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              江蘇銘盛環境

              污水處理生物脫氮除磷工藝匯總(二)

              文章出處:未知發表時間:2023-12-22 13:34:06

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              生物脫氮除磷(Biological Nutrient Removal,簡稱BNR)是指用生物處理法去除污水中營養物質氮和磷的工藝。經過幾十年的發展,脫氮除磷工藝演變出了多種工藝和工藝變種,下面,江蘇銘盛環境對污水處理中常用的生物脫氮除磷工藝進行匯總和介紹,以期為我們選擇污水處理技術路線,提供多種選項。 

              五、MUCT工藝

              A2/O工藝相比,UCT工藝在適當的COD/KTN比例下,缺氧池的反反硝化可使厭氧池回流液中的硝氮含量接近于零。當進水COD/KTN較低時,缺氧池無法實現完全的脫氮,導致有一部分硝氮隨缺氧回流進入厭氧池,因此又產生了改良型UCT工藝—MUCT工藝(見圖6)。

              MUCT工藝有兩個缺氧池,第一個缺氧池接受二沉池回流污泥,后一個缺氧池接受好氧池硝化液回流,使污泥的脫氮與混合液的脫氮完全分開,進一步減少硝酸鹽進入厭氧池的可能性。

              該工藝的主要目的是優化除磷效果,第二個缺氧池進水中含有一定量的碳源,該部分碳源反硝化速率較高,在該部分碳源消耗殆盡后,還可進行內源呼吸反硝化,雖然反硝化速率較低,但可進一步提高TN的去除率。

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              六、Bardenpho工藝系列

              6.1 Bardenpho工藝(兩級AO工藝)

              Barnard1974)開發的Bardenpho工藝屬于早期生物脫氮(除磷)工藝,其目的是不投加外部碳源的情況下脫氮率達到90%以上。如圖7所示,在第一個缺氧段,來自硝化段的混合液內回流中含有大量的硝氮,在第一個缺氧段中利用原水中的碳源作為電子供體,進行反硝化,在該段去除的硝氮約占70%(根據設計停留時間的不同,去除率也不相同)。BOD去除、氨氮氧化和磷的吸收都是在硝化(第一個好氧池)段完成的。第二缺氧段提供足夠的停留時間,通過混合液的內源呼吸進一步去除殘余的硝氮。最終好氧段為混合液提供短暫的曝氣時間,以降低二沉池出現厭氧狀態和釋磷的可能性。

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              6.2 五段Phoredox工藝(簡稱為Phoredox工藝)

              由于發現Bardenpho工藝中混合液回流中的硝氮對生物除磷有非常不利的影響,通過Bardenpho工藝的中試研究,Barnard1976)提出真正意義上的生物脫氮除磷工藝流程(見圖8),即在Bardenpho工藝前段增設一個厭氧區。這一工藝流程在南非稱為五段Phoredox工藝(簡稱為Phoredox工藝),在美國稱之為改良型Bardenpho工藝。改良型Bardenpho工藝通常按低污泥負荷(較長污泥齡)方式設計和運行,目的是提高脫氮效率。

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              五段Phoredox工藝使用的SRTA2/O工藝更長(10-20d),其他設計參數為:厭氧區 HRT=0.5-1h;第一缺氧區HTR=1-3h;第二缺氧區HRT=2-4h;第一好氧區HRT=4-12h,第二好氧區HRT=0.5-1h;污泥回流比為50%-100%;混合液回流比為200%-400%。(以上數據僅供參考,具體設計請根據水質進行變動。)

              6.3 3段改良Bardenpho工藝(或A2/O工藝)

              測試表明,五段Phoredox工藝并不能將硝酸鹽含量降低至零,與第一缺氧區相比,第二缺氧池因為采用內源呼吸反硝化導致單位容積反硝化速率相當低。第二缺氧池的低效促使SimpkinsMcLaren1978)提出,在某些情況下可取消第二缺氧池,適當加大第一缺氧池,以獲得最大的反硝化處理效果和最低的回流污泥硝酸鹽濃度,即3段改良Bardenpho工藝(見圖9),也就是目前常用的A2/O工藝。

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              七、約翰內斯堡(Johannesburg)工藝

              本工藝源自南非約翰內斯堡,為UCT變型工藝,該工藝(見圖10)的主要目的是盡量減少污泥回流中的硝氮進入厭氧池,提高較低進水濃度廢水德爾處理效率(其實脫氮工藝就是碳源的合理分配問題,在不考慮反硝化除磷的情況下,低COD廢水,除磷量越多,反硝化脫氮越差,關鍵是看操作人員如何取舍)?;亓骰钚晕勰嘀苯舆M入缺氧池,該池有足夠的停留時間利用內源呼吸去還原污泥中攜帶的硝氮,然后再進入厭氧區進行釋磷反應。(題外話,這個工藝在有些資料上給歸為JHB工藝,我認為知道工藝的原理就行,有些問題沒必要去糾結。)

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              八、PASF工藝

              針對A2/O工藝中各菌群間污泥齡需求矛盾的問題,近年來有很多研究提出將活性污泥法和生物膜法相結合(非泥膜共存工藝)以緩解這一矛盾。這時系統中就存在兩類菌群:短泥齡懸浮活性污泥和長齡生物膜上附著的菌群,這樣能很好的解決硝化細菌與聚磷菌間的泥齡矛盾。在此基礎之上發展的工藝為PASF工藝,(見圖11)。該工藝分為前后兩段,前段采用活性污泥法,主要包括厭氧、缺氧、好氧、二沉等;后段采用生物膜法,主要采用曝氣生物濾池或者加裝填料的生物膜池。

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              該工藝中硝化作用主要集中在曝氣生物濾池內,大量的硝化反應在二沉池之后完成,避免了污泥回流攜帶硝氮對厭氧釋磷的影響。另外硝化菌和聚磷菌的分開更有利于營造最適宜各類菌群生長的環境。該工藝中,菌群分開專性較強,可以縮短各反應器的停留時間。同時,在前段活性污泥工藝中釋磷菌在缺少好氧除磷的情況下,反硝化除磷菌(DPB)可以大量富集從而產生反硝化除磷反應,節省碳源、節省能耗。

              該工藝在設計中,好氧池起到降低污泥沉降比、進一步降低BOD(不影響硝化反應)的功能,幾乎不參與硝化反應,所以該池停留時間可以很短(1-2h)。

              九、Dephanox工藝

              Wanner1992)首次提出Dephanox雙污泥反硝化脫氮除磷工藝雛形(見圖12)。

              所謂雙污泥系統就是硝化菌獨立于反硝化除磷菌(DPB)而單獨存在于固定膜生物反應器中。該工藝解決了聚磷菌和反硝化菌競爭碳源的問題(參照反硝化除磷原理),同時也巧妙的解決了活性污泥系統培養硝化菌需要的較長SRT這一不利條件。

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              在該工藝中,含DPB回流污泥首先在厭氧池完成釋磷和儲存PHB,經過快沉池分離后,富含DPB的污泥超越固定膜反應器至缺氧池,含氨氮的上清液直接進入固定膜反應器,進行好氧硝化,產生的硝化液流入缺氧池后與DPB污泥接觸,完成反硝化除磷反應。由于DPB污泥沒有經過好氧池,所以它體內的PHB幾乎全用于反硝化吸磷作用。因DPB每吸收1份的正磷酸鹽就需要7份的NO3—-N,故而在污水中N/P低于7時,就意味著缺氧池中硝氮含量不足導致不能徹底除磷,因此需要在缺氧池后增加再曝氣池,從而保證TP的穩定達標。

              其實該工藝還有一定的缺陷,比如:厭氧池中無法完全吸附有機物,導致固定膜反應器進水中攜帶有BOD,一方面抑制硝化反應,另一方面造成有機物的浪費和能耗的增高;在進水氨氮偏高時,缺氧池中反硝化除磷菌不能徹底的去除硝氮,導致出水TN的升高。


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