Orbal氧化溝同時硝化反硝化及生物除磷的機(jī)理

Orbal氧化溝同時硝化/反硝化及生物除磷的機(jī)理研究摘要：對6個采用分段、閉環(huán)溝道的Orbal氧化溝工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析評定，以確定在該工藝中同時發(fā)生生物脫氮除磷的程度。較低的總氮出水濃度表明，同時硝化/反硝化在Orbal工藝中很易發(fā)生。由于泥齡較長并保持外溝道低溶解氧，有利于硝化菌的生長并提高脫氮效率；由于每個溝道處于相對均勻混合的狀態(tài)，因此溝道內(nèi)沒有明顯的好氧或缺氧段之分，表明產(chǎn)生反硝化的必要的缺氧環(huán)境可能發(fā)生在菌膠團(tuán)內(nèi)部。采用國際水協(xié)(IAWQ)活性污泥1號模型(ASMⅠ)對出水總磷數(shù)據(jù)分析及觀測到的相對于BOD負(fù)荷的磷的去除表明，生物除磷可能發(fā)生。本研究的基本假設(shè)認(rèn)為，同時生物除營養(yǎng)化產(chǎn)生于三個基本原理：①生物反應(yīng)池的混合形態(tài)可以形成生物除營養(yǎng)所必需的缺氧及/或厭氧段，即大環(huán)境；②在菌膠團(tuán)內(nèi)部形成的缺氧及/或厭氧段，即微環(huán)境；③系統(tǒng)中存在新的、專用微生物。上述機(jī)理在任何生物除營養(yǎng)化系統(tǒng)中都會有不同程度的發(fā)生。本研究的目的是鑒別影響這三個機(jī)理在同時生物除營養(yǎng)化系統(tǒng)中所起相對作用的因素。

關(guān)鍵字：生物處理生物除磷硝化/反硝化同時生物去除營養(yǎng)氧化溝活性污泥法是一種廢水生物處理工藝，它也可設(shè)計成除營養(yǎng)即脫氮除磷的構(gòu)形，通過混合使非曝氣段形成缺氧及厭氧環(huán)境而達(dá)到上述目的。Grady、Daigger及Lim[1]定義了其發(fā)生在各段中的功能及獲得不同除營養(yǎng)程度的必要條件。采用這些明確定義的缺氧及厭氧段工藝已發(fā)展了20年，至今仍在污水處理中廣為應(yīng)用。

與此同時，在那些沒有很明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們曾多次觀察到脫氮除磷現(xiàn)象，在曝氣系統(tǒng)中也曾多次觀察到氮的消失[2]，這些現(xiàn)象被稱為同時硝化/反硝化。另外，人們在同一個曝氣池中也觀察到生物除磷現(xiàn)象[3、4](其中并沒有正式的厭氧段存在)。正如表1所列，同時去除營養(yǎng)(氮及/或磷)即SBNR系統(tǒng)提供了今后降低投資并簡化生物除營養(yǎng)(BNR)技術(shù)的可行性。然而，對于SBNR的機(jī)理至今還沒有很深入地認(rèn)識與了解，它不僅僅是一個設(shè)計與運(yùn)行的簡單問題。如果能對其應(yīng)用機(jī)理很好地進(jìn)行分析，則SBNR的推廣應(yīng)用范圍將更廣泛，使其能在現(xiàn)有處理設(shè)施中更易被采用。表1

SBNR的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)（1）不需加導(dǎo)流板去形成缺氧及/或厭氧段

（2）不需單獨(dú)設(shè)置缺氧及/或厭氧段裝置

（3）不需要液內(nèi)循環(huán)

（4）可以在現(xiàn)有設(shè)施中實(shí)施，不需另設(shè)構(gòu)筑物（1）運(yùn)行操作機(jī)理還沒有很好地被認(rèn)識，因而不知如何推廣應(yīng)用

（2）工藝控制可能會更復(fù)雜根據(jù)對實(shí)現(xiàn)SBNR系統(tǒng)的分析表明，三個主要機(jī)理是造成發(fā)生SBNR的原因：

①混合形態(tài)

由于生物反應(yīng)池混合形態(tài)不均，例如充氧裝置的不同，可在生物反應(yīng)池內(nèi)形成缺氧及/或厭氧段。此種情況稱為生物反應(yīng)池的大環(huán)境，即宏觀環(huán)境。

②菌膠團(tuán)

缺氧及/或厭氧段可在活性污泥菌膠團(tuán)內(nèi)部形成，即微環(huán)境。

③新的專用微生物菌種

目前先進(jìn)的微生物學(xué)已在一定范圍內(nèi)展示先前并沒有被認(rèn)識的微生物菌種，其可以在曝氣生物反應(yīng)池中用來去除氮、磷。

在生產(chǎn)規(guī)模的生物反應(yīng)池中，整個反應(yīng)池處于完全均勻混合狀態(tài)的情況并不存在。就氧化溝及一些通過采用充氧裝置來完成大量混合液循環(huán)的處理廠而言[1、5]，高度的充氧發(fā)生在反應(yīng)池一端，受限制的充氧發(fā)生在反應(yīng)池的其余部分，混合液在曝氣及非曝氣段循環(huán)。這種生物反應(yīng)池流態(tài)也是BNR系統(tǒng)的特點(diǎn)，定義為好氧、缺氧、及厭氧段。

此外，發(fā)生在菌膠團(tuán)內(nèi)部的溶解氧濃度梯度目前也已被公眾認(rèn)同，從而使實(shí)現(xiàn)BNR所必須的缺氧及/或厭氧段可在菌膠團(tuán)內(nèi)部形成。因此，SBNR也可在這種非正式的、沒有形成明顯區(qū)別的缺氧及/或厭氧段內(nèi)被觀察到[6～8]。事實(shí)上，根據(jù)這個機(jī)理，目前已對有關(guān)達(dá)到脫氮的SBNR工藝的運(yùn)行效果建立了數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了分析。

在過去幾年中，許多新的氮生物化學(xué)菌族被鑒別出來，其中至少部分菌種以組團(tuán)形式對SBNR起作用，包括起反硝化作用的自養(yǎng)硝化菌(統(tǒng)稱AMANMOX工藝)及起硝化作用的異養(yǎng)菌(即曝氣反硝化)[9]。目前對生物化學(xué)及生物除磷工藝的微生物學(xué)理解還不夠完善，對其認(rèn)識還在發(fā)展之中[10]。

以上所闡述的關(guān)于研究SBNR最基本假設(shè)的三個機(jī)理可以同時應(yīng)用于任何系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)SBNR，但符合邏輯的每種機(jī)理的相對作用可能變化，這取決于系統(tǒng)的設(shè)計及運(yùn)行參數(shù)。理解及控制SBNR的關(guān)鍵是要了解工藝設(shè)計及運(yùn)行參數(shù)將如何影響SBNR，這也是整個SBNR研究的基本目標(biāo)。

本文對那些具有生產(chǎn)規(guī)模的、已知或被認(rèn)為具備發(fā)生SBNR的活性污泥處理廠進(jìn)行定性分析，以確定SBNR在其中的狀況，重點(diǎn)放在采用Orbal構(gòu)形的污水處理廠。Orbal工藝生物反應(yīng)池是由3個閉路環(huán)形溝道以串聯(lián)方式組成。其中每個溝道充氧程度不同，因而在各溝道創(chuàng)造了不同的環(huán)境[6]。這種變化的空間環(huán)境貫穿于整個生物反應(yīng)池，以使先前描述的第一個混合形態(tài)機(jī)理得以成立及應(yīng)用。同時由于3個溝道均處于曝氣狀態(tài)，故液相中溶解氧濃度受到控制，從而造成一種在生物菌膠團(tuán)內(nèi)部形成缺氧及/或厭氧微環(huán)境的趨勢(即第二個機(jī)理)，這就使得Orbal構(gòu)形成為理想的研究SBNR的對象。同時若將重點(diǎn)集中于具體處理廠的有關(guān)構(gòu)形，則可允許對與SBNR有關(guān)的其它設(shè)計及運(yùn)行參數(shù)的影響因素進(jìn)一步定性分析。

①定性分析發(fā)生在所選生產(chǎn)規(guī)模的處理廠中同時脫氮、除磷的程度；

②定性分析工藝運(yùn)行參數(shù)將如何影響其特性(脫氮、除磷或兩者兼有)及對SBNR的限制程度；

③記錄觀察到的任何可能有助于對所選具體處理廠進(jìn)一步深入研究的現(xiàn)象。1方法及材料1.1Orbal工藝描述

圖1提供了一個典型的三溝道Orbal處理系統(tǒng)的簡圖。廢水從溝道1(外溝道)進(jìn)入，然后依次流入溝道2、3(內(nèi)溝道)。曝氣池混合液出水流入二沉池。回流污泥由二沉池打回溝道1。充氧是通過曝氣轉(zhuǎn)碟來完成，這種充氧方式同時也使混合液在各自溝道呈懸浮態(tài)的循環(huán)。象其它閉路循環(huán)生物反應(yīng)池一樣，混合液將在其溝道內(nèi)循環(huán)多次再流入下一個溝道，其有趣的是曝氣轉(zhuǎn)碟在每個軸承上的安裝片數(shù)及其轉(zhuǎn)動方向(基點(diǎn)方向、突高點(diǎn)方向)可靈活變化，因而允許每個溝道的供氧量呈變化狀態(tài)，曝氣轉(zhuǎn)碟的轉(zhuǎn)速及浸沒深度也可根據(jù)充氧要求調(diào)整。溝道1約占整個系統(tǒng)體積的50％～55％，溝道2、3各占約30％～35％、15％～20％。典型的Orbal工藝設(shè)計及運(yùn)行策略是使外溝道供氧量低于需氧量。外溝道供氧量通常為計算需氧量的50％～70％，其目的是使硝化、反硝化反應(yīng)同時在外溝道發(fā)生。由于向外溝道充氧，故硝化反應(yīng)可在其中進(jìn)行，然而外溝道受限制的充氧使其處于虧氧狀態(tài)，故由硝化反應(yīng)產(chǎn)生的含結(jié)合氧的硝酸鹽氮在此作為補(bǔ)充而被消耗。這里假設(shè)異養(yǎng)的微生物對由硝化菌產(chǎn)生的硝酸鹽氮進(jìn)行反硝化，同時利用對氧的控制來實(shí)現(xiàn)對硝化及反硝化反應(yīng)的控制(此將另行討論)。另也可通過內(nèi)循環(huán)方式將混合液從溝道3打回溝道1，從而將在溝道2及溝道3形成的硝酸鹽氮轉(zhuǎn)到溝道1進(jìn)行反硝化。應(yīng)用這些操作方式，脫氮效率可達(dá)90％以上[6～8]。

Orbal工藝也可以分段進(jìn)料的氧化方式，將原污水全部或部分引入溝道2或3，空余的溝道則可作為貯泥備用，回流污泥也可靈活進(jìn)入不同溝道。這種運(yùn)行方式通常是在高峰流量時采用，以減輕二沉池負(fù)荷，避免污泥流失，但此種運(yùn)行方式并不會預(yù)期增進(jìn)SBNR。

1.2對污水廠運(yùn)行的研究

表2對幾個污水廠的運(yùn)行進(jìn)行了研究。這些廠大部分在美國東部，主要接受生活及商業(yè)廢水，也有少數(shù)接受部分工業(yè)廢水。設(shè)計處理能力為6600～45400m3/d(多由1或2個Orbal工藝池組成)，水力停留時間為11～22.6h不等。污泥處理是由好氧貯泥、消化，然后由帶式壓濾機(jī)脫水。這些處理設(shè)施全部采用3個溝道的Orbal工藝。表2對污水廠運(yùn)行的研究概況污水廠地點(diǎn)設(shè)計能力

（m3/d）反應(yīng)池數(shù)

（座）設(shè)計HRT

（h）轉(zhuǎn)碟數(shù)

（個）污泥處理Elmwood

WWTP①Evesham,NJ,

USA11400222.6356好氧污泥消化，帶式壓濾機(jī)污泥脫水Hartford

WWTPMountLaurel,

NJ,USA22700114.5270Hammonton

WWTP①Hammonton,

NJ,USA9500119.0308Chalfont

WWTPNew,Britain,

PA,USA15100114.0336SweetwaterCreek

WWTP①Gwinnettounty,GA,

USA45400411.0980好氧污泥消化LakeGeneva

WWTPLakeGeneva,

WI,USA6600115.3132重力濃縮，好氧污泥消化1.3工藝模擬技術(shù)

采用國際水協(xié)(IAWQ)活性污泥1號模型(ASMⅠ)對Orbal工藝運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了分析。它是以一段污泥模擬程序(SSSP)實(shí)施的，并以pro2D為工具對其水質(zhì)特點(diǎn)及污水廠進(jìn)行模擬。ASMⅠ主要用來確定在什么程序上同時硝化/反硝化可在此工藝中以一個總的模式被接受，并進(jìn)行特性分析。估2趙獸結(jié)需果米與考討糖論界2憤.傍1塑缺污私水很廠嶼的今運(yùn)豪行羽效猶果

困藝早表相3隨對明6矮個猛選海定打的盛污鉗水矮廠硬的條工裳藝射負(fù)口荷冒及祖運(yùn)素行寺特夏點(diǎn)諸進(jìn)規(guī)行批了網(wǎng)總稿結(jié)洲。黑這券些扮廠倡的肝實(shí)準(zhǔn)際桿水旨力碎負(fù)僻荷黑只煎為村設(shè)詠計甘能泉力匠的尼3繩6搶％仆～霉8按9回％番，突而愁實(shí)禿際拔有勢機(jī)假負(fù)價荷落在躺其尸設(shè)而計羽值清的蹲4屋7適％箭～熱1故1艙5牧％訊內(nèi)與變隔動激。資除旗玩S斷w俗e儲e濟(jì)t該w巖a皂t污e船r夸括C衫r駕e佛e刺k釣蔑污哪水欺廠今外卡，鎮(zhèn)這宣些裁廠避大起多關(guān)以鍋延可時凝曝榮氣趨的畢模唇式反運(yùn)妙行舍，風(fēng)其接泥跡齡什在航2茶0俊d到以型上異，除污榴泥卡濃饞度幫在沿2東謹(jǐn)2棕0鋪0如～校4寫0錯0附0筐m爭g疼/敞L搞左艙右牌。表3

污水廠運(yùn)行參數(shù)污水廠平均流量有機(jī)負(fù)荷泥齡（d）MLSS（mg/L)運(yùn)行時間（m3/d)占設(shè)計（%）[kg/(m3/d)]占設(shè)計（%）ElmwoodWWTP7100630.15553331751998年1-9月HartfordWWTP15000660.1647303500HammontonWWTP3400360.18512022001994年7月-1995年6月ChalfontWWTP11400750.20912440001994年1月-12月SweetwaterCreekWWTP40500890.46857-103411LakeGenevaWWTP5700870.28115224000攏坦蜻表慣4鑼對報污六水鐮廠戲運(yùn)請行茅數(shù)槳據(jù)誘進(jìn)樣行獎了點(diǎn)總佛結(jié)江。紋正狠如珍延允時換曝分氣宿活渴性萄污鐘泥烏法有所撈預(yù)腸期夏的藝效申果廢，械其津出玻水鞏B耽O末D致5汪效久果掏極壤好護(hù)，章出泊水善懸蛛浮速物絮一瓶般凈也第低借于憂5揀輪m狼g尺/踐L鞋。奔有抽些竊廠短同帳時路又乎提蹈供濾了咐砂號濾柱，窮但請這仍些年廠片的刑二議沉裹池度出筆水撇及撈砂愈濾濤池捎出貍水弦并元沒漫有團(tuán)多訂大耽區(qū)陷別脫。嶼硝位化搖反亭應(yīng)績基揀本買進(jìn)隆行扯徹沒底垂，興出顆水清氨供氮趕通紅常搏小總于刃1倉菊m左g訊/變L鼓，妙盡汁管絲硝社化深程家度攝很德高糧，怖但勒出驢水棉硝今酸戀鹽囑氮伶也箱均嬸小膛于貼5豬共m心g趙/幅L來。類在菊介E能l祖m羨w襖o凱o慌d敏映及吩亞H丟a油m盼m促o愛n粉t浪o趨n扁粗污族水滲廠浮其扭總育氮談的賽去渡除插可嚼達(dá)硬8口5使％物～摧9抹0墨％撓。篩L齊a爽k魔e患怪G宅e簡n刻e功v觸a找蛙出太水洞總未氮怖小哥于槐4雁m霞g劉/子L宜。顯這稻些宮數(shù)廁據(jù)證足睡以素表疫明墓枯O量r舊b鏈a回l柜度工么藝腫設(shè)登施蹤的別顯里著蹤脫取氮叔能袖力步。表4

污水廠運(yùn)行數(shù)據(jù)總結(jié)污水廠BOD5TSSTPTKNNH3-NNO3-N出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水ElmwoodWWTP①②2212.31841.15.40.5332.52.025.01.11.13HartfordWWTP2103.62924.8-----0.12-HammontonWWTP①3532.13904.2-1.7037.02.1-0.242.93ChalfontWWTP1603.215243.20.90--15.81.035.50SweetwaterCreekWWTP①2371.83591.56.00.22--13.00.144.50LakeGenevaWWTP①2034.21966.2---1.3--2.62破差間通殲過斯4督個早污服水花廠機(jī)出笨水撤總培磷番數(shù)嬌據(jù)鹽可醋看悉出祖，披出秘水廉磷貢在絕1任m派g笛/假L麗以趣下柜。渾E虛l爭m漂w折o卸o查d大污錄水刑廠列磷梳的疲去待除皇為益0凍.爺2雪2癢m屬g臂鑄P掩/爛m斷g援B桶O敬D窮,身叛而蠟H提a拋m甚m茄o鳥n悉t狂o培n趕污洲水厭廠社為屈蹤0枝.勤2奉4川m藏g維P零/頭m敢g剛B胞O牛D嫩。緒此當(dāng)數(shù)都據(jù)囑表吼明終磷寺的柴去慨除固超黎過弟其喬合厚成哭細(xì)鞋胞深所影需安的盞磷推(測特窩別尚對吧于彎相囑對斤長販的巴泥鋒齡證來貧說錫)庸，沈因瘋而悶表禾明貼有鞭其涼他碌的爽機(jī)祥理作造皇成停磷境的臨去答除鎮(zhèn)。幅該隸數(shù)臘據(jù)便并終沒乎有時包或括酸金奶屬勵鹽啄類丑的頌投祖加漲，關(guān)因彎而視說駱明暮強(qiáng)鐮化糟生盆物友除卵磷按可秋能搬在蛾該喬廠恩發(fā)搭生碑。嗽以疑上津數(shù)磁據(jù)黑總漂體強(qiáng)表寸明思生燃物吸脫煤氮醒除發(fā)磷密可昌能曬在去這厲些晉污然水鴿廠腎發(fā)呢生宗。

醫(yī)2比.禾2碼盲數(shù)乎據(jù)腫表峰明比同清時尿脫門氮椒的桐存怎在

劣粒做對賣E零l墊m狡w思o(jì)框o防d凍污聽水糠廠佳每煌個讀溝蘇道眉的常環(huán)股境駕進(jìn)贏行漸了陽分抱析也測礦試峽，顧表板5怒展跨示拔了書典飄型盒的昏溶檔解境氧刑沿艙反威應(yīng)舊池失斷斃面襯的炎分撤布亭濃松度準(zhǔn)。捕對害每滾個娃溝印道耍轉(zhuǎn)禮碟算前棒后艷的達(dá)溶賽解寬氧沃濃鄙度祥進(jìn)變行押了學(xué)測士試碎，寺其羅記懷錄壁的兄D運(yùn)O附濃吹度跑是疊該倦點(diǎn)洽沿躁池裕深惜4藏個柄均免勻劃等忽分巷的止D咱O慕平拾均華值譯，滔因誰此歡它搞代夾表睛該皺點(diǎn)波D沿O鼠的勺平垂均罷濃侮度依。答從分這烏些膚數(shù)釋據(jù)桃可攪看柜出柴D色O娃值暖在俘曝澆氣搜轉(zhuǎn)冰碟翻前茶后筒基賠本爹一稱致題，陵其愿結(jié)街果妹對聞其者他六污按水菠廠徹而槽言珠都針較白相型似秘奶，瞇與初A牌p稍p稀l紫e茫g愉a饅t戒e玉在答德譯克斑薩披斯所州尾H劣u禽n毒t桶s蝦v腦i怕l瞧l販e袖所震得委到雀的肺研認(rèn)究希結(jié)奴論栽是題一蹲致亂的傲。淋這私些掃數(shù)干據(jù)醉表殃明紹在巴O裹r謹(jǐn)b歉a踢l貴氧科化鑼溝報各刪溝吩道稀內(nèi)正并愛沒濟(jì)有患明僵顯豪地價形爛成員好昌氧檢及材缺抹氧秀段俯。表5

Elmwood污水廠曝氣轉(zhuǎn)碟DO數(shù)據(jù)地點(diǎn)Orbal1①Orbal

2溝道1溝道2溝道3溝道2溝道3曝氣轉(zhuǎn)碟前0.20.20.250.250.7曝氣轉(zhuǎn)碟后0.20.20.250.40.7注

①

混合液濃度為3.2mg/L在Elmwood污水廠對其營養(yǎng)沿不同溝道的濃度進(jìn)行了測試，其中某些典型數(shù)據(jù)列于表6。其低溶解性TN蠅及估氨說氮攝濃廳度壞表部明伏顯困著差的浙硝率化乘反料應(yīng)勻在稼外截溝菜道嚷發(fā)市生酸，施然彼而恭由違數(shù)懶據(jù)挽所通示瀉亞未硝映酸章鹽題及藝硝瘦酸葉鹽諒氮逢濃蓬度待在呈外鐮溝隙道撤并釀沒蒸有判大害量啊增娘加叉，休這床就塘表押明蒜硝述化抓及炭反舅硝籠化愁反剛應(yīng)甩在盼外載溝鴨道糧同努時流發(fā)準(zhǔn)生饅。

緩言蝴用還國彼際袋水喇協(xié)械(霧I牢A驕W繪Q件)播A努S姻M弊Ⅰ堅模庸型妨對耕E唱l朝m婦w杜o花o袍d笨污嬌水先廠橡脫血氮兩狀交況寧進(jìn)桃行潑了步分外析布。差首月先致建便立叼一受個拆簡邪化弟的喬模欠型估，街即睬將尼溝題道獻(xiàn)1季模思擬界為紫6拐個清同牽等硬完拳全縮混響合叨的破串唯聯(lián)劈單促元嬌，齊溝娛道朗2站及起溝崖道瞇3柳模內(nèi)擬譯為倡完粘全稍混產(chǎn)合窄的軍獨(dú)冰立老單壇元桌。脆在堂溝盤道伯1成假浪設(shè)叢兩太個慮曝拍氣榮段諒代魔表臟轉(zhuǎn)方碟擱所蟲處毛位香置黃，滅在詳溝元道牽2腳及算溝改道毛3勉也掀同境樣自假離設(shè)順為州曝材氣按段鵝。捧將刊氧鄭轉(zhuǎn)蔥移置系孔數(shù)琴(壟K袖L奶a均值雜)暗輸仗入沃模瑞擬令方筒程竭，創(chuàng)用術(shù)模焦型偷計復(fù)算鍋其胃溶所解扮氧已濃讀度添。猶設(shè)慧定王溝朽道朝1室由企轉(zhuǎn)束碟蝴所準(zhǔn)引喊起渠的井混洗合抹液任流災(zāi)量爸為浸5華8魄×律1飾0道4銳謠m嫩3聰/發(fā)d也，鬧以光模泥擬存該寄溝卸道內(nèi)的采混諒合盆液秀循添環(huán)項(xiàng)量耕。滾另途外耕每型個逮單破元廢的倒體延積東見跪表藝7紹。心混狡合革液氏由孤溝膨道郊3婦到爽溝委道桃1薪的右內(nèi)寄循蘿環(huán)干量傲設(shè)勵定鋪為炮2蠻2傻8押0良0翼m憑3斥/學(xué)d晃。褲將棒表悠3鴿及駱表雁4龍的剝平拘均科污說水潮流兔量雄及趣水蒜質(zhì)駕輸再入教模等型拋中才，攤溫頓度慚選壤用強(qiáng)2校0扛℃使。愿由類此制模夏型缸計規(guī)算趙的鬧M紅L毒S待S墳為儲3用1閘1療7禽m痕g福/怕L嶺，補(bǔ)與倘實(shí)棒際許運(yùn)范行外數(shù)傷據(jù)揚(yáng)(堪見劫表恥3腥)尖非配常增吻困合批。

差瑞龜正敞如陜表陳7顧所沸示杯對瞎三屠種暗運(yùn)繩行左條偽件及進(jìn)餅行勉了映評透定黑。亡第會一甜種訪狀胸況斷分處別貍向舌3丹個乒溝丟道桃充銷氧甘，孟使嗓其鑄溶叢解府氧壤濃態(tài)度役在暗整坦個夜系糊統(tǒng)預(yù)≥施2診m效g它/單L跌。取硝磁化梳反劇應(yīng)蘇在廢溝臂道淚1域近坊乎貍于尋完乓成長，富而測溝筐道帆2獲及也溝恩道賣3生很泳少感有蓄硝劃化付反氣應(yīng)渡發(fā)狂生雁及斬產(chǎn)獸生屢硝靜酸蝴鹽菌，瞞這娛個怕結(jié)曬果職是尚在燦2燈0利℃禮溫搭度給下在，截采新用惕E宣l爭m善w浮o幟o米d右實(shí)沫際口運(yùn)稈行撿的榜泥往齡怖值同(賄3令3撕d勸)昨由超模當(dāng)型跡計榜算擊得蘆到介的拒?？圃诟复思o(jì)種隙情懸況臉下遷，蹦近將乎六于座7己5回％閉的淋總壽工腸藝非需憐氧遲量抽發(fā)作生賄在杰溝嬸道鴨1蝦，梳約會2奮0躍％三在好溝志道根2悼，挽其粥余希在賞溝甜道殃3碑，輔整間個艇系東統(tǒng)噸需富氧掠量低為擱2勞2圍5春0申k量g棒/營d顛。

姿霧柿在爸第謀二愿種憤情劫況姓中桐，觸溝洞道鞏1旅充神氧逮受刺到卷限動制榮，捆以蠢便班允拿許臉硝研化需/牛反革硝己化茄同戰(zhàn)時往在魚此毒發(fā)作生殼，形達(dá)半到炊最迎高煩脫圍氮泄效驢率糟。更當(dāng)歲外間溝簽道匆供樸氧吹量右為羅整蝶個過系捷統(tǒng)唇供蒜氧抵量遼的暗5陪0糟％約，施溝典道掌2普為涼3掛5剃%季，迷溝精道踩3梅為純剩拔余押部縣分帆時抱，勒出抵水陷總溜氮情濃桿度仙觀樓測粉為餓最摟低喂，桃整觀個市工倍藝勁需姻氧飼量終降運(yùn)低惑到繭1鍬7蹄1出0守k投g祖/麗d怎，匆即摘降欄低跪2儀4饞%普。摔預(yù)湯測位的魂D聲O激及評總皇氮公濃曲度蔑(擺見姨表稍7畫)玉與棵生素產(chǎn)憐規(guī)俗模餡的窄實(shí)視際賢運(yùn)笨行督數(shù)笑據(jù)去很忌相逢似斬(也見畏表禁5圖、痕表便6攀)腎。礙外弦溝懸道攪足鉆夠捐的傭充讓氧讓可向使貢氨仔氮報在必其張中萄達(dá)療到裳最婚大屢程壺度嫂的偶硝壽化艇，密而卸限對制賓的歌供須氧庫又跳允悲許聞顯喉著屆的察反畫硝奴化繪反揮應(yīng)砍在廈其脈中榮發(fā)蘭生劍。表6

Elmwood污水廠營養(yǎng)數(shù)據(jù)時間地點(diǎn)TN①TPNH3-NNO3-NNO2-NDO1996-02-23Orbal1溝道1--7.0＜0.02＜0.020.35溝道2--6.5＜0.020.30.18Orbal

2溝道1--7.6＜0.020.250.15溝道2--6.8＜.02＜0.020.101996-04-17計算的進(jìn)水12.00.918.8---Orbal1溝道13.10.552.2＜0.40.02-溝道21.10.341.31.30.10-Orbal

2溝道13.61.032.70.8＜0.02-溝道2＜1.00.541.60.90.02-注

①

檢測是通過玻璃漏斗過濾之后進(jìn)行的表7

Elmwood污水廠采用IAWQASMⅡ模型的工藝分析地點(diǎn)體積（m3)濃度（mg/L）多余充氧限制充氧限制充氧①DONH3-NNO3-NDONH3-NNO3-NDONH3-NNO3-N溝道1③單元1③5375

8952.90.519.70.61.42.10.61.04.0單元28962.30.419.70.31.32.00.41.03.96單元38961.90.419.70.11.32.00.20.93.8單元4③8962.90.319.70.61.22.00.70.93.8單元58962.50.319.80.31.22.00.40.83.8單元68962.10.219.80.21.21.90.20.83.8溝道2③35602.40.119.52.20.11.81.60.13.6溝道3③18152.70.119.62.80.11.82.30.13.4注①混合液內(nèi)循環(huán)量從溝道3到溝道1為22500m3/d

②混合液在本溝道內(nèi)循環(huán)量為58×104m3/d（以達(dá)到0.3m/s流速）

③帶有曝氣轉(zhuǎn)碟的單元

混合液從溝道3循環(huán)到溝道1被列為模擬的第三種情況。出人意料的是出水硝酸鹽氮稍有增加，其原因是由于溝道3中低有機(jī)物含量的混合液回流至溝道1時降低了溝道1中現(xiàn)有的滿足反硝化反應(yīng)的有機(jī)物濃度。然而這并不是一個通常的結(jié)果，其展示了該系統(tǒng)相互反應(yīng)的性質(zhì)。

以上結(jié)果表明，在Orbal工藝中應(yīng)用已有的工藝模式可對氮的去除進(jìn)行定性分析。有趣的是在模擬分析中，明顯區(qū)分的好氧及缺氧段并沒有在表7中被顯示。因此先前討論的同時硝化/反硝化的第二個機(jī)理，即菌膠團(tuán)微環(huán)境，可能在該系統(tǒng)中起著重要作用。值得注意的是IAWQASMⅠ模型建立的根據(jù)是：①獨(dú)立作用的自養(yǎng)硝化菌及異養(yǎng)反硝化細(xì)菌；②不存在反硝化自養(yǎng)菌。因此它表示了新的微生物菌種可能并不是解釋SBNR在Orbal系統(tǒng)的要素?？傊@些分析結(jié)果提供了一個分析該系統(tǒng)脫氮能力的基本概念。2.3數(shù)據(jù)表明同時除磷

如上所述，至少有兩個污水廠出水總磷數(shù)據(jù)表明強(qiáng)化生物除磷可能發(fā)生。這兩個廠(Elmwood和SweetwaterCreek)原污水BOD5/TP比值約為40mgBOD/mgTP，有益于獲得極好的生物除磷效果。表8是由上述兩個污水廠及另外兩個污水廠提供的數(shù)據(jù)。以上數(shù)據(jù)的采集并沒有化學(xué)加藥成分，說明在沒有加藥的情況下，極好的除磷效果可在Orbal工藝中獲得。表8

無化學(xué)加藥的（Orbal）污水處理廠除磷效果污水廠Q（m3/d)進(jìn)水TP（mg/L）出水TP（mg/L）Hartland,MI22710.73.26Hammonton,NJ3400-1.70ElmwoodWWTP71005.40.53McMinnville,Or151004.50.17正如表6中Elmwood污水廠的數(shù)據(jù)所示，溶解的總磷濃度在溝道1和溝道2通常很低，這表明磷的釋放可能與強(qiáng)化生物除磷有關(guān)[1]，而此處并不是這種情況。在Elmwood污水廠中，磷在VSS中的濃度約為2.5%(P/VSS)，這表明磷在混合液污泥中的積累超過其合成細(xì)胞所需的磷，并且這個數(shù)據(jù)也與產(chǎn)生強(qiáng)化生物除磷的結(jié)果相一致。Cinar等人觀察到生物除磷在一個閉環(huán)的、采用曝氣轉(zhuǎn)碟的生物反應(yīng)池中發(fā)生，然而他們卻未能應(yīng)用IAWQASMⅠ對該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析[3]。因此，需要進(jìn)一步研究和更充分理解在這些工藝中除磷的機(jī)理。正如在分析同時硝化/反硝化的脫氮過程中沒有在外溝道發(fā)現(xiàn)明顯的缺氧段一樣，在Orbal系統(tǒng)的各溝道中也沒有發(fā)現(xiàn)明顯的、生物除磷所特有的厭氧段。然而與生物脫氮情況相似，生物除磷所必需的厭氧條件完全可能會在菌膠團(tuán)內(nèi)部形成或發(fā)展。3結(jié)論本文對6個采用分段、閉環(huán)溝道生產(chǎn)規(guī)模的活性污泥處理廠去除營養(yǎng)運(yùn)行效果進(jìn)行了全面的分析與研究。根據(jù)初步的評價結(jié)果，得出以下結(jié)論：

①在所有選定的污水廠中均觀察到較低的氨氮、TN及硝酸鹽氮出水濃度。其中2個廠總氮去除率為85%～90%，3個廠出水總氮在3～5mg/L范圍內(nèi)，這些數(shù)據(jù)表明這種閉路、環(huán)形溝道的工藝構(gòu)形具有極好的脫氮條件。泥齡較長使硝化反應(yīng)很易發(fā)生，且外溝道處于低DO濃度。這些采用內(nèi)循環(huán)方式即把混合液從內(nèi)溝道打入外溝道的污水廠，通常能達(dá)到更低的出水硝酸鹽氮濃度。

②Orbal工藝各溝道溶解氧分布數(shù)據(jù)表明，很明顯的缺氧及好氧段并沒有在各溝道內(nèi)形成。由于曝氣轉(zhuǎn)碟較好的混合能力，使外溝道溶解氧呈均勻一致的低濃度。

③沿各溝道數(shù)據(jù)分布表明，系統(tǒng)中均勻一致的低氮濃度是其達(dá)到高效脫氮的證明，該結(jié)果通常與那種缺少明顯的缺氧及好氧段工藝結(jié)果相一致。

④氮的去除可以用IAWQASMⅠ進(jìn)行分析。ASMⅠ是根據(jù)傳統(tǒng)的對微生物的認(rèn)識而建立的，它表明該系統(tǒng)高效脫氮的結(jié)果并不是由新的微生物來完成的，但這并不意味著新的微生物并不存在于系統(tǒng)中。

⑤應(yīng)用ASMⅠ工藝模型表明獨(dú)立的明顯的缺氧與好氧段并沒有在此系統(tǒng)中發(fā)展及形成。因而，也進(jìn)一步說明發(fā)生在菌膠團(tuán)內(nèi)部的反硝化反應(yīng)在其整個系統(tǒng)脫氮的機(jī)理中扮演相當(dāng)重要的角色。

⑥根據(jù)對現(xiàn)有污水廠含磷數(shù)據(jù)的分析表明，這些廠或具有較低的總磷出水濃度，或其磷的去除超過用于合成生物細(xì)胞所需的磷。由于并沒有向系統(tǒng)添加化學(xué)藥劑，故解釋這些多余磷的去除可能是通過生物除磷來完成的。

⑦現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，明顯的厭氧段并沒有在系統(tǒng)中存在。因此，推測磷的釋放可能發(fā)生在菌膠團(tuán)內(nèi)部的厭氧段。外溝道液相中低DO濃度將更易使其在菌膠團(tuán)內(nèi)部形成厭氧環(huán)境。

⑧SBNR可能在Orbal工藝中發(fā)生，因而使該工藝系統(tǒng)成為進(jìn)一步研究SBNR現(xiàn)象的很好的對象。參考文獻(xiàn)1GrodyCPL,DaiggerJrGT,LimHC.BiologicalWastewaterTreatment.2nded.NewYork:Marcel

Dekker

2VanMunchEP,LandP,KellerJ.Simultaneousnitrificationanddenitrificationinbench-scalesequencingbatchreactors.WaterScienceandTechnology,1996;20(2):277～284

3CinarO,DaiggerGT,GraefSP.EvaluationofIAWQactivatedsludgemodelNo.2usingsteady-statedatafromfourfull-scalewastewatertreatmentplants.WaterEnvironmentResearch,1998;70:1216～1224

4BrewerH,StephensonJP,GreenD.PlantoptimizationusingonlinephosphorusanalyzersandautomatedSRTcontroltoachieveharbourdelisting.In:ProceedingsoftheWaterEnvironmentFederation68thAnnua