強(qiáng)化吸附生物除磷工藝的探討

32/32強(qiáng)化吸附生物除磷工藝的探討專業(yè):給排水工程目錄§1.課題概述………3§2。課題研究的意義………………３§３.文獻(xiàn)綜述………5§４.強(qiáng)化吸附法進(jìn)行生物除磷實(shí)驗(yàn)………………2０§5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論………２４§1課題概述生物除磷是近二十年來發(fā)展很快的一種工藝,它對水體富營養(yǎng)化的防治有很大的意義.我國最新頒布的污水排放標(biāo)準(zhǔn)“GＢ978—1996”規(guī)定排入Ⅰ、Ⅱ類水體的磷酸鹽含磷量分別不得超過0．5和1．0mg/l。強(qiáng)化吸附作用原理即在傳統(tǒng)的生物除磷工藝A／O工藝流程厭氧池的前面加一個(gè)小的厭氧池,此小的厭氧池的停留時(shí)間比比原厭氧池短的多(小于30ｍｉｎ）,稱之為吸附池.此工藝是根據(jù)微生物的生理特性和厭氧-—§2課題研究的意義一、富磷給水體所造成的危害用好氧活性污泥處理法處理廢水，主要是去除廢水中含碳的有機(jī)污染物（BOD)，在好氧處理過程中，活性污泥微生物有增長。由于氮、磷等營養(yǎng)元素是構(gòu)成微生物細(xì)胞的主要組分之一（氮通常占污泥干重的12。5%,磷占干重的１。5。?~2。０％）,因此通過同化合成微生物細(xì)胞，并以剩余污泥形式排放可以去除廢水中的一部分氮、磷營養(yǎng)物.但是,出水中磷含量常常會(huì)超過0。5～1.0mg／l的排放標(biāo)準(zhǔn),成為藻類生長的營養(yǎng)來源，可因此造成水體的富營養(yǎng)化,導(dǎo)致溶解氧降低，出現(xiàn)厭氧消化，變黑發(fā)臭,對水產(chǎn)養(yǎng)殖、飲用水質(zhì)量等造成嚴(yán)重危害。二、生物除磷的意義由于水體中生長著固氮微生物、固氮藍(lán)藻,它們能固定大氣中的分子氮,供藻類生長所需。磷濃度的高低將成為控制湖泊中藻類生長豐度最重要的因子.據(jù)計(jì)算，水體中如含磷水平低于0.５mg/l(以ＰＯ43－計(jì))，就能控制藻類的過盛生長，如低于0．05ｍg/l（PＯ43—）,則藻類幾乎停止生長.因此目前世界各國對控制水體中的磷含量都十分重視。長期以來,各國大多采用化學(xué)法除磷?；瘜W(xué)法除磷簡便易行,適合于水量小、水質(zhì)成分波動(dòng)大的含磷廢水處理.然而，化學(xué)法除磷沉淀后污泥量大、并難以處置；所有物化法除磷成本均很昂貴,對處理量大的污水廠往往難以承受。在六十年代,環(huán)境工程學(xué)家發(fā)現(xiàn)好氧活性污泥處理廠在某些運(yùn)行條件下污泥中磷含量特別高。因此通過排放剩余污泥而去除的磷量也大大增加，此現(xiàn)象后來被眾多學(xué)者研究和開發(fā)成各種各樣的生物除磷工藝.據(jù)Giｌbert等人(1９65）介紹,生物除磷法有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：除磷效果高；可減少化學(xué)污泥量;可減少活性污泥的膨脹現(xiàn)象、改進(jìn)污泥沉降性能、污泥易脫水、肥效高；動(dòng)力消耗低,日常運(yùn)行費(fèi)用??；操作方便;適合于現(xiàn)有污水處理廠的改建.三、進(jìn)行生物除磷是新城市污水處理廠面臨的實(shí)際問題最新頒布的城市污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)GＢ９78—19９6對1９9８年1月1日之后建成的污水處理廠排放水質(zhì)提出了新的更高的國家標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)定排入=1\＊RＯMANI、=2\*ＲOMANII類水體和=4\＊RＯMＡNIV、=5\*RＯＭAＮV類水體中的氨氮含量不應(yīng)高于1５和20毫克／升,磷酸鹽磷含量分別不高于0．５和1．0毫克／升.其中磷的含量達(dá)到了發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的活性污泥法不能達(dá)到上述排放標(biāo)準(zhǔn)。而用化學(xué)法除磷不但投資大，運(yùn)行費(fèi)用也相應(yīng)增加，并且會(huì)產(chǎn)生大量化學(xué)污泥.但目前對生物除磷可靠性沒有把握。因此需要研究有效的、投資節(jié)省的生物除磷方法,使之能盡快得到實(shí)際應(yīng)用。四、強(qiáng)化吸附法生物除磷理論設(shè)想介于傳統(tǒng)的生物除磷工藝的除磷效率還有待提高，而強(qiáng)化吸附法生物除磷工藝是在傳統(tǒng)的生物除磷工藝流程厭氧池的前面加一個(gè)小的厭氧池,此小的厭氧池的停留時(shí)間比比原厭氧池短的多（小于30min）,稱之為吸附池。在這樣一個(gè)小環(huán)境中,集磷菌可以利用充分的營養(yǎng)使之以PHB的形式儲(chǔ)存在菌體內(nèi)，并使產(chǎn)酸、發(fā)酵過程得以繼續(xù)進(jìn)行，到下一個(gè)厭氧池得以更進(jìn)一步的放磷,從而為以后的好氧吸磷創(chuàng)造了充分的條件.此工藝是根據(jù)微生物的生理特性和厭氧—好氧除磷的原理而設(shè)計(jì)的.其作用原理即在處理流程首斷增加一個(gè)生物選擇器，以改善污泥性能，促使微生物對有機(jī)物的吸收。曾有學(xué)者將強(qiáng)化吸附用于生物脫氮工藝,取得良好效果.從理論上分析,它對于生物除磷效果也應(yīng)有促進(jìn)作用.推斷其除磷效果較其它常見生物除磷工藝要好,近而作了實(shí)驗(yàn)研究?！?文獻(xiàn)綜述一、生物除磷機(jī)制假說的發(fā)展早在195５年,Greenｂerｇ等報(bào)導(dǎo)了活性污泥可吸收超過微生物正常生長所需的磷量.Srinａt(yī)ｈ（1９5９)和Alarｃon(1９6１）首先報(bào)導(dǎo)了污水處理廠污泥生物除磷的現(xiàn)象，但他們均未解釋其原因。對活性污泥過量除磷的系列研究始于六十年代中期,Sｈapiro等對此進(jìn)行了大量研究,他們肯定了曝氣對污泥吸磷的作用,在不曝氣時(shí)，可發(fā)現(xiàn)磷釋入溶液.當(dāng)pH低時(shí)也有磷釋放現(xiàn)象發(fā)生.比較有代表性的解釋污泥能過量積累并去除磷的假說有兩個(gè)，一是生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀作用；二是生物積磷作用。1、生物誘導(dǎo)的化學(xué)沉淀作用這一假說的核心是由于污泥微生物的代謝作用，導(dǎo)致微環(huán)境發(fā)生變化，結(jié)果使廢水中的溶解性磷酸鹽化學(xué)性地沉積于污泥上，并隨剩余污泥的排放一起去除。（1）Ｍenar和Jenkｉｎs的假說196９年Menar提出，污泥的過量積磷是由于磷酸鈣的沉淀和重新溶解的結(jié)果。廢水中的磷被化學(xué)性地沉淀并結(jié)合在活性污泥中,隨剩余污泥而去除。他們的論點(diǎn)是:在推流式曝氣池的進(jìn)水端,回流污泥與進(jìn)水混合，由于廢水中有機(jī)基質(zhì)含量豐富,因此污泥活性強(qiáng)、代謝和好氧速率高、CO2產(chǎn)量高。結(jié)果污水的ＤO降低,pＨ也下降，使污泥中可能存在的磷酸鈣沉淀部分溶解,加上污泥對廢水中有機(jī)磷和脂肪酸鈣鹽的降解,使溶解性磷酸鹽濃度升高。隨著污泥混合液在曝氣池中向前推進(jìn)，可利用的有機(jī)基質(zhì)減少，污泥的呼吸速率和CO２產(chǎn)率減少。若供氧速率不變，溶解氧將會(huì)增加。ＣＯ２產(chǎn)率的減少和曝氣對CＯ2的吹脫，使pH上升，導(dǎo)致出現(xiàn)磷酸鈣沉淀.（2）借助pH微環(huán)境變化的化學(xué)沉淀作用除了在大環(huán)境pH改變的影響下發(fā)生磷酸鈣沉淀假說外，有人提出了與之相似的假說，即在污泥絮體內(nèi)部pＨ微環(huán)境變化所導(dǎo)致的化學(xué)沉淀。2、生物積磷作用生物積磷假說認(rèn)為污泥中某些微生物在某些環(huán)境條件下，有過量積聚磷酸鹽的作用，并通過剩余污泥的排放從系統(tǒng)中除磷。當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞生活在營養(yǎng)豐富的環(huán)境里開始大量繁殖即將進(jìn)入對數(shù)生長期時(shí)，因細(xì)菌為大量分裂作準(zhǔn)備,細(xì)胞能從外界大量吸收可溶性磷酸鹽，在體內(nèi)合成多聚磷酸鹽并積累起來，供對數(shù)生長期合成磷酸耗磷之需.另外，當(dāng)細(xì)菌經(jīng)過對數(shù)生長期時(shí)，環(huán)境中的一些營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源、氮源或硫源等已消耗殆盡，成為其生長繁殖的限制因子.這時(shí)大部分細(xì)胞已停止繁殖,核酸的合成也已停止,對磷的需要量已經(jīng)很低,若環(huán)境中的磷源仍然有余，細(xì)胞又有一定的能量,便能從外界吸收磷素，以多聚磷酸鹽的形式積貯于細(xì)胞內(nèi).許多學(xué)者對細(xì)菌體內(nèi)積磷的機(jī)理和去除環(huán)境中磷的途徑進(jìn)行了更深入的研究。其中許多人認(rèn)為細(xì)菌的積磷是通過“過度積累”和“貪婪吸收"兩種不同的機(jī)制進(jìn)行的。(1)過度積累所謂過度積累是指微生物暫時(shí)處于缺磷條件之后，若再進(jìn)入含有大量磷素和其他合適營養(yǎng)的環(huán)境,這時(shí)細(xì)菌就能大量的吸磷。（２）貪婪吸收所謂貪婪吸收是指細(xì)菌處在必要的營養(yǎng)元素受限制,但磷不受限制的條件下,若這時(shí)細(xì)菌有足夠的能量可供利用,它們即可將磷吸收并主動(dòng)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞內(nèi)貯藏起來。這個(gè)條件相當(dāng)于處在內(nèi)源呼吸期或靜止生長期，只能在細(xì)菌大量生長后營養(yǎng)已接近用盡的情況下發(fā)生。在污水處理廠中相當(dāng)于曝氣池末端的活性污泥所處的條件.這種狀況下的細(xì)菌,當(dāng)進(jìn)入?yún)捬鯄阂謼l件時(shí),體內(nèi)積累的聚磷酸鹽可大量釋放出來。二、生物除磷的原理貪婪吸收和過度積累現(xiàn)象只是部分的解釋了生物過量除磷的機(jī)理,還留下一些問題沒有解決。例如厭氧壓抑對貪婪吸收磷酸鹽似乎沒起什么作用。1、對生物除磷細(xì)菌的研究在七十年代初,Arizona大學(xué)的一個(gè)研究組發(fā)現(xiàn)假單胞菌──黃單胞菌群去磷的能力高，而埃希氏菌──氣單胞菌群去磷能力低。在污水基質(zhì)中添加葡萄糖可誘導(dǎo)提高后一類菌的吸磷數(shù)量。這是第一次探索污泥中的積磷細(xì)菌。后來人們發(fā)現(xiàn)不動(dòng)桿菌──莫拉氏菌群具有吸放磷和過量積貯磷的能力.到目前為止已發(fā)現(xiàn)了許多在活性污泥中能過量積累聚磷酸鹽的微生物。2、積磷細(xì)菌在除磷污泥中的發(fā)展經(jīng)過進(jìn)一步的研究，人們總結(jié)了厭氧/好氧系統(tǒng)中有機(jī)基質(zhì)的利用情況和生物除磷的機(jī)理。廢水中的有機(jī)物進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)后，在發(fā)酵性產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化成乙酸。積磷菌在厭氧的不利環(huán)境條件下(壓抑條件),可將貯積在菌體內(nèi)的聚磷酸鹽分解.在此過程中釋放出的能量可供積磷菌在厭氧壓抑環(huán)境下存活之用;另一部分能量可供積磷菌主動(dòng)吸收乙酸、H+、和e,使之以聚合羥基—-丁酸（以PHB表示）形式貯藏在菌體內(nèi),并使產(chǎn)酸發(fā)酵過程得以繼續(xù)進(jìn)行。聚磷分解后的無機(jī)磷鹽釋放出積磷菌體外，此即觀察到的積磷細(xì)菌厭氧放磷現(xiàn)象.進(jìn)入好氧區(qū)后，積磷菌即可將積貯的PＨB好氧分解，釋放出的大量能量可供積磷菌的生長、繁殖。當(dāng)環(huán)境中有溶磷存在時(shí)，一部分能量可供積磷菌主動(dòng)吸收磷酸鹽,并以聚磷的形式貯積在體內(nèi)，此即為積磷菌的好氧吸磷現(xiàn)象.這時(shí)，污泥中非積磷的好氧性積磷細(xì)菌雖也能利用廢水中殘存的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，釋放出的能量可供它生長繁殖；但由于廢水中的大部分有機(jī)物已被積磷菌吸收、貯藏和利用，所以在競爭中得不到優(yōu)勢。可見厭氧、好氧交替的系統(tǒng)仿佛是積磷細(xì)菌的“選擇器",使它能夠一支獨(dú)秀。三、生物除磷動(dòng)力學(xué)1、不同種類碳源對污泥厭氧放磷的影響許多研究者都觀察到磷的釋放與厭氧區(qū)內(nèi)溶解性可快速生物降解有機(jī)基質(zhì)Sbs密切相關(guān)。Malnoｎ等（1984）、Ｈaｓcｏeｔ等（１9８5)進(jìn)一步提出磷的釋放基本上取決于進(jìn)水中碳源的性質(zhì),而不是厭氧狀態(tài)本身。Gerbeｒ?等(1９87）除了同意這一觀點(diǎn)外,還進(jìn)一步將誘導(dǎo)放磷的有機(jī)基質(zhì)劃分為三類,它們都屬于Sｂｓ類基質(zhì):Ａ類:乙酸、甲酸和丙酸等低分子有機(jī)酸;B類:乙醇、甲醇、檸檬酸和葡萄糖等；C類：丁酸、乳酸和琥珀酸等.鄭興燦等（１992）對此作了詳細(xì)研究，他們認(rèn)為A類基質(zhì)(SA)存在時(shí)放磷速率較大，污泥初始線性放磷系由Ａ類物質(zhì)誘導(dǎo)所致，放磷速率與SA濃度無關(guān),僅與活性污泥的濃度和微生物組成有關(guān)，可以認(rèn)為ＳＡ類基質(zhì)誘導(dǎo)的厭氧放磷呈零級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng).B類基質(zhì)（SＢ)必須在厭氧狀態(tài)下轉(zhuǎn)化成A類物質(zhì)后才能被積磷菌利用,從而誘發(fā)磷的釋放。因此，ＳB誘導(dǎo)的放磷速率主要取決于ＳＢ類基質(zhì)轉(zhuǎn)化成SＡ類基質(zhì)的速率。SＢ誘導(dǎo)的厭氧放磷曲線可近似地用Ｍonod型方程式表示之.Ｃ類基質(zhì)（SC）能否引起放磷則與污泥微生物組成有關(guān)。在用該基質(zhì)馴化后，其誘發(fā)的厭氧放磷速率與SA接近。（2)硝酸鹽對磷釋放的影響鄭興燦等（1９92）測試了不同濃度的硝酸鹽對A類基質(zhì)、B類基質(zhì)和城市污水厭氧放磷的影響。他們發(fā)現(xiàn)硝酸鹽的存在不影響SＡ誘導(dǎo)的放磷速率，僅影響釋放總量。硝酸鹽可明顯抑制SB誘導(dǎo)的磷釋放。硝酸鹽存在時(shí)，污水基質(zhì)樣品中出現(xiàn)明顯的磷的凈吸收,當(dāng)硝酸鹽耗完后又轉(zhuǎn)變?yōu)榱椎膮捬鮾翎尫?據(jù)此，他們認(rèn)為：在各類基質(zhì)中反硝化細(xì)菌優(yōu)先利用SA，反硝化細(xì)菌在與積磷菌競爭ＳＡ?xí)r占優(yōu)勢,對SB亦如此。除磷污泥中存在著兼具脫氮除磷以及不能反硝化脫氮的兩類積磷菌。在缺氧條件下（存有硝酸鹽),前者可吸磷,后者可放磷。結(jié)果,缺氧狀態(tài)下的效應(yīng)(凈釋放或凈吸收）取決于這兩類積磷菌在污泥中所占的比例、基質(zhì)的性質(zhì)和濃度.存在SA時(shí),反硝化細(xì)菌對SA的競爭可使放磷總量下降，由于ＳA可直接誘發(fā)磷的釋放，且釋放速率與SA的濃度無關(guān),因此硝酸鹽的存在對放磷速率沒有影響。對ＳＢ來說,由于ＳB必須轉(zhuǎn)化成SA，因此在缺氧條件下由于反硝化細(xì)菌對SA和SB的競爭，造成SA濃度很低,結(jié)果使放磷總量明顯下降，放磷速率也明顯下降.同時(shí)兼具脫氮除磷的積磷菌可通過反硝化中產(chǎn)生的能量吸磷,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)磷的凈吸收.(３）pH對厭氧放磷的影響徐亞同等人采用批式試驗(yàn)，考察了不同pＨ時(shí)的厭氧放磷現(xiàn)象，結(jié)果表明,pH值為7。0０。2和8。1０。2時(shí),污泥中的磷以較大速率釋放.當(dāng)pＨ降至5．20。2時(shí),污泥中的磷大量且快速地釋放,其釋放速率超過pH7．00．２和８。10．2時(shí)的放磷速率.在pH9．50．1時(shí)，先出現(xiàn)磷的凈吸收，再出現(xiàn)磷的凈釋放，磷的釋放明顯受到抑制。pH降至5.2時(shí)出現(xiàn)的大量而快速磷的釋放是一種無效的釋放,是細(xì)胞在酸性條件下的自溶,是磷酸鈣、磷酸鎂等磷酸鹽在酸性條件下溶解的結(jié)果，這時(shí)磷的釋放并不導(dǎo)致隨后好氧區(qū)的磷的吸收。pH9.５的堿性條件下出現(xiàn)磷的凈吸收可能是由于生成了一些磷酸鈣、磷酸鎂沉淀，它們吸附到污泥絮體中而造成混合液中溶磷濃度的下降。（4）溫度對污泥厭氧放磷的影響溫度對厭氧放磷有較大的影響。隨著溫度的升高,放磷速率增加,當(dāng)溫度為17、27和37℃時(shí)，前三小時(shí)的放磷速率分別為0.87、。２3和2。60mgＰ/L·h。溫度每升高1０Shaｐiro等指出，在批式試驗(yàn)中,溫度從１0℃上升到30四、生物除磷系統(tǒng)的基本工藝流程生物除磷系統(tǒng)具有下列一些共同特點(diǎn)：進(jìn)水端都存在著厭氧區(qū)。由于污泥交替進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，使過量積累聚磷鹽的積磷細(xì)菌能超過其它微生物而優(yōu)勢生長,結(jié)果污泥的含磷量大大超過一般的好氧法處理系統(tǒng)的活性污泥的含磷量。在厭氧區(qū)中排除硝酸鹽的重要性.目前對生物除磷工藝所作的改進(jìn)及在運(yùn)行管理中所采取的措施均是力求減少由硝化作用所產(chǎn)生并通過污泥回流和混合液回流（內(nèi)回流）而進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的硝酸鹽含量，從而防止在厭氧區(qū)內(nèi)的反硝化作用對積磷細(xì)菌厭氧放磷產(chǎn)生競爭性抑制。厭氧區(qū)內(nèi)的有機(jī)基質(zhì)，尤其是溶解性可快速生物降解有機(jī)物存在的重要性。積磷細(xì)菌在厭氧放磷過程中釋放的能量,除了供它在厭氧壓抑條件下生存所需外，還可主動(dòng)吸收環(huán)境中的溶解性可快速生物降解基質(zhì)，將之以PHB形式貯藏起來。在隨后的好氧區(qū),積磷細(xì)菌即可用分解PＨB時(shí)所釋放的能量來過量吸磷.所以，所有的生物除磷系統(tǒng)的厭氧區(qū)均設(shè)在流程的進(jìn)水端,以確保厭氧區(qū)中有足夠的有機(jī)基質(zhì)可供積磷細(xì)菌利用.主流生物除磷工藝對已建廠的改造南非的Ａleｘand城市污水處理廠原先是出水達(dá)到硝化的好氧活性污泥廠,曝氣區(qū)設(shè)置若干個(gè)機(jī)械表面曝氣機(jī)，后來他們關(guān)閉曝氣區(qū)前端的6個(gè)曝氣機(jī)，使之成為厭氧區(qū)。結(jié)果出水PO43－P從8ｍg/ｌ降至２。８ｍｇ／l。由于曝氣機(jī)關(guān)閉，使能耗從1800０ｋw·h／d降至130０0kｗ·h/d。圖1。Alexanda污水廠工藝流程（依Pitmaｎ,1９8３）A/O工藝Ａ／O工藝是使污水和污泥順次厭氧和好氧交替循環(huán)流動(dòng)的方法.在進(jìn)水端，進(jìn)水與回流污泥混合進(jìn)入一個(gè)推流式的厭氧接觸區(qū)。為了防止氧氣擴(kuò)散入?yún)捬趸旌弦褐?，可在厭氧區(qū)上方加蓋。厭氧區(qū)內(nèi)設(shè)有混合器,緩慢攪拌以避免污泥沉淀。有時(shí)厭氧區(qū)還被分隔成3~4個(gè)室。厭氧區(qū)后面是曝氣的好氧區(qū)，最后進(jìn)入沉淀池使泥水分離。根據(jù)美國空氣產(chǎn)品公司報(bào)導(dǎo)的A／Ｏ工藝專利的特點(diǎn)是速率高，水力停留時(shí)間短，在典型設(shè)計(jì)的厭氧區(qū)停留時(shí)間為0。5～1。0小時(shí),系統(tǒng)的泥齡亦短，因此系統(tǒng)往往達(dá)不到硝化，回流污泥中也就不會(huì)攜帶NO３—至厭氧區(qū)。圖２．A／O工藝Ａ2／O工藝圖３。A2/Ｏ工藝為了能同時(shí)除磷脫氮，可在A/O工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)缺氧區(qū)，并設(shè)置內(nèi)回流使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)以反硝化脫氮，這樣就構(gòu)成了既除磷又脫氮的厭氧／缺氧/好氧系統(tǒng),簡稱A2/O工藝。廢水首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧的發(fā)酵細(xì)菌將廢水中的可生物降解大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸這一類小分子發(fā)酵產(chǎn)物。積磷細(xì)菌可將菌體內(nèi)積貯的聚磷鹽分解，所釋放的能量可供積磷細(xì)菌在厭氧的“壓抑"環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可供積磷細(xì)菌主動(dòng)吸收環(huán)境中的VFA一類小分子有機(jī)物，并以PHB形式在菌體內(nèi)貯存起來。隨后廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌就利用內(nèi)回流而帶來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)去碳和脫氮的目的.厭氧區(qū)和缺氧區(qū)都設(shè)有攪拌混合器，以防止污泥沉積。接著廢水進(jìn)入曝氣的好氧區(qū)，積磷細(xì)菌除了可吸收、利用廢水中的殘剩的可生物降解有機(jī)物外，主要是分解體內(nèi)貯積的PHB，放出的能量可供本身生長繁殖，此外,還可主動(dòng)吸收周圍環(huán)境中的溶磷，并以聚磷鹽的形式在體內(nèi)貯積起來。這時(shí)排放的廢水中溶磷濃度已相當(dāng)?shù)汀：醚鯀^(qū)中的有機(jī)物經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)分別被積磷細(xì)菌和反硝化細(xì)菌利用后,濃度也相當(dāng)?shù)?，這有利于自養(yǎng)的硝化細(xì)菌生長繁殖,并將NH４+經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-，非積磷的好氧性異養(yǎng)菌雖然也能存在，但它在厭氧區(qū)中受到嚴(yán)重的壓抑、在好氧區(qū)又得不到充足的營養(yǎng)，因此在與其他生理類群的微生物競爭中處于劣勢。排放的剩余污泥中，由于含有大量能過量積貯聚磷鹽的積磷細(xì)菌，污泥磷含量可達(dá)6%以上,因此較一般的好氧活性污泥系統(tǒng)大大地提高了磷的去除效果.Ｂarｄenｐｈo工藝圖4．四段Baｒdｅｎpｈo工藝1974年，Ｂaｒｎard報(bào)導(dǎo)了在他所首創(chuàng)的硝化，反硝化脫氮Bａrｄeｎpho工藝中,有時(shí)發(fā)現(xiàn)有很好的除磷效果.Bardenphｏ工藝以四個(gè)完全混合活性污泥反應(yīng)池串聯(lián)而成。其中第1、3池不曝氣、設(shè)混合器緩慢攪拌以防止污泥沉淀.第2、4池好氧曝氣。第2池(好氧1）停留時(shí)間長，已達(dá)完全硝化。好氧1的混合液并不回流至第一池（缺氧１),而是進(jìn)入第3池(缺氧2），混合液中的NＯ3－被反硝化細(xì)菌通過內(nèi)源反硝化而還原成氮?dú)?。隨后進(jìn)入第4池（好氧２）使DＯ足夠高以驅(qū)走氮?dú)馀?，避免形成浮渣，同時(shí)避免污泥在沉淀池中厭氧放磷。Bａｒnaｒd在實(shí)驗(yàn)中首次發(fā)現(xiàn)水中NＯ3-對去磷有抑制作用。Phoredox工藝圖5．Ｐhｏrｅdox工藝為了提高去磷效果，Baｒnard在他的試驗(yàn)中,將Barｄｅnpｈo工藝作了改進(jìn)，在缺氧１前增設(shè)了一個(gè)厭氧發(fā)酵區(qū)。從二沉池回流來的污泥在厭氧區(qū)中與進(jìn)水相混。好氧池中污泥混合液回流僅進(jìn)入缺氧區(qū).只要后面４段硝化、反硝化控制得當(dāng)，氮去除率高,同時(shí)控制二沉池污泥至厭氧區(qū)的回流污泥比，那么通過回流污泥而帶至厭氧區(qū)的硝酸鹽將是很少的。厭氧區(qū)的厭氧生境比原Bａrdenｐho工藝中的缺氧區(qū)較易達(dá)到。在南非及歐洲將這種改進(jìn)的Bardｅnｐho工藝稱為Phoｒeｄox工藝.在美國仍稱之為改良型Ｂaｒdenｐho工藝或五階段Barｄenpｈo工藝。UCT工藝圖6．UCT工藝在Ｐhoｒeｄｏx的工藝流程中，二沉池的回流污泥仍然是回至最前端的厭氧區(qū)，由于其中或多或少的帶有NO３－，因此對厭氧區(qū)總會(huì)帶來不利的影響。要通過操作來降低硝酸鹽濃度方面的余地較小。同時(shí)減少回流污泥量對污泥的沉降性能有較高的要求，對二沉池的操作也帶來一定的困難.Maraｉｓ等經(jīng)過一系列的嘗試后推出了UCＴ工藝(UniversityofCａpeTownProｃess).在UCT工藝中，沉淀池的回流污泥和好氧區(qū)的污泥混合液分別回流至缺氧區(qū),內(nèi)中攜帶的ＮO3－在缺氧區(qū)中經(jīng)反硝化而去除。為了保證厭氧區(qū)中的污泥濃度，增設(shè)了缺氧區(qū)至厭氧區(qū)的混合液回流。在廢水TKＮ／CＯD適當(dāng)?shù)那闆r下,缺氧區(qū)中反硝化作用完全，可以使缺氧區(qū)出水中的NO３－濃度保持接近于零，從而在厭氧區(qū)中能保持較為嚴(yán)格的厭氧生境，這樣可提高厭氧放磷以及整個(gè)系統(tǒng)的除磷效率.同Phoredox工藝相比,UＣＴ工藝可最大限度的排除回流液中攜帶的硝酸鹽對除磷的不利影響。但因增加了缺氧區(qū)至厭氧區(qū)的混合液回流，運(yùn)行費(fèi)用略有增加。改良型的UCＴ工藝圖７．改良型UCT工藝在UCＴ工藝中，從好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內(nèi)回流中所攜帶的NO3－，多多少少總是有一些被缺氧區(qū)至厭氧區(qū)的回流液帶入?yún)捬鯀^(qū)，為了解決這一問題，有人對ＵCT工藝作了改進(jìn)，稱之為改良型UCＴ工藝。在改良型UCT工藝中，缺氧區(qū)被分成兩個(gè),缺氧１只接受二沉池的回流污泥，并有混合液回流至厭氧區(qū)。因此,對缺氧1，只要求減少回流污泥攜帶的NO3—數(shù)量.缺氧2接受來自好氧區(qū)的混合液回流,其內(nèi)進(jìn)行反硝化.這種將缺氧1與缺氧2完全分隔的改良型UCＴ工藝可避免將過剩的NＯ3—帶進(jìn)厭氧區(qū)，從而提高了系統(tǒng)的去磷效果.VＩP工藝圖8．ＶIP工藝VIP工藝是以美國ＶｅｒginｉaPoｌyｔechnｉcＩnstituteanｄStatｅUｎiversｉｔy的Raｎdaｌl教授為首的科研組提出的一種生物除磷工藝。其流程類似于UCT工藝，但有二點(diǎn)明顯的不同：厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)的每一部分至少有二個(gè)以上的池所構(gòu)成，這樣可增加吸、放磷的速率；與ＵCT工藝相比，泥齡短，負(fù)荷高，運(yùn)行速率較高，污泥中活性生物的比例增加,除磷速率較高，減少了反應(yīng)池的體積，其設(shè)計(jì)泥齡為5～10天,而UCT工藝的泥齡通常為13～２5天。9、SBR工藝序批式活性污泥法(簡稱SBR工藝）是一種將初沉、反應(yīng)和二次沉淀池放在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，提供一種時(shí)間順序上的污水處理工藝。整個(gè)處理過程分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉降、出水、休閑五個(gè)時(shí)期，具有構(gòu)筑物簡單，投資省，操作靈活，管理方便等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已研制出自動(dòng)監(jiān)測或起閉閥門,定時(shí)進(jìn)水，排水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，操作時(shí)可按水質(zhì)狀況調(diào)整各時(shí)段時(shí)間。旁流生物除磷工藝──Phostｒip法該工藝的關(guān)鍵是在常規(guī)的好氧活性污泥工藝中,增設(shè)了厭氧放磷池和化學(xué)沉淀池.該工藝的主流部分為常規(guī)的活性污泥法曝氣池，回流污泥的一部分（約為進(jìn)水流量的10～２0％）旁流入一個(gè)厭氧池，污泥在厭氧池中通常停留8~12小時(shí)，積磷細(xì)菌可吸收發(fā)酵產(chǎn)物而放磷，也因菌體自溶而放磷。脫磷后的污泥回流入曝氣池繼續(xù)吸磷,富含磷的厭氧池上清液進(jìn)入化學(xué)沉淀池后以石灰處理,石灰劑量取決于廢水的堿度，使溶磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鈣沉淀，然后從系統(tǒng)內(nèi)棄去。由于Pｈostrｉｐ工藝僅將處理流程中的一部分回流污泥通入旁路的厭氧放磷池，并以化學(xué)的方法除磷，所以列入旁流除磷工藝。污泥的吸磷仍然遵循生物過量吸磷的機(jī)理,因此是一種生物和化學(xué)法相結(jié)合的除磷方法。然而，同其他化學(xué)除磷工藝相比，由于只占總流量一小部分的廢水須加藥處理，故大大地減少了化學(xué)藥物的投加量。同其它主流生物除磷工藝相比,對進(jìn)水TBOD和BOD／P的要求不嚴(yán)格，在進(jìn)水ＢＯD不高,只要操作合理,出水TP可低于１ｍg/l。圖９。Phosｔrip工藝五、生物除磷機(jī)理新進(jìn)展最近，一些刊物報(bào)導(dǎo)了一種現(xiàn)象，就是在反硝化（或缺氧）條件下發(fā)生吸磷，并發(fā)現(xiàn)在活性污泥中有一種能反硝化且除磷的細(xì)菌（DPB)，現(xiàn)表明，這種DPB的能力與人們熟知的好氧積磷菌相近。這種反硝化除磷的主要優(yōu)點(diǎn)是：碳源和能源（曝氣）得到節(jié)省。對于反硝化除磷，進(jìn)水中的COＤ可同時(shí)用于脫氮除磷。Delft大學(xué)的研究中,相當(dāng)一部分磷在缺氧區(qū)被吸收，ＤＰB的除磷量相當(dāng)于總除磷量的50%。與傳統(tǒng)工藝相比，采用反硝化除磷的生物營養(yǎng)鹽去除工藝(BＮR）可節(jié)省ＣOD３０%（用于處理生活污水時(shí)）。DＰＢ的代謝機(jī)理與好氧積磷菌非常類似，在缺氧段,用NO3-而非O２氧化ＣOD（ＰHB）。然而，DPB的存在和生長并不意味著在BＮＲ工藝中，厭氧段可省略。研究表明,省去厭氧段，令細(xì)菌特性從反硝化除磷向傳統(tǒng)反硝化轉(zhuǎn)變。參考文獻(xiàn):１。許亞同，廢水中氮磷的處理,華東師范大學(xué)出版社,199６年。2、白曉慧，生物除磷機(jī)理新進(jìn)展,環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài),1997年第3期.３、駱瓊，污水同時(shí)去磷除氮技術(shù)動(dòng)向,環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài)，199６年第4期。4、徐樂中，生物除磷效率的確定,給水排水，1995年第1１期.5、陳欣燕程曉如陳忠正,從微生物學(xué)探討生物除磷機(jī)理,中國給水排水1996年第5期。6、翟明，論污水中氮磷的降解,中國土木工程學(xué)會(huì)排水委員會(huì)三界二次年會(huì)論文(１９9７年）。7、顏秀勤,A+A2/Ｏ工藝處理城市污水的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，中國土木工程學(xué)會(huì)排水委員會(huì)三界二次年會(huì)論文（1９９7年）。8、周岳溪等，廢水生物除磷機(jī)理的研究，環(huán)境科學(xué),1９9１年13卷４期.9、鄭興燦,污水生物除磷機(jī)理述評，環(huán)境科學(xué),198９年11卷１期.１0、朱懷蘭史家梁徐亞同，SＢＲ系統(tǒng)中的積磷細(xì)菌，上海環(huán)境科學(xué)，1９94年4月.11、徐亞同，生物除磷,上海環(huán)境科學(xué)，1988年３月。12、朱懷蘭史家梁徐亞同，SＢR生物除磷工藝的研究，1９9３年8月。13、張?jiān)诜遐w慶祥林吉，生物除磷過程中厭氧特性的研究，中國環(huán)境科學(xué)，1９91年１1卷5期。14、劉玉生朱學(xué)慶等，A／Ｏ和A2/O法除磷脫氮工藝影響因素及除磷動(dòng)力學(xué)研究，環(huán)境科學(xué)研究，１９92年3月,第5卷第2期?！?．用強(qiáng)化吸附法進(jìn)行生物除磷實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)材料及裝置1、實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)的儲(chǔ)水、反應(yīng)及沉淀池均采用有機(jī)玻璃制造，各反映池之間用橡膠管連接.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)自制曝氣池直徑（ｄ)為25０ｍm，厭氧池d=150mm,附池d＝１0０mｍ，沉淀池d=200mm，儲(chǔ)水池d＝40０mm。由于本實(shí)驗(yàn)的目的在于探討強(qiáng)化吸附除磷工藝的除磷效果，故實(shí)驗(yàn)采用Ａ/O流程及強(qiáng)化吸附除磷流程兩套模擬裝置進(jìn)行，以對比兩種工藝流程的除磷效果。強(qiáng)化吸附除磷工藝只是多了一個(gè)吸附池，其它裝置的規(guī)格兩流程相同。在裝置中,曝氣池采用微孔曝氣方式,空壓機(jī)供氣.各反應(yīng)池均采用攪拌器,轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分。吸附池及厭氧池上口磨平加橡膠蓋密封,以保證厭氧條件。進(jìn)水及污泥回流采用蠕動(dòng)泵。實(shí)驗(yàn)流程本實(shí)驗(yàn)采用對比實(shí)驗(yàn)的方法，建立兩個(gè)系統(tǒng).系統(tǒng)一為傳統(tǒng)A／O法系統(tǒng)二為強(qiáng)化吸附法（見圖１0及圖１1).系統(tǒng)一:厭氧池+好氧池+沉淀池，系統(tǒng)二：吸附池+厭氧池＋好氧池+沉淀池。圖9。系統(tǒng)１圖1０。系統(tǒng)2系統(tǒng)一照片：系統(tǒng)二照片：系統(tǒng)整體照片：取泥和配水實(shí)驗(yàn)污泥取自高碑店污水處理廠的回流污泥,回來后進(jìn)行接種培養(yǎng)，穩(wěn)定后取樣分析。實(shí)驗(yàn)采用人工配水方法，其污水成分模擬北京市污水特征,按碳、氮、磷比例進(jìn)行配制，配制原料采用醋酸鈉（NaAＣ）、磷酸二氫鉀（KH２ＰO4)、氯化銨（NH4Ｃl）等.實(shí)驗(yàn)過程第一階段在第一階段中，除磷效果很差，近于沒有，進(jìn)出水磷含量差值在1-2mg/l之間,近于沒有。測定厭氧池DＯ，其值略高于０。20mg/l,故分析可能是厭氧池DO太高所至，于是將厭氧池及吸附池加橡膠墊及軟紙?jiān)黾用芊獬潭?，減少表面復(fù)氧。經(jīng)磷測試，仍未發(fā)現(xiàn)過量除磷。后將進(jìn)水比進(jìn)行了調(diào)整，將進(jìn)水COD由15０mg／l增加為２0０mg/ｌ,進(jìn)水磷含量由４０mg／ｌ降低為20mg/ｌ。此時(shí)絲狀菌卻突然大量繁殖，將好氧池的溶解氧增至4mg/l左右后，沉淀池泥面開始下降，污泥膨脹現(xiàn)象逐步消逝。第二階段各項(xiàng)參數(shù)及指標(biāo)控制如表一所示:表一:泥齡天日排泥升進(jìn)水流量l/h回流比％CＯDmg/lPｍg/l停留時(shí)間(ｈ)常規(guī)法吸附法厭氧池曝氣池吸附池厭氧池曝氣池５１。442.41０01５0401。３330。33１3此外，在本次實(shí)驗(yàn)過程中,PH值一般在7.0左右,溫度在１6~26℃本階段從5月6日開始，經(jīng)過前一階段的調(diào)整，終于取得成效。此階段雖不時(shí)出現(xiàn)泵壞，停止運(yùn)轉(zhuǎn)的等故障，但其他時(shí)間基本正常。第二階段磷去除效果表:（見另頁表二）表中數(shù)據(jù)均在污泥狀態(tài)較穩(wěn)定情況下測得.有時(shí)因泵?；蚺苣嗟惹闆r發(fā)生而導(dǎo)致不能連續(xù)測磷。另外有個(gè)別數(shù)據(jù)明顯不合理而舍去了，如:有時(shí)測得的進(jìn)水磷要高于實(shí)際進(jìn)水磷含量,其所得數(shù)據(jù)自然不正確,原因可能是由于操作過程中出現(xiàn)了錯(cuò)誤。在本階段當(dāng)中,于5月2７日將曝氣池停留時(shí)間改為4小時(shí),日排泥量改為1。92L,經(jīng)穩(wěn)定后于６月6日和6月7日測得兩組數(shù)據(jù)如表三所示。3、第三階段5月２8日發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中出現(xiàn)大量膠粘狀泥團(tuán)，經(jīng)鏡檢，發(fā)現(xiàn)全由大量絲狀菌構(gòu)成。由于系統(tǒng)中絲狀菌過多，難于控制且找不到具體原因，故于6月9日將原泥撇掉，改換為高碑店新取污泥，以后一段時(shí)間進(jìn)入污泥的培養(yǎng)、接種階段。經(jīng)穩(wěn)定后于6月１9日開始了本階段的測磷工作。實(shí)驗(yàn)測得磷去除效果如表四所示。從這些數(shù)據(jù)可以明顯看出,在換泥后，由于污泥的狀態(tài)較好，DO控制在4mｇ/l左右，污泥指數(shù)保持在10０以內(nèi).所以,實(shí)驗(yàn)取得了較為明顯的效果。§5實(shí)驗(yàn)結(jié)論在厭氧條件為１。33小時(shí)，好氧條件為3小時(shí)的條件下強(qiáng)化吸附除磷法比常規(guī)A/Ｏ法有較高的磷去除率,但去除率增加百分比不是很大,約增加5％左右。強(qiáng)化吸附法污泥含磷率略高于常規(guī)A／O法,第二階段常規(guī)Ａ/O法約為15％左右，強(qiáng)化吸附法約為１6％左右；第三階段常規(guī)A／O法約為１1％左右，強(qiáng)化吸附法約為12％左右.在運(yùn)行過程中,一定要嚴(yán)格控制吸附池及厭氧池的厭氧條件，使DO保持在０.２0mg／ｌ以下,以及使好氧池的DO保持在２mg／ｌ以上，以免產(chǎn)生絲狀菌,引起污泥膨脹,一旦絲狀細(xì)菌大量繁殖，不但難于恢復(fù)污泥性狀,而且對除磷效果也有很大的影響?？偟目磥?在污泥狀態(tài)不是很好的情況下，吸附法磷去除率比常規(guī)法大約高５％左右，而在污泥狀態(tài)較好，各項(xiàng)參數(shù)控制較合理時(shí)，吸附法比常規(guī)法可高出９%左右。通過實(shí)驗(yàn)可以看出,無論是常規(guī)A／O法，還是吸附法,如污泥狀態(tài)比較好且各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)合適時(shí),磷去除率均可以得到提高，常規(guī)法磷去除率大約提高10～15%，吸附法可提高15～20％。由于硝酸鹽的存在對污水除磷也有很大的影響.在６月27日對系統(tǒng)中NＨ3—N及其ＮO3—N的含量及變化作了測定,得出下面一組數(shù)據(jù):NＨ3-N總進(jìn)水常規(guī)法出水吸附法出水１3.91ｍg／l０。43mｇ／l0。64mg/lNO３-N常規(guī)法厭氧池吸附法厭氧池１．007mｇ／l2．０8ｍg/ｌ而且,測得自來水中NO3-Ｎ含量為1２.7mｇ／l，經(jīng)分析后認(rèn)為，前一階段除磷率不是很高與NO３—在系統(tǒng)中引起的反硝化作用有很大的關(guān)系.論文摘要生物除磷作為近年來發(fā)展很快的一種工藝,它對水體富營養(yǎng)化的防治有很大的意義.本實(shí)驗(yàn)就強(qiáng)化吸附生物除磷工藝進(jìn)行了研究，其原理即在常規(guī)Ａ/Ｏ法處理流程首端增加一個(gè)生物選擇器,以改善污泥性能，促使微生物對有機(jī)物的吸收。本實(shí)驗(yàn)采用對比實(shí)驗(yàn)的方法，建立兩個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)一為傳統(tǒng)A／Ｏ法，系統(tǒng)二為強(qiáng)化吸附法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,強(qiáng)化吸附除磷法比常規(guī)A/O法有較高的磷去除率.本實(shí)驗(yàn)還對吸附池、厭氧池及好氧池的不同停留時(shí)間比進(jìn)行了探討。ABSＴＲACTBioｌoｇicalpｈｏsphorｏuｓrｅmｏvalproｃｅssｉsatechｎologｙdeｖelopｅｄquiｃklyrｅcently。Iｔhasgreatsigniｆiｃａncｅtｏeutroｐｈicaｔiｏnｏfwａｔｅrbody。Ｔhｅｅxpeｒiｍｅｎｔwaｓusedtｏstｕdyｓtrengｔｈeningadsoｒpｔiｏnbiologicalｐhoｓphｏｒｏuｓｒｅmovaｌ。ItｓprincｉpｌeisadｄingabioｌogicalsｅlectorｂｅfｏrｅthｅconveｎｔioｎA(yù)／Oprocesstｏincreａseｔhｅsludｇecharacteｒiｓticsａndenｈaｎcethｅａdsｏrptionｏforgaｎicmatteｒｓｂyｍiｃｒooｒｇanｉsm。Theexｐerimentadｏptscoｎtraｓttestａｎdｓetｕptwｏsｅtｓｏfsyｓtem.OｎeisconveｎtiｏｎA(yù)／Ｏprｏcessａndtｈeothｅrissｔrengtheniｎｇａｄｓoｒpti