1、污水厂反硝化除磷技术工艺特点及存在问题摘要：应用反硝化除磷技术，可解决传统生物脱氮除磷工艺中硝化菌与聚磷菌之间污泥龄的矛盾，以及反硝化与释磷之间的有机物之争的难题，是目前除磷技术的研究热点。针对传统脱氮除磷工艺中存在的缺陷，介绍反硝化除磷工艺，详细论述其机理，对反硝化除磷工艺特点进行详细说明。 关键词：城市污水；脱氮除磷；反硝化除磷；反硝化聚磷菌 中图分类号：R123.3 文献标识码：A 污水厂脱氮除磷的传统工艺如：A2/O、氧化沟、SBR 等，普遍存在基建投资大、运行费用高、能量浪费、排放温室气体等一系列问题1。研究表明自然界中存在着另一类反硝化除磷菌，这种细菌很好地解决了传统生物脱氮除磷中
2、反硝化细菌与聚磷菌竞争碳源的问题。反硝化除磷技术是由反硝化聚磷菌(DPB)在厌氧/缺氧(A/A)交替环境中,通过它们独特的新陈代谢功能同时完成过量吸磷和反硝化脱氮双重目的 2。 1 反硝化除磷技术原理 反硝化除磷（denetrifiying phosphorus removing bacteria, DPB）技术原理和传统 A/O 法除磷机理极为相似。厌氧阶段，DPB 释磷过程和传统除磷工艺中聚磷菌(PAOs)基本是一致的；而在缺氧阶段，不同于(PAOs)以 O2 作为电子受体，DPB 是以 NO3-作为氧化胞内 PHB 的电子受体。它利用降解厌氧阶段储存于体内的 PHB 产生的能量 ATP，
3、大部分供给自身细胞的合成(糖原的合成)和维持生命活动，一部分则用于过量摄取水中的无机磷酸盐，并以 PolyP 的形式储存在细胞体内；同时 NO3-被还原为 N2。如此在厌氧缺氧交替运行条件下，通过 DPB 的新陈代谢作用即可同步实现反硝化和除磷的效果3。 2 反硝化除磷技术工艺 目前，满足 DPB 所需的工艺有单、双两级。在单级工艺中，DPB 细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中，经历厌氧/缺氧/好氧三种环境4。 最具代表性的是 BCFS 工艺。在双级工艺中，硝化细菌独立于非聚磷异养菌而单独存在于某一反应器中。 2.1 单级工艺（BCFS 工艺） BCFS 工艺实际上是 U
4、CT 工艺的一种变型。虽然 UCT 的设计原理仅仅是基于对 PAOs 所需环境条件的工程强化,但实践中发现该工艺中存在着不少的 DPB 细菌。 2.2 双级工艺 在双极工艺中，硝化细菌独立于 DPB 而单独存在于好氧 SBR 反应器或者固定膜生物反应器中，实现了硝化和除磷功能菌的分离，从而避免了聚磷菌和反硝化菌争夺为低分子挥发性有机酸（Volatile Fatty Acid, VFA）而产生矛盾，同时避免了硝化细菌需要较长污泥龄（SRT）和聚磷菌需要较短 SRT 之间产生矛盾。根据其原理发展起来的工艺有 Dephanox工艺、A2NSBR 工艺等。 2.2.1 Dephanox 工艺 回流污泥
5、完成在厌氧池中的放磷和 PHA 的储备后在中间沉淀池中进行泥水分离。分离后的上清液直接进入随后的固定膜反应池中进行硝化；被沉淀的污泥跨越固定膜反应池进入一缺氧的悬浮生长反应池内同时完成硝化和摄磷，然后再进入曝气池再生污泥（氧化细胞内残余的 PHA)，使其在下一环中发挥最大的放磷和 PHA 储备能力。此工艺具有能耗低，污泥产量低且 COD 消耗量低的特点。 2.2.2 A2NSBR 工艺 A2NSBR 工艺由 A2/O-SBR 反应器和 N-SBR 反应器组成。A2/O-SBR 反应器可去除 COD 和反硝化除磷脱氮;N-SBR 反应器主要起硝化作用。这两个反应器的活性污泥是完全分开的，只将各自
6、沉淀后的上清液相互交换。3 反硝化除磷工艺的特点 反硝化除磷的主要特点是碳源利用高效、泥龄控制先进，在处理低碳氮比的废水方面具有很大的优越性。 3.1 一碳两用 传统除磷工艺的缺氧段主要进行反硝化反应，只有提供足够的电子供体才能保证反硝化过程的顺利进行，在好氧段，需要曝气来进行好氧摄磷。在反硝化除磷工艺的缺氧段，同样进行反硝化反应，但是反硝化所需的电子供体（碳源）由 DPB 细胞内的 PHB 提供，而不需要额外碳源。在反硝化除磷工艺中，废水中的碳源在厌氧段由 DPB 以 PHB 的形式储存起来，在缺氧段发挥除磷和脱氮作用，达到了“一碳两用”的目的。 3.2 双泥系统 实践证明，采用双泥系统更易
7、获得良好的处理效果，操作控制也更灵活。硝化细菌和聚磷菌在生长动力学上的巨大差异，给常规单泥系统的生物除磷工艺的污泥龄控制带来了较大的困难。 在双泥系统中，硝化系统和除磷系统彼此独立，具有以下优点：DPB 只经历交替的厌氧缺氧环境和短暂的好氧环境，有助于该菌的进一步富集，并能根据摄磷需要来控制泥龄；氧气主要用于硝化作用，氧气消耗降至最低；硝化反应器进行相对单一的硝化作用，反应器体积进一步缩小；采用硝化-反硝化工艺流程，减少回流量，并为缺氧段摄磷提供了足够的硝酸盐。 3.3 兼顾脱氮和除磷 如果将反硝化除磷工艺的脱氮和除磷能力分别与传统生物除磷和反硝化工艺相比，没有优势可言，其优势主要在于对除磷脱
8、氮的整合优势。在一定程度上，反硝化除磷工艺可以利用有限的碳源，较好地兼顾除磷和脱氮效率。 对于低 C/N 比废水，反硝化除磷工艺的优势则十分明显。 4 反硝化脱氮除磷工艺存在的问题 4.1 C/N 比和 C/P 比 C/N 比对反硝化除磷系统的运行效果影响很大，控 C/N 比实际上就是控制了系统中反硝化菌和反硝化除磷菌(DPB)这两类菌的优势生长。要想获得理想的反硝化除磷效果，应尽可能使外碳源硝酸盐不在同一时间内共存，否则需调整二者的比例才能获得氮、磷的完全去除。但在实际的工程中不可能达到完全的理想条件，在我国南方城市的污水多属于低碳高氮的特点，所以进水 C/N 比仍是反硝化除磷的限制因素。
9、4.2MLSS 和 SRT SRT 也影响着 MLSS 的大小。DPB 是在厌氧/缺氧的条件下生长的，与厌氧/好氧环境中生长的 PAO 相比生长速率较慢，所以系统只有维持较长的 SRT，才能保证较大的污泥浓度；相反，如果 SRT 较短则 MLSS 浓度较低，则无法保证系统的正常运行。 5 结语 反硝化脱氮除磷作为一种新的可持续发展的生物污水生物处理工艺具有极好的发展前景，不仅节约能源和碳源，而且可以实现污泥减量，以其独特的高效脱氮除磷优越性日益得到人们的青睐。目前,反硝化除磷技术已从基础性研究发展到了工程应用阶段。实践表明它对城市污水,特别是 C/N 比值较小的污水有很好的处理效果。随着各项研
10、究的深入，反硝化除磷工艺的可控性及稳定性将得到进一步提高，为其工程化应用铺平道路。 参考文献： 1 陈威, 李晓梅, 李博. 脱氮除磷工艺发展探讨J. 黑龙江环境通报, 2009, 33(2): 62-68. 2 裘湛. 污水反硝化除磷技术研究进展J. 污染防治技术, 2009, 6(22): 79-82. 3 董继红. 反硝化除磷过程的影响因素探讨J. 辽宁化工, 2009, 38(12): 924-926. 4 Kuba T, Loosdrechtm C M, Heijnen J J. Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirerment by integration of nitrification in a two sludge system J. Water Research, l996, 30(7): 1702-1710.
