反硝化除磷工艺原理及研究进展

反硝化除磷将反硝化和除磷两个过程合二为一,一碳两用,达到了同步脱氮除磷的目的。本文在简要介绍废水生物脱氮除磷现状的基础上,分析了现有工艺难以达到N、P同时高效去除的原因,探讨了反硝化除磷工艺的发现以及证实过程,综合分析了几种反硝化除磷工艺的原理、特点以及研究进展。     

反硝化除磷技术综述

综述当前反硝化聚磷菌的生物学机理及其工艺运行的主要影响因素,重点分析单污泥反硝化除磷工艺(BCFS)和双污泥反硝化除磷工艺(DEPHAONOX和A2N),总结其运行特点,并从生物学、在线检测技术开发和工艺改造3个角度,对反硝化除磷技术未来研究重点方向作出展望。     

传统生物脱氮除磷与反硝化除磷脱氮工艺的比较

在介绍传统脱氮除磷工艺和反硝化除磷脱氮工艺过程的基础上,对两者的反应机理及脱氮除磷效果进行了比较和分析。     

反硝化除磷过程中影响因素的探讨

介绍了反硝化除磷的机理和影响因素;讨论和分析了污泥龄、NO3-、NO2-、溶解氧和氧化还原电位、碳源、温度、MLSS、pH等对反硝化除磷效果的影响,指出反硝化除磷工艺是适合可持续发展的绿色工艺。     

城市污水生物脱氮除磷技术进展

在阐述城市污水生物脱氮除磷机理的基础上，分析生物脱氮除磷的MSBR工艺、UCT工艺和BCFS工艺。认为随着近代生物学的发展以及对生物技术的掌握，目前生物脱氮除磷技术的研究主要集中在同时硝化反硝化技术、短程硝化反硝化技术、反硝化除磷技术和厌氧氨氧化技术。随着生物脱氮除磷技术研究的深入，工艺简单、处理效率高、能耗低的组合新工艺将成为脱氮除磷工艺的发展趋势。     

脱氮除磷膜-生物反应器的除磷效果及特性

为了研究在脱氮除磷膜-生物反应器中的除磷效果及特性,主要考察了反应器处理生活污水过程对总磷的稳定去除效果,以及生物生长除磷、反硝化聚磷、好氧聚磷、膜截留除磷等不同除磷途径对除磷的贡献.试验结果表明,该工艺取得了较好且稳定的除磷效果,总磷的平均去除率为92.0%.在脱氮除磷膜-生物反应器中,缺氧区发生的反硝化聚磷占到了生物聚磷总量的34.0%～38.6%,反硝化聚磷得到了强化.此外,膜本身对胶体形态磷有一定的截留作用,对进一步降低出水磷浓度起到了一定作用.     

pH值对反硝化除磷的影响

概述了SBR工艺中的反硝化除磷现象,讨论了SBR反硝化除磷工艺中pH值、碳源、聚磷菌与非聚磷菌竞争、污泥龄等影响因素。采用厌氧、缺氧SBR反应器研究了厌氧段和缺氧段pH值变化对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程的影响。结果表明,当厌氧段pH=8.0、缺氧段pH=7.0±0.1时,脱氮除磷效果最好。     

缺氧段碳源浓度对反硝化聚磷的影响

为了提高反硝化除磷工艺的脱氮除磷效率,以反硝化除磷污泥为研究对象,采用静态试验进行对比研究,考察碳源浓度对缺氧反硝化聚磷的影响.结果表明:当缺氧段初始碳源浓度为10.0 mg/L时,亚硝酸盐积累严重,反硝化聚磷受到抑制;当缺氧段初始碳源浓度由24.6 mg/L上升至176.8 mg/L时,随着碳源浓度的增加,反硝化速率...     

SBR反硝化除磷工艺的影响因素浅析

结合近年来国内外最新研究成果,对SBR系统反硝化除磷的机理、主要影响因素进行了分析、总结,主要讨论了负荷、O2浓度、C/N比等因素对反硝化除磷的影响,以期为传统脱氮除磷工艺的研究、改进提供参考和依据。     

AOA-SBR工艺污水处理效果及其强化生物除磷性能

为探究AOA-SBR工艺的污水处理效果及其强化生物除磷性能,试验采用厌氧、好氧和缺氧运行模式的SBR反应器进行研究.结果表明,AOA-SBR工艺具有较好的污水处理效果,在增设的缺氧段中发生的反硝化除磷现象,强化了系统脱氮除磷能力.试验期间,在缺氧阶段COD浓度、N H+4—N质量浓度、T N浓度、T P浓度平均分别下降了12、0.35、3、7.36 m g/L,最终平均去除率分别为89.71％ 、99.03％ 、78.56％ 、87.28％.ORP、DO、pH的历时均能较好地反映AOA-SBR工艺在不同时段的生化反应状态.经过培养驯化后,AOA-SBR系统内聚磷菌属Tetrasphaera和反硝化聚磷菌属Dechloromonas均得到明显的富集;主要脱氮功能菌属逐渐由Thauera、Thermomonas、Terrimonas演替为内源反硝化能力较强的Can-didatus_Competibacter、Pseudomonas等菌属,内源反硝化菌和反硝化除磷菌的共同作用保障了系统的脱氮效果.试验结果为AOA-SBR工艺实际应用和推广提供了参考.     

DNP-MSBR工艺中生物膜硝化能力对缺氧除磷的影响

对DNP-MSBR工艺中生物膜硝化区的挂膜启动、硝化影响因素、出水NO3--N产率、系统中同步硝化反硝化现象进行了分析,从而得出好氧区硝化能力对缺氧区反硝化除磷效果的影响.结果表明,保证生物膜硝化反应区氨氮负荷小于0.12 kg/m3.d,COD负荷小于0.5 kg/m3.d,DO为5~6 mg/L时,可以减弱硝化区好氧反硝化脱氮现象发生,保证硝化系统硝酸盐产率,使得DNP-MSBR工艺中缺氧区取得较好的反硝化除磷效果.     

生物脱氮除磷新技术

综述了反硝化除磷技术的原理及其影响因素：pH值、溶解氧、污泥停留时间、MISS值等的研究概况;硝化与反硝化技术的原理及其影响因素：碳源、溶解氧、絮凝体特性等的研究概况．短程硝化反硝化技术的原理及其影响因素：温度、pH值、氨浓度、溶解氧等的研究概况以及厌氧氨氧化技术的原理及其影响因素：抑制物、pH值、温度等的研究概况．并对反硝化除磷、同时硝化与反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等生物脱氮除磷新技术的相关工艺及其特点进行了评述．     

DNPAOs的富集及其同步除磷脱氮的实验研究

采用强化除磷反应器,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧过程,分两阶段对硝化菌和反硝化聚磷菌(DNPAOS)进行选择和富集,形成了以二者为优势菌群的同步强化生物除磷脱氮体系。实验结果表明,体系同时存在硝化和反硝化吸磷过程,达到在废水处理过程中同时脱氮除磷的效果,经过58周期的厌氧/缺氧驯化富集,污水氨氮和总磷的去除率分别达到了93%和97%,DNPAOS占总PAOS的48%。     

A_2N-IC工艺诱导结晶柱位置选择及投药量优化

针对传统生物脱氮除磷工艺处理生活污水时碳源不足、聚磷菌与反硝化菌对碳源存在竞争、泥龄矛盾难以协调等问题,提出了双污泥反硝化聚磷-诱导结晶磷回收新工艺.该工艺不仅可以有效提高污水脱氮除磷效率,还可实现磷资源的有效回收.针对该新型工艺,以厌氧释磷的富磷上清液为研究对象,利用对比试验优选结晶柱在生物系统中的位置,并考察结晶柱中钙盐投加量对化学除磷的影响.结果表明:从优化结晶过程p H的角度考虑,诱导结晶化学除磷系统宜放置于厌氧沉淀池后;钙盐投加量的增加并不能显著增加磷回收率,但在增加沉淀过程后,增加钙离子投加量可明显提高化学除磷量;粗糙的晶种表面更容易聚集钙磷结晶物,无定形钙磷化合物可能为结晶产物的主要前驱物.     

A2N-IC新工艺与A2N工艺脱氮除磷性能对比研究

为了实现污水中磷的高效去除和磷资源回收,将化学除磷技术与双污泥反硝化聚磷工艺(Anaerobic/Anoxic/Nitration,A2N)结合,开发了新型双污泥反硝化聚磷诱导结晶磷回收工艺(Anaerobic/Anoxic/Nitration-Induced Crystallization process,A2N-IC),并比较了A2N-IC工艺和A2N工艺的脱氮除磷性能.结果表明:在进水总磷(Total Phos-phorus,TP)浓度为5.22～8.31mg/L的情况下,A2N,A2N-IC工艺TP去除率分别为87.4%,99.6%,A2N-IC除磷效率和稳定性明显优于A2N工艺.2种工艺对氨氮的去除效果基本相同,分别为84.8%,84.4%.A2N-IC工艺中化学除磷对生物除磷的辅助是保证该工艺稳定高效运行的主要原因.A2N-IC工艺结晶柱中的主要产物为羟基磷酸钙,鸟粪石在结晶柱中难以形成.     

氧化沟工艺脱氮除磷研究现状

目前，氧化沟工艺已成为国内外污水处理厂的主流工艺，但对于该工艺的系统研究并不多，在生物处理理论方面，同步硝化反硝化和反硝化除磷备受关注，因此对氧化沟工艺进行该方面的研究更具现实意义。     

序批式移动床生物膜反应器强化反硝化除磷处理低碳源污水

 为探讨反硝化除磷工艺对低碳源生活污水的处理性能,在序批式移动床生物膜反应器(SBMBBR) 中,通过对反硝化除磷菌的驯化,考察厌氧过程中COD 质量浓度、pH 值对释磷以及缺氧阶段NO₃^--N 和NO₂^--N 质量浓度对反硝化吸磷性能的影响。实验结果表明:周期为8 h 的运行中,COD、氨氮、TP 的去除率分别达到95%、90%、90%以上,出水质量浓度分别为8.07、3.67、0.46 mg/L,达到城镇污水一级A 排放标准。NO₃^--N 作为电子受体,60 mg/L 取得最佳的缺氧吸磷效果,高于20 mg/L 的NO₂^--N 作为电子受体时,反硝化除磷菌活性受到抑制。研究表明,在序批式移动床生物膜反应器中,以NO₃^--N作为电子受体进行反硝化除磷具有很好的处理效果。     

三级SBR除磷脱氮工艺处理生活污水

根据生物除磷和反硝化脱氮的机理,污水的脱氮除磷存在基质竞争和泥龄方面的矛盾.为解决该矛盾开发了一种新的污水生物处理反应工艺--三级序批式活性污泥法(三级SBR法),并运用该方法处理了生活污水.该工艺将具有硝化、聚磷和去碳功能的细菌种群分别控制在三级反应器中优势生长并结合反硝化除磷技术.实验表明,处理效果稳定,COD 、TN 、TP去除率平均为87%、80%、86%,并可以减少能耗,节约碳源.该工艺能取得较好的同时脱氮除磷效果,且操作简便,运行费用低,有较好的应用前景.     

A 2O-MBR工艺反硝化脱氮除磷研究

以自行设计的双反应器A2O-MBR为研究对象.对模拟生活废水的脱氮除磷进行了研究.结果表明:当N、P负荷为0.14和0.3 kg·m-3·d-1时,COD、N、P去除率分别为90.5%、80.6%和67.7%,系统不必外投硝酸盐即可实现反硝化除磷.具有很强的反硝化脱氪除磷能力,反硝化聚磷菌(DPAOs)占总聚磷菌(PAO)的比例和反硝化除磷量占总除磷量的比率分别达70.00%和69.81%;污泥回漉中硝酸盐量超过一定范围会发生对厌氧释磷的抑制.本系统中当进水ρ(COD):ρ(TP)为30:1时,进水COD与回流污泥硝酸盐的比例应高于30:1.采用问歇抽吸出水有助于延缓膜污染,膜出水不受污泥沉降性的影响.     

有机碳源浓度对反硝化除磷的影向研究

广州地区城市污水碳量严重偏低、碳氮磷比例失调,其同步脱氮除磷一直是个难题,为此以SBR法就有机碳源浓度对反硝化除磷的影响进行研究.试验表明:在进水COD为180 mg·L-1的低碳运行下,反硝化除磷系统能够长期稳定运行,除磷效率达到99.2%;随着进水COD浓度从80 mg·L-1提高到240 mg·L-1,厌氧释磷量增加,缺氧反硝化速率与吸磷速率增加;缺氧段存在的COD浓度越高,对缺氧吸磷的抑制作用越大,随着缺氧段有机物浓度的增加,反硝化速率变大,吸磷速率变小,说明缺氧段存在外碳源会优先支持反硝化作用,抑制PHB作为内碳源的使用.