城镇污水生物脱氮除磷工艺存在问题的调控措施

doi:10.11894/iwt.2019-0829

摘要/Abstract

摘要：

生物脱氮除磷工艺在城镇污水处理过程中发挥了重要作用，随着排放标准的提升，现有常用工艺出水无法满足排放标准的要求。分析了生物脱氮除磷的机理，比较了不同处理工艺，解析了城镇污水进水碳源不足、不同菌属微生物相互竞争、生物活性影响、污泥膨胀和生物泡沫等生物脱氮除磷工艺存在的问题，提出调整工艺运行条件、改造工艺结构、补充碳源、投加填料、添加化学除磷药剂和使用生物选择器等生物脱氮除磷调控措施。

关键词: 城镇污水, 脱氮除磷, 处理工艺, 调控

Abstract:

The biological nitrogen and phosphorus removal process plays an important role in the municipal wastewater treatment. With the increase of emission standards, the process effluent cannot meet the emission requirements. The mechanism of biological nitrogen and phosphorus removal was analyzed, and the different treatment processes were compared. The problems of insufficient carbon source in municipal wastewater influent, competition among different microorganisms, biological activity impact, sludge expansion and biological foam in the biological nitrogen and phosphorus removal process were analyzed. The measures for biological nitrogen and phosphorus removal such as adjusting process operating conditions, reforming process structure, supplementing carbon source, adding filler, adding chemical dephosphorization agents and using bioselectors were proposed.

Key words: municipal wastewater, nitrogen and phosphorus removal, treatment process, control

中图分类号:

X703

蒙小俊,王秋利,龚晓松. 城镇污水生物脱氮除磷工艺存在问题的调控措施[J]. 工业水处理, 2020, 40(8): 17-22.

Xiaojun Meng,Qiuli Wang,Xiaosong Gong. Control measures for biological nitrogen and phosphorus removal processes of municipal wastewater[J]. Industrial Water Treatment, 2020, 40(8): 17-22.

https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I8/17

图/表 4

参考文献 40

1	Liu Xiaokun , Ma Xiaoyuan , Dong Ke , et al. Investigating the origins of acute and long-term toxicity posed by municipal wastewater using fractionation[J]. Environmental Technology, 2020, 41 (18): 2350- 2359. URL
2	曹特特, 王林, 李咏梅. A²/O工艺低氧条件下的运行及其模拟[J]. 环境科学, 2018, 39 (1): 219- 226.
3	李炳荣, 曹特特, 王林, 等. 低氧条件下A²/O工艺对城市污水脱氮处理的中试研究[J]. 中国环境科学, 2019, 39 (1): 134- 140. URL
4	Zhou Yan , Oehmen A , Lim M , et al. The role of nitrite and free nitrous acid(FNA) in wastewater treatment plants[J]. Water Research, 2011, 45 (15): 4672- 4682. URL
5	李炳堂, 胡智泉, 刘冬啟, 等. 活性污泥中菌群多样性及其功能调控研究进展[J]. 微生物学通报, 2019, 46 (8): 2009- 2019. URL
6	Siripong S , Rittmann B E . Diversity study of nitrifying bacteria in full-scale municipal wastewater treatment plants[J]. Water Research, 2007, 41 (5): 1110- 1120. URL
7	彭永臻, 钱雯婷, 王琦, 等. 基于宏基因组的城市污水处理厂生物脱氮污泥菌群结构分析[J]. 北京工业大学学报, 2019, 45 (1): 95- 102. URL
8	肖晶晶, 郭萍, 霍炜洁, 等. 反硝化微生物在污水脱氮中的研究及应用进展[J]. 环境科学与技术, 2009, 32 (12): 97- 102. URL
9	王朱珺, 王尚, 刘洋荧, 等. 宏基因组技术在氮循环功能微生物分子检测研究中的应用[J]. 生物技术通报, 2018, 34 (1): 1- 14. URL
10	田美, 刘汉湖, 申欣, 等. 百乐克(BIOLAK)活性污泥宏基因组的生物多样性及功能分析[J]. 环境科学, 2015, 36 (5): 1739- 1748. URL
11	陈伟. 城市污水生物脱氮技术的研究进展[J]. 广州化工, 2018, 45 (13): 210- 203. URL
12	Mion T , van Loosdrecht M C M , Heijnen J J . Microbiology and biochemistry of the enhanced biological phosphate removal process[J]. Water Research, 1998, 32 (11): 3193- 3207.
13	陈珺. 未来污水处理工艺发展的若干方向、规律及应用[J]. 给水排水, 2018, 44 (2): 129- 141. URL
14	成官文. 水污染控制工程[M]. 北京: 化学工业出版社, 2016: 116- 132.
15	郭昌梓, 程飞, 陈雪梅. 氧化沟的优缺点及发展应用型式[J]. 安徽农业科学, 2011, 39 (23): 14288- 14291. URL
16	曹刚. Orbal氧化沟流场数值模拟与优化[D].长沙: 湖南大学, 2016.
17	易建婷, 张成, 徐凤, 等. 全国投运城镇污水处理设施现状与发展趋势分析[J]. 环境化学, 2015, 34 (9): 1654- 1660. URL
18	高洋, 程洁红, 戴界红. 城镇污水处理厂A²/O工艺脱氮除磷潜力的研究[J]. 中国给水排水, 2017, 33 (7): 89- 93. URL
19	袁梦飞, 于德爽, 巩秀珍, 等. 不同曝气量和好氧时间下SPNDPR系统处理低C/N城市污水的脱氮除磷性能[J]. 环境科学, 2019, 40 (3): 1382- 1389. URL
20	朱家亮, 蔡美芳, 贾滨洋, 等. 基于污染物受纳量的城镇生活污水处理率指标研究[J]. 中国环境科学, 2019, 39 (7): 3130- 3136. URL
21	郭泓利, 李鑫玮, 任钦毅, 等. 全国典型城市污水处理厂进水水质特征分析[J]. 给水排水, 2018, 44 (6): 12- 15. URL
22	李亚峰, 杨嗣靖, 于燿滏. 基于倒置A²/O工艺脱氮除磷存在问题的优化措施[J]. 工业水处理, 2019, 39 (8): 15- 18. URL
23	高剑平, 黄建峰, 张梁. 改良型Carrousel氧化沟同步脱氮影响因素分析及优化运行[J]. 过程工程学报, 2017, 17 (1): 162- 169. URL
24	Antoniou P , Hamilton J , Koopman B , et al. Effect of temperature and pH on the effective maximum specific growth rate of nitrifying bacteria[J]. Water Research, 1990, 24 (1): 97- 101. URL
25	贲岳, 陈忠林, 徐贞贞, 等. 低温生活污水处理系统中耐冷菌的筛选及动力学研究[J]. 环境科学, 2008, 29 (11): 3189- 3193. URL
26	Palm J C , Jenkins D , Parker D S . Relationship between organic loading, dissolved oxygen concentration and sludge settleability in the completely-mixed activated sludge process[J]. Journal of Water Pollution Control Federation, 1980, 52 (19): 2484- 2506.
27	郝二成, 袁星, 阜崴. 污泥膨胀原因及控制措施研究[J]. 环境工程, 2017, 35 (7): 18- 22. URL
28	邱勇, 刘垚. 微丝菌型污泥膨胀的工艺负荷调控方法[J]. 环境工程学报, 2017, 11 (4): 2268- 2272. URL
29	Sezgin M , Jenkins D , Parker D S . A unified theory of filamentous activated sludge bulking[J]. Journal of Water Pollution Control Federation, 1978, 50 (2): 362- 381.
30	王萍, 余志晟. 污水处理厂污泥膨胀和污泥发泡的比较分析[J]. 微生物学通报, 2019, 46 (8): 1971- 1981. URL
31	于真真, 胡以松, 王晓昌. A²/O-MBR工艺中生物泡沫现象原因及其影响研究[J]. 中国环境科学, 2019, 39 (3): 1034- 1042. URL
32	Fryer M , Gray N F . Foaming scum index(FSI)-a new tool for the assessment and characterization of biological mediated activated sludge foams[J]. Journal of Environmental Management, 2012, 110, 8- 19.
33	宋阳, 姜成英, 王爱杰, 等. 城市污水处理厂活性污泥生物泡沫研究进展[J]. 微生物学通报, 2019, 46 (8): 1954- 1970. URL
34	吴广华, 张耀斌, 全燮, 等. 温度及反硝化聚磷对SBMBBR脱氮除磷的影响[J]. 环境科学, 2007, 28 (11): 2484- 2487. URL
35	张辰, 谭学军. 城镇污水处理厂升级改造的有关问题[J]. 中国给水排水, 2008, 24 (24): 23- 27. URL
36	邹高龙. 倒置A²/O-MBR(平板膜)处理城市污水的中试研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8 (6): 2467- 2472. URL
37	王阿华. 城镇污水处理厂提标改造的若干问题探讨[J]. 中国给水排水, 2010, 26 (2): 19- 22. URL
38	韩晋科, 罗艳丽, 倪停亭, 等. 水解酸化/CASS工艺用于某城镇污水处理厂改造[J]. 中国给水排水, 2018, 34 (4): 106- 109. URL
39	范晓玮, 刘石虎, 孟红, 等. C/N值对SBBR反应器深度脱氮除磷效能的影响[J]. 中国给水排水, 2017, 33 (19): 37- 41. URL
40	陈海升, 曹刚, 张迪, 等. 复合菌株YH01+YH02强化SBR好氧反硝化脱氮及菌群结构分析[J]. 环境科学, 2018, 39 (4): 1773- 1781. URL

生化过程	特征	影响
自养反硝化	能够利用氨氮作为电子供体，亚硝酸盐作为电子受体，在没有溶解氧存在的情况下产生气态氮	反应过程不需要碳源投加；溶解氧需要减少
异养硝化	一些异养菌能够进行类似Nitrosomonas的硝化作用，如Paracoccus pantotropha能够氧化氨氮，生成亚硝态氮	环境条件没有硝化菌的严格；污泥产量减少
好氧反硝化	能够在溶解氧存在情况下进行反硝化	反硝化需要的溶解氧条件不苛刻；微生物增长速度加快
聚磷菌反硝化	有些聚磷菌既能利用氧，也可以利用硝酸盐作为最终电子受体	碳源需求量减少，减少需氧量

生化过程	特征	影响
自养反硝化	能够利用氨氮作为电子供体，亚硝酸盐作为电子受体，在没有溶解氧存在的情况下产生气态氮	反应过程不需要碳源投加；溶解氧需要减少
异养硝化	一些异养菌能够进行类似Nitrosomonas的硝化作用，如Paracoccus pantotropha能够氧化氨氮，生成亚硝态氮	环境条件没有硝化菌的严格；污泥产量减少
好氧反硝化	能够在溶解氧存在情况下进行反硝化	反硝化需要的溶解氧条件不苛刻；微生物增长速度加快
聚磷菌反硝化	有些聚磷菌既能利用氧，也可以利用硝酸盐作为最终电子受体	碳源需求量减少，减少需氧量

工艺	优点	缺点
A₂/O	同步脱氮除磷反硝化过程能同时去除有机物，并为硝化提供碱度污泥沉降性能好	脱氮受内回流比影响回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，影响除磷
SBR	可同时脱氮除磷静置沉淀可获得低SS出水操作灵活性好，耐受水力冲击负荷	同时脱氮除磷时操作复杂池容较大，滗水设施的可靠性对水质影响大设计过程复杂，维护要求高，运行对自动控制依赖性强
氧化沟	可同时脱氮除磷构造形式多种多样，运行灵活低负荷、长泥龄及水力停留时间长	占地面积大污泥易沉积，易产生浮泥和漂泥等好氧和缺氧区设计不完善，导致单沟好氧和缺氧区分布不合理，影响脱氮

工艺	优点	缺点
A₂/O	同步脱氮除磷反硝化过程能同时去除有机物，并为硝化提供碱度污泥沉降性能好	脱氮受内回流比影响回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，影响除磷
SBR	可同时脱氮除磷静置沉淀可获得低SS出水操作灵活性好，耐受水力冲击负荷	同时脱氮除磷时操作复杂池容较大，滗水设施的可靠性对水质影响大设计过程复杂，维护要求高，运行对自动控制依赖性强
氧化沟	可同时脱氮除磷构造形式多种多样，运行灵活低负荷、长泥龄及水力停留时间长	占地面积大污泥易沉积，易产生浮泥和漂泥等好氧和缺氧区设计不完善，导致单沟好氧和缺氧区分布不合理，影响脱氮

[1]	高林利, 何成达, 程琪. 小球藻-好氧污泥耦合颗粒的培养及处理特性研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 160-168.
[2]	李丽, 王帆, 康华, 刘轩彤, 边德军. 瞬时豆制品废水冲击对SBR影响及应急调控策略[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 104-110.
[3]	周文怡, 包云, 王丽蓉, 马红艳, 蒋晨, 李天国. 高校CASS污水站升级改造倒置AAO工艺设计实践[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 192-199.
[4]	陈娟娟, 李伟斌, 黄鸥, 晁伟翔, 张典典, 任南琪, 路璐. 基于降本增效目标的污水处理厂低碳运行调控策略[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 53-60.
[5]	杨雄强. 焦化废水处理工艺流程设计探索[J]. 工业水处理, 2024, 44(7): 197-202.
[6]	薛罡. 论纺织印染废水低碳治理[J]. 工业水处理, 2024, 44(7): 1-8.
[7]	李海鹏, 麻微微. 石化废水处理厂特征污染物变化及水质安全研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(6): 88-93.
[8]	陈敏敏, 刘杰, 李莉娜, 邱立莉, 杨伟伟, 敬红. 我国城镇污水处理厂污泥产率系数现状及影响因素分析[J]. 工业水处理, 2024, 44(3): 24-29.
[9]	王荣红, 范小龙, 毛迪, 易海明, 王宁, 马园园, 张得位. 郑州某大型污水处理厂运行经验及工艺调控分析[J]. 工业水处理, 2024, 44(2): 201-206.
[10]	马海波, 苗立永, 肖波, 刘智杰, 蒋小雨, 荣懿, 任武昂. 改良型序批式一体化污水处理设备效能研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(12): 59-66.
[11]	车冬妮, 张利强, 张铭慧, 刘永霞, 李宁. 矿区餐厨垃圾厌氧发酵液作为污水处理厂碳源研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(12): 147-152.
[12]	蒙小俊, 葛光环, 王亚萍, 金文婷, 肖薇薇. 污水生物处理系统脱氮除磷细菌多样性及功能调控[J]. 工业水处理, 2024, 44(11): 17-26.
[13]	邓岳鹏, 赵鹏, 唐升引, 李赫, 杨锴, 徐旋波, 张锡辉. OAAO-陶瓷膜MBR一体化工艺用于市政污水处理厂扩容工程[J]. 工业水处理, 2024, 44(10): 201-206.
[14]	王锌针, 张哲, 罗娜, 孙晨, 熊川懿, 王圣智, 万瀚宇, 陈建新, 李昆. 藻菌共生体处理猪场沼液的参数优化研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(1): 96-102.
[15]	王力杨, 谈龙方, 王伟, 袁守军, 胡真虎, 苏馈足. PAC对生物膜性能及煤气化废水处理效能影响研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(6): 56-66.

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