生物法脱氮除磷技术及其研究进展

污水脱氮除磷技术在近些年来一直是水处理领域所关注的热点和难点，文章对污水生物法脱氮除磷机理做了简要分析，介绍了几种高效、经济、实用的生物脱氮除磷工艺，并评述了近年来脱氮除磷技术的研究进展。     

软性填料序批式生物膜法的内源脱氮与外源脱氮

本文在软性填料序批式生物膜法同步脱氮除磷工艺探讨研究的基础上，再加一缺氧段，以进行反硝化，进一步提高脱氮效率，并对内源脱氮及不同添加比时的外源脱氮进行了比较，确定了该法脱氮除磷的最佳工艺及相应的工艺参数。     

表面流人工湿地中氮磷的去除机理

人工湿地作为一种高效、低耗的污水处理新工艺已被广泛接受，特别是其在脱氮、除磷方面的应用逐步为人们所重视。本文深入地讨论了表面流人工湿地中各种生物、物理、化学过程对污水中各种形态含氮、含磷化合物的去除机理，及其具体途径、相关反应和反应类型，总结了国内外对各个过程影响因素、控制条件、反应速度、去除能力及相互之间协调拮抗作用的研究结果。虽然硝化／反硝化作用和土壤吸附沉淀作用已被公认为是表面流人工湿地脱氮、除磷的主要途径，但不同研究结果之间仍存在着明显差异，鲜有多介质环境条件下各种脱氮、除磷过程中多种氮、磷形态的质量平衡研究，而以此为基础的人工湿地生态动力学模型的研究则是深入了解人工湿地运行机理、设计和预测其处理效率，以及推动人工湿地污水处理工艺广泛应用的关键。     

三种生物除磷工艺的比较

比较了Ａ／Ｏ法、Ａ＾２／Ｏ法和ＳＢＲ法生物除磷工艺。结果表明，它们的除磷效果好；污染含磷量达６％以上、除磷系数达０．０４左右，是常规好氧生物处理的３倍。在系统除磷系数相同的条件下，Ａ＾２／Ｏ法取好，是常规好氧法的３倍；ＳＢＲ法次之，高速率Ａ／Ｏ法因不能经反硝化作用脱氮，去氮效果与常规好氧法相同。     

基于ASM2D的广州市城市污水水质特征及碳源构成研究

城市污水处理厂提标改造的核心是生物高效脱氮除磷,而碳源是关键因素;充分利用碳源,既能提高脱氮除磷效率,又可节省投资。要提升污水处理工艺脱氮除磷效率的潜力,就有必要对城市污水的水质特征,特别是其中的碳源构成进行可靠的检测分析。文章分析了广州市2012—2016年18个季度的水质监测数据,并依据活性污泥数学模型ASM2D,采用膜过滤、曲线分析、差量计算等方法,获得了作为碳源的有机污染物COD的构成比例。结果表明,由于中心城区的功能趋同,广州市城市污水水质亦趋同,COD和BOD5没有显著性差异,进水COD质量浓度约为200 mg?L~(-1)左右,BOD5约为90 mg?L~(-1),可生化性稳定为0.47。在碳源构成中,溶解性COD稳定,均值为48.55 mg?L~(-1),其中可发酵的易生物降解有机物(SF)、发酵产物(SA)和惰性溶解性有机物(SI)分别为23.43、15.62和9.50 mg?L~(-1);颗粒性COD波动大,其中慢速可生物降解有机物(XS)占总COD的43.76%,根据可利用碳源计算的碳氮比和碳磷比分别达到5.57和61.19,相比传统水质指标提高20%以上,具有较大的生物高效脱氮除磷潜力,慢速可生物降解有机物是实现这一潜力的关键。研究结果可为广州市城市污水厂设计、改造、运营提供依据;结合计算机模拟技术,采用多点进水和多种回流,有助于充分利用碳源,提升活性污泥工艺的脱氮除磷效率。     

城市污水深度处理工艺的设计与运行

在水资源日趋紧张的今天,污水的深度处理回用工艺成了人们探讨的热点。结合郑州市五龙口污水处理厂的设计与运行,介绍了以改良氧化沟为主体的污水深度处理回用工艺,并对工艺除磷脱氮及污水深度处理的原理、设计参数、运行情况及运行条件的控制进行了介绍。运行结果表明该工艺既具有较高的COD、SS去除效率,又解决了传统氧化沟在脱氮除磷时存在相互影响的矛盾问题,在进水COD为326mg/L、SS为301mg/L、NH_4~+-N为45．1mg/L、TP为4．1mg/L;出水COD为21mg/L、SS为9mg/L、NH_4~+-N为1．4mg/L、TP为0．6mg/L,各项指标均达到了景观用水标准。     

SBR法处理城市污水脱氮除磷试验

采用SBR工艺对广州地区城市污水进行了生物脱氮除磷实验研究。结果表明:在碳、氮、磷比例不合理的情况下,达到了既去除有机物又能脱氮除磷的效果。总停留时间控制在4.5～5.5h,污泥负荷为0.14～0.26kg BOD5/(kgMLSS·d)时,出水BOD5浓度在5.12～13.62mg/L,去除率达85%～93%;出水COD浓度在10.7～32.2mg/L,去除率达82%～88%;出水NH4—N浓度在2.83～9.83mg/L,去除率达53%～87%;出水TP浓度在0.1～0.45mg/L,去除率达85%～'99%。     

序批式生物膜法处理杂排水工艺探讨

本文首次应用了软性填料序批式生物膜法工艺处理杂排水。试验证明，该工艺是行之有效的处理杂排水工艺。研究中确定了适合该工艺的最佳工艺参数，并对软性填料序批式生物膜法Ａ／Ｏ工艺处理杂排水时脱氮、除磷等特点做了进一步探讨。     

循环式活性污泥法处理城市污水

循环式活性污泥法工艺（ＣＡＳＴ）是序批式活性污泥法工艺（ＳＢＲ）的一种变型。它综合活性污泥法和ＳＢＲ工艺特点,与生物选择器原理结合在一起,真有抗冲击负荷和除磷脱氮功能。本文介绍了该工艺的特点,以及处理城市污水的工程设计。     

好氧颗粒污泥工艺强化脱氮研究进展

好氧颗粒污泥是微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体,具有结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强、多功能微生物分区定殖等特点,其在废水强化脱氮除磷与难降解有机物去除方面具有明显的技术优势.针对目前工业和养殖废水及城镇生活污水等碳氮比低、处理出水总氮达标压力大等突出问题,综述基于好氧颗粒污泥的全自养、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、异养硝化-好氧反硝化等强化脱氮工艺,介绍其脱氮机制及技术优势,阐明不同好氧颗粒污泥脱氮工艺的特点与颗粒污泥特性,同时总结各种工艺的启动条件及富集相应功能菌的好氧颗粒污泥的形成因素,评估不同工艺应用于实际废水生物处理的可行性.在此基础上进一步分析进水基质组成(不同碳氮比)、运行模式(连续曝气和间歇曝气)、运行条件(溶解氧浓度、温度和pH)等对好氧颗粒污泥工艺强化脱氮性能与稳定运行的影响.最后提出应进一步优化好氧颗粒污泥强化脱氮工艺的运行参数,解析好氧颗粒污泥微生物菌群功能,揭示好氧颗粒污泥形成与结构稳定的微生物学机理.     

纤毛状生物膜脱氮除磷工艺调试研究

纤毛状生物膜脱氮除磷工艺(CNR)是一种高效的生物脱氮除磷工艺.好氧池中纤毛状生物膜填料的添加,固化了大量世代时间长的硝化菌,提高了硝化反应速度,而且成功地解决了好氧段硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾.通过对天津某污水处理厂进行CNR工艺中试,得出结论如下:填料比表面积大,微生物附着量高达1 350～1 500g·m~(-2);填料容易挂膜、脱膜,无堵塞现象,更不需要反冲洗,维护管理简单;填料上形成的生物膜中,微生物体系稳定,种群丰富,微生物相包括钟虫(vorticella)、轮虫(rotaria)、表壳虫(arcella)、吸管虫(tokophrya)等;采用CNR工艺对污水处理,常规项目的去除率均达到80%以上,出水水质除总氮达到一级B标准,其他均达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)的一级A排放标准.     

序批式生物膜法同步除磷脱氮特性研究

对淹没序批式生物膜法去除有机物和磷及同步部分脱氮的特性进行了研究。其适合的载体装填密度为30％，水力停留时间为9h，其中厌氧3h，好氧6h，进水COD负荷从0．27kg/(m^3.d)到1．32kg/(m^3.d)均可使除磷率达90％以上，脱氮率达50％－60％。淹没式生物膜法除磷脱氮工艺中的优势菌属为假单胞菌属，其次依顺序为气单胞菌属，芽孢杆菌属，微球菌属，硝化矸菌属，生物膜具有生物量大（MLVSS达5531．7mg/L)，脱落污泥含磷量高（达5．67％），沉降性好（SVI为101．7）的特点，污泥产率为0．1996kg干泥／kgCOD。     

膜生物反应器脱氮除磷工艺的研究进展

膜生物反应器是近年新发展起来的高效污水处理工艺,文章重点介绍了膜生物反应器的脱氮除磷工艺;单一反应器间歇曝气膜生物反应器工艺和A/O形式的膜生物反应器工艺。总结了国内外研究的工艺特点、技术参数和处理效果。分析了技术参数,运行方式对处理效果的影响,提出了今后研究方向和应用前景。     

新型填料床-逐级曝气池一体化反应器水处理技术

为解决低浓度污水处理工艺脱氮除磷过程中存在的微生物碳源不足的问题,本文研制了新型填料床-逐级曝气串联反应器.填料床分别采用珊瑚砂、竹炭颗粒、钢渣为填料,在好氧、厌氧兼顾的环境下,实现化学除磷、生物除氮.试验采用模拟生活污水,COD、TN、TP、氨氮的浓度为170—190 mg.L-1、27—30 mg.L-1、8—10 mg.L-1,23—25 mg.L-1.反应器在第27天启动成功,100 d稳定运行结果显示,当HRT为14 h,曝气池DO为3.5 mg.L-1,反应器处理效果良好,出水中COD、TN、TP、氨氮的浓度分别为30.7 mg.L-1、5.59 mg.L-1、1.0 mg.L-1、4.67 mg.L-1,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B排放标准.经钢渣填料床处理后的污水,TP浓度降到1 mg.L-1左右,在不排泥的情况下,实现TP的高效去除,同时有效避免了除磷与脱氮过程对碳源的竞争,实现了生物法对水体中富余氮、磷的高效去除.     

生物除磷工艺技术发展

在阅读大量国内外有关文献和从事多年生物除磷研究的基础上,综述了生物除磷工艺的特点及降磷工艺的进展和现状,探讨了可控非稳态条件下周期循环生物除磷工艺的发展状况。     

菌剂强化潜流湿地总氮总磷去除及功能菌特性

从活性污泥中筛选的1株具有高效反硝化能力的聚磷菌B8应用于水平潜流人工湿地中进行强化去除总氮和总磷试验,同时分析并对比了菌剂强化潜流湿地系统和未投菌潜流湿地系统的功能菌数量变化规律.采用常绿植物构建2套相同的水平潜流湿地尾水处理模拟生态系统.结果表明,连续投加14 d B8菌液于水平潜流湿地后,在停止投菌后运行89 d内,投菌湿地系统平均脱氮率为70.1%,未投菌湿地系统平均脱氮率为50.2%;在停止投菌后运行19 d内,投菌湿地系统平均除磷率为63.1%,未投菌湿地系统平均除磷率为45.9%.经过4个月的跟踪运行,基于高通量454测序对湿地微生物群落结构及相关生物学信息对比分析,表明投加外菌源B8会引起潜流湿地内部微生物物种数量减少、微生物均匀度下降和湿地基质微生物群落多样性下降.通过湿地进水总氮浓度对投菌湿地系统和未投菌湿地系统脱氮率影响线性拟合分析表明,投菌湿地在不同氮负荷条件下脱氮效果显著优于未投菌湿地,证实投加B8菌可以有效强化水平潜流湿地的脱氮能力.     

三级串联湿地对氮磷的净化效果

采用三级串连湿地,对抚仙湖湖滨带的农业面源污染及部分县城生活污水进行了处理,以防止湖泊的富营养化.对湿地各串连单元(即沉淀池、表流湿地单元和潜流湿地单元)的总氮和总磷浓度进行了试验分析,来监测湿地对污染物的净化效果.研究结果表明,除了表流湿地单元的平均脱氮率接近40%之外,其他的净化单元去除营养盐的效率都只有10%～20%左右.相对而言,沉淀池的TP去除率较好,而表流湿地单元的TN去除率最高.湿地在运行两年之后,其脱氮除磷的效果不是太佳.因此,在利用湿地进行污水处理的同时,要对其进行妥善管理,如植物的收割、基质土壤的翻新等,使其保持持续脱氮除磷能力.     

城市污水二级硝化出水的离子交换脱氮除磷

以城市污水二级硝化出水为原水,对比研究了3种强碱性阴离子交换树脂(201×4、D296、D301T)动态脱氮除磷情况,并以201×4树脂为模式树脂考察了树脂活化方式(常规酸碱交替活化与NaCl再生液活化)、腐殖酸(HA)浓度(1.1,2.8和9.4 mg·l~(-1))对树脂动态脱氮除磷的影响.结果表明,3种树脂都具有较好的脱氮除磷效果,达到TP穿透点(0.1 mg·l~(-1),去除率92%)时,201×4树脂具有最大的穿透体积(418 BV),但其对NO_3~--N的去除率(69%)明显低于其它树脂(97%-98%);3种树脂对SO_4~(2-)和HA的去除率分别为97%-99%,71%-80%;常规酸碱活化使树脂穿透体积较再生液活化仅提高了12%;超滤膜法和臭氧氧化法预处理对原水HA的去除率分别为27%和68%;原水HA浓度增加使树脂穿透体积从28lBV降至239BV,同时NO_3~-去除率从80%上升至92%.     

改进折流式生物反应器净化洗浴废水

利用改进折流式生物反应器，研究了好氧渐变厌氧交替工艺对洗浴废水中氮、磷和有机污染物的去除效果。结果表明：洗浴废水中COD和BOD值分别从98.0-190.6mg/L和68.3-81.7mg/L下降到6-10mg/L和1-2mg/L，含氮化合物和含磷化合物的浓度则分别从13．5—25．2mg/L和9．9—13．5mg／L下降到1mg/L和0．5mg／L。在运行过程中，不需要添加甲醇，利用洗浴废水自身的有机物就能达到很好的脱氮、除磷和降解COD与BOD的效果，而且该工艺的动力消耗仅为传统活性污泥法的三分之一。     

A2/O工艺强化反硝化除磷体系中微生物特性分析

为了更直观地认识反硝化除磷体系中生物脱氮除磷机理及运行状态,本文尝试了对A2/O工艺强化反硝化除磷体系在稳定运行期的活性污泥采取直接染色的手段,观察聚-β羟基丁酸(PHB)和聚磷酸盐(Poly-P)的沿程变化状况,同时结合活性污泥的电镜扫描图像,考察该系统的微生物菌群特征.试验结果表明,在厌氧阶段,微生物细胞内PHB的量大幅提高,上清液中磷酸盐的含量上升,聚磷酸盐含量明显下降,粒径为1~1.5μm、呈球状和棒状的菌群构成的葡萄状细胞簇占居优势;在缺氧阶段,微生物细胞内PHB的量下降,上清液中磷酸盐含量下降,聚磷酸盐含量上升,粒径为0.5~1μm的椭球菌与1.0~1.5μm的球杆菌占优势;在好氧阶段,微生物细胞内PHB的量较低或接近零,上清液中磷酸盐的含量接近零,聚磷酸盐含量明显上升,此时粒径1.0~1.5μm的球菌以单个或成对出现,球菌不再饱满,呈现接近消失的状态.相比之下,单纯的脱氮系统则不存在上述微生物特性的变化.图8参12