污水处理除磷脱氮装置(污水厂脱氮除磷3种解决方案)

Posted 2023-05-31

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污水处理除磷脱氮装置(污水厂脱氮除磷3种解决方案)

污水厂脱氮除磷3种解决方案

1、污泥龄矛盾

传统的A/O工艺属于单一污泥系统。聚磷细菌、反硝化细菌、硝化细菌等功能微生物在同一系统中共同生长。不同微生物最大限度发挥其功能所需的泥龄是不同的。

1)自氧硝化细菌的产生周期比普通异养有氧细菌和反硝化细菌更长。为使其成为优势菌群，有必要长期控制系统的运行。当冬季系统有良好的硝化作用时，污泥年龄(srt)必须控制在30d以上;即使在夏季，如果srt小于;5d，系统的硝化作用也会极为微弱。

2)PAO是短周期微生物，甚至它们的最大生成期(Gmax)小于硝化细菌的最小生成期(Gmin)。

从生物除磷的角度来看，富磷污泥的排放是实现系统除磷的唯一途径。

如果污泥没有及时排出，一方面，由于paos的内生呼吸作用，细胞内的糖原(糖原)会耗尽，这会影响乙酸厌氧的吸收和聚β-羟烷基酸(phas)的储存。系统除磷速率降低，二次释放富磷污泥甚至出现严重情况。另一方面，srt也会影响系统中多糖菌和多糖细菌(gaos)的显性生长。

在30℃下长污泥龄(SRT≈10d)的厌氧环境中，GAO对乙酸盐的吸收率高于PAO，这使得它在系统中占主导地位并影响磷的释放行为。

2、硝酸盐和溶解氧的碳源竞争和残留干扰

在传统的脱氮脱磷系统中，碳源主要消耗在正常的磷释放代谢、脱氮和异养细菌中，其中磷的释放和反硝化速率与摄取碳源易降解部分的含量有关。..一般来说，要同时完成反硝化和除磷过程，摄取量的碳氮比(bod5/tn))> 4~5，以及碳与磷的比例(bod5/tp)在20-30。

当碳源含量低于此时，因为前端厌氧区paos吸收挥发性脂肪酸(vfas)和醇及其他易降解的发酵产物，以完成其细胞中phas的合成，在随后的缺氧区没有足够的质量碳。该来源抑制反硝化电位的充分发展，降低了tn的去除效率。

反硝化菌以内碳源和甲醇或 VFAs 类为碳源时的反硝化速率分别为 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不彻底而残余的硝酸盐随外回流污泥进入厌氧区，反硝化菌将优先于 PAOs 利用环境中的有机物进行反硝化脱氮，干扰厌氧释磷的正常进行，最终影响系统对磷的高效去除。

一般来说，当厌氧区的质量浓度为3-n>1.0 mg/l时，它会抑制paos中磷的释放。当达到3~4mg/l时，从paos释放的磷几乎被完全抑制。磷释放率(po 4 3-p)降至2.4毫克/(g·d)。

溶解氧(do)的残余干扰主要包括：

1)从分子氧(o2)和硝酸盐(no 3-n)作为电子受体的氧化能力数据分析，o2作为电子受体的能力大约是no 3-n的1.5倍。因此，当o2和NO3-n同时存在于系统中时，反硝化细菌和普通异养细菌会优先将o2作为生产能力代谢的电子受体。

2)氧气的存在破坏了paos释放磷所需的“厌氧抑制”环境，导致厌氧细菌以o2作为最终的电子受体，抑制其发酵和酸性产生，阻碍了磷的正常释放，也会导致有氧异养细菌。碳来源竞争。

一般厌氧区DO的质量浓度应严格控制在0.2 mg / L以下。从某种意义上说，硝酸盐和DO残留物会干扰磷的释放或反硝化作用，或者影响碳源的功能性细菌的竞争。

传统AO工艺改进策略分析

01基于srt矛盾的复合风格

A2 / O工艺在传统A2 / O工艺的好氧区添加浮动载体填料，使载体表面附着于自养硝化细菌，而PAO和反硝化细菌处于悬浮生长状态因此，附着状态下的自养硝化细菌SRT相对独立，其硝化速率受短SRT污泥的影响较小，甚至在一定程度上得到加强。

悬浮污泥SRT的选择、填料比例和污泥位置不仅要考虑硝化作用的增强，还要考虑悬浮污泥含量降低对反硝化和除磷的负面影响。

载体填料的配置并不意味着该系统可以大大增加污泥清除量，缩短悬浮污泥的排放，以提高系统除磷效率;相反，srt的缩短可能会降低悬浮污泥(mlss)的含量，影响系统的反硝化效果，甚至导致去磷化效果恶化。

研究表明，当悬浮污泥SRT控制5天时，复合A2 / O工艺的硝化作用与传统的A2 / O工艺没有显着差异。复合A2 / O工艺载体填料硝化性能不能完全独立地实现;如果悬浮污泥SRT进一步减少，硝酸盐的积累将由系统悬浮污泥含量的减少引起，这将影响厌氧磷的正常释放。

02“碳源竞争”技术

解决传统的碳来源竞争和硝酸盐残余干扰问题，主要从三个方面着手：

碳源竞争的解决方案包括补充外部碳源、反硝化和磷释放再分配(例如倒置A/O过程)。

工艺改造以解决硝酸盐干扰磷的释放，如jhb、uct、粘液等工艺;

针对磷释放和脱氮过程中的残余干扰问题，可在有氧区末端加入适当体积的“非曝气区”。

1、补充外碳源

补充外碳源是在不改变原工艺池结构和各功能区顺序的前提下，解决短时间内水质波动造成的碳源短缺的应急措施。一般选择的碳源可分为两类：

1)甲醇、乙醇、葡萄糖、醋酸钠等有机化合物;

2)可取代有机碳源，如厌氧消化污泥、木屑、畜禽粪便和含高碳源的工业废水。与糖类、纤维素等高碳物质相比，微生物利用较低分子的碳水化合物(如甲醇、醋酸钠等)合成代谢碳源，使其更有可能利用此类碳源进行分解代谢。新陈代谢，如反硝化等。..

任何外部碳源的增加都必须使系统经过一定的适应期，才能达到预期的结果。

为解决这一矛盾，选择合适的碳源输入点，对于系统的稳定运行、节能降耗具有十分重要的意义。一般来说，在厌氧区添加外部碳源不仅可以提高系统除磷效率，而且可以提高系统的反硝化潜力。但是，如果反硝化碳源严重不足，应优先考虑缺氧区。

2、倒置A2/O工艺及其改进工艺

传统的A2 / O工艺预先假定系统的反硝化速率，优先考虑磷释放的碳源需求。厌氧区放置在过程的前端，缺氧区放置在后面，忽略磷释放本身不是除磷过程。目的是。

从除磷的角度来看，倒置A2/O工艺有两个优点：

饥饿效应.厌氧磷释放后直接进入生化效率较高的有氧环境，可充分利用厌氧条件下形成的磷驱动动力。

“群体效应。”允许返回流中涉及的所有污泥经历磷释放和磷吸收的完整过程。然而，一些研究人员认为A2 / O过程的布局是颠倒的。

三、JHB、UCT及UCT工艺改进

与倒置a2/o工艺过程相比，jhb(又称a+a 2/o过程)和uct过程最初是设计用来解决硝酸盐的残余干扰，并通过改变外部回流位点来做到。

JHB 工艺中的氮素的脱除主要发生在污泥反硝化区和缺氧区，且两者的脱除量相当，污泥反硝化区的设置改变了氮素在各功能区的分配比例，使厌氧区能够更好地专注于释磷。

与倒置A2/O工艺类似，对于低C/N进水，JHB污泥反硝化区的安装可能导致后续功能区碳源不足，因此需要采用分点进水方式。

与倒置的a2/o过程不同，uct过程是将污泥返回缺氧区，而不改变传统的a2/o过程的功能区的空间位置，导致其发生反硝化和反硝化。为了避免硝酸盐的干扰和对回流污泥中厌氧磷的释放作用，将无氧区的混合物返回厌氧区。

在C/N进水量适中的情况下，缺氧区的反硝化作用可使混合液中硝酸盐含量接近0。当进水C/N较低时，UCT工艺中的缺氧区可能无法完全去除氮，部分硝酸盐仍进入厌氧区，导致UCT工艺(MUCT)的改进。

与 UCT 工艺相比，MUCT 将传统 A2 /O 工艺中的缺氧区分隔为 2 个独立区域，前缺氧区接受来自二沉池的回流污泥，后缺氧区接受好氧区的硝化液，从而使外回流污泥的反硝化与内回流硝化液的反硝化完全分离，进一步减少了硝酸盐对厌氧释磷的影响。

反流系统的变化，无论uct或muct如何，都加强了厌氧和缺氧的交替环境，使得它像jhb一样，容易在缺氧区充填去氮化paos，达到同步脱氮和除磷的目的。

03考虑到SRT矛盾和“碳源竞争”过程

1。新型双污泥脱氮除磷工艺

新型双污泥脱氮脱磷工艺(pasf)也是传统的a2/o与曝气生物滤池(baf)相结合的工艺。它是一种基于相分离培养的双泥体系。它能更好地满足各种功能微生物对环境、养分和生存空间的最佳需求。

在工艺设计和操作过程中，硝化过程与前A2 / O工艺的好氧区中的HRT分离，并且BAF顺序接枝到二沉池的后端。

对于PAOS的厌氧释磷，由于前污泥单元不具备硝化功能，在理想条件下外回流污泥中不存在硝酸盐，为PAOS的释磷创造了良好的“抑制”环境，使其在原水中优先利用VFA合成PHA和REL。缓和磷。

另外，由于长的srt硝化细菌以生物膜的形式固定在填料表面，而短的srt paos和反硝化细菌悬浮在污泥单元的前端，因此实现了硝化细菌和反硝化细菌。通过对paos等能量微生物的srt分离，缓解了srt的冲突。

决定缺氧区反硝化作用的主要因素有两个：进入缺氧区的优质碳源(VFA和PHA)含量以及BAF内部回流硝化液中的硝酸盐含量。

当摄取量c/n较高时，硝酸盐成为反硝化的限制因子，异养反硝化效应也随内回流比的增加而增加，但升率在下降。

而当进水 C/N 较低时，因碳源成为反硝化的限制因子，根据异养反硝化菌和反硝化 PAOs 对电子受体的竞争机制，适当提高内回流硝酸盐负荷的方式刺激反硝化聚磷菌(DPAOs) 的优势生长，使其以硝酸盐为电子受体，并以 PHAs 为电子供体进行同步反硝化脱氮除磷，实现“一碳两用”，同时可节省系统的能耗，减少污泥产量。

2。双循环两相生物处理工艺

双循环两相生物处理工艺(bict)是以分批活性污泥法为基础，加入独立的生物膜硝化反应器，使自培养的氮化细菌和反硝化细菌、paos等异养细菌得以培养。为克服除氮除磷与硝酸盐的干扰和磷释放的矛盾，开发了由厌氧生物选择器、顺序分批悬浮污泥主反应器和生物膜硝化反应器组成的新型污水处理工艺。

该过程基本上在正常操作期间完成4个操作：

1)进水、曝气、搅拌+污泥回流

将原水和沉积池的回流污泥与厌氧生物选择器混合，用高载梯产生的“选择压力”筛选絮凝性好的细菌;而paos是厌氧释放磷。此时，主反应器在曝气混合作用下完成了对bod和过量磷的去除;

2)缺氧搅拌+硝化回流

主反应器从生物膜反应器接收硝酸盐。在机械搅拌的作用下，完成了硝化和反硝化。同时，挤出的混合物进入沉淀池，上清液经沉淀分离后进入生物膜硝化反应器。

3)再曝气(可选)

吹掉包裹在污泥中的氮气，以促进泥水的分离，并加强PAO的有氧磷吸收;

4)静态污泥排放

富磷酸盐污泥在沉淀状态下排放。该过程的独立硝化反应单元的设置消除了srt与硝化之间的高相关性，srt不再是影响系统反硝化效率的限制因素。

3、BCFS 工艺

BCFS工艺(Biologische Chemische Fosfaat Stikstof verwijdering)可以完全去除磷并最佳地去除氮。

与UCT工艺相比，BCFS工艺在主流接触区和混合区增加了两个反应区。

厌氧区与缺氧区的接触面积相当于2号选择池，可有效控制丝状细菌的异常生长，防止污泥膨胀的发生;此外，回流污泥被送回这里进行硝化和反硝化，为paos厌氧磷释放创造了良好的“抑制”环境。

缺氧区和好氧区的混合区相当于一个“移动单元”。通过曝气系统的开启和关闭，可灵活控制前端好氧区和后端缺氧区的氧化还原电位。在低碳氮条件下也能诱导反硝化PAO成为优势菌，同时去除氮磷，达到“一碳两用”。