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污水处理反硝化聚磷菌帮你同步解决脱氮除磷两大问题

点击次数:303 发布时间:2021-05-04

污水处理反硝化聚磷菌帮你同步解决脱氮除磷两大问题

综述:大量实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明,当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧 3个阶段后,约占 50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO3-作为电子受体来聚磷,即反硝化聚磷菌(DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的 50%左右)。这些发现一方面说明了硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB 的电子受体,另一方面也证实了在污水处理的生物除磷系统中的确存在着 DPB 属微生物,而且通过驯化可得到富集 DPB 的活性污泥。

反硝化聚磷菌除磷工艺

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01 反硝化除磷机理

反硝化除磷就是在厌氧 /缺氧环境交替运行的条件下,易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物,该聚磷菌能利用 NO3-作为电子受体,通过它们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程。

最大限度地减少碳源需求量,实现了能源和资源的双重节约。反硝化除磷能节省 COD  50%,节省氧约 30%,剩余污泥量减少50%左右。

02 反硝化除磷工艺

该技术对城市污水特别是 C/N 比较低的污水有很好的处理效果。目前满足 DPB 所需环境和基质的工艺有单双两级。在单级工艺中,DPB 细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中,顺序经历厌氧/缺氧/好氧 3种环境,最具代表性的是BCFS 工艺。在双级工艺中,硝化细菌独立于DPB 而单独存在于某一反应器中,Dephanox 工艺和A2N 工艺是最具代表性的双级工艺。

1BCFS 工艺

BCFS 工艺是在 UCT 工艺及原理的基础上开发的。

其工艺流程如图 1。改进在于增加了 2个反应池,接触池与混合池;增加了 2个混合液循环 Q1Q3 

接触池的功能为:回流污泥和来自厌氧池的混合液在池中充分混合,吸附剩余 COD;有效防止污泥膨胀。

混和池的功能为:保证污泥再生而不影响反硝化或除磷;容易控制 SVI;利用 DPB 以获得最少的污泥产量。

混合液循环Q1 的功能是为了增加硝化或同时反硝化的机会,从而获得良好的出水氮浓度。Q3则是起辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸盐氮的作用。

BCFS 将生物、化学除磷工艺合并,是在线磷分离与离线磷沉淀的生物与化学除磷结合方式,充分利用反硝化聚磷菌的反硝化除磷和脱氮双重作用,来实现磷的完全去除和氮的最佳去除过程。由于充分利用 BCFS 工艺中的污泥龄易满足硝化细菌增长所需的生长条件,污泥产量较低。荷兰 BDG WGS 工程咨询公司针对 BCFS 技术合作开发设计出同心圆反应池,实现了计算机自动控制。但是该工艺回流系统较复杂且总回流比高,同时在流程上比较复杂,污水处理厂通常采用同心圆构型,运行管理相对复杂,运行成本相对较高。

2Dephanox 工艺

Dephanox 工艺是在厌氧池和好氧池之间增加了沉淀池和固定膜反应池。固定膜反应池的功能在于可以避免由于氧化作用而造成的有机碳源的损失和稳定系统的硝酸盐浓度。

污水在厌氧池中释磷,在沉淀池中进行泥水分离,含氨较多的上清液进入固定膜反应池进行硝化,被沉淀的污泥则与固定膜反应池中的 NO 一同进入缺氧段,完成反硝化和摄磷。

此工艺的优点在于能解决除磷系统反硝化碳源不足的问题和降低系统的能耗,降低剩余污泥量且COD 消耗量低。

3A2N工艺

把硝化菌和反硝化聚磷菌在不同的污泥系统分别进行培养,即双污泥系统,简称为 A2N工艺。A2N连续流反硝化除磷脱氮双泥系统利用 DPB 体内PHB 一碳两用来实现脱氮除磷。

A2N-SBR 工艺是一种新兴的双泥反硝化除磷工艺,由 AAO-SBR 反应器和 N-SBR 反应器组成。AAO-SBR 的主要功能是去除COD 和反硝化除磷脱氮;N-SBR 的反应器主要起硝化作用,这 2个反应器的活性污泥是完全分开的,只将各自沉淀后的上清液相互交换。

连续流双泥系统反硝化脱氮除磷的特性:A2N 双泥系统能使硝化菌和反硝化聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长,利于系统脱氮除磷的高效和稳定,当 C/N 提高到6.49TNTPCOD 的去除率分别为 92.7%97.95% 95%

A2N工艺在实际应用中面临的主要问题是:当缺氧段硝酸盐量不充足时磷的过量摄取受到限制,而硝酸盐量富余时硝酸盐又会随回流污泥进入厌氧段,干扰磷的释放和聚磷菌 PHB 的合成。反硝化除磷技术将反硝化脱氮和生物除磷两者相结合,是可持续发展的污水生物处理工艺。

污水除磷技术的发展

01 物化除磷与生物除磷技术相结合

目前普遍采用物化和生化相结合的城市污水处理工艺。其显著的特点是流程中投加化学混凝剂,其余则与普通活性污泥法类似。生物除磷的工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善。

在国外很多二级污水处理厂的曝气池中投入混凝剂,主要目的是帮助除磷,使原来设计具有氮磷脱除能力的污水厂的除磷功能更加有效。对一些已建成的二级生物污水处理厂,在生物处理的基础上物化法,可大大提高出水水质。

将生物除磷与化学除磷相结合,可以充分利用生物除磷费用低、化学除磷出水磷浓度低且比较稳定的优点。

02 采用微生物固定化技术处理含磷废水

微生物固定化技术通常用于难降解有机废水、含氨氮有机废水等。以 PVA-硼酸法固定以假单胞菌为优势菌的活性污泥进行除磷的研究中,固定化的污泥具有较高的活性及除磷效率,6h内可将起始质量浓度为 87.5 mg˙L-1 的磷降至 44mg˙L-1

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