污水的生物除磷脱氮新技术[上] 

一、  水体的富营养化问题

水体富营养化是世界性问题，富营养化的水体导致藻类爆发、使水体缺氧，严重危害水中的生物链，短时间内就可致水生植物和水生动物消亡腐败，恶化后的水资源将丧失使用价值。大量的事实和研究已经证明，污水中的氮和磷是导致受纳水体富营养化的主要原因之一。因此，如何经济有效地将磷和氨氮从污水中去除，让净化后的污水回归自然，是维系人与环境和谐相处的一个沉重和严肃的事情。

二、  污水的除磷脱氮技术

常规的污水处理技术主要去除有机物和悬浮固体，对氮和磷的去处效率较低。许多发达国家对排放污水中的氮和磷含量都做了限定，并要求污水处理厂达到除氮除磷的要求。污水脱氮除磷的技术可分为物理法、化学法和生物法。相对而言，生物脱氮除磷技术投资少、运行操作简单、无二次污染而被广泛应用。

常用的生物脱氮除磷工艺有：缺氧-好氧脱氮工艺；厌氧-好氧除磷工艺；厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺等。但是，在常规的生物脱氮除磷工艺中，污泥在厌氧、缺氧和好氧段之间往复循环。该污泥由硝化菌、反硝化菌、除磷菌以及其它多种微生物组成，由于不同菌的最佳生长环境不同，脱氮与除磷之间存在着矛盾。实际应用中经常出现脱氮效果好时除磷效果较差，而除磷效果好时脱氮效果不佳。

因此，常规生物脱氮除磷工艺流程存在着影响该工艺有效运行的相互影响和制约的因素，主要表现为：

①       厌氧与缺氧段污泥量的分配比影响磷释放或硝态氮反硝化的效果，厌氧段污泥量比例大则磷释放效果好，但反硝化效果差；反之，则反硝化效果好，而磷释放效果差； 

②       原污水经厌氧段进入缺氧段，磷释放与硝态氮反硝化争夺碳源，当原水中碳源不足时，磷释放或反硝化不完全；

③       硝化菌世代繁殖时间长，要求较长的污泥龄，但磷从系统中被去除主要是通过剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率则要求短污泥龄。对于某些含高浓度氨氮的工业废水，由于碳源不足，总氮的去除率较低。

根据生物脱氮除磷原理，针对常规污水生物脱氮除磷工艺技术存在的问题，笔者将在下文介绍几项污水脱氮除磷的新技术。

三、生物脱氮除磷原理

生物脱氮过程通过氨化、硝化和反硝化三步骤完成。硝化和反硝化反应可用下式表示：

生物除磷是利用除磷菌从外部环境超量地摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从污水中除磷。

四、生物脱氮除磷新技术

1．生物膜与活性污泥结合生物脱氮除磷新工艺
    常规生物脱氮除磷工艺存在相互影响和制约的因素，因此脱氮和除磷效果难以同时达到最佳。生物膜与活性污泥结合新工艺的特点是缺氧段采用生物膜法，反硝化菌均匀分布在整个缺氧池内，反硝化反应充分；好氧和厌氧段采用悬浮污泥法便于对污泥龄的控制，有利于硝化菌和除磷菌的生长繁殖。生物膜与活性污泥结合工艺将常规工艺中相互影响和制约的因素分解，使不同的菌类生长在各自最佳环境条件下，因而在本工艺中脱氮和除磷效果可以同时达到最佳，而且工艺的可控性增强。

污水水质见表1。在正常运行期间，系统的总水力停留时间(HRT)为15~25小时。缺氧池内反硝化菌附着生长在填料上，污泥量为10g/L，比较稳定，无需特殊管理。浓缩池回流污泥浓度(VSS)达到15~20 g/L，SVI为30~50mL/g。好氧池污泥浓度保持在2~4g/L，SVI保持在50~80 mL/g，没有出现污泥膨胀现象。

表1 污水水质统计表

在本工艺中脱氮和除磷效果可以同时达到最佳，氨氮去除率达99%以上，TN、TP和COD的去除率分别达到85%、95%和95%。