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提標(biāo)面臨脫磷除氮問題,怎么改造?這三種方法幫助你!

發(fā)布時(shí)間:2020-12-01

閱讀文字: 【

A2/O工藝在傳統(tǒng) A2/O工藝的好氧區(qū)投加浮動(dòng)載體填料, 使載體表面附著生長(zhǎng)自養(yǎng)硝化菌,而 PAOs 和反硝化菌則處于懸浮生長(zhǎng)狀態(tài),這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的 SRT 相對(duì)獨(dú)立,其硝化速率受短 SRT 排泥的影響較小,甚至在一定程度上得到強(qiáng)化。

懸浮污泥 SRT、填料投配比及投配位置的選擇不僅要考慮硝化的增強(qiáng)程度,還要考慮懸浮態(tài)污泥 含量降低對(duì)系統(tǒng)反硝化和除磷的負(fù)面影響。

載體填料的投配并不意味可大幅度增加系統(tǒng)排泥量,縮短懸浮污泥 SRT 以提高系統(tǒng)除磷效率;相反,SRT 的 縮短可能降低懸浮態(tài)污泥(MLSS)含量,從而影響 系統(tǒng)的反硝化效果,甚至造成除磷效果惡化。

研究表明,當(dāng)懸浮污泥 SRT 控制為 5 d 時(shí),復(fù)合式 A2/O 工藝的硝化效果與傳統(tǒng) A2/O工藝相比, 兩者的硝化效果無明顯差異,復(fù)合式 A2/O工藝的載 體填料不能完全獨(dú)立地發(fā)揮其硝化性能;若再降低懸浮污泥 SRT 則因系統(tǒng)懸浮污泥含量的降低致使 硝酸鹽積累,影響厭氧磷的正常釋放。

基于“碳源競(jìng)爭(zhēng)”角度的工藝
解決傳統(tǒng) A2/O工藝碳源競(jìng)爭(zhēng)及其硝酸鹽和 DO 殘余干擾釋磷或反硝化的問題,主要集中在 3 方面:

a針對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)采取的解決策略,如補(bǔ)充外碳源、反硝化和釋磷 重新分配碳源(如倒置 A2/O工藝)等;
b解決硝酸鹽干擾釋磷提出的工藝改革,如 JHB、UCT、MUCT 等工藝;
c針對(duì) DO 殘余干擾釋磷、反硝化的問題, 可在好氧區(qū)末端增設(shè)適當(dāng)容積的“非曝氣區(qū)”。

1、補(bǔ)充外碳源
補(bǔ)充外碳源是在不改變?cè)泄に嚦伢w結(jié)構(gòu)及各功能區(qū)順序的情況下,針對(duì)短期內(nèi)因水質(zhì)波動(dòng)引起碳源不足而提出的應(yīng)急措施。一般供選擇的碳源可分為 2 類:
1)甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機(jī)化合物;
2)可替代有機(jī)碳源,如厭氧消化污泥上清液、 木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對(duì)糖類、纖維素等高碳物質(zhì)而言,因微生物以低分子碳水化合物(如,甲醇、乙酸鈉等)為碳源進(jìn)行合成代謝時(shí)所需能量較大,使其更傾向于利用此類碳源進(jìn)行分解代謝,如反硝化等。

任何外碳源的投加都要使系統(tǒng)經(jīng)歷一定的適應(yīng)期,方可達(dá)到預(yù)期的效果。
針對(duì)要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗至關(guān)重要。東莞市環(huán)潔化工有限公司提醒一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果,而且可增強(qiáng)系統(tǒng)的反硝化潛能;但是若反硝化碳源嚴(yán)重不足致使系統(tǒng) TN 脫除欠佳時(shí), 應(yīng)優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。

2、倒置 A2/O 工藝及其改良工藝

傳統(tǒng) A2/O工藝以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提,優(yōu)先考慮釋磷對(duì)碳源的需求,而將厭氧區(qū)置于工藝前端,缺氧區(qū)后置,忽視了釋磷本身并非除磷工藝的目的所在。
從除磷角度分析可知,倒置 A2/O 工藝還具有 2 個(gè)優(yōu)勢(shì):
a“饑餓效應(yīng)”。PAOs厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化 效率較高的好氧環(huán)境,其在厭氧條件下形成的攝磷驅(qū) 動(dòng)力可以得到充分地利用。
b“群體效應(yīng)”。允許所有 參與回流的污泥經(jīng)歷完整的釋磷、攝磷過程。然而有研究者認(rèn)為,倒置 A2 /O 工藝的布置形式。

3、JHB、UCT 及改良 UCT 工藝
與分點(diǎn)進(jìn)水倒置 A2 /O 工藝相比,JHB(亦稱 A+ A2 /O 工藝) 和 UCT 工藝的設(shè)計(jì)初衷是通過改變外回流位點(diǎn)以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋磷。
JHB 工藝中的氮素的脫除主要發(fā)生在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū),且兩者的脫除量相當(dāng), 污泥反硝化區(qū)的設(shè)置改變了氮素在各功能區(qū)的分配比例,使厭氧區(qū)能夠更好地專注于釋磷。
與倒置 A2 /O 工藝相同,對(duì)于低 C/N 進(jìn)水而言, JHB 工藝污泥反硝化區(qū)的設(shè)置可能會(huì)引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足,為此也有必要采用分點(diǎn)進(jìn)水方式。
與倒置 A2 /O 工藝不同,UCT 工藝是在不改變傳統(tǒng) A2 /O 工藝各功能區(qū)空間位置的情況下,污泥先回流至缺氧區(qū),使其經(jīng)歷反硝化脫氮后,再通過缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū),避免了回流污泥中硝酸鹽、DO 對(duì)厭氧釋磷的干擾。

在進(jìn)水 C/N 適中的情況 下,缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于 0;而當(dāng)進(jìn)水 C/N 較低時(shí), UCT 工藝中的缺氧區(qū)可能無法實(shí)現(xiàn)氮的完全脫除, 仍有部分硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū),因此又產(chǎn)生了改良 UCT 工藝(MUCT)。
與 UCT 工藝相比,MUCT 將傳統(tǒng) A2 /O 工藝中 的缺氧區(qū)分隔為 2 個(gè)獨(dú)立區(qū)域,前缺氧區(qū)接受來自 二沉池的回流污泥,后缺氧區(qū)接受好氧區(qū)的硝化液, 從而使外回流污泥的反硝化與內(nèi)回流硝化液的反硝 化完全分離,進(jìn)一步減少了硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響。

無論 UCT 還是 MUCT,回流系統(tǒng)的改變強(qiáng)化了 厭氧、缺氧的交替環(huán)境,使其與 JHB 一樣,缺氧區(qū)容易富集反硝化 PAOs,實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷。

兼顧 SRT 矛盾及“碳源競(jìng)爭(zhēng)”工藝
1、新型雙污泥脫氮除磷工藝
新型雙污泥脫氮除磷工藝(PASF)工藝也可謂是傳統(tǒng) A2/O 與曝氣生物濾池(BAF)的組合工藝, 是以分相培養(yǎng)為基礎(chǔ)的雙泥系統(tǒng),能更好地滿足各功能微生物對(duì)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生存空間的最佳需求。

在工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行過程中,通過縮短前端 A2 /O 工藝好氧區(qū)的 HRT,將硝化過程從中分離而順序“嫁接”于二沉池后端的 BAF。

對(duì)于 PAOs 的厭氧釋磷而言,因前端的污泥單元不承擔(dān)硝化功能,在理想條件下外回流污泥中不含有硝酸鹽,為 PAOs 釋磷創(chuàng)造了良好的“壓抑”環(huán)境,使其優(yōu)先利用原水中的 VFAs 類物質(zhì)合成 PHAs 并釋放磷;

再者,也因長(zhǎng) SRT 硝化菌以生物膜形式固著生長(zhǎng)在填料表面而短SRT 的 PAOs 和反硝化菌呈懸浮態(tài)生長(zhǎng)在前端的污泥單元,實(shí)現(xiàn)了硝化菌與反硝化菌、PAOs 等功 能微生物的 SRT 分離,緩解了 SRT 矛盾。

決定缺氧區(qū)反硝化效果的因素主要有2個(gè):進(jìn)入缺氧區(qū)的優(yōu)質(zhì)碳源(VFAs 和 PHAs)含量及來自 BAF 的內(nèi)回流硝化液中的硝酸鹽含量。

當(dāng)進(jìn)水 C/N 較高時(shí),硝酸鹽成為反硝化的限制因子,隨著內(nèi)回流比的增大缺氧區(qū)異養(yǎng)反硝化效果也相應(yīng)提高,但升高幅度卻呈遞減趨勢(shì);

而當(dāng)進(jìn)水 C/N 較低時(shí),因碳源成為反硝化的限制因子,根據(jù)異養(yǎng)反硝化菌和反 硝化 PAOs 對(duì)電子受體的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,適當(dāng)提高內(nèi)回 流硝酸鹽負(fù)荷的方式刺激反硝化聚磷菌(DPAOs) 的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng),使其以硝酸鹽為電子受體,并以 PHAs 為電子供體進(jìn)行同步反硝化脫氮除磷,實(shí)現(xiàn)“一碳 兩用”,同時(shí)可節(jié)省系統(tǒng)的能耗,減少污泥產(chǎn)量。

2、雙循環(huán)兩相生物處理工藝

雙循環(huán)兩相生物處理工藝(BICT)是在序批式活性污泥法的基礎(chǔ)上,增設(shè)獨(dú)立的生物膜硝化反應(yīng)器,使自養(yǎng)硝化菌與反硝化菌、PAOs 等異養(yǎng)菌分相培養(yǎng),以克服脫氮與除磷間的 SRT 矛盾及硝酸鹽、 DO 干擾釋磷而開發(fā)的污水處理新工藝,其主體單元由厭氧生物選擇器、序批式懸浮污泥主反應(yīng)器、生物膜硝化反應(yīng)器組成。

該工藝正常運(yùn)行時(shí)主要完成 4 個(gè)操作過程:

1) 進(jìn)水、曝氣攪拌 + 污泥回流
原水與沉淀池的回流污泥在厭氧生物選擇器內(nèi)混合接觸,借助高負(fù)荷梯 度產(chǎn)生的“選擇壓力”篩選出具有良好絮凝性的細(xì) 菌,并使 PAOs 厭氧釋磷。此時(shí),主反應(yīng)器在曝氣攪 拌的作用下,完成 COD 的去除及 PAOs 的超量攝磷;

2)缺氧攪拌 + 硝化液回流
主反應(yīng)器接受來自生物膜反應(yīng)器的硝化液,在機(jī)械攪拌作用下,完成反硝化脫氮,同時(shí)被擠出的混合液進(jìn)入沉淀池,經(jīng)沉淀分離后上清液進(jìn)入生物膜硝化反應(yīng)器;

3)再曝氣(可選做)
吹脫污泥中包裹的氮?dú)庖岳谀嗨蛛x,也 可強(qiáng)化 PAOs 的好氧攝磷;

4)靜止沉淀、潷水
靜止沉淀的同時(shí)排出富磷污泥。此工藝獨(dú)立硝化反應(yīng)單元的設(shè)置消除了 SRT 與 硝化的高度關(guān)聯(lián)性,SRT 不再是影響系統(tǒng)脫氮效率 的限制因子。

3、BCFS 工藝
BCFS 工藝(Biologische Chemische Fosfaat Stikstof verwijdering) 可實(shí)現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳脫除。

與 UCT 工藝相比,BCFS 工藝在主流線上增設(shè)2個(gè)反應(yīng)區(qū)——接觸區(qū)和混合區(qū)。

介于厭氧區(qū)與缺 氧區(qū)之間的接觸區(qū)相當(dāng)于第 2 選擇池,可以有效控 制絲狀菌的異常生長(zhǎng),防止污泥膨脹的發(fā)生;另外, 也因回流污泥先回流于此進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng),給 PAOs 厭氧釋磷營(yíng)造了良好的“壓抑”環(huán)境。

介于缺氧區(qū)與好氧區(qū)之間的混合區(qū)相當(dāng)于一個(gè)“機(jī)動(dòng)單元”, 可通過曝氣系統(tǒng)的啟閉靈活地控制其前端好氧區(qū)和后端缺氧區(qū)的氧化還原電位,也可在低 C/N 條件下誘導(dǎo)反硝化 PAOs 成為優(yōu)勢(shì)菌群而發(fā)揮同步脫氮除磷,實(shí)現(xiàn)“一碳兩用”。

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