强化生物除磷脱氮技术的研究与应用

强化生物除磷脱氮技术的研究与应用

邓立新

长沙（中国水务）环保有限责任公司 410600

摘要

近年来，随着水资源短缺问题日益凸显，城市污水处理日益受到重视。强化生物除磷脱氮技术是一种通过改变污水中的微生物种类和数量，提高污水中生物除磷脱氮效果的技术。随着污水处理技术的发展，强化生物除磷脱氮技术也不断更新和改进，出现了很多新型的除磷脱氮工艺。关键词：生物；除磷脱氮；技术研究；应用

1引言

本文介绍了强化生物除磷脱氮技术的基本原理、工艺流程及运行参数，阐述了其在我国污水处理中的应用现状，并对其未来的发展方向进行了展望。指出在未来的污水处理中，强化生物除磷脱氮技术将会得到更广泛、更深入的应用，并将在城市污水处理中发挥更加重要的作用。

2强化生物除磷脱氮技术

2.1优化工艺参数

为优化工艺参数，学者们进行了大量的试验研究。杨杰等（2013）以进水为一级处理的污水，在厌氧（A2/O）工艺中投加活性污泥和生物膜，考察了不同水力停留时间（HRT）、有机负荷、污泥龄（SRT）和溶解氧浓度（DO）等对 COD、NH4+-N和 TP去除效果的影响，试验结果表明： HRT越短， COD去除率越高； HRT越长， TP去除率越高； DO值对 COD和 TP去除效果均有影响，当 DO浓度在3 mg/L左右时， COD和 TP去除率较高。

2.2优化碳源

碳源是生物除磷的关键因素，在除磷过程中，碳源的选择和投加是保证微生物活性和细胞生长的前提条件。传统的碳源包括有机碳、无机碳以及葡萄糖等。这些碳源中，有机碳具有较高的环境相容性，能够为微生物提供足够的碳源和适宜的生长环境，然而也存在较大的毒性。无机碳在环境中溶解度低，与污水中其他物质混合后不能被微生物利用。而葡萄糖则不同，由于葡萄糖分子中含有羟基等官能团，能与污水中其他物质发生化学作用而转化为其他物质，可被微生物利用[1]。对于普通污水来说，有机碳源往往不能满足微生物生长的需要，而无机碳源则存在诸多弊端。

2.3调整污泥负荷

调整污泥负荷（Sludge Loading, SLV）是指通过改变曝气、回流比、溶解氧和污泥龄等工艺条件，降低剩余污泥量或使剩余污泥停留时间缩短的过程。在一定范围内， SLV随生物反应阶段的不同而不同，但总的趋势是逐渐减小。在普通活性污泥系统中，当 SLV<50%时，系统整体表现为厌氧吸磷、好氧吸磷和反硝化；当 SLV>50%时，系统整体表现为厌氧吸磷和反硝化。有研究表明，在曝气强度为3L/min时，对反应器中的剩余污泥进行回流处理可以将 SLV从50%降低到20%，在回流比为50%时可以将 SLV从20%降低到15%。

2.4调整反应条件

生物除磷和脱氮工艺的运行条件非常重要，包括进水水质、污泥龄、温度、 pH值、溶解氧（DO）、泥龄等，其中对除磷脱氮影响最大的是进水水质和污泥龄。进水水质包括污水中总磷浓度、 COD浓度、 SS浓度和重金属离子浓度等，不同的进水水质会对除磷脱氮效果产生较大影响。由于污水中总磷含量变化不大，但 COD和 SS的变化较大，因此总磷和 COD是生物除磷脱氮工艺中的控制指标。污泥龄指生物除磷脱氮系统中，当活性污泥中的微生物处于代谢活跃期时，污水中存在大量可利用的有机物，可以提高污水的可生化性，缩短污泥龄，从而提高除磷脱氮效果。

2.5生物膜反应器（BAF）

生物膜反应器（BAF）是生物膜与载体组成的复合反应器，在该反应器中，细菌借助载体的表面附着生长，通过形成生物膜来获取营养物质和能量。生物膜反应器广泛应用于污水处理中，但其受操作条件影响较大，在实际运行中应尽量避免影响微生物正常生长和聚磷菌活性的因素。

生物膜反应器具有以下优势：（1）内部结构简单，可以进行有效的空间分隔；（2）易于实现多个单元的串联运行；（3）可对混合液进行充分利用；（4）内部空间结构简单，操作控制方便。研究表明，在好氧条件下，生物膜与载体之间存在较强的相互作用，从而促进了反应器中微生物的生长和聚磷菌的生长。

3强化生物除磷脱氮技术的应用建议

3.1确定污水水质

污水处理中，通常会对污水水质进行分析，通常情况下，污水的主要成分是有机物、氮磷以及无机盐。在污水处理过程中，应根据具体的水质来确定具体的处理方法，以此来保证污水处理工作的顺利进行。在实际操作过程中，由于不同类型的污水其水质不同，因此在进行具体处理时，必须要结合实际情况来进行处理，以此来保证处理工作的顺利进行。

3.2选择处理工艺

根据污水水质、水量、排放要求、工程规模等实际情况，结合工艺特点，综合考虑投资、运行成本、占地面积等因素，合理选择工艺。（1）针对 COD较高的污水，可采用完全混合曝气池+A/O工艺或二级曝气池+A/O工艺。同时，可采用多级回流以提高系统的抗冲击负荷能力。（2）针对氨氮较高的污水，可采用以A/O工艺为核心的升级版二沉池+活性污泥法+生物膜法或生物滤池+活性污泥法+反硝化滤池的组合工艺。（3）针对磷元素含量较高的污水，可采用厌氧氨氧化与好氧异氧硝化反硝化联合工艺。（4）针对氨氮和总磷均较高的污水，可采用传统脱氮除磷工艺与生物除磷工艺联合处理。

3.3调节运行参数

在进行强化生物除磷脱氮技术的工艺选择时，必须对所选用工艺进行深入研究，充分了解工艺流程的运行特点及污水水质，并结合进水水质、水量及出水水质等因素，合理选择工艺运行参数，通过改变运行参数的方式，提高污水处理效果。

污泥浓度对强化生物除磷脱氮工艺的运行效果有着重要影响。通常情况下，污泥浓度越高，系统对氮、磷的去除率越高；但当污泥浓度过高时，会导致污泥负荷过大、溶解氧浓度过低等问题。因此，在设计中必须考虑系统污泥负荷、溶解氧浓度等因素。

3.4选择高效菌剂

目前，在污水处理领域中，有大量的高效菌剂在实际的污水处理中得到应用，通过采用这些菌剂，能够有效地提高污水处理效果。而在实际的微生物强化生物除磷脱氮技术的应用过程中，还需要重点考虑菌剂的种类和数量、添加时机，以及使用方法等[2]。为了更好地促进微生物强化生物除磷脱氮技术的应用，在实际应用时可以采用以下方法：①结合污水处理系统的实际情况，选择合适的微生物强化生物除磷脱氮技术。②在选择微生物强化生物除磷脱氮技术时，可以采用人工接种法和自然培养法，但是，在实际应用时，需要结合实际情况进行合理选择。

3.5增加投加比例

在实际操作中，传统工艺往往会因为在碳源的投加方面存在不足，而导致污泥中的磷含量难以提升，最终影响到出水水质，所以需要在实际操作中通过增加投加比例的方式来提高系统的除磷效果。一般情况下，强化生物除磷脱氮技术中的投加量在8~12 mg/L左右，若能够在此基础上提高进水浓度，那么能够在很大程度上提升系统内的除磷效率[3]。

传统工艺中存在着一种现象，即当进水浓度低于10 mg/L时，则会出现厌氧发酵现象，从而导致大量氨氮进入系统内。而强化生物除磷脱氮技术中的投加比例为5~10 mg/L时，其不会出现厌氧发酵现象，能够进一步提升系统内的除磷效果。

4结语

强化生物除磷脱氮技术是一种高效的污水处理技术，具有良好的环境效益和社会效益。近年来，随着生物除磷脱氮技术的不断发展，其工艺也不断更新，并涌现出一些新型的除磷脱氮工艺。目前，强化生物除磷脱氮技术已经在国内一些污水处理厂中得到了应用，并且取得了良好的效果。随着人们对环境保护意识的提高和环境污染问题的日益严峻，强化生物除磷脱氮技术将会得到更广泛、更深入的应用。未来，随着生物除磷脱氮技术的不断发展和进步，相信其将在城市污水处理中发挥更加重要的作用，并且在我国水资源短缺问题日益凸显的今天发挥更加积极的作用。

参考文献

[1]微生物强化技术在畜禽废水脱氮中的研究与应用[D].兰州理工大学,2020.

[2]许萍,何俊超,张建强,张雅君,黄俊杰,李俊奇.生物滞留强化脱氮除磷技术研究进展[J].环境工程,2015:26-30+35.
[3]孙广垠,宋舒兴,隋倩雯,高超龙,狄斐,钟慧,魏源松.MABR强化生物脱氮技术研究与应用进展[J].膜科学与技术,2022:9.