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硝化菌VS聚磷菌 到底除磷和硝化该如何共存?

2017-11-29信息来源 : 环保水圈
  曝气生物滤池特点:集生物氧化和截留悬浮固体于一体节省后续二次沉淀池和污泥回流,在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。曝气生物滤池具有容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、占地面积小、处理出水水质好等特点,又由于曝气生物滤池没有污泥膨胀问题,微生物不会流失,能保持较高的生物浓度,因此日常管理简单。
 

 
  硝化和反硝化工艺流程

  1、除碳及硝化
 
  对于去除氨氮,可采用两段曝气生物滤池,两段法可在2座滤池中驯化不同功能的优势菌种,各负其责,提高生化处理效率。
 
  第一段生物滤池以去除污水中碳化有机物为主,在该滤池中,优势生长的微生物为异氧菌,沿滤池高度方向从进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减,其降解速率也呈递减趋势,由于有机物降解速度较快,此时自氧微生物处于抑制状态。
 
  第二段生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化,在该段生物滤池中,由于进水中有机物浓度较低,异养微生物较少,而优势生长的微生物为自养性硝化菌,将污水中的氨硝化成硝酸盐或亚硝酸盐。在滤池硝化时,氨氮的去除一定程度上取决于有机负荷,当BOD5有机负荷高于3.0kgm3˙d时,氨氮明显受到抑制,采用曝气生物滤池同步除碳和硝化时,必须降低有机负荷。
 
  因此在采用曝气生物滤池工艺去除有机物时,首先必须根据同类污水处理出水的数据选择适当的容积负荷,并在设计时留有一定的余量,同时碳和硝化时,必须降低有机负荷,最好控制在2kgm3˙d以下。
 

 
  2、反硝化
 
  对于需要脱N的污水,曝气生物滤池的反硝化通常有前置反硝化和后置反硝化两种。
 
  前置反硝化的前提是满足系统反硝化的碳源要求,废水首先经过DN滤池或滤池的DN段(把反硝化和硝化组合在1个滤池中,通过对不同滤料中的组合达到硝化和反硝化的目的)。然后经过好氧滤池或滤池的好氧段,好氧池出水回流到反硝化滤池,硝化滤池的出水NO-3-N回流到反硝化滤池,反硝化菌利用进水中的有机物作为电子供体,NO-3-N作为电子受体,进行电子转移,最终转化为N2转移至空气中,达到废水脱氮的目的。
 
  后置反硝化是废水首先经过硝化滤池或滤池的好氧段,出水进入DN滤池或滤池的DN段,后置脱氮技术不利的一面是需要外加碳源,运行成本相对较高,同时如何投加适当剂量的碳,需要可靠的控制和稳定的进水浓度,同时出水需要进行曝气去除过量的碳。典型反硝化流程:
 



 
  生物滤池脱氮除磷工艺
 
  对于城市污水处理厂,一般需要同时脱氮和除磷的工艺,常用除磷技术有化学除磷和生物除磷方法。
 
  1、化学除磷+生物滤池处理工艺
 
  采用曝气生物滤池的化学除磷药剂投加点有两种选择,一种是混凝沉淀池预处理,使磷积聚体被分离到沉淀池中,达到污水除磷的目的。该工艺优点是工艺流程简单,控制方便;但药剂耗量较大,剩余污泥较多,同时由于混凝沉淀去除一部分有机物,有可能引起后续反硝化碳源不足。
 
  另外一种是同步沉淀与絮凝过滤,即在曝气生物滤池中投加化学药剂,沉淀物积聚在填料中,通过周期性反冲洗,将磷排出系统外,达到除磷的目的,该工艺药剂量相对较小,但是污泥被截留在曝气生物滤池内,会缩短生物滤池的运行周期,增加反冲洗的频率。
 

 
  2、PASF工艺
 
  生物除磷是利用污水中的积磷菌在厌氧条件下,受到压抑释放出来体内的磷酸盐,产生能量用以吸收并快速降解有机物,并转化PHB储存起来,当积磷菌进入好氧条件时,就降解体内储存的PHB产生能量,用于细胞的合成和吸收磷,形成含磷量高的污泥,随剩余污泥一起排出系统,从而达到除磷的目的。
 
  一般情况下,在曝气生物滤池内不存在厌氧和好氧交替的环境,所以在滤池中产生生物除磷作用相对较困难,常规的生物脱氮除磷工艺中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系统,生物法除磷是通过污泥过量吸磷后富含磷污泥排除后进入污泥而去除,必然存在硝化菌与聚磷菌的不同泥龄之争,使除磷和硝化相互干扰;PASF脱氮除磷工艺,成功地解决了硝化菌与聚磷菌的泥龄之争、反硝化与聚磷菌厌氧释磷的矛盾等难题。
 
  1)PASF工艺原理
 
  PASF(RemovePhosphorousbyActivedSludgeandbiofilmtechnology)工艺分为2个阶段,前阶段采用活性污泥法,后阶段采用生物膜法。流程图如下:
 

 
  2)PASF前阶段
 
  前阶段与AAO工艺相似,其主要区别在于:
 
  ①好氧池水力停留时间较短,系统的污泥龄较短,使好氧池内达不到硝化,适合聚磷菌生长环境,除磷效果较好,由于污泥交替进入厌氧和好氧区,污泥沉降性好;②由于好氧池无硝化,好氧池无内回流至缺氧池,缺氧池回流水从后段曝气生物滤池出水进行回流,经过硝化的出水回流至缺氧段。各池主要功能如下。
 
  (1)厌氧段
 
  厌氧段主要是快速厌氧释磷,二沉池中回流污泥中残留的少量NO3-在厌氧段初期很快被反硝化完毕,伴随着水中CODCr的去除,反应器中出现厌氧释磷现象,释磷速率与水中CODCr去除率相对应,厌氧段快速吸收有机物并具有以下特点:
 
  a.由于进水中的有机物为积磷菌提供了呈梯度的高浓度有机物(FM值),使有机物最大可能地被用于厌氧释磷和后续缺氧段的反硝化吸磷脱氮,提高了有机物在生物脱氮吸磷中的利用率。
 
  b.部分CODCr直接以厌氧产物或经缺氧呼吸的形式被去除,降低了后续好氧段需氧化的有机物量,使得该工艺比传统活性污泥法大大节省了供氧量。
 
  (2)缺氧段
 
  反硝化积磷菌经过厌氧段充分有效地释磷并吸收快速降解有机物合成大量的PHB后进入缺氧段,同时后阶段的硝化出水回流至缺氧段,在反硝化菌的作用下,污水中的NO-3下降。
 
  (3)好氧段
 
  进入好氧段后反应器出现好氧吸磷现象,进水中的有机物大部分被去除,由于泥龄较短,不适宜硝化细菌的生长环境,因此无NH+4的消耗,同时后段的生物滤池反应器提供了低CODCrTKN值的进水,为保证生物滤池高效的硝化反应奠定了基础。同时好氧反应器SVI较低,污泥沉降性能较好,使后续沉淀池可承受较高的负荷。
 
  3、PASF后阶段
 
  PASF后阶段采用生物膜法,通常可采用曝气滤池处理,由于有机负荷低,为硝化提供了良好基础,二沉池出水后进入曝气生物滤池,可发挥生物滤池负荷高,占地面积小等特点,一方面可利用滤池的硝化作用,达到硝化的目的,硝化后出水部分回流至前阶段缺氧段进行反硝化,由于回流会增加二沉池水力负荷,回流比例需根据总氮要求及二沉池的表面负荷综合确定;另一方面曝气生物滤池存在过滤作用,使二沉池出水中的SS进一步降低,使出水达到或优于一级排放标准。
 
  4、PASF工艺特点
 
  PASF工艺与常规生物脱氮除磷工艺相比,其硝化、反硝化和好氧吸磷都处于较理想的反应条件下,显示出非常稳定的硝化和脱氮除磷效果。其主要特点为:
 
  (1)采用双系统(积磷菌、反硝化菌共存于一个活性污泥系统,硝化菌为生物滤池系统)可分别控制自养硝化菌和异养菌(积磷菌和反硝化菌)的泥龄,解决了自养菌和异养菌的不同泥龄之争,有利于发挥反硝化脱氮除磷与硝化的各自优势。
 
  (2)异养型兼性菌在理想的厌氧、缺氧、好氧交替的环境下进行反硝化和除磷,自养型专性好氧硝化菌可始终在曝气环境中进行好氧硝化,同时克服传统活性污泥丝状菌膨胀等弊端,有利于污水处理厂的运行和管理。
 
  (3)厌氧段活性污泥快速吸附或降解并用于厌氧释磷,在缺氧状况下,聚磷菌可快速反硝化脱氮,污泥泥龄短,去除单位质量磷耗用的BOD5少,提高了易降解有机物的利用率,改善了脱氮除磷效果,同时硝化系统CODCr浓度较低,有利于提高硝化作用。
 
     (4)充分利用活性污泥法和曝气生物滤池各自的优点,具有较高的处理效率,达到低能耗、高处理效果的目的,同时能减少占地面积,有效节约工程造价。更多环保技术,请关注第一环保网(www.d1ep.com)。