污水廠脫氮除磷解決方案-1

傳統(tǒng) A²/O 工藝是一項(xiàng)具有脫氮除磷功能的典型污水處理技術(shù)，這個工藝結(jié)構(gòu)簡單、水力停留時(shí)間（HRT）短且易于控制，多數(shù)污水廠都是采用傳統(tǒng) A²/O 工藝進(jìn)行污水處理。

然而，生物脫氮除磷的過程中涉及硝化、反硝化、攝磷和釋磷等多個生化過程，而每個過程對微生物組成、基質(zhì)類型及環(huán)境條件的要求存在許多差異。

在傳統(tǒng) A²/O 工藝的單泥系統(tǒng)中效率高地完成脫氮和除磷兩個過程，就會發(fā)生各種矛盾沖突，比如泥齡的矛盾、碳源競爭、硝酸鹽及溶解氧（DO）殘余干擾等。

傳統(tǒng)A²O工藝存在的矛盾

01 污泥齡矛盾

傳統(tǒng)A²/O 工藝屬于單泥系統(tǒng)，聚磷菌（PAOs）、 反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生長于同一系統(tǒng)中，而各類微生物實(shí)現(xiàn)其功能限制所需的泥齡不同：

1）自養(yǎng)硝化菌與普通異養(yǎng)好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期較長，欲使其成為優(yōu)勢菌群， 需控制系統(tǒng)在長泥齡狀態(tài)下運(yùn)行。冬季系統(tǒng)具有良好硝化效果時(shí)的污泥齡（SRT）需控制在 30d 以上；即使夏季，若 SRT＜5 d，系統(tǒng)的硝化效果將顯得極其微弱 。

2）PAOs 屬短世代周期微生物，甚至其大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的小世代周期（Gmin）。

從生物除磷角度分析富磷污泥的排放是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)磷減量化的可選渠道。

若排泥不及時(shí)，一方面會因 PAOs 的內(nèi)源呼吸使胞內(nèi)糖原 （Glycogen）消耗殆盡，進(jìn)而影響厭氧區(qū)乙酸鹽的吸收及聚 -β- 羥基烷酸（PHAs）的貯存，系統(tǒng)除磷率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至造成富磷污泥磷的二次釋放；另一方面，SRT 也影響到系統(tǒng)內(nèi) PAOs 和聚糖菌（GAOs） 的優(yōu)勢生長。

在 30 ℃的長泥齡（SRT≈ 10 d）厭氧環(huán)境中，GAOs 對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，使其在系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，影響 PAOs 釋磷行為的充分發(fā)揮。 

02 碳源競爭及硝酸鹽和 DO 殘余干擾 

在傳統(tǒng)A²/O脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進(jìn)水碳源中易降解部分的含量有很大關(guān)系。一般而言，要同時(shí)完成脫氮和除磷兩個過程，進(jìn)水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5 /ρ(TP)）＞20～30。

當(dāng)碳源含量低于此時(shí)，因前端厭氧區(qū) PAOs 吸收進(jìn)水中揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發(fā)酵產(chǎn)物完成其細(xì)胞內(nèi) PHAs 的合成，使得后續(xù)缺氧區(qū)沒有足夠的優(yōu)良碳源而抑制反硝化潛力的充分發(fā)揮，降低了系統(tǒng)對 TN 的脫除效率。 

反硝化菌以內(nèi)碳源和甲醇或 VFAs 類為碳源時(shí)的反硝化速率分別為 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不*而殘余的硝酸鹽隨外回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，反硝化菌將優(yōu)先于 PAOs 利用 環(huán)境中的有機(jī)物進(jìn)行反硝化脫氮，干擾厭氧釋磷的正常進(jìn)行，終影響系統(tǒng)對磷的效率高去除。

一般， 當(dāng)厭氧區(qū)的 NO3-N 的質(zhì)量濃度＞1.0 mg/L 時(shí)，會對 PAOs 釋磷產(chǎn)生抑制，當(dāng)其達(dá)到 3～4 mg/L 時(shí)，PAOs 的釋磷行為幾乎*被抑制，釋磷（PO4 3--P）速率降 至 2.4 mg/(g·d)。

按照回流位置的不同，溶解氧（DO）殘余干擾主要包括：

1）從分子態(tài)氧（O2）和硝酸鹽（NO3-N） 作為電子受體的氧化產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析，以 O2 作為電子受體的產(chǎn)能約為 NO3-N 的 1.5 倍，因此當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)存在 O2 和 NO3-N 時(shí)，反硝化菌及普通異養(yǎng)菌將優(yōu)先以 O2 為電子受體進(jìn)行產(chǎn)能代謝。

2）氧的存在破壞了 PAOs 釋磷所需的“厭氧壓抑”環(huán)境，致使厭氧菌以 O2 為終電子受體而抑制其發(fā)酵產(chǎn)酸作用，妨礙磷的正常釋放，同時(shí)也將導(dǎo)致好氧異養(yǎng)菌與 PAOs 進(jìn)行碳源競爭。

一般厭氧區(qū)的 DO 的質(zhì)量濃度應(yīng)嚴(yán)格控制在 0.2 mg/L 以下。從某種意義上來說硝酸鹽及 DO 殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是功能菌對碳源的競爭問題。