生物化工企业废水处理中除磷机理及工艺分析

胡珍珠，王巍巍

(绍兴市生态环境局柯桥分局，浙江 绍兴 312030)

一般导致水体富营养化的主要元素有氮、磷、钾、铁等，因此在进行处理的时候，选择有机碳含量比较低的反应物。除了氮磷两种元素之外，其它的有机物在水体富营养化中的需求和影响也都比较低，因此并不能够成为限制因子。从这点上来说，在水体富营养化中的主要因子就是氮和磷。通常情况下在氮元素的含量在0.2～0.5 mg/L，磷元素含量0.02 mg/L的时候就会出现水体富营养化的现象。在湖泊中的蓝藻变能够借助固氮来实现对氮量的补充。从相关的分析研究中发现，每进入水体1 g的磷元素，就会出现干重约950 g的藻类植物生长。污水除磷技术对于防止水污染的作用非常明显，也就是说充分的减少水体中的磷元素数量，就能够预防以及治理水体富营养化的问题，达到污水处理的目的。

1 生物除磷机理

1.1 DPB原理

DPB，从某个角度上来说，就是厌氧反硝化除磷技术。这种技术的重点就是使用O2以及NO3来进行污水反应，进而在反应的过程中产生PHB以及糖原，以此来充分提升生物的新陈代谢能力。这点和传统的A/O法以及PAO方式有着较大的相似之处。对比传统的除磷工艺技术来说，DPB反硝化除磷技术的主要优势有如下几点：首先，能够有效的缩小反应器的体积；其次，能够进一步的降低电能的消耗量，并且还能够在吸收磷元素中的硝酸盐来有效的实现氧化反应，进而降低曝气量；再次，能够有效降低在除磷脱氮运动中所产生的污泥数量，从而减少污泥的处理费用[1]；最后就是要借助这种方式来降低BOD的消耗量，以此来有效的避免出现反硝化菌和聚磷菌之间所潜在的生物竞争问题，从而提升磷元素的处理效率。

1.2 PAO原理

20世纪70年代中期，在使用传统污泥处理技术的时候，发现了一种比较特殊的兼性细菌，其中具有代表性的就是棒杆菌属以及不动细菌属等。这些菌类能够在体内进行聚磷酸物质的储存，在出现厌氧状况的时候能够水解聚磷酸，从而产生相应的能量，在这一过程中还会对硝化菌物质的产生进行全面的控制。在好养状况中，这一类菌属能够超量的吸收污水中的磷元素，从而让体内的磷元素含量大于10%，有的时候还会大于30%。例如，使用假单胞菌来进行相应的污水处理工作。一般情况下，在细菌体内的含磷量能够达到本身自重的2%左右时，这类细菌就被我们称之为聚磷菌，其也是一种被广泛使用在生物除磷技术领域中的手段。在厌氧环境中，聚磷菌能够最大限度的吸收有机物，同时会借助自身的糖和醇来产生化学反应，进而在这一过程中释放细胞质聚合磷酸盐颗粒，这样也就能够为细菌提供生存以及繁殖的能量。随后在好氧环境中被有机物所吸收产生氧化作用，并且会提供一定的能量，还会在废水中吸收超过自身生长所需要的磷元素，并均会以磷酸盐的方式来进行相应的储存。

2 基本工艺方法

2.1 传统PAO 除磷工艺

2.1.1 A/O工艺

早在20世纪70年代时期，美国的Spector便针对活性污泥膨胀技术进行了相应的研究和分析，而这一项技术也可以说是现如今世界上最简单的一种生物除磷技术。此外，这种技术与Bardenpho脱氮工艺技术之间还存在明显的相似性，将厌氧池的原污水和处理之后的回流污泥进行混合。在这一项技术中并不需要对NO3的含量和浓度进行相应的控制。通常来说厌氧区和好养区的水力会停留在0.5～1 h、1～3 h以内，这样才能够进一步的提升磷有机物的去除效果。脱磷效果会受到剩余污泥排放量的影响，在沉池中也不可避免的会出现磷的释放问题。城市除磷率大概只有60%，想要进一步的提升除磷的效果，那么就需要控制空间量。

2.1.2 A2/O工艺

即便是在A/O工艺的基础上增加缺氧区，并且能够让好养区中的混合液回流到缺氧区，也会导致其出现反硝化脱氮的问题。这一种工艺技术所能够抗击的负荷能力相对比较强，水力停留的时间也比较长，在运行方面比较稳定，并且在缺氧、厌氧和好氧三个不同的环境中都能够出现与之相匹配的微生物菌群，从而开展相应的工作。需要注意的是，这种方式也存在一定的不足，污泥和回流污泥中所夹带的溶解氧和硝酸盐会严重的影响到除磷的效果。在进水总磷量是10 mg/L时，除磷的效率能够达到85%～90%。

2.1.3 SBR工艺

20世纪70年代美国的Irvine教授针对污水处理系统进行了深入的研究，从间歇式活性污泥系统这一方来对污水处理池的曝气、沉淀以及出水状况进行了深层次的分析，并且通过对比研究发现，SBR的除磷脱氮效果非常好，所需要花费的成本以及占地面积都比较小。此外，这一工艺技术对于自动化的要求比较高，并且在近些年来还实现了和计算机技术的结合，自动化水平得到明显的提升，借助SBR系统能够实现更好的工作效率。

2.1.4 Phoredox工艺

这是一种在Bardenpho技术基础上所创新的污水处理方式，在原污水处理系统中增加厌氧发酵区，并且还会从回流污泥和原污水来进行污水处理工作，以此来保证废水能够在厌氧池中充分的混合。此外，还要建立硝化以及反硝化池，方便化学反应。从这一项工艺技术的角度上来看，这是一种针对污水中磷元素进行的高效处理方式，还能够充分提高对NO3的反硝化水平，从而让硝态氮能够被充分的还原并且提升回收利用效率。

2.2 DPB除磷工艺

2.2.1 A2NSBR工艺。

由A2/O-SBR反应器和N-SBR反应器所组成的新型双泥反硝化除磷技术是一项能够提高对污水中磷元素处理效率的手段。两个反应器能够实现对活性污泥的分开，这样就可以对各自沉淀的上清液进行相应的交换和硝化反应[2]。此外，反应器的主要工作原理就是进行COD的去除工作，完成反硝化脱磷目标。

2.2.2 Dephanox工艺。

1992年，学者Wanner在所进行的研究活动中第一次提出了将厌氧污泥PHB作为反硝化碳源的概念，并且在之后的实验过程中也取得了非常好的成绩。在此之后还进行了有关硝化和反硝化方面的研究，有效的提升了对污水中磷元素的处理效率，开发了Dephanox除磷脱氮工艺。

进水和回流污泥在厌氧池中完全融合之后就会出现DPB吸收降解的现象。另外，所吸收的物质还会在PHA中进行相应的储存，以提高综合除磷效果。此外，在这一环节之中也会出现释磷现象。要知道混合液在中间沉淀池中的主要作用就是进行泥水分离，而富集氨氮上清液也会直接流入到好养固定生物膜的反应池中产生硝化反应。有机物也会在沉淀污泥中产生相应的反应行为，随后在反应池中释放出大量的能量，提高NO3的反硝化除磷效率。另外，还要将混合液在曝气池中进行氧化反应，达到继续除磷的目的。在氧化过程中DPB细胞中会出现PHA的残留，从而在之后的循环过程中释放出磷元素等物质。荷兰Delft工业大学在研究过程中创新了传统的UCT污水处理技术，提出了崭新的UCT-BCFS工艺。这是一项在传统污水处理技术基础上增加两个反应池的新型污水处理模式，将新增的接触池和混合池作为循环体系中的主要组成部分。在接触池中设计厌氧环境，这样就能够将回流污泥中的硝酸盐氮进行脱除，从而有效的避免出现污泥受到丝状菌的影响而发生膨胀的问题。

3 结语

综上所述，生物除磷从某个角度上来说是一种高效的污水净化方式，借助PAO的聚磷菌来达到释磷、除磷的目的，这样也就能够从厌氧、好氧环境交替的角度上来保证微生物的新陈代谢，从而实现对磷元素的去除[3]。当前国内对于生物污水除磷技术的研究在不断的加深，也取得了非常好的成就，但需要对除磷过程中的相关限制性条件有着充分的认知，这样才能够最大限度的增强除磷效果。当前的生物除磷法和化学除磷技术都有着非常明显的进步，而这也将会成为未来污水处理体系中最为重要的一种手段。