污水处理中的脱氮除磷工艺

污水处理中的脱氮除磷工艺

摘要：阐述城市污水生物脱氮除磷机理，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺

关键词：脱氮除磷；SBR工艺；A²/O工艺；立体循环一体化氧化沟；CAST 工艺

1、引言

城市污水中的氮、磷主要来自城市生活污水，来自农业施肥（氮）和喷洒农药（磷等），来自工业废水。氮、磷的主要危害:氮和磷能够使湖泊等缓流封闭或半封闭的水体产生富营养化，而水体富营养化已成为全球的重大环境问题。生物脱氮除磷作为解决水体富营养化的主要手段成为污水处理领域的重中之重。为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。

2、生物脱氮除磷机理

2.1 脱氮机理

脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将转化为。再利用缺氧段经反硝化细菌将反硝化还原为氮(),溢出水面释放到大气，参与自然界物质循环。水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性，从而达到从废水中脱氮的目的。

2.2 除磷原理

在普通废水生物处理过程中，微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19%左右的磷。残留在出水中的磷还相当高。故需用除磷工艺处理。所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离的效果。聚磷菌成为生物除磷过程中最重要的菌群，其是一种高能化合物，水解时能放出能量。在厌氧池中聚磷菌利用这些能量摄取有机物并释放出水解产生的磷酸，造成厌氧池中磷浓度的升高，废水中的有机物减少。到了好氧池，聚磷菌将体内积蓄的有机物通过好氧呼吸氧化分解合成ATP，用这部分能量进行菌体的增殖和聚磷酸的合成，在此过程中不断完成磷的过度累积和最后的奢量吸收从而达到去除污水中磷的目的。反应方程式如下:

( 1) 聚磷菌摄取磷:ADP++能量→ATP+

( 2) 聚磷菌的放磷:ATP+→ADP++能量

3、生物脱氮除磷工艺

3.1 SBR工艺

SBR工艺由于操作灵活，脱氮除磷效果较好成为了新近发展起来的新型处理废水的工艺，得到广泛的应用。

a、脱氮是在适当条件下进行的，即含氮化合物利用氨化菌进行氨化，然后在硝化菌作用下进行硝化，最后利用反硝化菌进行反硝化，将、还原为释放到大气中。

b、除磷是利用聚磷菌能过量地从外部摄取磷并以聚合物形式贮藏于菌体内形成高磷污泥，从而通过定期除泥而去除磷。SBR工艺在去除有机物的同时，可以完成脱氮除磷。SBR工艺流程图：

图1SBR生物脱氮除磷工艺流程

3.2 A²/O工艺

传统A²/O 法即厌氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水经过三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。污水和从二沉池回流的活性污泥进入首段厌氧池，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流混合液带入的大量、还原为释放到大气中,浓度降低，浓度降低，磷变化较小。

在好氧池中，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。A²/O工艺可用于处理工业废水比重较大城市污水,也较容易应用于生物法处理的老污水厂的改造。

A²/O工艺流程图：

图2生物脱氮除磷工艺流程

3.3 立体循环一体化氧化沟

氧化沟工艺是一种延时曝气的活性污泥法，由于负荷很低，耐冲击负荷强，出水水质较好，污泥产量少且稳定，构筑物少，特别是用于污水脱氮，氧化沟比其他生物脱氮工艺费用低、TN去除效率高。但是与活性污泥相比较氧化沟存在着占地面积过大的缺点，这使得在土地资源较紧张的地区受到局限。近几年来，国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。对多种氧化沟都进行了一定的革新，成功研究出立体循环一体化氧化沟。其具有以下的优点：

（1）在循环过程中完成降解有机物和脱氮过程，与现有氧化沟相比，占地面积可减少50%。

（2）沉淀区和氧化沟合建，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，节约投资和能源消耗。

（3）结构更加紧密，运行操作简便。既保留氧化沟设备和运行操作简单的优点，同时节约

了占地面积。

3.4CAST工艺

CAST工艺实际上是SBR工艺的一种变型，是可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理的有机集合，整个工艺为一间歇式反应器, 主反应器前端有一个生物选择器, 主反应器中活性污泥进行着不断重复曝气和非曝气过程，生物反应和泥水分离在同一池内完成，CAST方法是一种“充水和排水”活性污泥法系统, 废水按一定的周期和阶段得到处理。

4、结语

随着污水处理事业的发展，已有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到了应用，除以上几种工艺的介绍，脱氮除磷工艺还包括AB法、MSBR工艺、OCO工艺等。随着环境保护者对脱氮除磷工艺的不断研究和探索，将来还会有更多新工艺的出现为生物脱氮除磷工艺指引方向。但是社会的可持续发展给污水脱氮除磷处理提出了越来越高的要求，污水处理已不仅限于满足排放标准，更要考虑污水的资源化和能源化的问题。综上所述，选择一种好的城市污水处理工艺，无论是对国民经济的发展还是对环境保护、资源再利用都有着不同寻常的意义，好的工艺具有工艺简单、设备可靠、管理方便、投资省、占地少、效率高、运行成本低、污水处理能达标排放并可回用等优点。相信在不久的将来生物学及其技术的发展，能使生物脱氮除磷工艺得到更大的发展。

参考文献

[1] 杨志光污水生物脱氮除磷工艺[J]. 科技论坛,2000,1（2）:49.

[2] 周群英，王士芬环境工程微生物学［M］. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 张洁, 胡卫新, 张雁秋城市污水生物脱磷除氮工艺的新进展[B]. 中国期刊全文数据库,2003.

[4] 蒋文，贾娜，张洪杰生活污水生物脱氮除磷工艺[J]. 科技创新导报，2003，20：106-108.

[5] 高廷耀，顾国维，周琪水污染处理工程［M］.北京:高等教育出版社,2007.

[6]肖文涛污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展[A]. 中国期刊全文数据库,2010.