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工艺脱氮除磷研究进展论文名称工艺脱氮除磷研究进展作者赵耘挚刘振鸿摘要总结了脱氮工艺中的同步硝化反硝化亚硝化脱氮现象讨论了影响除磷的碳源聚磷菌与非聚磷菌竞争值好氧曝气污泥龄水力停留时间等因素并对工艺中脱氮除磷的相互影响进行了探讨最后给出了可以同时脱氮除磷的一种的运行方式关键字脱氮除磷脱氮除磷是当今水污染控制领域研究的热点和难点之一为了高效而经济地去除氮磷研究者开发了许多工艺和方法工艺由于操作灵活脱氮除磷效果好所以得到了广泛的应用当前对于工艺脱氮除磷原理的研究又有了新的进展工艺中脱氮的研究传统的脱氮理论认为硝化与反硝化反应不能同时发生硝化反应在好氧条件下进行而反硝化反应在缺氧条件下完成工艺的序批式运行为这样的反应条件创造了良好的环境但是最近几年国内外有不少试验和报道证明系统中存在同步硝化反硝化现象简称李锋等人认为反应器内进行同时硝化反硝化的必要条件是好氧和缺氧环境同时存在所以应该控制一般在这样一个较低的水平他们引用的数据表明采用反应器控制其中的在在反应器中形成厌氧缺氧和好氧并存的环境可以实现同时硝化反硝化的过程但是等人的研究证明许多异养微生物能够对有机及无机含氮化合物进行硝化作用当与的质量比大于时异养硝化菌对氨的氧化会起很大的作用李丛娜等人在控制反应器保持良好的好氧状态较低的情况下对此进行了研究他们发现在每一工作周期的前期硝化反应的进行使氨氮比较彻底地转化为硝酸盐氮氨氮浓度逐渐降低同时总氮浓度也逐渐降低并由此得出结论在这一阶段既发生了好氧硝化也发生了好氧反硝化即同步硝化反硝化从而导致了比较可观的总氮去除率并推断活性污泥絮体中同时存在着异养硝化菌与好氧反硝化菌此外还有学者提出了亚硝酸型生物脱氮技术认为亚硝酸型生物脱氮技术具有降低能耗节省碳源减少污泥生成量反应器容积小及占地面积省等优点这种技术的核心是将硝化过程控制在亚硝酸阶段随后进行反硝化等人利用反应器对此进行了研究他们的结果表明当系统中氨氮的浓度成为限制硝化细菌将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮的时候自养型硝化菌的活性就受到了抑制从而出现了亚硝酸盐的积累在后续的缺氧段中所有的积累的亚硝酸盐和硝酸盐都能够得到反硝化而完全去除系统对总氮的去除率在左右工艺中的除磷的研究增强性生物除磷简称也是得到广泛注意的技术其表现为厌氧状态释放磷的活性污泥在好氧状态下有很强的磷吸收能力吸收的磷量超过了微生物正常生长所需要的磷量一般认为其过程为厌氧段聚磷菌吸收废水中的有机物将其同化成聚羟基烷酸其所需要的三磷酸腺苷及还原能是通过聚磷菌细胞内贮存的聚磷和糖原的降解来提供的这个过程会导致反应器中磷酸盐的增加好氧段聚磷菌利用氧化代谢产生的能量来合成细胞吸收反应器中的磷来合成聚磷同时利用合成糖原技术的关键在于厌氧区的选择在厌氧段合成的量对于好氧段磷的去除具有决定性意义一般而言合成的越多则释放的磷越多好氧段就能吸收更多的磷但是控制良好的反应器也会发生失效的现象研究表明主要存在以下影响碳源的影响研究表明要实现的效果系统中与的质量比的值应大于与的质量比的值应大于如果原水中短链脂肪酸的含量较高则有利于的发生并提高的效果厌氧段废水中的含量应大于但是当的含量过大时也会导致的失效洞时碳源的不同可以导致释磷速率及合成种类的不同聚磷菌与非聚磷菌竞争的影响一般认为由于一些非聚磷菌也能够在厌氧段吸收有机物而不用同时水解聚磷从而形成了对聚磷菌的竞争反应但是竞争的引发原因却没有共同的解释等人认为如果用葡萄糖为外碳源容易发生聚糖菌与聚磷菌的竞争但是等人的研究表明系统中用葡萄糖作为碳源也能够达到的效果而没有产生聚糖菌的增殖等人的理论认为如果好氧段进水中的氨基酸或蛋白质的含量过低聚磷菌的生长速率就会减慢从而导致聚糖菌占优势如果进水中没有氨基酸则由于聚糖菌分解无机氮和核酸产生氨基酸的速度比聚磷菌快从而导致聚糖菌占优势值的影响聚磷菌在厌氧段时的释磷量一般随值的升高而增加而值是否影响聚磷菌对有机物的吸收仍有矛盾之处当时现象不会发生值在之间是发生的最佳范围等人的试验表明对聚磷菌和聚糖菌的竞争也有一定影响当控制厌氧段的在或时聚糖菌在菌群中占优势从而导致的失效当不控制值时由于反硝化的发生和乙酸盐的同化厌氧段的值升高到了这时完全的是可以发生的好氧曝气的影响好氧段曝气量过大或曝气时间过长会使聚磷菌消耗过多的从而影响对磷的吸收当处于厌氧段后虽然聚磷菌能以最快速率释放磷但是这些磷在后续的好氧段内却不能再被完全吸收即过量吸磷受到破坏失效所以适当地使聚磷菌保留一部分可以保持聚磷菌的过量吸磷能力污泥龄的影响缩短污泥龄可以排放较多的污泥从而去除较多的磷但是会恶化出水质量和增加污泥处理费用延长污泥龄由于聚磷菌的衰亡速度较慢所以可以使聚磷菌在污泥中的数量增加同样可以使磷的去除量增加同时污泥龄的长短会影响到聚磷菌胞内聚合物的含量所以系统中污泥龄不应太短一般应大于水力停留时间的影响由于聚磷菌对有机物的吸收在厌氧段内是很快完成的所以厌氧段内更重要的是污泥龄适当延长厌氧段的水力停留时间会提高的效果这可能是可以形成更多的的原因但是如果厌氧好氧水力停留时间比过大也会使失效艺中脱氮与除磷之间的相互影响工艺中脱氮与除磷之间的关系较为复杂这主要是因为活性污泥中菌种种群的多样性而造成的当不同的菌群占优势时表现的规律不尽相同硝酸盐氮对的影响由于过程的发生需要完全的厌氧阶段而厌氧段硝酸盐的存在会破坏生物除磷的效果这是由于反硝化菌会与聚磷菌竞争废水中的有机基质而且能优先于聚磷菌利用这些有机基质进行反硝化从而在真正厌氧状态形成之间形成了一个兼性的状态生活污水排水中的硝酸盐氮一般在之间所以不会导致生物除磷的失效但是如果废水中硝酸盐的浓度很高就可能导致反硝化菌与聚磷菌对有机基质的竞争反应而导致生物除磷的失效等人的研究发现如果排水中的硝酸盐浓度从减少到时磷的去除率可以从提高到等人的研究证明如果回流污泥中硝酸盐的浓度低于的时候生物可以很容易取得良好的释磷效果但是当硝酸盐的浓度达到以上时磷的释放就受到抑制从而导致生物除磷的失败尽管生物除磷的效果取决于操作方式但是最重要的限制因子还是进水的值一般认为要达到良好的脱氮除磷效果废水的与总氮的质量比值应大于等人对工艺的研究证明废水中的总值并不是可以反映污水脱氮除磷所需碳源的有效参数而中的易生物降解部分才是可以评价系统功能的主要参数等人的研究认为当进水的有机基质主要为易生物降解的组分时反硝化和生物释磷可以同时发生然而当难生物降解组分为主时生物释磷是在反硝化之后发生的可脱氮聚磷菌对系统脱氮除磷的影响因为系统中的硝酸盐氮对有不利影响所以最初的研究认为能发生反应的细菌不能够进行反硝化反应但是现在有很多研究表明聚磷菌中至少有一部分能够在缺氧条件下利用硝酸盐为氧供体进行吸磷而发生反硝化反应所以好氧段只需进行到硝化阶段即可反硝化及吸磷可以在后续的兼性阶段完成这种情况下可以节省能耗和避免厌氧段反硝化菌对碳源的竞争污泥产量和值都会减小但是缺氧条件下的吸磷速率较为缓慢亚硝酸盐氮的影响等人对反应器的研究表明兼性状态下存在的亚硝酸盐氮对可脱氮聚磷菌的整体效果存在影响当亚硝酸盐氮的浓度为时这种影响不是很明显亚硝酸盐氮甚至可以作为电子供体为可脱氮聚磷菌吸磷使用但是再高一些浓度的亚硝酸盐氮就会产生抑制作用他们的研究表明亚硝酸盐氮的限制浓度在之间这和污泥状况是有关的同时脱氮除磷运行方式的选择从上文的讨论可以看出工艺的脱氮和除磷的反应条件有相同之处也有不同之处有相互的不利影响也有互促互生的方面对于需要同时脱氮除磷的场合反应器可采用图所示流程静止进水可以使进水阶段结束后反应器中形成较高的基质浓度梯度节省能耗搅拌进水可以使反应器保持厌氧状态保证磷的释放曝气后的反应混合可以进行反硝化反应随后的曝气可以吹脱污泥释放的氮气保证沉淀效果避免磷过早释放为了防止沉淀阶段发生磷的提前释放问题让排泥和沉淀同时进行结论艺是一种高效经济可靠适合中小水量污水处理的工艺符合我国的国情尤其是工艺对于污水中氮磷的去除有其独到的优势所以工艺及其新工艺在我国有着广阔的应用前景参考文献李锋朱南文李树平等有氧条件同时硝化反硝化的反应动力学模式中国给水排水李丛娜吕锡武稻森悠平同步硝化反硝化脱氮研究给水排水施永生亚硝酸型生物脱氮技术给水排水唐光临孙国新徐楚韶亚硝化反硝化生物脱氮工业水处理周康群杜林黄小丹缺氧条件下聚磷菌利用硝酸盐吸磷的研究上海环境科学沈耀良赵丹强化工艺脱氮除磷效果的若干对策中国给水排水