近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速增長(zhǎng)，人口的明顯增加，含磷洗滌劑和農(nóng)藥化肥的大量使用導(dǎo)致自然環(huán)境中磷含量超標(biāo)，水污染和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重。研發(fā)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和高效除磷污水工藝成為水污染控制工程的研究重點(diǎn)。

生物除磷原理

生物除磷的基本理論是，一些被稱(chēng)為聚磷菌的細(xì)菌，在厭氧條件下，可以充分揮發(fā)其體細(xì)胞中的多聚磷酸鹽；另一方面，在好氧條件下，磷可以從高于其生理需要的水中被消化，并在體細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為多磷酸鹽，從而產(chǎn)生含磷的生物污泥。這種富磷污泥可以根據(jù)沉淀排出系統(tǒng)，從而達(dá)到去除廢水中磷的實(shí)際效果。

1.厭氧區(qū)磷釋放的全過(guò)程。在沒(méi)有溶解氧和硝態(tài)氮的厭氧條件下，兼性菌根據(jù)發(fā)酵功能將溶解的BOD轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)，聚磷菌消化VFA進(jìn)入體細(xì)胞，同化合成聚β-羥基丁酸酯(PHB)，是細(xì)胞內(nèi)碳源的儲(chǔ)存。最主要的力量來(lái)自于聚磷菌將體細(xì)胞中的有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)磷，并導(dǎo)致磷酸鹽揮發(fā)的反映。

2.好氧區(qū)磷吸收的全過(guò)程。聚磷細(xì)菌的活性以超過(guò)生長(zhǎng)和發(fā)育所需磷量的聚磷形式恢復(fù)和儲(chǔ)存。根據(jù)PHB的氧化代謝，強(qiáng)度用于磷消化和聚磷合成。該強(qiáng)度以多聚磷酸的高能鍵的形式儲(chǔ)存，并且磷酸鹽從液相中除去。根據(jù)剩余污泥的形式獲得并排放所得的高磷污泥，然后從系統(tǒng)中除去磷。

不利于生物除磷的因素

(1)溶解氧

生物除磷調(diào)控創(chuàng)造了適合聚磷菌生長(zhǎng)發(fā)育的自然環(huán)境，進(jìn)而使聚磷菌種群大量繁殖。厭氧和好氧置換的自然環(huán)境前提可以設(shè)置在processing 工藝上，這樣就可以選擇性地使聚磷菌的獲取量翻倍。

更重要的是先調(diào)整厭氧區(qū)惡劣的厭氧自然環(huán)境。這與聚磷菌的生長(zhǎng)狀況、釋磷能力和利用有機(jī)底物合成PBH的能力有關(guān)。

另一方面，好氧區(qū)必須有足夠的溶解氧。考慮用聚磷菌溶解儲(chǔ)存的PHB，揮發(fā)足夠的動(dòng)力用于過(guò)量吸磷，便于廢水中磷的合理消化。

通常厭氧階段的DO要嚴(yán)格控制在0.2mg/L以下，二級(jí)好氧階段的DO要調(diào)整到2mg/L以上。

(2)硝酸鹽

當(dāng)厭氧階段存在硝酸鹽時(shí)，反硝化細(xì)菌與聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)先利用底物中的甲酸、乙酸、丙酸等低分子有機(jī)酸，聚磷菌處于劣勢(shì)，控制了聚磷菌的磷揮發(fā)。只有當(dāng)污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足夠時(shí)，硝酸鹽的存在才可能不危及除磷的實(shí)際效果。

(3)pH值和堿度

污水生物除磷好氧池適宜的pH值為6~8。在污水中保持一定的堿度有調(diào)節(jié)作用，可以保持pH值穩(wěn)定。為了保持好氧池的pH值接近中性，池內(nèi)剩余總堿度應(yīng)高于70 mg/L。

(4)生化需氧量/總磷

當(dāng)聚磷細(xì)菌厭氧釋放磷時(shí)，易溶解的有機(jī)物被儲(chǔ)存在細(xì)菌中。如果BOD5/TP比值過(guò)低，會(huì)危及聚磷菌在釋磷時(shí)不能有效消化和儲(chǔ)存易溶解的有機(jī)物，從而危及其好氧吸磷，降低除磷的實(shí)際效果。一般認(rèn)為，只有當(dāng)滲透水的BOD5/TP高于15時(shí)，才能獲得理想的實(shí)際除磷效果。因此，可以采用部分滲水和穿越初沉池的方式來(lái)獲得除磷所需的BOD5量。

(5)污泥齡

生物除磷的關(guān)鍵是基于剩余污泥的去除，所以剩余污泥量的多少會(huì)對(duì)實(shí)際除磷效果造成危害，污泥齡短的系統(tǒng)會(huì)造成更多的剩余污泥，可以達(dá)到更高的實(shí)際除磷效果。

(6)溫度

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度在10 ~ 30℃之間時(shí)，可以獲得較好的實(shí)際除磷效果。

污水生物除磷處理工藝

除磷工藝流程分為主流程除磷處理工藝和副流程除磷處理工藝。

主流除磷工藝工藝的厭氧段在處理污水的水流方向，其標(biāo)志性工藝工藝包括A/O、A2/O、Bardenpho工藝工藝和Phoredox工藝/[

流量測(cè)量除磷工藝工藝的厭氧發(fā)酵段沒(méi)有流向，只對(duì)回流污泥進(jìn)行流量測(cè)量。具體是將部分含磷回流污泥分流至厭氧段揮發(fā)磷，然后通過(guò)石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。

常見(jiàn)的生物除磷工藝工藝:

1.A2/O加工工藝

A2/O處理工藝是在A/O處理工藝基礎(chǔ)上的缺氧階段，使好氧區(qū)的混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮，使除磷和反硝化緊密結(jié)合。通氣面積的體積減小。

但從內(nèi)循環(huán)來(lái)看，系統(tǒng)排出的剩余污泥只有一小部分經(jīng)歷了釋磷和吸磷的全過(guò)程，其余大部分在不具備厭氧條件的情況下從缺氧區(qū)立即進(jìn)入好氧區(qū)，這對(duì)系統(tǒng)的除磷是有害的。為了降低回流污泥中的硝酸鹽，需要增加混合液的回流，進(jìn)一步增加能耗。

2.Phostrip處理工藝

本工藝工藝結(jié)合了生物法和化學(xué)除磷法，將部分回流污泥(約為進(jìn)水流量的10% ~ 20%)分流至厭氧池進(jìn)行除磷。污泥一般在厭氧池中停留8 ~ 12小時(shí)，聚磷菌在厭氧池中揮發(fā)磷，除磷后的污泥回流到曝氣池中繼續(xù)吸磷。含磷的上清液進(jìn)入化學(xué)沉淀池，加入石灰生成沉淀。其除磷效率可達(dá)90%以上，出水磷含量可小于1mg·L-1，對(duì)滲濾液水質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，受滲濾液BOD危害較小。另外，大部分磷以石灰渣的形式沉淀去除，所以污泥/[K31/]沒(méi)有高磷剩余污泥復(fù)雜。

3.氧化溝處理工藝

氧化溝處理工藝鑒于其特殊的運(yùn)行方式，在空間上造成缺氧和好氧的交替，達(dá)到硝化、反硝化和生物除磷的目的。可在低負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡的前提下運(yùn)行，鑒于無(wú)回流，比普通處理工藝節(jié)能10% ~ 20%。如果水量大或者負(fù)荷高，處理工藝會(huì)占用大量地面。

生物除磷處理設(shè)施運(yùn)行管理中的注意事項(xiàng)

1.厭氧段是生物除磷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其容積通常按水力停留時(shí)間0.5~2h確定。如果滲水中易生物降解的有機(jī)物含量較高，應(yīng)盡量減少水力停留時(shí)間，以保證好氧段滲水的BOD5含量。

2.如果磷的排放標(biāo)準(zhǔn)很高，選擇的除磷工藝工藝可以不考慮出水規(guī)定，可以改進(jìn)化學(xué)除磷或過(guò)濾處理去除水中殘留的低含量磷。

3.如果整個(gè)污泥處理過(guò)程中出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，剩余污泥中的磷會(huì)重新釋放出來(lái)。重力濃縮容易造成厭氧狀態(tài)，有除磷規(guī)定的剩余污泥不能用這種方法。而應(yīng)采用氣浮濃縮、機(jī)械濃縮、皮帶重力濃縮等不引起厭氧狀態(tài)的濃縮方法。如果僅使用重力濃縮，則需要在工藝流程中添加化學(xué)沉淀設(shè)施，以去除濃縮上清液中所含的磷。

4.污泥齡是危及生物脫氮除磷的重要因素。脫氮規(guī)定越高，污泥齡越長(zhǎng)，除磷效果越差。特別是當(dāng)滲流BOD5/TP小于20時(shí)，泥漿齡期應(yīng)調(diào)整得越少越好。但如果滲流BOD5低，活性污泥倍增慢，不太可能把泥齡調(diào)得太短，需要用化學(xué)方法除磷。

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