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科技创新与产业发展随着公司精益生产的不断推进,车间的节能减排工作也在积极地进行。确立了以降低热处理单位吨耗(加工一吨工件所用电量)为目的的QC活动课题,在精益管理推进过程中,加大对能源消耗和废气排放的点检力度,让每一名员工都从思想上、行动上真正认识到节能减排的重要性和紧迫性。牢记节能减排是我们做在当代,利在千秋,造福子孙后代的社会责任。作者简介曲德毅,男,1971年4月出生,19%年7月毕业于沈阳工业大学金属材料工程学院,学士学位。工作于沈阳鼓风机集团有限公司,高级工程师。主要成果有椒套材质选择与热处理工艺研卿、仁ZrCMoE活塞杆复合处黝、恰金钢的水基冷却介子研卿等集团级科研成果及一项发明专利。现从事材料表面强化及其改性和材料热处理缺陷等方面的研究,已发表论文5篇。通讯地址:沈阳经济技术开发区开发大路16号邮编:110142AZN反硝化脱氮除磷工艺原理及主要影响因素葛安东牛明芬(沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳lor168)摘的新工艺。要:AZN(厌氧/缺氧和峭化)反峭化除磷脱氮工艺是根据反峭化聚磷菌在缺氧条件下吸磷的理论开发本文介绍了AZN工艺的原理和特点,并讨论了各个阶段的主要影响因素和一些参数。。关键字:AZN脱氮除磷影响因素污水脱氮除磷是防止水体富营养化问题的有效途径之一,生物脱氮和生物除磷在污水处理中通常被结合起来。(Aaneorihc/AnoixCN/itriicfation)连续流反硝化除磷脱氮工艺就是一种典型的运用。一、AZN工艺(一)AZN工艺的流程如图l所示。污水和来自二沉池的回流污泥(富含DP)B首先进人厌氧段,DPB水解胞内的聚磷并以磷酸盐的形厌氧池lll日!!!土土土土土土土土}}}}}}}}}}}lllllllllll’’’’’’’’’l---\\\\\\\\\////////////////////////////\\\\\土土111111111111111111111.......................水水箱箱箱箱箱箱箱箱箱蠕动泵图1ZAN工艺流程432农业科学与环境保护式释放到混合液中11-1,同时吸收污水中大量易降解有机物(CODR)B并转化成多聚物(PH)A储存在DPB胞内。随后泥水混合液经中沉池快速分离后,富含氨氮和磷的上清液流向好氧生物膜硝化池,进行硝化反应,同时也能将剩余有机物好氧降解。而沉淀下来的DPB超越了生物膜法硝化池直接进人缺氧池,污泥中的DPB以体内的PHB为电子供体,以硝化池提供的NO犷作为电子受体,也有以NO:为电子受体实现反硝化脱氮和过量吸磷作用。后置快速曝气池的设计主要是用于吸收剩余的磷:缺氧池中,聚磷菌以硝态氮作为第一电子受体对磷的吸收如果不完全,在后置快速曝气池中,它们就以氧作为第二电子受体将余磷吸收尽。此外,在快速后曝气池中聚磷菌体内的PHB能够被氧化完全,从而可实现自身的再生恢复作用l5]。同时也有对反硝化气体的吹脱作用。水流经二沉池后排放,污泥部分回流,部分排放。二、AZN工艺的优点1.“一碳两用”,COD在厌氧段被最大限度地用于合成PHB,在缺氧段中这部分PHB被反硝化聚磷菌同时用于反硝化和除磷,能够同时节省能源和碳源并有效减少剩余污泥量,AZN工艺可以达到节省碳源、曝气量和达到污泥减量排放的目的。kubal懒吐算后反硝化聚磷菌同步除磷系统与传统的除磷脱氮系统(如UC)T相比可以节省碳源50%,同时节省曝气(能源)和减少排泥量分别可达到30%和50%。节能效果显著,此工艺尤其适合处理我国低C八,C护特点的生活污水。2.硝化细菌和DPB分别在两个污泥系统中,AZN工艺中硝化菌,两种菌的分别培养解决了传统工艺中聚磷菌和硝化菌污泥龄不同的矛盾,并且可控制条件,使之在各种最佳的条件下生长阳l。二、AZN工艺各个阶段的主要影响因素及简单参数(一)厌氧段的主要影响因素厌氧释磷过程对整个系统的处理效果有着重要的影响。厌氧释磷量越高,聚磷菌在厌氧段储存的PHB就越多,对应好氧(缺氧)段的聚磷量也会随之增加,对磷的去除效果也就越好。1.温度的影响对污泥厌氧释磷的效果有较大的影响,随着温度的升高,厌氧释磷量和释磷速率均显著增加。在14一17℃、24一26℃、30℃三个温度条件下,释磷过程的差别并不大;当温度达到40℃时,释磷速率上升幅度较大;而当温度l0℃时,释磷速率显著降低。虽然提高温度可以增加厌氧释磷速率,但是不能得出提高温度可以强化厌氧释磷效果的结110102.污泥浓度对释磷效果的影响随着污泥浓度的增加,厌氧释磷量与释磷速率均呈上升趋势,主要原因是MLSS越大,污泥中的DBP含量越多,而DPB数量的增加可以使厌氧释磷速率随之呈指数增长11’}。但污泥的比释磷速率的变化则相反。但是M巧S不宜过大l12],否则会给沉淀池的泥水分离带来困难,影响出水水质。因此,应当在保证系统处理效果的前提下,选择合适的MLSS值。3.水力停留时间(HRT)的影响HRT太长,系统中会出现没有有机物吸附和PHA合成的无效释磷,。厌氧段HRT太短,DPB不足以完全吸收和转化进水CODRB,在缺氧段DPB胞内没有足够的PHA作为电子供体进行过量吸磷。硝化段去除的大量CODRB既不利于系统的脱氮,也不利于除磷。因此,在保证不影响后续生化反应的前提下,应尽量缩短厌氧段HRT,以提高系统的处理效l0o](二)硝化段的主要影响因素生物膜硝化段主要是完成氨氮的氧化,为DPB反硝化吸磷提供电子受体。同时,由于生物膜的特殊结构在膜内部形成一个缺氧的微环境,发生了同步硝化反硝化反应,部分产生的Nof和NO犷被微生物反硝化去除。因此,硝化段HRT的长短首先应该满足硝化的要求。在不影响系统硝化能力的前提下.如433科技创新与产业发展果保持较长的HRT,同步硝化反硝化直接去除的总氮增加,这一点对于氮高碳低的污水更加有意义。硝化段应保持足够的DO的质量浓度,通常为4m妙左右,首先保证硝化菌的生长需求。由于DO和不易降解的c0D在生物膜内外扩散不均,浓度梯度导致膜的内部呈缺氧状态,生物膜上发生了同步硝化反硝化,部分总氮在此被直接去除。但是,如果DO过高,虽然不影响硝化效果,通过同步硝化反硝化去除的总氮百分比却降低,这对低m(CO)Dm/(TN)污水处理系统的脱氮非常不利。如果DO过低,会导致硝化不完全,出水氨氮增加,严重时导致缺氧段电子受体不足,同时影响系统的除磷脱氮效果l0o](三)反硝化聚磷菌的主要影响因素DPB在缺氧段利用厌氧段合成的PHA作为电子供体,以硝化段提供的N02一和Nof作为电子受体,进行同时反硝化过量吸磷。在此污水中的COD和氮从污水中被去除,而磷也从液相被转移到污泥中通过剩余污泥的排放去除。缺氧段反硝化吸磷脱氮的多少与厌氧段的有效释磷量(亦即PHA合成量)和硝化段提供的电子受体量密切相关,在保证以上两种条件都满足的条件下还与HRT相关。有资料表明缺氧吸磷速率随着缺氧段HRT的延长而降低〔’今il5。1.N03一的影响硝化段的主要产物—Nox一在AZN工艺中作为DPB缺氧吸磷的电子受体。当Nox一和有机碳源共存于同一反应器内,将对DPB反硝化吸磷产生不利影响阳PB在缺氧段的过量吸磷与缺氧段Nox(电子受体)的含量密切相关。在碳源(电子供体)充足的前提下,N03一的含量是决定缺氧吸磷是否完全的限制性因素slo[如果硝化效果不好,硝化出水NO犷含量降低,会导致电子受体不足而出现缺氧吸磷不完全,剩余的磷会在后曝气段被普以05以氧作为电子受体去除。如果在以氧作为电子受体吸磷的条件下长期运行,普通PAOs大量繁殖和生长,而DPB不再是系统中的优势菌种,并且将逐渐从系统中被淘汰掉,反硝化除磷失效。因此,在实际运行过程中,建议根据水质条件外投加基质,将进水m(CO)Dm/(TN)进行调节,以保证系统的稳定运行。但是调节进水m(CO)Dm/(TN)也应该考虑对硝化段的冲击影响气(四)后置曝气对出水水质的影响1.曝气时间与曝气量的影响后置曝气池的主要功能是快速吹脱,防止终沉池的污泥上浮,改善污泥的沉淀性能,有助于三相分离。长期试验结果表明,由于短时间的曝气,对TP、COD也有一定的去除作用,对氨氮也有微弱的硝化作用,这样就进一步保证了出水稳定。如果曝气时间较短,则后置曝气吹脱段去除PT、COD的能力有限。如果曝气时间较长,经后置曝气吹脱可进一步降低出水总磷,确保出水总磷稳定高效地去除。但是当后置曝气超过一定值时虽然最终出水TP的去除没有受到影响,但长时间运行后发现缺氧池出水TP不断升高,也就是说,缺氧段反硝化吸磷现象越来越微弱。估计主要是因为长时间曝气,改变了污泥中反硝化聚磷污泥与好氧聚磷污泥的比例关系,使得反硝化聚磷污泥的优势减弱。因此长时间曝气不但浪费了曝气量,还会使缺氧段反硝化聚磷作用减弱。后置曝气不宜过长,以20一30min较为适宜。后曝气段的DO只要满足少量的吸磷和污泥再生即可。过高的DO会导致污泥过度曝气而解体,呈絮状悬浮在二沉池中,影响出水水质。但是如果DO过低,观察到二沉池污泥的沉降性不好,也有资料表明DPB污泥不经好氧段直接回流到厌氧段后污泥解体的情况l刀。因此在实际处理过程中,DO的质量浓度保持在1.5-.20m泌即可满足要求lo0](五)污泥回流比及超越污泥对工艺的影响1.以城市生活污水为研究对象污泥回流比对去除COD和磷的影响不大,而对氨氮、硝态氮及总氮的去除效果有很大影响。当超越污泥回流比和回流污泥回流比均为.04时,AZN系统的处理效果最好,对COD和磷的去除效果均较佳,并且在保证氨氮和硝态氮同时达标的情况下使出水总氮浓度最低11,o]2.超越污泥流量的控制至关重要,它直接决定着进入缺氧池的氨氮量,进而影响出水氨氮浓度。所以,在保证缺氧池有足够污泥的前提下,应尽可能减少超越污泥流量,以降低出水氨氮浓度11气农业科学与环境保护(六)/CN和CIP值反硝化除磷系统首先要求提供给厌氧段足够的可降解CDO,其(如HAc)越充足则合成的PHB越多。Kemr一eJsPersen(1994年)的研究表明,缺氧条件下的吸磷率、反硝化率是聚磷菌体内PHB储量的函数。从这些函数关系可见,厌氧段提供的COD(HAc)充足与否直接关系着缺氧段反硝化和吸磷能力的强弱。按照理想的除磷理论,碳源(电子供体)和氧化剂(电子受体)不能同时出现,否则,脱氮和除磷的效果都会受到影响阔。但在实际工程中不可能达到完全的理想条件,所以在提供给厌氧段充足碳源及缺氧段足量硝酸盐的同时应注意适度原则,使进水的C、N和P符合最佳比例关系以达到最佳的处理效果。当进水C朋值较高时,一方面NO一量不足将导致吸磷不完全而使出水的磷含量偏高;另一方面有可能使厌氧段的HAC投量超过了DPB合成PHB所需要的碳源量,过剩碳源在后续缺氧段被反硝化菌用于反硝化而未进行吸磷。进水C/N值较低时则会因NO一过量而造成反硝化不彻底。Kuba(19%年)在考察AZNSBR工艺的运行特征时发现其最佳C八值为3.4,此时除磷率几乎达到100%。当CIN值高于此值时(硝酸盐量不足),可在缺氧段后引人一个短时曝气(以O:作为电子受体)将残留的磷去除;当C/N值低于此值时,可通过外加碳源来去除过量的硝酸盐,叽三、展望AZN工艺虽然有节省碳源和曝气量等优势,但是由于人们对其机理研究和运行参数的研究还不是很深入,所以此工艺还在试验阶段,随着学科和技术的发展,基础研究向工艺改革的转化,反硝化除磷技术必将得到更多的应用和更大的重视。参考文献【l〕TKuba,VanLOOsderehtMCM,JJHeijnen.hPosphoursandnitor邵nermovaliwthminim目CODerquiermentbyintegartionofdenitirfyingdephosphatationandnitirifeationinatwo一sludgesystem[J〕.WatRes,1996,30(7):1702一1710.[2」RSORM.GBoortne,RSalaterlli,etal.hPosphateuptakeundearnoxieeondi