摘要：磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因素之一，通常廢水、污水中磷的去除方法主要是生物法和化學(xué)法。生物法除磷工藝自20世紀(jì)70年代以來(lái)得到快速發(fā)展，不需要大量額外的設(shè)備投資，充分利用其原有廢水生化處理設(shè)備，就可以在完成對(duì)有機(jī)物去除的同時(shí)去除磷，而且處理成本低。因此本文根據(jù)城市污水生物脫磷除氮工藝的發(fā)展進(jìn)行了分析與研究。
關(guān)鍵詞：城市污水；生物脫磷除氮；新進(jìn)展
引言
化學(xué)除磷是歐洲較早應(yīng)用的除磷方法。該方法工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，并且能達(dá)到較高的出水標(biāo)準(zhǔn)。在19世紀(jì)后期，英美等國(guó)廣泛采用化學(xué)沉淀方法處理污水，但不久即被生物處理所取代，其原因是該法的藥品消耗量大，往往需要投加的金屬離子沉淀劑濃度大于正常溶度積1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，運(yùn)行費(fèi)用高，產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，脫水困難，難以處理，產(chǎn)生二次污染。
1脫氮除磷的原理
污水處理中，主要依靠微生物對(duì)水中的氮磷污染物進(jìn)行代謝分解，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。在傳統(tǒng)的脫氮理論中，生物脫氮主要有氨化、硝化以及反硝化3個(gè)過(guò)程，隨著技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者在傳統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上又提出了短程硝化-反硝化，同步硝化反硝化以及厭氧氨氧化等更加節(jié)省時(shí)間和能耗的生物脫氮的新理論；傳統(tǒng)的除磷理論認(rèn)為，聚磷菌只在好氧的環(huán)境下攝取磷而在厭氧的環(huán)境下釋放磷，但是之后，人們認(rèn)為生物除磷中的微生物至少有兩類：一類是反硝化聚磷菌（DPB），這類聚磷菌以氧氣或者硝酸鹽作為電子受體；另一類是好氧聚磷菌，以氧氣作為電子受體的聚磷菌，若反硝化聚磷菌利用硝酸鹽氮作為電子受體吸收磷，那么有機(jī)基質(zhì)可以用來(lái)同時(shí)脫氮除磷。這對(duì)于C/N比較低的城市生活污水具有很大的意義。
2城市污水處理廠脫氮除磷的主要工藝
2.1A2N-SBR工藝
該工藝為短程硝化-反硝化脫氮除磷工藝，是由厭氧/缺氧反應(yīng)器和好氧反應(yīng)器組成的污水處理系統(tǒng)，其中，厭氧/缺氧反應(yīng)器的作用是將反硝化聚磷菌聚集起來(lái)，從而可以同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行反硝化除磷，好氧反應(yīng)器的作用是聚集亞硝化細(xì)菌，為厭氧/缺氧反應(yīng)器提供硝化液。在好氧反應(yīng)器中，NH4+只是氧化到NO2-的階段，當(dāng)這部分污水進(jìn)入?yún)捬?缺氧反應(yīng)器中時(shí)，反硝化聚磷菌利用NO2-作為電子受體進(jìn)行反硝化吸磷反應(yīng)，達(dá)到同時(shí)去除氮磷的目的。A2N-SBR工藝的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該工藝的脫氮除磷效果比單污泥工藝的效果更好；采用A2N-SBR工藝對(duì)生活污水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，對(duì)氮的去除率達(dá)到95%，對(duì)磷的去除率達(dá)到98%。
2.2A2/O+BCO工藝
A2/O+BCO工藝將傳統(tǒng)的A2/O工藝進(jìn)行改良，增加了生物接觸氧化單元（BCO），旨在分離出A2/O工藝的硝化功能，使A2/O單元只進(jìn)行反硝化除磷，BCO單元進(jìn)行硝化反應(yīng)，BCO的硝化液回流至A2/O的缺氧區(qū)，進(jìn)行脫氮。該工藝可以減少污泥的產(chǎn)量，適合處理我國(guó)低C/N的城市生物污水?；亓鞅葘?duì)該工藝同步去除氮磷的影響，結(jié)果表明，在低C/N的條件下，系統(tǒng)的回流比為400%時(shí)，反硝化除磷總量可達(dá)到磷去除總量的98%，回流比為300%時(shí)，該系統(tǒng)可以達(dá)到良好的同步去除氮磷的效果。
2.3A/O/IAT-IAT同步脫氮除磷工藝
內(nèi)循環(huán)式A/O/IAT-IAT生物同步脫氮除磷工藝，該工藝由預(yù)反應(yīng)池、DAT池和兩個(gè)交替運(yùn)行的IAT池三部分組成，在機(jī)理和運(yùn)行方式上保留了活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，有效的提高了系統(tǒng)的容積利用率。該工藝對(duì)污水中有機(jī)物以及氮磷的去除效果均較好，并且具有操作靈活投資省等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種規(guī)模的污水處理廠。
3傳統(tǒng)的A2/O工藝改進(jìn)策略分析
3.1基于SRT矛盾復(fù)合式改進(jìn)
由于A2/O工藝受到耗氧區(qū)的浮動(dòng)載體填料影響，導(dǎo)致載體表面所產(chǎn)生的硝化菌快速生長(zhǎng)，但是這樣附著的硝化菌與SRT存在相互獨(dú)立的特點(diǎn)，硝化的速率并不容易受到SRT排泥的影響，為此可以利用SRT矛盾特性，對(duì)A2/O工藝進(jìn)行恰當(dāng)改進(jìn)。目前來(lái)看，由于懸浮污泥的SRT，填料頭配比和頭配位置對(duì)硝化的強(qiáng)度會(huì)造成影響，也會(huì)對(duì)污泥含量產(chǎn)生影響，為此在載體填料調(diào)配時(shí)并不能夠隨意增加系統(tǒng)排泥量或者縮短懸浮污泥，而提高系統(tǒng)的處理效率，必須要盡可能地縮短SRT，降低污水中的懸浮污泥，這樣才能夠保證除磷的整體效果，如果懸浮污泥SRT在5天左右情況下，對(duì)A2/O工藝的改進(jìn)效果并不明顯，如果降低懸浮污泥SRT厭氧磷釋放會(huì)受到影響。
3.2基于碳源競(jìng)爭(zhēng)工藝的改進(jìn)
為了能夠快速解決A2/O工藝碳源競(jìng)爭(zhēng)以及DO殘余干擾導(dǎo)致反硝化的問(wèn)題，首先要針對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q策略，通過(guò)補(bǔ)充外碳源或者反硝化等方式，促進(jìn)碳源的重新分配。要針對(duì)DO系統(tǒng)的干擾、反硝化等問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充，最主要的就是避免對(duì)原有工藝實(shí)體結(jié)構(gòu)造成影響，對(duì)短期內(nèi)受到水質(zhì)波動(dòng)而造成的碳源不足問(wèn)題，應(yīng)該采取緊急措施，通常情況下可取碳源包括甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機(jī)化合物，還可以采用可替代的有機(jī)碳源。例如，厭氧硝化污泥上清液、牲畜以及家畜糞便等含有高碳源的工業(yè)廢水，任何外碳源的增加或投入都必須要有一定的適應(yīng)期，這樣才能夠取得良好的預(yù)期效果。
對(duì)于糖類纖維素比較高的高碳物質(zhì)來(lái)說(shuō)，由于受到微生物和低分子碳水化合物的影響，必須要對(duì)這類碳源進(jìn)行反硝化的分解代謝處理，通過(guò)對(duì)矛盾主體選擇時(shí)，應(yīng)該盡可能選擇頭點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定和節(jié)能降耗有利。比如在厭氧區(qū)外碳源，能夠有效促進(jìn)除磷的效果，而且也可以確保系統(tǒng)反硝化的能力得到提升，如果反硝化碳源嚴(yán)重不足時(shí)，也必須要優(yōu)先向缺氧區(qū)增加投入。
通過(guò)對(duì)A2/O工藝進(jìn)行改良，必須要優(yōu)先考慮碳源的實(shí)際需求，可以直接將厭氧區(qū)放置于工藝前端。通過(guò)這樣的倒置A2/O工藝，不僅可以確保PAOs厭氧釋磷之后能夠直接提高好氧環(huán)境，在厭氧條件下所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力也可以得到充分應(yīng)用，而且還會(huì)產(chǎn)生群體效應(yīng)，保證所有參與回流的污泥都能夠進(jìn)行攝磷釋磷等，保證A2/O工藝的質(zhì)量。利用JHB、UCT和UCT改良工藝可以快速解決外回流硝酸鹽DO殘余干擾失靈的問(wèn)題。JHB工藝中，由于氮素脫除必須要在污泥反硝化區(qū)以及缺氧區(qū)域內(nèi)部，而且兩者要確保脫除量保持一致，污泥反硝化區(qū)的設(shè)置也會(huì)對(duì)氮素在不同區(qū)域的分配比例造成干擾，確保厭氧區(qū)可以更加快速的釋磷。
結(jié)束語(yǔ)：
綜上所述，在我國(guó)城市化發(fā)展過(guò)程中，隨之而來(lái)的污水問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，城市污水的存在對(duì)水資源的可持續(xù)利用有著不利的影響，在這樣的情況下，必須要對(duì)城市污水進(jìn)行深度化地處理，只有這樣污水才能被循環(huán)利用，水資源緊缺局勢(shì)才能得以緩解，人們才能更好地生存下去。目前的脫氮理論除了傳統(tǒng)的氨化、硝化以及反硝化理論，還有在此基礎(chǔ)上提出的有短程硝化—反硝化、同步硝化反硝化、厭氧氨氧化，同步脫氮除磷的技術(shù)有A2N-SBR工藝、A2/O+BCO工藝以及內(nèi)循環(huán)式A/O/IAT-IAT同步脫氮除磷工藝等。
