第36卷第8期水處理技術Vol, 36 No 8162010年8月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT城市污水的除磷技術分析孫夢,張培玉,張晨(青島大學環(huán)境科學與工程系,山東青島266071):綜迷了化學除磷方法及生物除磷方法的機理和特點;介紹了幾種典型的除磷工藝并分析其優(yōu)缺點及其適用范圍,以及最新生物除磷技術一反硝化聚磷菌除磷工藝及萁應用;對國內(nèi)外除磷技術的研究進行了展望,提岀物化除磷法與生物除磷法相結合必將成為今后的研究趨勢,研究開發(fā)生物脫氮除磷新技術是今后污水處理硏究的重要果題關鑣詞:污水除磷;物理化學法;生物除磷法;反硝化除磷中圖分類號:X7993文獻標識碼:A文章編號:1003770(2010)08-0016-005隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和工業(yè)化程度的不斷提如果焚燒則費用很高。上海的白龍港污水處理廠髙,富含氮磷的生活污水以及含有農(nóng)藥化肥殘留的期工程(早季120萬m3d,雨季188.8萬m}d)農(nóng)業(yè)污水量越來越高,導致含有大量營養(yǎng)成分的廢和竹園第一污水處理廠(旱季170萬m3d,雨季水排入封閉性水域,給受納水體造成危害。目前,我4261萬m3d)即采用化學凝聚沉淀除磷作為強國水體特別是內(nèi)陸湖泊的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴重?；患壧幚?。所以加強污水中磷的處理嚴格控制排放出水中磷12離子交換法的含量就顯得尤為重要。國內(nèi)外對廢水中磷的去除離子交換法是利用多孔性的陰離子交換樹脂研究不是太多,已有的除磷工藝各有優(yōu)劣。本文通過選擇性地吸收去除污水中的磷去除磷。但是存在對各種除磷技術進行分析比較各種技術的優(yōu)缺點,著一系列問題比如樹脂藥物易中毒、交換容量低和提出今后除磷技術的發(fā)展趨勢。選擇性差等因而這種方法難以得到實際應用。1物化除磷法13吸附法除磷吸附法主要是利用某些多孔或大比表面的固體物化除磷方法主要利用沉淀、結晶、吸附等物理物質(zhì)對水中磷酸根離子的吸附親和力來實現(xiàn)對廢水化學反應,使廢水中的磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉的除磷過程。制備適用的高效吸附劑是吸附法除磷淀從而去除。的關鍵,已經(jīng)有很多學者對天然材料和爐渣的吸附11化學凝聚沉淀法脫磷性能進行了研究四。趙桂瑜等啄利用天然沸石復化學凝聚沉淀法主要是將易溶于水的某些金屬合吸附劑處理含磷廢水效果較好。吸附法除磷作為鹽投入水中,金屬離子與磷反應生成一種難溶性鹽一種從低濃度溶液中去除特定溶質(zhì)的高效低耗方與水體分離,以此除去水中的磷。磷的去除率在法特別適用于廢水中有害物質(zhì)的去除。在利用藥品75%左右叫,處理效果穩(wěn)定,系統(tǒng)操作簡便,易于自進行飽和吸附劑再生過程中可能會造成污水,不能動化抗沖擊性強,對管理人員的要求不是很高。因直接排放在應用上存在困難此它成為目前應用最普遍的除磷方法但由于人為14結晶法除磷投加了化學藥劑,造成水處理費用的增高,并產(chǎn)生大主要是利用污水中磷酸根離子與鈣離子以及氫量的污泥,且難于處理;如果填埋則需要較大場地;氧根離子反應生成堿式磷酸鈣(羥基鈣磷灰石)修改日期:2009-1023基金項目:國家自然科學基金(50678085,50878107):山東省研究生教育創(chuàng)新計劃資助項目( SDYYO701)青島大學優(yōu)秀研究生學位論文培育項目(YSPY20004)作者簡介:孫夢(1985-),女碩士研究方向為環(huán)境生物技術:E-mail:dreamerfairy329g@eyahoo.com.cn聯(lián)系作者:張培玉,博士,教授 E-mail: envbiod@163com孫夢等城市污水的除磷技術分析ca(OH(PO]的晶析現(xiàn)象。在作為晶核的除磷劑于體內(nèi)的多聚磷酸鹽就會釋放到水體中去。然后進上析出羥基鈣磷灰石,從而達到除磷目的。一般入AO法的O段,處于好氧環(huán)境,此時微生物吸收采用磷礦石作為除磷劑,也有研究采用多孔材料作污水中大量可溶性磷酸鹽,并在體內(nèi)合成多聚磷酸為載體,在其表面培養(yǎng)羥基鈣磷灰石作為晶核間。該鹽而積累起來。含磷污泥一部分就以剩余污泥的形法處理過程中產(chǎn)生的污泥量比化學沉淀法少得多,式排出,另一部分則回流至A段重新進入放磷與且析出的羥基鈣磷灰石可用于磷的回收,占地面積磷的循環(huán)過程。小,易于控制;但結晶法要求進水呈堿性(pH>8AO法除磷工藝流程簡單,不需要投加化學藥且需一定的鈣離子濃度,而且當污水中存在大量有品,建設費用和運行費用均較低。存在的問題是脫磷機物時,易造成除磷劑的失效。所以該方法作為含磷效果決定于剩余污泥排放量,而且要求進水中磷與廢水的深度處理方法是可行的。BOD之比較低。否則由于BOD負荷較低,剩余污泥綜上所述,物化除磷的幾種方法的系統(tǒng)操作較量較少,因而較難以達到穩(wěn)定的運行效果。用該工藝為簡單易于控制但是均存在著各種問題,導致單磷的去除率在75%左右,出水含磷約1mgL或略獨使用物化法除磷的應用上有困難。但是物化除磷低,很難進一步提高法作為初級處理或是深度處理是可行的,可以與生22.2A3O工藝物除磷技術相結合。A3O工藝是在AO工藝的基礎上增加了一個2生物除磷技術缺氧階段,使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脫氮,從而使除磷的脫氮相結合?？s小了曝氣生物除磷技術主要是利用微生物的作用,使廢區(qū)的體積并且有望降低產(chǎn)生的剩余富磷污泥量叼水中磷轉(zhuǎn)化到微生物體內(nèi),通過污泥的排放完成磷但是由于存在內(nèi)循環(huán),系統(tǒng)排放的剩余污泥中只有的去除。少部分經(jīng)歷了完整放磷吸磷過程,其余基本上未經(jīng)21污水生物除磷機理厭氧狀態(tài)而直接由缺氧區(qū)進入好氧區(qū),這對于系統(tǒng)污水生物除磷是利用聚磷菌的超量磷吸收現(xiàn)除磷是不利的。而且為了降低回流污泥中的硝酸鹽,象聚磷菌一旦處于厭氧條件下,它會釋放出在好氧必須提高混合液回流量,從而增加電耗條件下吸收的磷。然后進入好氧區(qū)后,聚磷菌即可將223Phos工藝積貯的PHB好氧分解,釋放出的大量能量可供聚磷該工藝把生物法和化學除磷法結合在一起,將菌生長繁殖當環(huán)境中有溶解磷存在時,一部分能量部分回流污泥(約為進水流量的10%~209%)分可供聚磷菌主動吸收磷酸鹽,并以聚磷的形式積貯流到厭氧池除磷,污泥在厭氧池中通常停留8~12h,在體內(nèi)。此時對磷的積累作用超過微生物正常生長聚磷蔭則在厭氧池中進行磷的釋放,脫磷后的污泥所需的磷量,可見微生物在好氧條件下吸收的磷大回流到曝氣池中繼續(xù)吸磷。含磷上清液進入化學沉大超過了在厭氧條件下釋放的磷。由于系統(tǒng)經(jīng)常排淀池投加石灰生成沉淀。它除磷效率可達90%以放剩余污泥,被細菌過量攝取的磷也將隨之排出系上處理出水含磷量可低于1mgLm,對進水水質(zhì)統(tǒng),因而可獲得較好的除磷效果。波動的適應性較強,較少受進水BOD的影響,加之22污水生物除磷工藝大部分磷以石灰污泥的形式沉淀去除,因此污泥處生物除磷技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)成為一理不像高磷剩余污泥那樣復雜項非常成熟的技術,并已逐步在污水除磷處理工藝224 Bardenpho廄氮除工藝中得到應用,目前常用于工程實踐的工藝有:AO、Bardenpho工藝設計了兩級AO工藝,涵蓋了Ao、 Bardenpho工藝、 Phoredox工藝、UCT、改良型二級缺氧及好氧過程,具有較好的脫磷效果(達UCT、 SBR, Phostrip工藝以及氧化溝工藝生物除磷97%)--是因為在二沉池中會有磷的釋放,二是在工藝表現(xiàn)出除磷效果好,并能改進污泥沉降性能,減第一個缺氧池中會有局部的厭氧條件也有磷的釋放現(xiàn)少活性污泥膨脹現(xiàn)象等突出的優(yōu)點象但該法很明顯的一大缺點工藝流程長、構筑物多。221AO工藝225氧化溝工藝AO工藝是最基本的生物除磷工藝,微生物先氧化溝工藝由于其特殊的運行方式,在空間上進入AO法的A段,處于厭氧或兼氧環(huán)境中,積存形成了缺氧好氧的交替變化,達到了硝化、反硝化水處理技術第36卷第8期和生物除磷的目的。其可在低負荷和較長的泥齡條中,順序經(jīng)歷厭氧/缺氧/好氧3種環(huán)境,最具代表件下運行,由于無需回流,比一般工藝節(jié)能10%~性的是BCFS工藝。在雙級工藝中硝化細菌獨立于20%。若水量大或負荷高則工藝占地面會很大。我DPB而單獨存在于某一反應器中 Dephanox工藝和國邯鄲污水處理廠采用了三段式氧化溝工藝,是目AN工藝是最具代表性的雙級工藝。前國內(nèi)投入運行的最大的氧化溝系統(tǒng)網(wǎng)。321BCFS工藝所有的生物除磷系統(tǒng)都有以下幾個特點:保證BCFS工藝是在UCT工藝及原理的基礎上開厭氧區(qū)真正處于厭氧狀態(tài),既不存在游離態(tài)的溶解發(fā)的。其工藝流程如圖1。改進在于增加了2個反應氧也不存在硝酸根等結合態(tài)氧如通過改變污泥回池接觸池與混合池;增加了2個混合液循環(huán)Q和流方式和路徑以避免硝酸根進入?yún)捬鯀^(qū),而防止厭Q3。接觸池的功能為:回流污泥和來自厭氧池的混氧區(qū)的反硝化作用,對聚磷菌厭氧釋放磷的競爭抑合液在池中充分混合,吸附剩余COD;有效防止污制作用;保證厭氧區(qū)進水中易生物降解有機物的含泥膨脹?；旌统氐墓δ転?最大程度地保證污泥再生量,以使聚磷菌能在與其它細菌對食料的爭奪中占而不影響反硝化或除磷;容易控制SⅥ;最大程度優(yōu)勢,如可在進水中加入初沉污泥酸性發(fā)酵液等。地利用DPB以獲得最少的污泥產(chǎn)量?；旌弦貉h(huán)生物除磷技術因工藝簡單、運行簡便,處理效果Q1的功能是為了增加硝化或同時反硝化的機會,從好,運行方式靈活等近年來已成為城市污水除磷的而獲得良好的出水氮濃度。Q3則是起輔助回流污泥重要方法,得到廣泛應用。隨著生物學及其技術的發(fā)向缺氧池補充硝酸鹽氮的作用。展,新的除磷理論不斷出現(xiàn),生物除磷工藝也將得到更大的發(fā)展,可持續(xù)污水生物除磷工藝的開發(fā)也將水厭氧池廣捷觸泡缺氧混合池斷氧池淀泡出水成為研究重點污瀧回剩余汽泥生物除磷新技術一反硝化聚磷菌除磷工藝化學確泥1反硝化除磷機理圖1BCFS工藝流程Fig 1 Process flow of BCFS反硝化除磷就是在厭氧/缺氧環(huán)境交替運行的條件下,易富集一類兼有反硝化作用和除磷作用的BCFS將生物、化學除磷工藝合并,是在線磷分兼性厭氧微生物該聚磷菌能利用NO作為電子受離與離線磷沉淀的生物與化學除磷結合方式,充分體,通過它們的代謝作用同時完成過量吸磷和反硝利用反硝化聚磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用化過程最大限度地減少碳源需求量,實現(xiàn)了能源和來實現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳去除過程。由于充資源的雙重節(jié)約。反硝化除磷能節(jié)省COD約50%,分利用BCF工藝中的污泥齡易滿足硝化細菌增長節(jié)省氧約30%,剩余污泥量減少50%左右嗍。所需的生長條件,污泥產(chǎn)量較低。目前,荷蘭BDG大量實驗室和生產(chǎn)性規(guī)模的生物除磷脫氮研究與WGS工程咨詢公司爭對BCFS技術合作開發(fā)設也表明叫當微生物依次經(jīng)過厭氧缺氧和好氧3個計出同心圓反應池實現(xiàn)了計算機自動控制。但是階段后,約占50%的聚磷菌既能利用氧氣又能利用該工藝回流系統(tǒng)較復雜且總回流比高,同時在流程NO31作為電子受體來聚磷,即反硝化聚磷菌(DPB上比較復雜污水處理廠通常采用同心圓構型,運行的除磷效果相當于總聚磷菌的5%左右)這些發(fā)管理相對復雜,運行成本相對較高?，F(xiàn)一方面說明了硝酸鹽亦可作為某些微生物氧化322 Dephanox工藝PHB的電子受體,另一方面也證實了在污水的生物Wanner在1992年率先開發(fā)出第一個以厭氧污除磷系統(tǒng)中的確存在著DPB屬微生物,而且通過馴泥中PHB為反硝化碳源的工藝取得了良好的除磷化可得到言集DPB的活性污泥脫氮效果,之后,據(jù)此提出了具有硝化和反硝化除磷32反硝化除碘工藝雙泥回流系統(tǒng)的 Dephanox工藝四。 Dephanox工藝該技術對城市污水特別是CN比較低的污水是在厭氧池和好氧池之間增加了沉淀池和固定膜反有很好的處理效果,目前滿足DPB所需環(huán)境和基質(zhì)應池。固定膜反應池的功能在于可以避免由于氧化的工藝有單雙兩級。在單級工藝中,DPB細菌、硝化作用而造成的有機碳源的損失和穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽細菌及非聚磷異養(yǎng)菌同時存在于懸浮增長的混合液濃度,污水在厭氧池中釋磷在沉淀池中進行泥水分孫夢等,城市污水的除磷技術分析離,含氨較多的上清液進入固定膜反應池進行硝化,較穩(wěn)定的優(yōu)點被沉淀的污泥則與固定膜反應池中的NO一同進入42采用微生物固定化技術處理含磷廢水缺氧段,完成反硝化和攝磷。微生物固定化技術通常用于難降解有機廢水、此工藝的優(yōu)點在于能解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源含氨氮有機廢水等。研究表明四,以PVA-硼酸法固不足的問題和降低系統(tǒng)的能耗,降低剩余污泥量且定以假單胞蔭為優(yōu)勢菌的活性污泥進行除磷的研究COD消耗量低中,固定化的污泥具有較高的活性及除磷效率,6h323AN工藝內(nèi)可將起始質(zhì)量濃度為875mgL4的磷降至44把硝化菌和反硝化聚磷菌在不同的污泥系統(tǒng)分mgL。對于采用微生物固定化技術除磷含磷廢水別進行培養(yǎng),即雙污泥系統(tǒng),簡稱為AN工藝。AN還有待研究。連續(xù)流反硝化除磷脫氮雙泥系統(tǒng)利用DPB體內(nèi)43反硝化除磷技術的研究動向PHB的“一碳兩用”來實現(xiàn)脫氮除磷,從而為改良反硝化除磷技術以其獨特的高效脫氮除磷優(yōu)越現(xiàn)有污水生物脫氮除磷工藝提供了一個新思路。性日益得到人們的青睞,而對反硝化除磷技術還需AN一SBR工藝是一種新興的雙泥反硝化除磷工要更多研究。富集DPBs是反硝化除磷的關鍵,要對藝,由AAO一SBR反應器和N一SBR反應器組成。DPBs的種群進行研究,認識其生化特性,摸索其培AAO-SBR的主要功能是去除COD和反硝化除磷養(yǎng)馴化方法,富集和篩選出更多的DPBs。可以利用脫氮;N一SBR的反應器主要起硝化作用,這2個反現(xiàn)代分子微生物分析技術對DPBs及其吸磷有關的應器的活性污泥是完全分開的,只將各自沉淀后的基因和酶進行深入的研究和探索。上清液相互交換。總之,研究開發(fā)高效生物脫氮除磷新技術是今彭永臻等以研究了連續(xù)流雙泥系統(tǒng)反硝化脫氮后污水處理研究的重要課題除磷的特性研究發(fā)現(xiàn),AN雙泥系統(tǒng)能使硝化菌和反硝化聚磷菌分別在各自最佳的環(huán)境中生長,利于系參考文獻:統(tǒng)脫氮除磷的高效和穩(wěn)定,當CN提高到6.49,TN、巴邱慎初化學強化一級處理(CEPD技術中國給水捧水2000TP, COD的去除率分別為927%9795%95%16(1):2629AN工藝在實際應用中面臨的主要問題是:當 nil Rydin, Eugenee B, et al. Aluminum dose required to inactivephosphate in lake sediments[J]. Wat Res, 1998,32(10): 2969-2976缺氧段硝酸鹽量不充足時磷的過量攝取受到限制[3]鄭敏張代均廢水化學法脫氮和化學法除磷的研究[門科技情而硝酸鹽量富余時硝酸鹽又會隨回流污泥進入?yún)捬鯃箝_發(fā)與經(jīng)濟2006,16(1:15415段,干擾磷的釋放和聚磷菌PHB的合成嗎。4]羊壽生上海在建的三座大型城市污水處理廠介紹(二)-上海反硝化除磷技術將反硝化脫氮和生物除磷兩者白龍港污水處理廠給水排水2003209(2):1-2相結合是可持續(xù)發(fā)展的污水生物處理工藝?，F(xiàn)在已5羊壽生上海在建的三座大型城市污水處理廠介紹(三)-上海市竹園第一污水處理廠工程門給水排水,2003,29(3):1-2經(jīng)由實驗研究轉(zhuǎn)向工程應用,具有極好的發(fā)展前景°間6徐國慶吳貴明滿春升工業(yè)含磷廢水處理的研究與應用]工4污水除磷技術的發(fā)展趨勢及研究動向業(yè)水處理2003,23(12):7678[7] JOhansson. Phosphate removal using blast furmace slags and41物化除磷與生物除磷技術相結合opoka mechanisms[J]. Wat Res. 2000,34(1): 259-265目前普遍采用物化和生化相結合的城市污水處8]趙桂瑜周琪沸石吸附去除污水中磷的研究門水處理技術,理工藝。其最顯著的特點是流程中投加化學混凝劑,2007,332):3437其余則與普通活性污泥法類似。生物除磷的工藝穩(wěn)⑨張春陽劉建廣,王愛華結晶法除磷技術的發(fā)展與應用門節(jié)能技術200624(1)63-66定性可通過附加化學沉淀來改善。在國外很多二10 G K Morse, S W Brett N Guy. Review phosphorus removal and級污水處理廠的曝氣池中投入混凝劑,主要目的是recovery technologies [].The science of the total environment,幫助除磷,使原來設計具有氮磷脫除能力的污水廠1992126981的除磷功能更加有效。對一些已建成的二級生物污[]張林生剩字平周瑜等石灰沉淀結晶法處理高濃度含磷廢水水處理廠,在生物處理的基礎上物化法,可大大提高給水排水20028(5)4244出水水質(zhì)。將生物除磷與化學除磷相結合,可以充分[12]張誠于清江,王艷秋生物除磷工藝的探討門高師理科學刊利用生物除磷費用低、化學除磷出水磷濃度低且比[3]劉智曉秦妹蘭楊蛟云等污水處理廠/工藝設計及除磷效能水處理技術第36卷第8[中國給水排水200521(9:8082[21] Kuba T, Van loosdrecht M C M. Occurrence of[4尹軍王建輝,王雪峰污水生物除磷若干影響因素分析環(huán)境phorus removal bacteria in modified UCT-type wastewater treat-工程學報2007,1(4:6-11ment plants[]. 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The advantages and defects of the technologies with the scope of application were reviewed. The latest biologicalphosphorus removal technology-biological denitrifying phosphorus removal process and its application were introduced. The prospects of phosphorusremoval technology at home and abroad were proposed. Physical-chemical phosphorus removal method proposed by the Combination of biphosphorus removal will become the future research trends. Research and development of new biological nutrient removal wastewater treatmenttechnology is an important research subject in the future.上接第15頁)APPLICATION AND RESEARCH DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY WITH PRESSURIZEDJIOLOGICAL OXIDATION IN WASTEWATER TREATMENT(1. School of Ciril Engineering and Architecture, Anhui University of Technology, Ma'anshan 243002, China2. Huaqi Environment Protection Seience and Technology Development Co. Lid, Ma anshan 24305, China)Abstract: The application background and classes of the technology with pressurized biological oxidation were introduced from the control field ofwater pollution. The basic principle, mainistics and cument research of the technology were expounded. The design and run control parametersof it were briefly discussed. Besides, the research direction of the technology with pressurized biological oxidation in the future was pointed out.urrently, as high concentration of organic wastewater is a kind of general point source pollution, the efluent is difficult to reach the standard withI on the technological advance of the method oftreatment of high concentration of organic wastewater effectively. Therefore, the technology possesses a better potential of the application within thecontrol field of water pollution.Keywords pressurized biological oxidation; research progress; aeration; organic wastewater致能排的遇社會