工業污水處理設備脫氮除磷工藝分析
發表時間：2021-03-11瀏覽次數：3266
一、脫氮除磷水質的要求
1、污水的五日生化需氧量與總凱氏氮之比是影響脫氮效果的重要因素之一。異養性反硝化菌在呼吸時，以有機基質作為電子供體，硝態氮作為電子受體，即反硝化時需消耗有機物。青島等地污水廠運行實踐表明，當污水中五日生化需氧量與總凱氏氮之比大于4時，可達理想脫氮效果；五日生化需氧量與總凱氏氮之比小于4時，脫氮效果不好。五日生化需氧量與總凱氏氮之比過小時，需外加才能達到理想的脫氮效果。外加碳源可采用甲醇，它被分解后產生二氧化碳和水，不會留下任何難以分解的中間產物。由于城市污水水量大，外加甲醇的費用較大，有些污水廠將淀粉廠、制糖廠、釀造廠等排出的高濃度有機廢水作為外加碳源，取得了良好效果。當五日生化需氧量與總凱氏氮之比為4或略小于4時，可不設初次沉淀池或縮短污水在初次沉淀池中的停留時間，以增大進生物反應池污水中五日生化需氧量與氮的比值。
2、生物除磷由吸磷和放磷兩個過程組成，積磷菌在厭氧放磷時，伴隨著溶解性可快速生物降解的有機物在菌體內儲存。若放磷時無溶解性可快速生物降解的有機物在菌體內儲存，則積磷菌在進入好氧環境中并不吸磷，此類放磷為無效放磷。生物脫氮和除磷都需有機碳，在有機碳不足，尤其是溶解性可快速生物降解的有機碳不足時，反硝化菌與積磷菌爭奪碳源，會競爭性地抑制放磷。
污水的五日生化需氧量與總磷之比是影響除磷效果的重要因素之一。若比值過低，積磷菌在厭氧池放磷時釋放的能量不能很好地被用來吸收和貯藏溶解性有機物，影響該類細菌在好氧池的吸磷，從而使出水磷濃度升高。廣州地區的一些污水廠，在五日生化需氧量與總磷之比為17及以上時，取得了良好的除磷效果。
3、若五日生化需氧量與總凱氏氮之比小于4，難以完全脫氮而導致系統中存在一定的硝態氮的殘余量，這樣即使污水中五日生化需氧量與總磷之比大于17，其生物除磷的效果也將受到影響。
4、一般地說，積磷菌、反硝化菌和硝化細菌生長的佳pH在中性或弱堿性，當pH偏離佳值時，反應速度逐漸下降，堿度起著緩沖作用。污水廠生產實踐表明，為使好氧池的pH維持在中性附近，池中剩余總堿度宜大于70mg/L。每克氨氮氧化成硝態氮需消耗7.14g堿度，大大消耗了混合液的堿度。反硝化時，還原1g硝態氮成氮氣，理論上可回收3.57g堿度，此外，去除1g五日生化需氧量可以產生0.3g堿度。出水剩余總堿度可按下式計算，剩余總堿度=進水總堿度+0.3×五日生化需氧量去除量+3×反硝化脫氮量－7.14×硝化氮量，式中3為美國EPA推薦的還原1g硝態氮可回收3g堿度。當進水堿度較小，硝化消耗堿度后，好氧池剩余堿度小于70mg/L，可增加缺氧池容積，以增加回收堿度量。在要求硝化的氨氮量較多時，可布置成多段缺氧/好氧形式。在該形式下，第一個好氧池僅氧化部分氨氮，消耗部分堿度，經第二個缺氧池回收堿度后再進入第二個好氧池消耗部分堿度，這樣可減少對進水堿度的需要量。
二、生物脫氮的經驗值
生物脫氮由硝化和反硝化兩個生物化學過程組成。氨氮在好氧池中通過硝化細菌作用被氧化成硝態氮，硝態氮在缺氧池中通過反硝化菌作用被還原成氮氣逸出。硝化菌是化能自養菌，需在好氧環境中氧化氨氮獲得生長所需能量；反硝化菌是兼性異養菌，它們利用有機物作為電子供體，硝態氮作為電子終受體，將硝態氮還原成氣態氮。由此可見，為了發生反硝化作用，必須具備下列條件：（1）有硝態氮；（2）有有機碳；（3）基本無溶解氧（溶解氧會消耗有機物）。為了有硝態氮，處理系統應采用較長泥齡和較低負荷。缺氧/好氧法可滿足上述要求，適于脫氮。
三、生物除磷的經驗值
生物除磷必須具備下列條件：（1）厭氧（無硝態氮）；（2）有有機碳。厭氧/好氧法可滿足上述要求，適于除磷。
1、在厭氧區(池)中先發生脫氮反應消耗硝態氮，然后積磷菌釋放磷，釋磷過程中釋放的能量可用于其吸收和貯藏溶解性有機物。若厭氧區(池)停留時間小于1h，磷釋放不完全，會影響磷的去除率，綜合考慮除磷效率和經濟性，規定厭氧區(池)停留時間為1～2h。在只除磷的厭氧/好氧系統中，由于無硝態氮和積磷菌爭奪有機物，厭氧池停留時間可取下限。
2、活性污泥中積磷菌在厭氧環境中會釋放出磷，在好氧環境中會吸收超過其正常生長所需的磷。通過排放富磷剩余污泥，可比普通活性污泥法從污水中去除更多的磷。由此可見，縮短泥齡，即增加排泥量可提高磷的去除率。以除磷為主要目的時，泥齡可取3.5～7.0d。
3、除磷工藝的剩余污泥在污泥濃縮池中濃縮時會因厭氧放出大量磷酸鹽，用機械法濃縮污泥可縮短濃縮時間，減少磷酸鹽析出量。
四、同時脫氮除磷的經驗值
生物同時脫氮除磷，要求系統具有厭氧、缺氧和好氧環境。厭氧/缺氧/好氧法可滿足這一條件。
脫氮和除磷是相互影響的。脫氮要求較低負荷和較長泥齡，除磷卻要求較高負荷和較短泥齡。脫氮要求有較多鹽供反硝化，而鹽不利于除磷。設物反應池各區(池)容積時，應根據氮、磷的排放標準等要求，尋找合適的平衡點。
脫氮和除磷對泥齡、污泥負荷和好氧停留時間的要求是相反的。在需同時脫氮除磷時，綜合考慮泥齡的影響后，可取10～20d。
AAO（又稱A2O）工藝中，當脫氮效果好時，除磷效果較差。反之亦然，不能同時取得較好的效果。針對這些存在的問題，可對工藝流程進行變形改進，調整泥齡、水力停留時間等設計參數，改變進水和回流污泥等布置形式，從而進一步提高脫氮除磷效果。
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