湖北工業(yè)污水處理反硝化除磷技術(shù)是由反硝化聚磷菌(DPB)在厭氧/缺氧(A/A)交替環(huán)境中,通過它們*的新陳代謝功能同時完成過量吸磷和反硝化脫氮雙重目的。反硝化除磷技術(shù)作為一種新型高效低能耗的技術(shù)成為近年來水處理領(lǐng)域的熱點。反硝化除磷作用可以在缺氧段無碳源的情況下進行,不僅實現(xiàn)同時除磷脫氮,還克服了生活污水中基質(zhì)缺乏的問題,尤其適用于高氮磷工業(yè)污水及產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸潛力低的工業(yè)污水。目前,國內(nèi)外對于此項技術(shù)的研究還處在初級階段。在影響因素方面,像碳氮濃度比、亞硝酸鹽等因素的研究結(jié)果各異,象硝酸鹽投加方式等因素的研究甚少。本文總結(jié)了工業(yè)污水處理反硝化除磷技術(shù)除磷的途徑。
1、湖北工業(yè)污水處理反硝化除磷機理
高酸菌在厭氧條件下分解大分子有機物為低分子脂肪酸,DPB則在厭氧條件下分解體內(nèi)的多聚磷酸鹽產(chǎn)生能量ATP,以主動運輸方式吸收脂肪酸并合成聚β-羥基丁酸鹽(PHB),與此同時釋放出PO43-。積累了大量PHB的DPB進入缺氧狀態(tài)后,以NO3-作為氧化PHB的電子受體,利用降解PHB以產(chǎn)生能量并提供還原力尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),并以NADH+H+作為電子運輸鏈的載體以排除質(zhì)子,從而形成質(zhì)子推動力,質(zhì)子推動力將體外PO43-輸送到體內(nèi),在ATP酶作用下合成ATP,將過剩的PO43-聚合成多聚磷酸鹽。DPB在缺氧條件下通過電子傳遞鏈產(chǎn)生的ATP超過在厭氧條件下通過分解體內(nèi)聚磷酸鹽產(chǎn)生的ATP,所以缺氧攝取的磷多于厭氧釋放的磷。因此DPB具有過量攝取工業(yè)污水中磷的作用。
2、湖北工業(yè)污水反硝化除磷的主要影響因素
2.1碳氮質(zhì)量比
按照傳統(tǒng)的除磷理論,碳源存在于缺氧段或者硝酸鹽存在于厭氧段都會導致反硝化菌與DPB對電子受體硝態(tài)氮或?qū)μ荚吹母偁?/span>,從而降低DPB的選擇性優(yōu)勢,影響除磷效果,這就要求進水的碳氮質(zhì)量比達到一個合適的范圍。從微生物學角度有兩種解釋,一是DPB通過三羧酸循環(huán)(TCA)直接利用碳源在厭氧段生長;二是DPB在厭氧期通過TCA循環(huán)氧化碳源得到還原力和能源來積累聚羥基烷酸,并在好氧期生存。關(guān)于DPB這方面的特性還沒有其他報道。
2.2硝酸鹽投加方式
在缺氧段投加硝酸鹽有瞬間投加和持續(xù)投加兩種方式,以持續(xù)投加效果稍好,且持續(xù)投加也會避免亞硝酸鹽的積累。
2.3 SRT
DPB在A/A條件下生長,比A/O條件下生長的聚磷菌生長速率要慢。SRT太短會使反應(yīng)器中的DPB被淘汰,過長則會使污泥老、含磷量下降。
2.4亞硝酸鹽
目前對于亞硝酸鹽對吸磷是否有抑制作用存在兩種說法,而這兩種說法存在的前提是研究對象不*。以沒有經(jīng)過反硝化除磷馴化的污泥為研究對象,結(jié)果均表明亞硝酸鹽超過臨界濃度則抑制吸磷。
3、實現(xiàn)湖北工業(yè)污水處理可反硝化除磷新途徑
傳統(tǒng)典型湖北工業(yè)污水處理反硝化除磷工藝有以下幾種:
①厭氧/缺氧和硝化(簡稱A2N)工藝。此工藝是一種雙泥反硝化除磷工藝,硝化菌和DPB在不同的污泥系統(tǒng)分別進行培養(yǎng),使硝化菌與DPB*分離。A2N工藝碳氮比較低的情形。
②DEPHANOX工藝。當進水碳氮比較高時,需要在A2N工藝的缺氧池后添加曝氣池,這就形成了DEPHANOX工藝。
③BCFS工藝。此工藝是一種變型的UCT工藝,UCT工藝設(shè)計原理是基于對聚磷菌所需環(huán)境條件的工程強化,而BCFS的開發(fā)是為了從工藝角度創(chuàng)造DPB的富集條件。近來,關(guān)于湖北工業(yè)污水處理反硝化除磷技術(shù)應(yīng)用的研究又有了突破性的進展。
3.1 AOA-SBR法
厭氧/缺氧/好氧(簡稱A2O)工藝是脫氮除磷的常用形式,它主要通過聚磷菌、硝化菌、反硝化菌的代謝來運轉(zhuǎn),那么含有硝酸鹽和亞硝酸鹽的液體在此工藝中循環(huán)是必須的。
AOA-SBR工藝有兩個特點:
①在好氧期開始時加入適量碳源以抑制好氧吸磷,此試驗中好氧期加入碳源量是40 mg/L。
②在此工藝中,亞硝酸鹽可以做吸磷的電子受體。
3.2顆粒污泥法
顆粒污泥脫氮除磷目前還處在研究階段。與普通污泥法相比,好氧顆粒污泥沉降性能較好,生物濃度高,污泥含水率低。隨著顆粒污泥的應(yīng)用,存在于普通污泥中的(諸如污泥膨脹、處理構(gòu)筑物占地面積大、澄清池二次釋磷等)問題都可以被克服。
3.3內(nèi)循環(huán)氣升式序批式生物膜法
內(nèi)循環(huán)氣升式序批式生物膜法(內(nèi)循環(huán)氣升式SBBR)主要是為除磷脫氮一體化而設(shè)計的。反應(yīng)器被隔板分為2個區(qū)———好氧區(qū)和回流區(qū),硝化菌和好氧聚磷菌主要存在于好氧區(qū),DPB存在于回流區(qū)。厭氧期,處于回流區(qū)的DPB和好氧區(qū)的聚磷菌吸收有機基質(zhì);好氧/缺氧期,處在好氧區(qū)的硝化菌產(chǎn)生NO3-、NO2-以提供DPB吸磷的電子受體,這樣氮磷就被去除了。排泥是影響磷去除的重要因素,這點可以通過調(diào)節(jié)纖維填料密度來實現(xiàn)。常規(guī)SBBR脫氮除磷效果不佳,主要是由于硝化菌和異氧菌在生物膜中彼此競爭氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)。比起常規(guī)SBBR,內(nèi)循環(huán)氣升式SBBR避免了硝化菌和異氧菌的競爭;比起常規(guī)活性污泥法,此反應(yīng)器節(jié)省了能源和投資。
4、展望
生物反硝化技術(shù)是處理工業(yè)污水含硝酸鹽的經(jīng)濟方法。當工業(yè)污水中有豐富碳源時，宜采用異養(yǎng)反硝化技術(shù)。但當工業(yè)污水不含碳源時，采用異養(yǎng)反硝化會導致運行成本增加，且需對出水中的剩余碳源進行后處理。因此自養(yǎng)反硝化成為處理低C/N 含硝酸鹽工業(yè)污水的新選擇。其中硫-石灰石系統(tǒng)是處理直排海洋的含硝酸鹽工業(yè)污水的較好選擇，氫型自養(yǎng)反硝化和電解氫型自養(yǎng)反硝化工藝應(yīng)用于含硝酸鹽工業(yè)污水的處理時，具有無毒和無二次污染的特點。雖然單質(zhì)硫和氫氣的經(jīng)濟性使其可成為工業(yè)污水反硝化的替代電子供體，但還需進一步研究其反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學，開發(fā)和研究新的反應(yīng)器提高脫氮效能，使實際應(yīng)用成為可能。
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