北京城市排水集团污水生物处理技术发展目标甘一萍

进展北京城市排水集团污水生物处理技术发展目标甘一萍王佳伟周军（北京城市排水集团有限责任公司，北京，１０００２２）由于系统中各种微生物群落之间的竞争存在着复杂的相互作用，生物脱氮除磷关键词工艺在运行过程中存在着碳源竞争和泥龄冲突两大问题．造成大部分污水处理厂的脱氮除鱗效果不稳定。为此．国际上提出了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、反硝化除磷等技术来节约碳源．或者通过污泥的水解酸化来增加碳源。全国的二级处理主要是采用活性污泥生物技术，由于新实施的排放标准中对总氮、氨氮及总璘的指标均作了更严格的控制．全国重点地区的二级生物处理的升级改造势在必行。北京城市排水集团计划在未来几年内采用生物处理技术完成市区所有污水处理厂的升级改造．以降低出水中氮磷的含量．并进一步实现污水再生利用于河湖、工业冷却等。①参考文献前言１．脱氮除磷工艺存在的问题张忠祥，钱易．废水生物处理新技术．北京：漓华大学出版社，２００４．随着经济和城市化的快速发展，世同步生物脱氮除磷工艺主要有三＾②参考文献界各国面临着曰益严重的水污染和水资类：厌氧／缺氧／好氧工艺（ａｎａｅｒｏｂｉｃ／—ＣｈｕａｎｇＳＨ．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳＲＴａｎｄＤＯ源短缺问题．其中由氮磷营养物质引起ａｎ〇Ｘｉｃ／〇Ｘｉｃ，Ａ２／〇）．氧化沟工艺的水体富营养化问题日益突出？。水体（ｏｘｉｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈ＞、序批式活性污泥工Ｔ？ｈｎ〇Ｕ＞ｇｙ’３＿＞：丨９－２７＇富营养化引起水中藻类的过量繁殖，隆艺（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂａｔｃｈｒｅａｃｔｏｒ，ＳＢＲ）。但③参考文献低了水的透明度．使水带有异味．造成是，众多研究者对生物脱氮除磷性能的ｂｉ（ｊｇｕｉｃｉ夂ｎｍｎ／二水中溶解氧降低。某些藻类产生毒素危研究结果表明？？．由于系统中各种微生ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔａｃｔｏｒｓ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＡＷＱ害水生生物，影响人类健康，破坏了水物群落之间的竞争存在着复杂的相互作ＡｓｉａｎＲｅｇｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｃｍＷａｔｅｒＱｕａｌｉｔｙａｎｄＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ，Ｍａｎｉｌａ，１９９５，生生态。因此，在对污水中的ｂｏｄ５＊ｓｓ用，生物脱氮除磷工艺在运行过程中存３４１－３５〇．进行有效去除的同时，还应考虑污水的在如下两类问题。脱氮除磷。随着国内外对水体中的氮磷＾羊駐．献碰脑水处理厂介绍（一）——上海石洞口污水处浓度以及排放标准限制的曰益严格．高１．１碟源问題理厂．给水排水，２００３，２９（１）：７－９．效、稳定的同步生物脱氮除磷技术的机生物脱氮通过硝化和反硝化反应，？理研究、工艺开发和工程应用？？？成为国最终形成氮气去除。反硝化菌利用污水＿张杰，臧景红，杨宏．Ａ２／０工艺的固有缺欠和对策研究．给水排水，２００３，内外污水处理界关注的热点问题之一。中的有机物作为能源和碳源。当进水中１２９〇３＞：２２－２６．全国的二级处理主要是采用活性污泥生碳源（可生物降解有机物＞不足时，反？物技术，重点地区二级生物处理的升级硝化反应就不能进行完全，脱氮率就会￣＆＿，＿的设想？中国给水排水，２００１，１７（８）：改造势在必行。受到限制。生物除磷通过释磷与吸磷两３１－３３．ｗｗｗ．ｂｉｏｂｕｓｉｎｅｓｓ．ｃｏｍ．ｃｎＩ２００８．０５（９月）．Ｉ垄物产＃技木６７⑩个过程．最终形成细胞的过量吸磷．对泥龄的要求。随着剩余污泥的排放而去除。由于聚磷菌．硝化菌、反硝化菌及其他多种２．生物脱氮除磷处理工艺进展微生物共同生长在一个系统内．并在整个系统内循环．使得从二沉池回流硝化和除磷泥龄的矛盾．使得污水生的污泥中含有大量的硝酸盐．造成厌物处理工艺只有在比较窄的泥龄范围内才氧段中反硝化菌与聚磷菌对底物（碳能得到理想的效果，为了解决这个问题．源）形成竞争，使聚磷菌无法得到足目前主要通过双污泥系统把硝化和除磷分够的短链脂肪酸（ＳＣＦＡ）进行充分释别在两个泥龄下运行，但是到目前为止还磷，进而严重影响了磷的吸收而导致没有取得很稳定的效果。为了解决脱氮除系统除磷效率降低。磷中的碳源竞争■人们从两个方面寻找解决的方法．其一是减少碳源的需求量：其⑦参考文献１．２泥龄问題二是增加碳源的供给量。ｖａｎＬｏｏｓｄｒｅｃｈｔＭＣＭ．ＪｅｔｔｏｎＭＳ．，ｖ＾－ｙｆ．＾Ｍ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎ产生这一矛盾的根本原因疋由于不ｒｃｍ〇ｖａ，．Ｗａ，ｃｒＳｃ，ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ．１９９８．３８：１－７．同功能的微生物均不能在各自最佳的生２．１减少碳源需求Ｍ的工艺⑧参考文献长条件下生长。好氧段中要实现硝化作由荷兰ＴＵＤｅｌｆｔ研发的一种中温亚〇ｘ，＾ｎ！：ｒ＾；＾Ｃｄ＾：Ｉ：；；：用．必然需要维持较高的硝化菌数量。硝化技术——ＳＨＡＲＯＮ来实现了短程硝４２７Ｓ４９，５０７８８４，．！９９２．硝化菌基本上属于自养型专性好氧细化反硝化？。在亚硝化／反硝化脱氮途径菌．其突出的特点是生长速率慢．世代中，亚硝酸氮为仅有的中间过渡形态：期长，在系统内要保持较高浓度的硝化这一途径无论对氧化（ＮＨ４＋＊ＮＯ〗）．还菌．就要求在较长的好氧泥龄下运行。是还原（ｎ〇ｉ＋ｎ２）均能起到最小量化的在冬季．硝化菌繁殖所需的好氧泥龄可作用．意味着〇２和碳源消耗量的双重节长达ｌ〇ｄ以上：即使在夏季．在泥龄小约。显然，亚硝化／反硝化脱氮途径可以于３ｄ的活性污泥中硝化作用也十分微成为一种可持续的脱氮技术。弱。生物除磷是通过排泥实现的，这就近年来另一最重要的发现是Ｍｕｌｄｅｒ要求尽可能采用短的泥龄来增加剩余污等＃于１９９５年报道的在厌氧条件下观泥排放量。系统除磷的主体——聚磷察到了氨氮的氧化．即厌氧氨氧化菌多为短世代微生物，可以在较短的泥（ａｎａｅｒｏｂｉｃａｍｍｏｎｉｕｍｏｘｉｄａｔｉｏｎ）。荷龄下生长，因此在较短的泥龄下运行时兰Ｄｅｌｆｔ大学研究人员和其他研究者对之可获得较高的除磷效率．泥龄在３ｄ左右进行了广泛深入的研究。目前研究者公时，系统的除磷效率较高。另外．较长认由Ｄｅｌｆｔ大学开发出的亚硝化和厌氧氨的泥龄会导致系统内糖原累积、不具备氧化过程组成的脱氮工艺是最简捷的生聚磷功能的聚糖菌增长．从而使除磷效物脱氮方式。与传统硝化反硝化工艺相率大幅度降低。显然．在泥龄上．生物比．亚硝化厌氧氨氧化工艺具有突出的脱氮除磷工艺的硝化菌和聚磷菌在脱氮优点：①只需要氧化进水中５５％的氨氮与除磷之间存在着矛盾。为了缓解这一为亚硝氮，大大降低了曝气供氧所需的矛盾．生物脱氮除磷工艺通常在一较窄能耗；②亚硝化过程和厌氧氨氧化过程的泥龄范围内运行，以兼顾脱氮与除磷都是自养过程，不需消耗有机碳源．而６８生持产＃技木Ｉ２００８．０５（９月）．Ｉｗｗｗ．ｂｉｏｂｕｓｉｎｅｓｓ．ｃｏｍ－ｃｎｏｋｓｈｈｈｈ１技术进展传统异养反硝化过程由于需要投加有机物■由才能进行这样大大增加了处理成本；年份Ｉ污水处理厂／座Ｐ增长率／％Ｉ污水集中处理能力／（万立方米／天）Ｉ年增长率／％＾Ｔ，？？＾２０００４２７６．２２２１５７．８４２２．１５③亚硝化菌和厌氧氣氧化菌都是自养２００１４５２５．８５３１０６．３４３．９５菌．生长速率明显低于异养细菌．因此ｍ，－Ｉ－ｌｕｖ，ｊｍｒ－ｗｒａ．＾ｕ－ｏ２〇〇２５３７ｌｇ．ｇｌ３５７８．４６１５．２０这＿工乙的巧泥产里很低。正是由于亚２００３６１２１３．９７４２５３．６１１８．８７硝化厌氧氨氧化联合工艺具有这样的优２００４７０８１５．６９４９１２．１７１５．４８点．具有广泛的应用前景，它已经成为￣２００５￣７９２１１．８６—５７２５１６．５５国内外研究新型生物脱氮工艺的热点。２００６１８１５２．３６３６６３１１２南非开普顿大学（ＵＣＴ）研究人员最早发现专性好氧细菌不是唯一对磷的生源。另外一种观点是经过亚硝酸盐氮物摄／放起作用的菌种．兼性反硝化细菌完成的同时硝化反硝化，关键因素是也有着很强的生物摄／放磷现象？。反硝ＤＯ浓度较低？。化细菌的生物摄／放磷作用被荷兰Ｄｅｌｆｔ大２０世纪８０年代以来，国外针对于学和曰本东京大学（ＵＴ）研究人员合作研厌氧消化的水解酸化阶段的研究越来越究确认，并冠名为＂反硝化除磷＂？。在多。其中大多是利用污水处理厂的初沉磷的生物摄／放过程中．反硝化除磷细菌池污泥水解发酵来产生挥发性脂肪酸以硝酸氮取代氧作为电子接受体，也就（ＶＦＡ）．也有采用初沉污泥和剩余污泥是说反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和的混合污泥进行研究？。通过污泥的水生物除磷这两个原本认为彼此独立的作解酸化，不但可以增加脱氮除＿所需的③参考文献ＯｓｂｏｒｎＤＷ，ＮｉｃｈｏｌｌｓＨＡ．用合—为。显然，在结合的除礙脱氣碳源，而且可以改善进水水质，提局反Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｐｒｏｃｅｓｓ过程中，碳源和氧的消耗量均能得到相应速率。应节省。比较传统的专性好氧磷细菌去＃？参考文献除工乙，反硝化除鱗细菌能分别节约３．同水物々卜理ＫｕｂａＴ，ｅｔａｌ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ５０／Ｇ和３０Ａ的碳源与氧的〉肖耗里，相应减现状ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｄｅｎｉｔｒｉｆｙｉｎｇｄｅｐｈｏｓｐｈａｔａｔｉｏｎｙＫａＫｉ｜＾＞＾ｉ＾ｐ＾．ｇＡ〇／？ａｎｄｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎａｔｗｏ－ｓｌｕｄｇｅｓｙｓｔｅｍ．＾＾／ｔｉ／Ｃ〇。ＷａｔｅｒＲｅｓ，丨９９６，３０（７）：１７０２－丨７１０．＂十五＂期间，从２０００年到２００５年２．２増加碳源供给量的工艺我国城市污水处理厂从４２７座发展到７９２？＃較献ＨａｏＸＤ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ最近几年国外有不少试验和报道证座，增长了８５．４８％，每年平均增加了７３Ｐ－ＢａｃｔｅｒｉａｉｎＢＮＲｐｒｏｃｅｓｓｅｓｔｏｏｖｅｒａｌｌｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＷａｔｅｒＳｃｉａｎｄ明存在同步硝化反硝化现象．尤其是有座污水处理厂：污水处理厂的处理能力６７－７６．氧条件下的反硝化现象确实存在于各种从２１５７．８４万立方米／天増长到５７２５万立方＠不同的生物处理系统，如间歇曝气反应米／天，增加了３５６７．１６万立方米／天．增￣郑兴灿，李亚新．污水除磷脱氮技术［Ｍ］．中国建筑工业出版社，１９９８．器、ＳＢＲ反应器、Ｏｒｂａｌ氧化沟．单沟氧加了１６５．３１％。污水处理能力的增速超过化渠等。这种现象主要有两种解释．一了污水处理厂个数的增加．＿是单座处？参考文献ＣｅｃｅｎＦ，ＧｏｎｅｎｃＩＥ．Ｎｉｔｒｏｇｅｎ种是微环境理论？，以自氧硝化和厌氧理厂规模增大了：二是除了新建的污水ｒｅｍｏｖａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＤｆｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｉｌｔｅｒｓ，ＷａｔＳｃｉＴｅｃｈ，１９９４，２９反硝化的相互专有概念为基础的，即硝处理厂外，还对＿大批已建好的污水处化可发生在絮体的表面，而反硝化由于理