污水生物脱氮除磷工艺研究

2020-07-26 14:19刘万琦曲红艾胜书张才望李金龙陈思农苏晓萌
科技创新与应用 2020年22期
关键词:新工艺

刘万琦 曲红 艾胜书 张才望 李金龙 陈思农 苏晓萌

摘  要:近年来,随着脱氮除磷工艺的不断发展,产生了很多新工艺。这些工艺在处理效果上都优于传统的脱氮除磷工艺。文章通过总结分析传统生物脱氮除磷工艺研究与应用现状,以及对新型污水生物脱氮除磷工艺的技术需求,介绍了一种具有在同一个反应器内部,能够同时完成污染物、氮磷去除的一种新型污水生物处理工艺及其研究进展,为后期污水生物处理提供新的技术支持。

关键词:脱氮除磷;微压内循环;新工艺

中图分类号:X703         文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2020)22-0047-02

Abstract: In recent years, with the continuous development of nitrogen removal and phosphorus process, a lot of new processes have been produced. These processes are better than the traditional denitrification and phosphorus removal process in terms of treatment. By summarizing and analyzing the research and application of traditional biological denitrification and phosphorus removal process, as well as the technical demand for the new sewage biological denitrification process, this paper introduces a new type of sewage biological treatment process within the same reactor that can simultaneously complete the removal of pollutants and nitrogen phosphorus and its research progress, and provides new technical support for post-sewage biological treatment.

Keywords: denitrogen removal and phosphorus; micro-pressure inner circulation; new process

當今社会水资源短缺是可持续发展面临的主要挑战之一。随着国民经济持续健康稳定的发展,气候条件的不断变化,人类对水资源的需求量逐渐增大的同时水污染现象也日益严重[1]。污水处理、水资源再生是目前研究的热点。现行城市污水处理工艺有传统活性污泥法、SBR工艺、AB工艺、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟等,都能达到较好的处理效果[2],有机物污染得到了遏制,但氮、磷超标排放使中国66.2%的主要水体污染很严重,导致富营养化问题日益严重、更加普遍。脱氮除磷已成为当今城市污水处理厂亟待解决的问题。本文在分析了国内生物脱氮除磷工艺的研究进展及存在的问题,介绍了一种新型污水生物处理技术微压内循环多生物相工艺的研究进展。

1 传统生物脱氮除磷工艺的研究进展及存在的问题

我国污水处理厂应用较多的污水处理工艺有A/O工艺、A2/O工艺、改良A2/O、UCT、改良UCT、五段Bardenpho,Phostrip、氧化沟工艺、TETRA 深度脱氮、SBR等,去除有机物、氮、磷的效果都很好。A2/O工艺分为厌氧-缺氧-好氧三个阶段,在好氧区进行硝化反应污染物在硝化菌的作用下将有机氮转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,然后回流到缺氧池进行反硝化反应,在反硝化菌的作用下,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮被还原成氮气排入到大气中。沉淀池部分污泥回流到缺氧池中进行磷的释放。

A2/O工艺具有结构简单,去除效果好,水力停留时间短,操作管理方便,抑制丝状菌生长等优点,但需要内外回流加大了能量的消耗;需要及时排泥,否则将会导致聚磷菌进行内源呼吸,将细胞消耗殆尽,对厌氧区造成影响。

倒置A2/O工艺是将缺氧池和厌氧池的位置相互调换,解决A2/O工艺硝酸盐氮浓度过高对系统的除磷效果以及厌氧池的厌氧环境会造成影响的问题。但在缺氧池进行反硝化需要进行外投加碳源,对厌氧释磷不利,降低除磷效率[3]。

改良的UCT工艺由厌氧池、两个缺氧池、好氧池、沉淀池组成。缺氧1池只接受沉淀池的回流污泥,同时缺氧1池有混合液回流至厌氧池,以补充厌氧池中污泥的流失。回流污泥携带的硝态氮在缺氧1池中经反硝化被完全去除。在缺氧2池中接受来自好氧池的混合液回流,同时进行反硝化,缺氧1池出水中的NO3-N带进厌氧池使之保持较为严格的厌氧环境,从而提高系统的除磷效率[4]。

SBR工艺是在同一单体内进行硝化和反硝化,通过控制不同的操作参数,实现厌氧区、缺氧区、好氧区,初沉池、二沉池、生物降解于一体。缓解水质、水量波动带来去除效率低等问题。但也存在由于交替运行使生物菌群不能达到良好的生存环境,呈现出一种生物快速增长另几种生物受到抑制的现象[5]。

虽然各工艺都有各自的特点,但也存在结构复杂,管理要求高,工艺流程长,能耗高,运行效果不稳定等缺点。

2 生物脱氮除磷新工艺的发展趋势

针对城市污水处理工艺构筑物占地面积大、需要外加碳源、脱氮除磷效果不理想、污泥回流耗能等缺点,国内外学者对生物脱氮除磷技术进行深入研究,在SBR工艺的基础上研发了一种将活性污泥法与生物膜有机结合的复合式生物膜反应器(SBBR工艺)[6],该工艺对污水有很好的处理效果,抗冲击负荷能力强;在传统A2O工艺的基础上,增加后置缺氧段并与膜生物反应器相结合研发了AAOA-MBR工艺,通过多点进水优化了内源配置,节约了碳源,强化了脱氮效果[7];AAO-BAF工艺,实现了氮、磷的同步高效去除[8]。

脱氮除磷新工艺的研发主要是利用短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等脱氮理论相互耦合,实现低能耗,高去除率的目标。降低能耗、无外加碳源、去除效率高的工艺仍是国内外学者研究的重点。

3 微压内循环多生物相处理技术

微压内循环多生物相生物处理技术是一种新型污水处理技术[9],实现在同一反应器内形成厌氧区、缺氧区、好氧区并存,多生物相协同生长的微压内循环多生物相反应器(MPR),为多种脱氮机制提供稳定各自适宜的环境,节省了硝化液回流设备的同时,减少了污泥回流量;反应器内溶解氧梯度的变化,解决了脱氮除磷的泥龄矛盾问题。常温条件下,MPR 反应器利用短程同时硝化反硝化脱氮,低温条件下,利用全程硝化反硝化脱氮[10]。

蓝君等[11]通过对微压内循环反应器和传统推流式反应器的初步调试,发现由于微压内循环反应器的内部特殊结构以及曝气方式可以有效解决传统推流式反应器存在的泡沫堆积问题。王帆[12]基于微压内循环多生物相处理技术,通过改变反应器内部增设半包围导流板设计出微压竖向双循环反应器,经过小试实验研究,得出结论:双循环反应器对有机物、氮磷的去除优于传统SBR,内部微生物种类丰富,相同运行條件下具有节能降耗的优势。

微压内循环多生物相反应器可以有效地去除城市污水中的有机物、氮、磷,其出水水质远远优于传统的城市污水处理方法。这些水可以作为多种水源,如冷却、绿化、景观用水等,甚至可以通过进一步深度处理,可以作为饮用水的补充水源。这样,城市污水不但不会污染环境,反而会解决我国日益严重的水资源短缺问题,有效的为城市提供二次水源。

4 结束语

目前,我国污水氮、磷的超标排放,使水体严重富营养化,严重破坏了生态环境,污水的生物脱氮除磷技术仍是研究的热点问题。研究出一套低能耗,处理效率高,运行管理简单,经济合理的工艺是未来发展的趋势,也适合我国的基本国情。微压内循环多生物相污水处理技术作为一种新型污水生物脱氮除磷工艺,具有广阔的应用前景。

参考文献:

[1]黎新,武艳如,吴楠.污水处理脱氮除磷新工艺研究现状[J].建材与装饰,2017(48):157-158.

[2]田曦,万立国,边德军.多菌群污水处理方法处理城市污水的理论研究[J].环境科学与技术,2010,33(S1):374-375.

[3]王辰辰.A2/O工艺处理城镇污水的脱氮除磷性能研究[D].河北工程大学,2019.

[4]沈耀良,王宝贞.LINPOR废水生物处理工艺及其应用[J].环境工程,1999(05):7-11.

[5]简耀先,何慧,李娇.SBR工艺除总氮总结[J].氮肥技术,2019,40(03):46-48.

[6]刘丽,白玥萌.新型废水生物处理工艺-SBBR的研究与应用[J].辽宁化工,2014,43(05):601-603+612.

[7]周元,金腊华,张一凡,等.AAOA-MBR工艺污水脱氮特性及脱氮机制[J].环境工程学报,2015,9(08):3739-3744.

[8]彭永臻,潘聪,孙事昊,等.进水碳氮比对中试AAO-BAF系统脱氮除磷性能的影响[J].北京工业大学学报,2019,45(09):904-910.

[9]边德军.微压内循环多生物相反应器研制及性能研究[D].东北师范大学,2015.

[10]Bian Dejun, Zhou Dandan, Huo Mingxin, et al. Improving oxygen dissolution and distribution in a bioreactor with enhanced simultaneous COD and nitrogen removal by simply introducing micro-pressure and swirl,2015,99(20):8741-9.

[11]蓝君,任庆凯,艾胜书,等.曝气池结构及曝气方式对泡沫去除的探析[J].长春工程学院学报(自然科学版),2015,16(04):54-56.

[12]王帆.城市污水生物处理单元工艺改进及效能研究[D].长春工程学院,2015.

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