污水处理技术工艺

污水处理技术之同步脱氮除磷工艺中的矛盾关系及对策!

发布日期:2019-06-19 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

1、泥龄问题

作为硝化过程的主体,硝化细菌通常是自养的专性好氧菌。这种微生物的一个突出特征是繁殖速度慢和生成时间长。在冬季,硝化细菌可能需要更长的时间来繁殖。超过30d;即使在夏季,泥浆年龄小于5d的活性污泥硝化作用也很弱。聚磷酸盐细菌多为短代微生物,为了探讨泥龄对生物除磷过程的影响,Rensink等(1985年以前的研究结果总结在表1中,并指出减少泥龄将提高系统的除磷效率。

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表1显示,多磷微生物需要非常短的时间的泥浆。另外,去除生物磷的唯一方法是去除残留污泥。为了保证系统的脱磷效果,必须相应降低系统的污泥年龄。

显然,泥龄时硝化细菌和多磷酸盐细菌之间存在矛盾。如果泥龄太高,则不利于去除磷;泥龄太低,硝化细菌无法生存,过量的泥浆量会影响后续的污泥处理。针对这一矛盾,在污水处理系统的设计和运行中,采取的一般措施是将系统的污泥龄控制在一个狭窄的范围内,同时考虑到反硝化和除磷的需要。这种和解在实践中是可行的。

为了充分发挥脱氮除磷微生物各自的优势,可采取的其它对策大致有两种。

第一种是建立中间沉淀池,采用两套污泥回流系统,使不同泥龄的微生物在前后两阶段生活(见图1)。泥龄的第一阶段很短,主要功能是除磷,该系统具有成功分离两种不同类型微生物的优点。

但是,这种类型的过程也是有限的。首先,两套污泥回流系统,连同中间沉淀池和内部循环,使这种过程变得漫长而复杂。其次,这种类型的工艺使原来的常规A2 / O(参见图25)同时分离磷和硝化过程,并且不能减少所需的反应时间,导致该过程的总停留时间更长。第三,第二个过程水平容易出现碳源不足,这极大地影响了氮的去除效率。另外,由于磷吸收和硝化都需要需氧条件,因此该过程所需的通气量也可能增加。

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第二种方法是将填料放置在A2/O工艺好氧区的适当位置。由于硝化细菌能抑制填料表面,不参与污泥回流,可以解决脱氮除磷过程中污泥龄的矛盾。该方法的优点是不仅实现了不同泥龄微生物的分离,而且保持了传统A2/O工艺的简单性。

但是,该工艺还必须解决以下问题:(1)装填后,必须优先考虑悬浮活性污泥,并有足够的增殖机会,防止产生越来越多的生物膜和越来越少的MLSS;(2)要保证足够的搅拌强度,防止污泥在表面结块。f填料因填料截留;(3)填料量必须适中,填料量应过小。此外,应仔细考虑填料的类型和排列。

2、碳源问题

碳是微生物生长最重要的养分。在反硝化和除磷系统中,碳源一般消耗在异养细菌的磷释放、反硝化和正常代谢中。其中,磷释放和反硝化的反应速率是可降解的摄入量,特别是挥发性有机脂肪酸(vfa)的含量有很大的关系。总的来说,城市污水中含有的可生物降解鳕鱼数量非常有限。以vfa为例,通常只有几十毫克/升。因此,在城市污水中磷的释放和生物反硝化系统的反硝化之间,存在着碳源缺乏所导致的竞争矛盾。

要解决这个问题,通常需要考虑两个方面。首先,从过程外部采取措施,以增加流入物容易降解的COD量。例如,取消初级沉淀池,返回污泥消化液,并将初级沉淀池更换为酸化池。等具有一定的作用,也可以考虑添加碳源的方法。二,从内部考虑过程,权衡利弊,更合理地分配碳源进行反硝化和磷释放,常规除磷工艺新闻专题“>氮磷去除过程始终优先考虑需要释放磷,将厌氧区放置在过程前面和缺氧区。

然而,磷的释放并不是这个过程本身的最终目标。从厌氧区的最终目的出发,进一步研究厌氧区的预定位是否真正有利,其优缺点是什么。根据新的认识,从厌氧区有效释放磷可能不是有氧过量磷吸收的充分必要条件,倒A2/O过程(见下文)。图3)将缺氧区放在工艺前面,厌氧区放在工艺后面。

经此改变后,反硝化细菌可先得到碳源,反硝化率可大大提高。同时,原来困扰反硝化脱磷过程的硝酸盐问题并不存在。所有污泥都将经过一个完整的磷释放和磷吸收过程。除磷能力未受影响。相反,它在增加。这种新的碳源分布方法对脱氮除磷的实践和机理具有重要意义。

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3、硝酸盐问题

在传统的a2/o过程中,由于厌氧区在前面,回流污泥不可避免地会将一部分硝酸盐带入该区域。硝酸盐的存在严重影响了多磷蓖麻的磷释放效率,特别是当摄入水中的vfa较少时。当污泥含磷不高时,硝酸盐的存在甚至会导致多磷菌直接吸收磷。因此,在传统的a2/o过程的框架下,如何避免硝酸盐进入厌氧区以干扰磷的释放成为一个研究热点,围绕这一问题,如uct过程、jhb过程、esc过程等。其中最著名的是uct过程(见图4)。

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解决硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前,设法将其携带的硝酸盐消耗掉.一种方法是在回流污泥进入厌氧区之前,先进处一个附设的缺氧池,在这个缺氧池中回流污泥携带的硝酸盐利用污泥本身的碳源反硝化。由于没有外加碳源, 这种反硝化实际上多属内源代谢, 因此反硝化速率不高。作为对第一种方法的改进, 另一种方法通过投加外加碳源或引入一部分污水来提高附设缺氧池的反应速率。

UCT法将传统A2/O法的低氧分为两部分(图4)。内循环1将硝酸盐从好氧区(O)循环到缺氧区(A2),内循环2将混合液从A2区前端循环到A1区。回流污泥不直接进入A1区,而是先进入A2区前端。

这种方法实际上是在回流污泥中设置一个小的缺氧区,专门消耗硝酸盐,从而避免回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的影响,改善聚磷酸细菌的磷释放环境。然而,只有一小部分回流污泥进入A2区域的前面,实际上是从内部循环2运送到A1区域,而大部分剩余的未释放的磷直接进入后续过程。

也就是说,只有一小部分被排除的剩余污泥经历了完全的磷释放和磷吸收过程,其实际的除磷效果可能受到很大影响。传统的A2 / O工艺实际上具有类似的缺陷。

4。系统硝化反硝化能力

硝化和反硝化是生物脱磷和反硝化系统的两个不可分割的过程。硝化不够,必须提高氨氮,不能发挥反硝化能力。硝化作用不足,硝酸盐上升。如何配置适当的硝化脱氮能力,充分发挥其潜力,是脱氮脱氮工艺设计和运行中的一个重要问题。

系统的硝化和脱氮能力首先由相应区域的水力停留时间(或有效体积)确定。对于城市污水,夏季的反硝化和硝化作用一般分别为1~2h和3~4h。考虑到冬季低温的影响,反硝化时间一般为2~3h,硝化时间为5~6h。决定硝化和脱氮能力的第二个因素是工艺布局。例如,与传统的A2 / O工艺相比,缺氧区前面的倒置A2 / O工艺可以显着提高系统的反硝化能力。将填料适当地放置在好氧区域中将增加系统的硝化能力。

还可以通过改变操作参数来调节系统的硝化和脱氮能力。延长泥龄,加强曝气和搅拌,有利于提高好氧区的硝化能力;适当缩短污泥龄,降低溶解氧水平有利于提高系统的脱氮能力。

对于预脱氮,内循环比是一个非常重要的运行参数,它对硝化、脱氮、磷释放和磷吸收有着重要的影响。在表面上,内循环是硝酸盐从硝化区回流到反硝化区。在一定范围内,内循环率越大,出水硝酸盐含量越低。

然而,内部循环给系统带来的问题之一是硝化液体中的溶解氧对缺氧环境具有破坏性影响。当存在溶解氧时,反硝化细菌总是优先使用游离氧作为电子受体来氧化有机物质,因此阻碍了脱氮过程。而且,随着内部循环的增加,系统中的短流现象将变得越来越明显。因此,即使不考虑功耗,内部循环比也不应太大。另外,对于传统的A2 / O工艺,如果内循环比太大,磷释放过程中涉及的污泥比例将严重降低,影响除磷效率。因此,对于给定的处理系统,内部循环比应该具有适当的范围并且可以根据水质,水量和温度变化进行适当调整。

5。磷的释放和吸收能力

磷的释放和磷的吸收是两个相关的过程。一般认为,多磷菌只有在充分厌氧环境下才能较好地吸收磷并释放磷,只有吸收磷较好的多磷菌才能在厌氧或缺氧条件下释放出大量磷。磷释放和磷吸收的机理尚有许多方面尚未研究。城市污水生物脱氮脱磷系统运行良好,一般夏季磷的释放和吸收时间分别为115~215h和2~3h,在冬季低温环境中,两者所需的时间都应适当延长。

在 A2/O工艺中, 吸磷和硝化是同步进行的, 而硝化时间较长, 故吸磷容量通常不成问题。从系统的角度看, 微生物的厌氧释磷过程似更为关键。以往关于厌氧释磷过程时间的确定, 多是就释磷本身以释磷曲线为依据进行研究的。

然而,磷的释放并不是处理系统的最终目标。在考察磷的释放吸收过程和最终除磷效果时,发现单用上述方法测定厌氧区的HRT是不够的。通过对厌氧时间对除磷效率影响的研究表明,在一定范围内,延长厌氧反应时间,降低厌氧区氧化还原电位,可显著提高系统除磷效率。因此,应进一步延长脱氮除磷厌氧区的HRT,如夏季2-3小时,冬季3-4小时。

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