同步脱氮除磷

简介

随着对水质处理程度要求的加强，以及工艺在应用过程中遇到的诸多问题，使单纯的脱氮技术或单纯的除磷技术在应用中受到一定的限制。因此，需要寻找新的工艺方案，改良工艺技术，可以在一个处理系统中同时去除氮和磷，因而开发出一系列的同步脱氮除磷的处理技术2。主要工艺有厌氧—缺氧—好氧（A2O）工艺；Bardenpho工艺；UCT工艺、Phoredox工艺、以及SBR工艺等3。

A2O工艺

工艺流程

A2O工艺是Anaerobic/Anoxic/Oxic的简称，是目前较为常见的同步脱氮除磷工艺。A2O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺，在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷，其工艺流程如图1所示4。

在好氧段，硝化细菌将入流污水中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。

工艺特点

（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，具有同时去除有机物和脱氮除磷的功能；

（2）在同步脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺，好氧段为3.5—6.0 h，厌氧段、缺氧段分别为0.5 h和1.0 h。

（3）在厌氧、缺氧、好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

（4）污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。

（5）不需要外加碳源，厌氧段与缺氧段只需进行缓慢搅拌，运行费用较低。

Bardenpho工艺

工艺流程

Bardenpho工艺采用两级A/O工艺组成，共有4个反应池。由于污泥回流的影响，第一个厌氧池和好氧池中均含有硝酸氮。在第一厌氧池中，反硝化细菌利用原水中有机碳将回流混合液中的硝酸氮还原。第一厌氧池的出水进入第一好氧池，在好氧池中发生含碳有机物的氧化降解，同时进行含氮有机物的硝化反应，使有机氮和氨氮转化为硝酸氮。第一好氧池的处理出水进入第二厌氧池，废水中的硝酸氮进一步被还原为氮气，降低了出水中的总氮量，提高了污泥的沉降性能。具体工艺流程如:图2所示。

工艺特点

（1）由于采用了两级A/O工艺，脱氮除磷的效果较好，脱氮效率可达90%～95%；

（2）各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要功能，同时又兼有二、三项辅助功能。

UCT工艺

工艺流程

前述的两种同步脱氮除磷工艺中，都是将回流污泥直接回流到工艺前端的厌氧池，其中不可避免地会含有一定浓度的硝酸盐，因此会在第一级厌氧池中引起反硝化作用，反硝化细菌将与除磷菌争夺废水中的有机物而影响除磷效果，因此提出UCT ( University of Cape Town)工艺，其工艺流程如:图3所示。

工艺特点

（1）工艺中二沉池污泥是回流到缺氧段而不是厌氧段，从缺氧段出来的泥水混合液硝酸盐含量很低，再回流到厌氧池后为污泥的释磷反应提供了最佳的条件；

（2）厌氧区停留时间较长，有机物的利用率较高；

（3）较适用于原污水的BOD5/TP较低的情况。

Phoredox工艺

工艺流程

工艺流程如图4所示：

工艺特点

（1）该五段系统有厌氧、缺氧、好氧三个池子用于除磷、脱氮和碳氧化，第二个缺氧段主要用于进一步的反硝化；

（2）利用好氧段所产生的硝酸盐作为电子受体，有机碳作为电子供体；

（3）混合液两次从好氧区回流到缺氧区；

（4）该工艺的泥龄长（约30～40 d），增加了碳氧化的能力。

SBR工艺

工艺流程

SBR（Sequencing Batch Reactor，SBR）即间歇式活性污泥法，是活性污泥法的一种变型工艺。传统SBR工艺的一个操作周期包括进水期（Fill）、反应期（React）、沉淀期（Settle）、排水期（Draw）和闲置期（Idle）等五个阶段。工艺流程如图5所示。

工艺特点

（1）SBR工艺在时间序列上提供了缺氧、厌氧和好氧交替的环境条件，使缺氧条件下实现反硝化，厌氧条件下实现磷的释放，好氧条件下的硝化及磷的过量摄取，从而能够有效地脱氮除磷；

（2）SBR工艺流程简单、运行费用低，固液分离效果好、脱氮除磷效果好，并且耐冲击负荷，能有效防止污泥膨胀；

（3）但传统的SBR在应用中有一定的局限性，如在进水流量较大时，需对反应系统进行调节，会增大投资。为了进一步提高出水水质，出现了许多SBR演变工艺，如CASS工艺、DAT—IAT工艺、MSBR工艺、UNITANK等。