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。     

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。     

低碳源下SBR中反硝化除磷菌培养及驯化研究

采集某城市污水处理厂的A/O工艺回流活性污泥作为污泥样品,利用SBR反应器,以硝酸盐为电子受体,在低碳源下,培养和驯化反硝化除磷菌。第一阶段采用厌氧／好氧／沉淀／排水的运行方式10周期,第二阶段采用厌氧／好氧／缺氧／好氧／沉淀／排水运行方式40周期。反硝化脱氮除磷性能的测试结果表明,经培养驯化得到的反硝化除磷菌处理低碳源废水,PO_43－-P的去除率达96%,出水浓度稳定在0.4mg/L 以下;NH₄₊-N去除率达78%,出水浓度稳定在3mg/L 以下;COD的去除率达86%,出水浓度稳定在20mg/L以下;表明采用SBR反应器进行反硝化菌的培养驯化是可行的。     

不同电子受体影响下的反硝化除磷过程

为进一步了解反硝化除磷菌的代谢行为,以序批式反应器(SBR)在厌氧/好氧条件下培养的活性污泥为对象,进行批次试验,研究了不同电子受体对反硝化缺氧吸磷的影响.结果证实:只要有电子受体存在,不论是硝氮(NO3--N)还是亚硝氮(NO2--N),缺氧吸磷都会发生,但NO2--N的缺氧吸磷量相对较少;反应开始时的电子受体质量浓度对反应过程影响很大,试验中NO3--N质量浓度为30mg/L、NO2--N质量浓度为20mg/L时吸磷量和吸磷速率均达到最高值;低于该值时,吸磷量和吸磷速率随着电子受体质量浓度的提高而增加;高于该值时,吸磷量和吸磷速率随着电子受体质量浓度的提高而减少;NO2--N质量浓度达80mg/L时,没有发现对反应的抑制作用;好氧吸磷效果好于缺氧吸磷.试验还发现反应器在厌氧/缺氧条件下连续运行时,反硝化除磷菌的厌氧释磷和缺氧吸磷能力将很快丧失.     

连续流双污泥系统反硝化除磷脱氮特性

以生活污水为处理对象 ,对基于缺氧吸磷理论开发出的连续流厌氧 /缺氧 -硝化 (A2 N)双污泥新工艺反硝化除磷脱氮的性能进行了考察 .试验结果表明 :A2 N双泥系统能使硝化菌和反硝化聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长 ,利于系统脱氮除磷的稳定和高效 ,可控制性也得到了提高 .研究发现 ,当进水 ρ(C) / ρ(N)为 3.97时 ,ρ(总氧 ,TN) / ρ(总磷 ,TP)和化学耗氧量 (COD)去除率分别为 80 .99% ,92 .87%和 91% ;而当提高进水 ρ(C) / ρ(N)至 6 .4 9时 ,可进一步提高脱氮除磷效果 ,ρ(TN) ,ρ(TP)和COD去除率分别达到 92 .7% ,97.95 %和 95 % .可见 ,该工艺较适合进水COD/ ρ(TN) 偏低的城市污水脱氮除磷处理 .     

低碳源下序列间歇式活性污泥法中反硝化除磷菌培养及驯化研究

采集某城市污水处理厂的A/O工艺回流活性污泥作为污泥样品,利用SBR反应器,以硝酸盐为电子受体,在低碳源下,培养和驯化反硝化除磷菌。第一阶段采用厌氧/好氧/沉淀/排水的运行方式10周期,第二阶段采用厌氧/好氧/缺氧/好氧/沉淀/排水运行方式40周期。反硝化脱氮除磷性能的测试结果表明,经培养驯化得到的反硝化除磷菌处理低碳源废水,PO43--P的去除率达96%,出水浓度稳定在0.4 mg/L以下;NH4+-N去除率达78%,出水浓度稳定在3 mg/L以下;COD的去除率达86%,出水浓度稳定在20 mg/L以下;表明采用SBR反应器进行反硝化菌的培养驯化是可行的。     

新型反硝化脱氮除磷工艺及其影响因素研究

传统的脱氮除磷联合工艺,往往因为除磷、脱氮两方面固有的矛盾性使处理出水的氮、磷含量不能同时达标.反硝化除磷新理论的提出,及以此为理论指导的连续流H ITNP双污泥工艺的设计开发为有效解决这一矛盾问题提供了新对策.利用人工合成污水,对新开发的H ITNP反硝化脱氮除磷工艺进行了研究.发现C/TN、C/TP、MLSS、SRT、DO和pH值等运行参数对工艺处理效果有较大的影响.试验结果表明,选择合理的运行参数,该工艺对NH3—N、TN、TP和COD的平均去除率分别达到96%,84%,90%和93%.     

A2SBR 反硝化除磷系统的启动和脱氮除磷性能

采用厌氧-缺氧SBR(A2SBR)系统,研究了反硝化除磷单污泥系统的启动条件,并考查了该工艺的脱氮除磷效能。结果表明,以城市生活污水处理厂活性污泥为种泥,在厌氧相进水COD浓度250mg·L-1,缺氧相进水NO-3-N浓度30mg·L-1左右时,通过"厌氧-沉淀排水-缺氧-沉淀排水"的周期性运行,可在29d内成功启动A2SBR反硝化除磷系统;运行方式改为"厌氧-缺氧-沉淀排水"后,A2SBR系统很快达到了稳定,在厌氧相和缺氧相HRT分别为3h和4.5h的条件下,其脱氮和除磷效率可分别达到90%和95%,COD去除率大于88%,最终出水的COD,NO-3-N和PO3-4-P浓度可分别降至28,3.35,0.57mg·L-1,表现出良好的反硝化脱氮和除磷性能。     

厌氧反应时间对反硝化聚磷功效及微生物种群的影响

采用厌氧/缺氧/好氧序批式反应器(An/A/O-SBR),考察了不同厌氧反应时间(分别为90,120和150min)长期运行条件下的反硝化除磷效果,并利用荧光原位杂交(FISH)技术分析了系统内微生物种群的结构变化.结果发现,厌氧反应时间为90 min系统合成的聚羟基烷酸酯(PHA)量最高,脱氮和除磷平均去除率分别达到92％和93％,聚磷菌占总菌的(58±2.3)％;厌氧反应时间为120 min的系统脱氮和除磷平均去除率分别达到97％和73％,聚磷菌占总菌的(50±2.2)％.而厌氧反应时间为150min的系统合成PHA最低,平均脱氮率仅为79％,聚磷菌数量也减少至(45±2.7)％.厌氧反应时间过长致使PHA含量水平下降,继而发生游离亚硝酸(FNA)的积累,这是导致系统脱氮除磷效率降低的主要原因.     

SUFR系统进水COD浓度对反硝化除磷的影响

对螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor, SUFR)中进水COD浓度对反硝化吸磷的影响进行了深入的研究,通过分析发现:1)缺氧反应器内出现了明显的反硝化吸磷现象,且当COD浓度在250～450 mg/L时效果显著;2)当进水COD浓度在400 mg/L左右时,厌氧释磷量和缺氧吸磷量均达到最大值,并且缺氧吸磷效率也最高;3)对不同COD负荷下厌氧释磷速率、缺氧反硝化吸磷速率以及PHB之间的关系进行分析.     

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。     

好氧段对反硝化除磷系统的影响

生物除磷系统在厌氧/缺氧交替变化的环境中可以发生反硝化除磷现象,通过研究发现:没有好氧段的A/A-SBR系统除磷能力低于有好氧段的A/AO-SBR系统,而且随着运行时间的增加A/A-SBR系统的除磷能力逐渐减弱,污泥产率也从起始的0.22 Gmlss/Gcod d逐渐下降趋于零增长甚至负增长.试验结果表明,设置后好氧段是保证反硝化除磷系统稳定运行的关键.但是,较长的好氧时间将导致NO3-N的积累,并抑制A/AO-SBR系统除磷,而 0.5 h的后好氧时间既可以确保A/AO-SBR反硝化除磷系统的稳定运行又可以获得好的除磷效果.     

序批式生物膜反应器的除磷特性及影响因素

针对连续流生物膜法有机物去除率和脱氮率高、除磷率低的缺点，为提高生物膜的除磷效率，通过构建厌卓／好氧交替运行的序枇式生物膜反应器（SBBR），合理调控厌氧和好氧段的运行时间，处理广州地区碳源偏低的城市污水，考察SBBR除磷的效率和特性．结果显示，当进水总磷（TP）质量浓度为1．65～7．10mg／L时，出水TP质量浓度在0．085-0．5mg／L之间，去除率达到90％以上．在此基础上，对SBBR的厌氧和好氧段的工．艺特性及控制影响因素进行分析，指出厌氧／好氧交替运行的工序是采用SBBR处理城市污水时高效除磷的前提和基础，且磷有效释放量、有机物降解与除磷效率之间具有良好的线性相关性，确保厌氧磷的最大有效释放是SBBR系统高效除磷的关键．     

SUFR系统中同时反硝化吸磷现象的试验研究

螺旋升流式反应器(Spiral Up-Flow Reactor,SUFR)是一种新型的污水处理工艺,该工艺对污水中COD、TN、TP的去除效果较好,出水浓度分别低于28 mg/L、10 mg/L和0.5mg/L.本文对螺旋升流式反应器脱氮除磷系统中的反硝化吸磷现象进行了深入的研究,通过分析发现,适当的COD浓度和DO浓度有利于同时反硝化吸磷现象的发生。     

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.     

低温环境下聚磷微生物的富集驯化研究

针对低温环境下生物强化除磷工艺的启动与运行,研究了厌氧/好氧和厌氧/缺氧两种模式富集驯化好氧聚磷菌和反硝化聚磷菌的效果.研究表明,以城市污水处理厂活性污泥为接种污泥,在8~11℃的低温环境下能有效完成好氧和反硝化聚磷菌的富集驯化,厌氧/好氧和厌氧/缺氧反应器分别在第40d和第80d达到稳定状态.厌氧/好氧反应器内污泥释磷和吸磷能力强于厌氧/缺氧反应器内污泥,分别为27.7 mg P/g MLVSS,35.2mg P/g MLVSS,17.4mg P/g MLVSS,23.1mg P/g MLVSS.反硝化聚磷菌可以在好氧条件下以氧为电子受体快速吸收磷,而好氧聚磷菌在缺氧环境中以硝酸盐为电子受体立即吸收磷的能力较弱,仅为6.9mgP/gMLVSS,占好氧吸磷的19.6%.厌氧/好氧和厌氧/缺氧两个反应器富集前后聚磷菌(Accumulibacter)的丰度分别由9.3%(接种污泥)增加到79.3%(好氧聚磷菌)和61.6%(反硝化聚磷菌),同样表明了在该低温环境下两个生物强化除磷工艺均实现了Accumulibacter的有效富集.