曝氣生物濾池：到底除磷和硝化該如何共存？
發(fā)布日期：2016-11-17 點擊：1228
作為污水處理的新型工藝——生物膜法污水處理工藝，在進(jìn)行污水處理過程中，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質(zhì))的作用，但是同時也有問題出現(xiàn)，硝化菌VS聚磷菌?到底除磷和硝化該如何共存?這一直是困擾大家的一項難題，今天小編就為大家詳細(xì)分析，希望給各位帶來幫助。
曝氣生物濾池特點
曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體于一體節(jié)省后續(xù)二次沉淀池和污泥回流，在保證處理效果的前提下使處理工藝簡化。
曝氣生物濾池具有容積負(fù)荷高、水力負(fù)荷大、水力停留時間短、所需基建投資少、占地面積小、處理出水水質(zhì)好等特點，又由于曝氣生物濾池沒有污泥膨脹問題,微生物不會流失，能保持較高的生物濃度，因此日常管理簡單。
硝化和反硝化工藝流程
1除碳及硝化
對于去除氨氮，可采用兩段曝氣生物濾池，兩段法可在2座濾池中馴化不同功能的優(yōu)勢菌種，各負(fù)其責(zé)，提高生化處理效率。
第一段生物濾池以去除污水中碳化有機(jī)物為主，在該濾池中,優(yōu)勢生長的微生物為異氧菌，沿濾池高度方向從進(jìn)水端到出水端有機(jī)物濃度梯度處于遞減，其降解速率也呈遞減趨勢，由于有機(jī)物降解速度較快，此時自氧微生物處于抑制狀態(tài)。
第二段生物濾池主要對污水中的氨氮進(jìn)行硝化，在該段生物濾池中，由于進(jìn)水中有機(jī)物濃度較低，異養(yǎng)微生物較少，而優(yōu)勢生長的微生物為自養(yǎng)性硝化菌，將污水中的氨硝化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。在濾池硝化時，氨氮的去除一定程度上取決于有機(jī)負(fù)荷，當(dāng)BOD5有機(jī)負(fù)荷高于3.0 kg m3˙d時，氨氮明顯受到抑制，采用曝氣生物濾池同步除碳和硝化時，必須降低有機(jī)負(fù)荷。因此在采用曝氣生物濾池工藝去除有機(jī)物時，首先必須根據(jù)同類污水處理出水的數(shù)據(jù)選擇適當(dāng)?shù)娜莘e負(fù)荷，并在設(shè)計時留有一定的余量，同時碳和硝化時，必須降低有機(jī)負(fù)荷，最好控制在2 kg m3˙d以下。
對于需要脫N的污水，曝氣生物濾池的反硝化通常有前置反硝化和后置反硝化兩種。前置反硝化的前提是滿足系統(tǒng)反硝化的碳源要求，廢水首先經(jīng)過DN濾池或濾池的DN段(把反硝化和硝化組合在1個濾池中，通過對不同濾料中的組合達(dá)到硝化和反硝化的目的)。然后經(jīng)過好氧濾池或濾池的好氧段，好氧池出水回流到反硝化濾池，硝化濾池的出水NO-3-N回流到反硝化濾池，反硝化菌利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為電子供體，NO-3-N作為電子受體，進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，最終轉(zhuǎn)化為N2轉(zhuǎn)移至空氣中，達(dá)到廢水脫氮的目的。
后置反硝化是廢水首先經(jīng)過硝化濾池或濾池的好氧段，出水進(jìn)入DN濾池或濾池的DN段，后置脫氮技術(shù)不利的一面是需要外加碳源，運行成本相對較高，同時如何投加適當(dāng)劑量的碳，需要可靠的控制和穩(wěn)定的進(jìn)水濃度，同時出水需要進(jìn)行曝氣去除過量的碳。典型反硝化流程：
對于城市污水處理廠，一般需要同時脫氮和除磷的工藝，常用除磷技術(shù)有化學(xué)除磷和生物除磷方法。
1化學(xué)除磷+生物濾池處理工藝
生物濾池脫氮除磷工藝對于城市污水處理廠，一般需要同時脫氮和除磷的工藝，常用除磷技術(shù)有化學(xué)除磷和生物除磷方法。1化學(xué)除磷+生物濾池處理工藝采用曝氣生物濾池的化學(xué)除磷藥劑投加點有兩種選擇，一種是混凝沉淀池預(yù)處理，使磷積聚體被分離到沉淀池中，達(dá)到污水除磷的目的。該工藝優(yōu)點是工藝流程簡單，控制方便;但藥劑耗量較大，剩余污泥較多，同時由于混凝沉淀去除一部分有機(jī)物，有可能引起后續(xù)反硝化碳源不足。
另外一種是同步沉淀與絮凝過濾，即在曝氣生物濾池中投加化學(xué)藥劑,沉淀物積聚在填料中，通過周期性反沖洗,將磷排出系統(tǒng)外，達(dá)到除磷的目的，該工藝藥劑量相對較小，但是污泥被截留在曝氣生物濾池內(nèi)，會縮短生物濾池的運行周期，增加反沖洗的頻率。
2PASF工藝
生物除磷是利用污水中的積磷菌在厭氧條件下，受到壓抑釋放出來體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收并快速降解有機(jī)物，并轉(zhuǎn)化PHB儲存起來，當(dāng)積磷菌進(jìn)入好氧條件時，就降解體內(nèi)儲存的PHB產(chǎn)生能量，用于細(xì)胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除磷的目的。一般情況下，在曝氣生物濾池內(nèi)不存在厭氧和好氧交替的環(huán)境，所以在濾池中產(chǎn)生生物除磷作用相對較困難，常規(guī)的生物脫氮除磷工藝中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系統(tǒng)，生物法除磷是通過污泥過量吸磷后富含磷污泥排除后進(jìn)入污泥而去除，必然存在硝化菌與聚磷菌的不同泥齡之爭，使除磷和硝化相互干擾;PASF脫氮除磷工藝，成功地解決了硝化菌與聚磷菌的泥齡之爭、反硝化與聚磷菌厭氧釋磷的矛盾等難題。1、PASF工藝原理PASF(Remove Phosphorous by Actived Sludge andbiofilm technology)工藝分為2個階段，前階段采用活性污泥法，后階段采用生物膜法。流程圖如下：
2、PASF前階段
前階段與AAO工藝相似，其主要區(qū)別在于：
①好氧池水力停留時間較短，系統(tǒng)的污泥齡較短，使好氧池內(nèi)達(dá)不到硝化，適合聚磷菌生長環(huán)境，除磷效果較好，由于污泥交替進(jìn)入?yún)捬鹾秃醚鯀^(qū)，污泥沉降性好;
②由于好氧池?zé)o硝化，好氧池?zé)o內(nèi)回流至缺氧池，缺氧池回流水從后段曝氣生物濾池出水進(jìn)行回流，經(jīng)過硝化的出水回流至缺氧段。各池主要功能如下。
(1)厭氧段
厭氧段主要是快速厭氧釋磷，二沉池中回流污泥中殘留的少量NO3-在厭氧段初期很快被反硝化完畢，伴隨著水中CODCr的去除，反應(yīng)器中出現(xiàn)厭氧釋磷現(xiàn)象，釋磷速率與水中CODCr去除率相對應(yīng)，厭氧段快速吸收有機(jī)物并具有以下特點:
a.由于進(jìn)水中的有機(jī)物為積磷菌提供了呈梯度的高濃度有機(jī)物(FM值)，使有機(jī)物最大可能地被用于厭氧釋磷和后續(xù)缺氧段的反硝化吸磷脫氮，提高了有機(jī)物在生物脫氮吸磷中的利用率。
b.部分CODCr直接以厭氧產(chǎn)物或經(jīng)缺氧呼吸的形式被去除，降低了后續(xù)好氧段需氧化的有機(jī)物量，使得該工藝比傳統(tǒng)活性污泥法大大節(jié)省了供氧量。
(2)缺氧段
反硝化積磷菌經(jīng)過厭氧段充分有效地釋磷并吸收快速降解有機(jī)物合成大量的PHB后進(jìn)入缺氧段，同時后階段的硝化出水回流至缺氧段，在反硝化菌的作用下，污水中的NO-3下降。
(3)好氧段
進(jìn)入好氧段后反應(yīng)器出現(xiàn)好氧吸磷現(xiàn)象，進(jìn)水中的有機(jī)物大部分被去除，由于泥齡較短，不適宜硝化細(xì)菌的生長環(huán)境，因此無NH+4的消耗，同時后段的生物濾池反應(yīng)器提供了低CODCr TKN值的進(jìn)水，為保證生物濾池高效的硝化反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。同時好氧反應(yīng)器SVI較低,污泥沉降性能較好，使后續(xù)沉淀池可承受較高的負(fù)荷。
3、PASF后階段
PASF后階段采用生物膜法，通�？刹捎闷貧鉃V池處理，由于有機(jī)負(fù)荷低，為硝化提供了良好基礎(chǔ)，二沉池出水后進(jìn)入曝氣生物濾池，可發(fā)揮生物濾池負(fù)荷高，占地面積小等特點，一方面可利用濾池的硝化作用，達(dá)到硝化的目的，硝化后出水部分回流至前階段缺氧段進(jìn)行反硝化，由于回流會增加二沉池水力負(fù)荷，回流比例需根據(jù)總氮要求及二沉池的表面負(fù)荷綜合確定;另一方面曝氣生物濾池存在過濾作用，使二沉池出水中的SS進(jìn)一步降低，使出水達(dá)到或優(yōu)于一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
4、PASF工藝特點
PASF工藝與常規(guī)生物脫氮除磷工藝相比，其硝化、反硝化和好氧吸磷都處于較理想的反應(yīng)條件下，顯示出非常穩(wěn)定的硝化和脫氮除磷效果。其主要特點為：、
(1)采用雙系統(tǒng)(積磷菌、反硝化菌共存于一個活性污泥系統(tǒng),硝化菌為生物濾池系統(tǒng))可分別控制自養(yǎng)硝化菌和異養(yǎng)菌(積磷菌和反硝化菌)的泥齡,解決了自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌的不同泥齡之爭，有利于發(fā)揮反硝化脫氮除磷與硝化的各自優(yōu)勢。
(2)異養(yǎng)型兼性菌在理想的厭氧、缺氧、好氧交替的環(huán)境下進(jìn)行反硝化和除磷，自養(yǎng)型專性好氧硝化菌可始終在曝氣環(huán)境中進(jìn)行好氧硝化，同時克服傳統(tǒng)活性污泥絲狀菌膨脹等弊端，有利于污水處理廠的運行和管理。
(3)厭氧段活性污泥快速吸附或降解并用于厭氧釋磷,在缺氧狀況下,聚磷菌可快速反硝化脫氮,污泥泥齡短,去除單位質(zhì)量磷耗用的BOD5少,提高了易降解有機(jī)物的利用率,改善了脫氮除磷效果,同時硝化系統(tǒng)CODCr濃度較低，有利于提高硝化作用。
(4)充分利用活性污泥法和曝氣生物濾池各自的優(yōu)點,具有較高的處理效率,達(dá)到低能耗、高處理效果的目的,同時能減少占地面積,有效節(jié)約工程造價。
