗放化、高度定性的模式，不利于氮磷的去除。例如，要 做到高效脫氮除磷，需要動態(tài)核算脫氮除磷的碳需求是得到滿足， 在此基礎上決定是否需要增加外部碳源。厭氧和缺氧階段，溶解氧 和氧化還原電位兩個指標，硝化速率、反硝化速率、吸磷速率、釋磷 速率都要符合一定的要求，必須