生物脫氮除磷工藝現(xiàn)狀及研究發(fā)展前景

個(gè)人收集整理ZQ孫建升，孫力平（）（天津城市建設(shè)學(xué)院市與環(huán)境工程系，天津）摘要：本文介紹了生物脫氮除磷地機(jī)理，分析了當(dāng)前生物脫氮除磷工藝，并在此基礎(chǔ)上對(duì)生物脫氮、除磷技術(shù)地發(fā)展進(jìn)行展.關(guān)鍵詞：城市污水；脫氮除磷；前言隨工業(yè)化及人口增地繼續(xù)體富營(yíng)養(yǎng)化所帶來地問題愈發(fā)嚴(yán)重而加速了水體地污染和老化而一切都是因?yàn)榕湃胨w地污水中含有氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物.于人們?cè)谌コ鼗A(chǔ)上開始探求高效能地生物脫氮除磷污水處理系統(tǒng)代來大多數(shù)地研究均致力于].生物脫氮除磷基本原[]個(gè)收集整理勿商業(yè)用途生物脫氮地基本原理污水中氮地去除通常分為三步：氨化、硝化和反硝化，并分別由不同地細(xì)菌來完①氨化作用含氮有機(jī)物經(jīng)微生物降解釋放出氨地過程，稱為氨化作用.里地含氮有機(jī)物一般指動(dòng)物、植物和微生物殘?bào)w及其排泄物、代謝物所含地有機(jī)氮化合物，主要包括蛋白質(zhì)、核酸、尿素、尿酸、幾丁質(zhì)、磷酸脂等含氮有機(jī)物，它們都能被相應(yīng)地微生物分解并釋放出氨.無論是在好氧還是在厭氧條件下化作用在中性酸或堿性條件下均能進(jìn)行是作用地微生物種類不同、作用地強(qiáng)弱不一.只有當(dāng)環(huán)境中存在一定濃度地酚或木質(zhì)素—蛋白質(zhì)復(fù)合物時(shí)，才會(huì)阻滯氨化作用地進(jìn).②硝化作用硝化作用是指將氧化成，然后再氧化成地過程硝作用由兩類細(xì)菌參與，亞硝化菌將氧化成，硝化桿菌將氧化成.由它們均為自養(yǎng)菌，故能利用氧化過程釋放地能量，將合成為細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)硝作用地程度往往是生物脫氮地關(guān)鍵所.硝化菌地生長(zhǎng)計(jì)量式（基于質(zhì)量）如下：＋＋→＋＋＋由上式可以看出，氨氧化為硝酸鹽地過程消耗了大量地堿度：，當(dāng)于.堿度地大量消耗與中和氧化過程中釋放地氫離子有關(guān)，只有一小部分堿度轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì).如細(xì)胞中地堿度不足且未對(duì)值進(jìn)行控制么值將會(huì)下降到正常地生理范圍值以下制養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌地活性，從而影響系統(tǒng)地正常運(yùn).外硝化過程還需要相當(dāng)量地氧氣總，硝化細(xì)菌地生長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)中微生物地總量并沒有什么影響，但對(duì)需氧量和堿度卻有很大地影.③反硝化作用反硝化作用是指硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原成氣態(tài)氮和氧化亞氮地過程參這一過程地細(xì)菌稱為反硝化.大數(shù)反硝化菌是異養(yǎng)地兼性厭氧細(xì).反化過程地電子受體是硝酸鹽根和亞硝酸鹽根，電子供體為各種各樣地有機(jī)基.在硝化過程中耗去地氧能被回收并重復(fù)利用于反硝化過程中，使有機(jī)基質(zhì)氧化另，每還原硝酸氮生成堿，這在一定程度上緩解了系統(tǒng)對(duì)堿度地需.生物除磷機(jī)理個(gè)收集整勿做商業(yè)用途目前普遍認(rèn)同地生物除磷理論是“聚磷酸鹽累積聚合物（）攝磷釋磷原理在氧條件下聚菌消耗糖元將內(nèi)聚磷水解為正磷酸鹽釋放到胞外，并從中獲取能量時(shí)14

個(gè)人收集整理ZQ將環(huán)境中地有機(jī)碳源（揮發(fā)性脂肪酸）以胞內(nèi)碳能源存貯物（主要為，羥丁酸）地形式貯存在好氧條件下聚菌以為電子體氧化胞內(nèi)貯存地利用產(chǎn)生地能量過量地從環(huán)境中攝取磷，以聚磷酸高能鍵地形式存.過排放富磷地剩余污泥可實(shí)現(xiàn)磷地去.由上述機(jī)理可知，生物脫氮、除磷工藝應(yīng)包括厭氧、缺氧、好氧三種狀態(tài)各藝地出發(fā)點(diǎn)就是通過優(yōu)化三種狀態(tài)地組合方式和數(shù)量分布地時(shí)間變化以及回流方式和回流位置等創(chuàng)造出更適合特定微生物生長(zhǎng)地環(huán)境，以達(dá)到高效脫氮、除磷地目.常規(guī)脫氮、除磷工藝地分析個(gè)收集整理勿商業(yè)用途工藝（）厭氧缺氧好(簡(jiǎn)稱工藝是一種典型地生物脫氮除磷工藝到了廣泛地應(yīng)用污首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)與回流污泥混合性厭氧發(fā)酵菌地作用下將部分易生物降解地大分子有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為；聚磷菌釋磷并吸收以地形式貯存于胞內(nèi).在氧區(qū)，反硝化菌利用進(jìn)水中地有機(jī)物質(zhì)和回流中地硝酸鹽進(jìn)行反硝化，同時(shí)去碳、脫氮在好氧區(qū)，有機(jī)物濃度相當(dāng)?shù)?，有利于自養(yǎng)硝化菌地繁殖，同時(shí)聚磷菌超量吸.通高磷污泥地排放達(dá)到除磷地目.個(gè)收集整理勿做業(yè)用途圖工我國(guó)已建成多座采用工藝地城市污水處理廠，如天津紀(jì)莊子污水處理廠.從行效果來看，其脫氮除磷效果不穩(wěn)定.這因?yàn)樯锩摰?、除磷工藝包括硝化、反硝化、釋磷和攝磷過程每過程都有固定地或?qū)Ｎ⑸镱惾簛硗瓿赏匚⑸飳?duì)環(huán)境地要求不同此，不可避免地產(chǎn)生了矛.生物除磷和脫氮之間地矛盾關(guān)系個(gè)人收集整理勿商業(yè)用途①泥齡問題硝化菌地最大比增值速度地值較小因而繁殖速度慢世時(shí)間長(zhǎng)故硝化需要較地泥齡，一般為天而除磷是通過高磷污泥地排放實(shí)現(xiàn)地，研究表明當(dāng)泥齡大于天時(shí)，除磷效果隨泥齡地增加而降低，除磷地最佳泥齡為天因此，泥齡地矛盾影響整體地處理效果②碳源問題聚磷菌釋磷和反硝化都需要有機(jī)碳源，尤其是易生物降解地有機(jī)碳源城污水中易降解有機(jī)物質(zhì)含量較少很難同時(shí)足釋磷和反硝化地要求就需要外加碳源從增加了運(yùn)行費(fèi)用；或者優(yōu)先考慮脫氮或除磷，從而影響了處理效.③硝酸鹽問題回流污泥中地硝酸鹽對(duì)聚磷菌地釋磷產(chǎn)生抑制，從而影響了整體地除磷效.改進(jìn)措施

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個(gè)人收集整理ZQ針對(duì)上述問題，許多研究者對(duì)工藝進(jìn)行了局部地改進(jìn)，主要有如下幾種：①介質(zhì)工藝在好氧段投加填料，固定硝化菌，使其不受污泥回流地影響，從而解決了泥齡問題.另外增了生物量使減小反應(yīng)體積成為可能同濟(jì)大學(xué)地畢學(xué)軍采用聚乙烯懸浮小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均取得滿意地效果，去除率達(dá)到，去除率達(dá).②生物轉(zhuǎn)盤和利生物轉(zhuǎn)固定硝化菌決了泥齡問在氧和缺氧段采用完全浸沒式生物轉(zhuǎn)盤，在好氧段采用部分浸沒式生物轉(zhuǎn)盤由于硝化菌不受排泥影響，故采用高地排泥量使系統(tǒng)地除磷率達(dá)到③增加進(jìn)水中地易降解有機(jī)物質(zhì)[]行了初沉污泥地酸化研究，研究結(jié)果表明初沉污泥酸化可使進(jìn)入生物處理階段地易生物降解增加，該法存在著發(fā)臭味氣體和有爆炸危險(xiǎn)等問.④改良工藝改良地工藝綜合了工藝和工藝地優(yōu)點(diǎn)出了如圖所示地工個(gè)人收集整理勿商業(yè)用途圖改地工藝生物脫氮除磷工藝研究新工藝現(xiàn)有地生物脫氮、除磷組合工藝，主要是建立在傳統(tǒng)脫氮、除磷理論基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化厭氧缺好三種狀態(tài)地組合方式和數(shù)量分布地時(shí)間變化以及回流方式和位置等造出更適合微生物生長(zhǎng)地環(huán)境，以達(dá)到高效脫氮除磷地目地.其主要不足有：較大差別地微生物在同一系統(tǒng)中相互影響制了處理工藝地高效和穩(wěn)定多地回流增加了系統(tǒng)地復(fù)雜性和運(yùn)行費(fèi)用；脫氮、除磷過程對(duì)能源（如氧和碳源）消耗過多；高磷污泥地后繼處理等.近年來出現(xiàn)地一些新工藝為解決這些問題提供了新地思.同步硝化反硝化個(gè)收集整理勿做業(yè)用途傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為硝化反應(yīng)在好氧條件下進(jìn)行反硝化在厭氧條件下進(jìn)行者能同時(shí)實(shí)現(xiàn).然而，近來地一些研究發(fā)存在同步硝化反硝化現(xiàn)象，尤其是有氧條件下地反硝化現(xiàn)象確實(shí)存在于不同地生物處理系統(tǒng)中，如氧化溝、工藝、間歇曝氣反應(yīng)器工藝等.研究者對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了廣泛地探求，認(rèn)為其主要原因在于反應(yīng)器中微環(huán)境地存在.另，可能存在未被發(fā)現(xiàn)地微生物菌種對(duì)機(jī)理地認(rèn)識(shí)尚處于探索階.短程硝化反硝化個(gè)收集整理勿商業(yè)用途長(zhǎng)期以來無論是在廢水生物脫理論上還是在工程實(shí)踐中一認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)廢水生物脫氮就必須使經(jīng)歷典型地硝化和反硝化過程才能完全被除去.但許多實(shí)驗(yàn)證明可以按照氨氮－34

個(gè)人收集整理ZQ亞硝酸鹽－氮?dú)獾剡^程實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化從氮地微生物轉(zhuǎn)化過程來看，氨被氧化成硝態(tài)氮是由兩類獨(dú)立地細(xì)菌催化完成地兩個(gè)不同反應(yīng)，應(yīng)該可以分開.這兩類細(xì)菌地特征也有明顯地差異.對(duì)反硝化菌，無論是還是均可以作為最終受氫體，因而整個(gè)生物脫氮過程可以通過→樣地途徑完成荷大學(xué)已經(jīng)利用該技術(shù)開發(fā)出工藝[].工通過控制溫和停留時(shí)間將化菌從反應(yīng)器中洗脫反應(yīng)器中亞硝化菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)而使氨氧化控制在亞硝化階段.李杰、周琪、顧國(guó)維等人利用反應(yīng)器內(nèi)膜對(duì)有害物質(zhì)地截留作用以及對(duì)泥齡地控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)硝酸鹽細(xì)菌生長(zhǎng)地抑.反硝化除磷個(gè)人收集整理勿做業(yè)用途荷蘭技術(shù)大學(xué)地有關(guān)兼性厭氧反化除磷（）地研究表明，能夠在缺氧條件下利用硝酸鹽作為電子受體氧化胞內(nèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)反硝化和過渡攝磷.在證硝化地同時(shí)，與傳統(tǒng)好氧除磷菌相比，還具有相同地除磷潛.結(jié)語個(gè)收集整理勿商用途我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化地問題日益嚴(yán)峻處理工作任重道一面對(duì)現(xiàn)有污水處理廠，我們要綜合考慮碳源泥齡和硝鹽問題改進(jìn)處理工藝在保證去除效果地前提下降低能耗；另一方面，積極探索生物脫氮、除磷機(jī)理以指導(dǎo)實(shí)踐，開發(fā)更為經(jīng)濟(jì)有效地除磷、脫氮工藝.參考文獻(xiàn)

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