微污染水脱氮除磷工艺浅析

刘乐启乔立柱刘善举

山东美泉环保科技有限公司山东济南250000

摘要：目前，氮、磷过量输入导致的水体富营养化是湖泊水环境的主要问题之一。随着污水处理率及处理水平的提高，达标排放的低污染水对湖泊水环境污染负荷越来越突出。这些低污染水中氮、磷含量虽然大多数能达到国家水质排放标准，但仍然高出地表水质量标准数倍、甚至数十倍以上，而且这类低污染水水量大，其直接排放对湖泊天然水体构成较大的威胁，亟需进行处理。

关键词：微污染水；脱氮除磷工艺

前言：随着经济、工业的快速发展，人民的生活水平日益提高，对水资源的需求量也逐渐增大，同时，产生的废水量也日益增多，对生态环境的污染也越来越严重。日前，大部分老污水处理厂主要是采用传统工艺进行处理，其主要去除对象是有机物，对氮磷的去除效果较差。而氮、磷是导致水体富营养化的主要原因，随着水体富营养化不断加剧，污水排放标准的不断提高，污水处理厂开始考虑氮、磷的去除，国家对此也高度重视。

1微污染水源的定义

微污染水源水是指受到有机物污染，其中一些指标不满足地表水环境质量标准（GB3828-2002）Ⅲ类标准的水体。微污染水源水中有机物、氨氮、磷等污染程度较低，但污染物种类较多，质较复杂，影响水的再次使用。

2脱氮技术

（1）短程硝化反硝化工艺实现短程硝化反硝化过程，NO2－-N的积累是必不可少的，而影响NO2－-N积累的主要因素有温度、DO浓度、pH值、游离氨（FA）浓度、污泥龄以及有机物浓度等。亚硝化细菌（AOB）的最适生长环境为：温度在12℃-14℃和25℃-35℃之间、氧饱和常数为0.21mg/L-0.42mg/L、最适pH值偏碱性为7.5-8.5；FA对亚硝化细菌和硝化细菌（NOB）的抑制浓度分别为10mg/L-150mg/L和0.1mg/L-1.0mg/L，当FA浓度在两者之间时，会形成亚硝酸氮积累，而短程硝化反应后期，高浓度的游离亚硝酸则成为硝化细菌的抑制因素；AOB和NOB的世代周期不同，前者较短，因此可以通过控制污泥龄使之介于二者世代周期之间来逐渐淘汰系统中的NOB；环境中有毒物质对NOB的抑制程度要高于AOB，因此，在接触有害物质初期会形成亚硝酸盐的积累。

（2）厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化工艺的最适温度为30℃-40℃，最适pH值在7.5-8.0左右，氧对厌氧氨氧化的抑制浓度低于0.5%的空气饱和度。在基质氨和硝酸盐浓度控制在1000mg/L以下时，就不会对厌氧氨氧化造成抑制，但亚硝酸盐浓度超过100mg/L时就会对厌氧氨氧化产生明显的抑制作用，且最好将亚硝酸盐浓度控制在5mmol/L以下。在厌氧氨氧化工艺中，常见的污泥氨负荷为0.02-0.3kg/(kg·d)。厌氧氨氧化菌的倍增时间较长，约为11d，因此该工艺污泥龄越长越好。

（3）同步硝化反硝化工艺

影响同步硝化反硝化的主要因素有DO、碳源、pH值和温度等。该工艺中所需生物絮体的DO环境分布要求DO浓度不能太高。DO浓度较高时，对絮体的穿透能力增大，DO扩散至污泥絮体内部，难以形成反硝化所需的缺氧环境成。此外，O2比NO2－-N和NO3－-N更容易接受电子，絮体内部DO浓度较高时会抑制了反硝化细菌的活性，从而降低反硝化效果；若DO浓度过低，则满足不了硝化反应所需氧量，同样会影响脱氮效果。当环境pH值为中性偏碱性、温度介于20℃-35℃之间时，较为适合SND反应的发生。此外，当有机物浓度较高时，异养菌活动会比较旺盛而抑制硝化反应，从而影响反硝化效果。碳源不足时，反硝化过程电子供体不足，也会影响脱氮效果。在此工艺中硝化反应和反硝化反应同时进行、相互制约，碳源对整个系统的影响更为明显。

3除磷工艺主要特点

(1)工艺耐负荷冲击、操作运行简单、维护成本低、占地省。

(2)充分利用原有污水处理设施,将校区原有沉淀池改造为调节池；利用回流混合液和回流污泥对调节池进行水力搅拌,无需额外设置机械搅拌设备,同时使调节池具备缺氧反应功能；调节池内部设置提拉式筛网式格栅,无需额外建造格栅渠和搅拌设备,减少了投资和占地面积,同时也降低了运行能耗。

(3)优化处理构筑物的布置,将生化池、沉淀池、储泥池合建,并采用地下式结构；鼓风机房和污泥处置设备设置在生化池上部；生物池内部设置悬浮填料,减少了池体容积；沉淀池采用模块化设计,降低了沉淀池深度,便于沉淀池和生化池的衔接；充分利用土地资源、节省占地面积和投资。

(4)将化学除磷加药管道设置在二级MBBR池的末端,充分利用水流的自身搅拌,不需额外设置混凝反应池。在实现化学除磷的同时,减少了反应设施的设置,节省投资的同时也降低了运行成本。除磷药剂选用除磷效果好的PAC。

(5)系统设计有混合液与污泥回流,生化处理单元排放的污泥进入调节池进行消化处理。生化池一级MBBR池和二级MBBR池出水混合液回流至调节池进行反硝化脱氮。

(6)生化处理分一级MBBR和二级MBBR,将碳化反应和硝化反应分开,系统耐冲击性强,反应更稳定。

4微污染水脱氮除磷技术的新发展

最近一些研究表明：生物脱氮过程中出现了一些超出人们传统知识的新现象，如硝化过程不仅由自养菌完成，异养菌也可以参与硝化作用；某些微生物在好养条件下也可以进行反硝化作用；特别值得一提的是，有些研究者在实验室中观察到在厌氧反应器中氨氮减少的现象。此外，在除磷系统中也发现了部分聚磷菌能利用硝酸盐作为电子受体实现同步反硝化和过量吸磷作用。新工艺简单介绍如下。

4.1SHARON工艺

SHARON工艺是由荷兰开发出的新型生物脱氮工艺，主要用于污泥消化池上清液的处理。其基本原理为短程硝化-反硝化，即将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化。SHARON工艺的基本特点是：（1）硝化与反硝化两个阶段在同一反应器中完成，可以简化工艺流程；（2）硝化产生的酸度可部分地由反硝化产生的碱度中和；（3）可以缩短水力停留时间，减小反应器体积和占地面积。

4.2ANAMMOX工艺

厌氧氨氧化工艺是荷兰Delft工业大学开发的一种新型生物脱氮技术。该工艺的微生物学原理为：在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮直接氧化为氮气；以二氧化碳作为主要碳源。厌氧氨氧化技术在污水脱氮方面有明显优势，比如可节省曝气量，无需有机碳源，工艺剩余污泥产量少等。

4.3双污泥反诱导结晶工艺

双污泥反诱导结晶工艺（A2N-IC）解决了传统脱氮除磷系统中碳源不足的问题，实现了硝化菌和聚磷菌在不同的反应器中单独培养，为硝化菌和反硝化聚磷菌创造出适合各自生存的最佳环境，同时解决了传统脱氮除磷系统污泥龄矛盾的问题。通过生物法和化学法的相结合，提高污水脱氮除磷效率的同时实现了磷的回收利用。A2N-IC也有自身的缺陷，工艺流程长，投资较大，可能出现出水氨氮过高以及硝态氮对厌氧释磷的影响等问题。

5结语：微污染水源水的污染问题带来的挑战不断增多，通过以臭氧活性炭为代表的新型技术将微污染水进行深度处理后再次用于生活生产具有重大意义。

参考文献：

［1］张淑敏，陈蓓蓓，侯伟．微污染原水原位净化技术应用研究进展［J］．净水技术，2017，（4）．

［2］李明，曾光明，张盼月，强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展［J］．环境科学与技术，2006，29（2）：109-111．

［3］关大银，王钦．微污染水源水处理技术研究进展和对策［J］．中国市场，2016，（34）：228-230．