反硝化除磷技术研究现状ae5b7985370cba1aa8114431b90d6c85ec3a8

全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集I-195江苏无锡2010年7月反硝化除磷技术研究现状吴世恩，冯天霞（天津创业环保集团股份有限公司东郊污水处理厂，天津300300）摘要：介绍了反硝化除磷的概念、机理以及影响因素，综述了目前国内外对不同电子受体反硝化除磷技术的研究现状以及对反硝化除磷工艺的研究进展。关键词：反硝化除磷；反硝化聚磷菌；COD；电子受体；NO3-；NO2-随着经济的发展和人民生活水平的提高，含磷洗涤剂和农药等大量被使用，导致水体富营养化日益严重。污水中磷的去除方法有化学法和生物法，化学沉淀法的除磷效果可以达到80%～90%，但处理费用较高，而且产生大量化学沉淀。传统的生物脱氮除磷工艺可以有效地降低污水中磷的含量，且处理费用低于化学法，但存在着聚磷菌与反硝化菌对碳源的争夺的问题。20世纪80年代，一些研究人员发现在厌氧/缺氧交替运行的系统中富集了一类兼有反硝化脱氮和除磷作用的微生物—反硝化聚磷菌(DPAO)，人们利用DPAO的这一特性，对污水进行了反硝化除磷工艺的研究。反硝化除磷不仅解决了聚磷菌与反硝化菌对COD的竞争问题，也能有效的去除污水中的磷，同时在多个方面都降低了处理费用。1反硝化除磷概念及影响因素1.1反硝化除磷概念反硝化除磷与传统A/O法中利用聚磷菌除磷相似。在厌氧/缺氧交替运行条件下，活性污泥中会富集具有反硝化除磷作用的兼性厌氧微生物，该种微生物能以O2和NO3–等作为电子受体[2]。再经筛选，培养驯化出一类能以NO3–为电子受体的聚磷菌优势菌属，即DPAO。在厌氧条件下，DPAO分解细胞内的聚磷酸盐，同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以聚-β-羟基丁酸(PHB)及糖原的形式贮存于细胞内，同时将分解聚磷酸盐产生的磷酸排除细胞外。当进入缺氧环境时，DPAO以NO3–为电子受体，分解菌体内贮存的PHB，并利用这一过程中释放的能量来过量摄取污水中的磷，从而达到除磷的目的。1.2反硝化除磷的影响因素1.2.1碳源的影响碳源是微生物生长必须的元素之一，碳源的种类以及COD浓度都对反硝化除磷过程有较大影响。Pijuan[1]等人的研究表明，丙酸能够使聚磷菌在与聚糖菌的竞争占优势。以乙酸为例，在厌氧段投加乙酸，可以提高微生物的释磷量，增加其体内有机物的贮存，为缺氧段的吸磷创造条件[2]。缺氧段COD浓度越高，反硝化速率变大，吸磷速率变小。吉芳英、高茜[3]等的研究显示，进水PO43--P质量浓度为8.0～9.2mg/L，而COD质量浓度低至220～240mg/L时就可以保证出水PO43--P质量浓度小于0.5mg/L。进水COD质量浓度小于234mg/L或大于410mg/L时，反硝化吸磷现象开始减弱。黄健，张华[4]等的试验表明，反硝化除磷菌昀大放磷量与碳源有关。当ρCOD800mg/L，全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集I-196江苏无锡2010年7月昀大放磷量达50mg/L，而ρCOD200mg/L时，昀大放磷两不到5mg/L，昀大放磷时间也与碳源有关，当COD的质量浓度从440～110mg/L时，所需时间则从120～10min。1.2.2pH的影响PH值对厌氧释磷和缺氧吸磷均会产生影响。在厌氧释磷过程中，PH=6～8时，释磷量会随着PH值的升高而增加，P/C的值也升高，但当PH8时，由于产生了磷酸盐沉淀，释磷量反而会有所下降。PH值对缺氧吸磷亦有一定的影响，尤其是当PH8时，磷浓度会因化学沉淀作用而大幅下降，导致无法正确判断磷是通过生物作用去除还是通过化学沉淀去除[5]。因此，在反硝化除磷过程中，应将PH控制在适宜的范围内。任南琪，陈鸣岐[6]等的研究表明，当厌氧段PH=8.0时，缺氧段PH=7.0±0.1时除磷效果昀好2反硝化除磷技术2.1以NO3-电子受体的反硝化除磷到目前为止，国内外学者对以NO3-为电子受体反硝化除磷技术进行了大量研究。有研究表明，如果厌氧段存在NO3–，反硝化菌就能优先利用碳源进行反硝化反应而抑制聚磷菌的释磷和PHB的合成，由硝酸盐的存在而引起的释磷量下降的一个可能的原因是在释磷的同时反硝化细菌进行吸磷[7][8]。而AhnJ[9]等的研究表明，在厌氧初期出现的少量NO3–能够促进厌氧—好氧系统中DPAO的选择，使NO3–代替O2成为电子受体，从而增强反硝化聚磷菌在缺氧段的吸磷能力。在缺氧段，不同的NO3–浓度也会对反硝化聚磷菌的吸磷造成影响。李勇智[10]等在SBR反应器中，维持污泥浓度为3.5g/L，COD浓度180mg/L，磷浓度9.12mg/L，在缺氧段分别加入硝酸盐30mg/L，44.5mg/L和60mg/L，反硝化吸磷速率分别为2.64、3.12和3.59mgP/(MLSS·h)。2.2以NO2-为电子受体的反硝化除磷国外学者对NO-2-N能否作为电子受体及其昀高限制浓度进行了研究[11][12]。研究表明在同时存在DNPAOs和以O2和以NO2--N为电子受体的PAOs的情况下，NO2--N可以作为电子受体用于反硝化除磷，只要NO2--N浓度低于昀高限制浓度，NO2--N可以代替NO3–-N和O2作为电子受体并能达到较好的除磷效果。HuJY[11]等对NO2--N的昀高限制浓度进行了研究，结果表明，当初始NO2--N浓度为90mg/L和115mg/L是，NO2--N/VSS分别为0.0277和0.0349，此时NO2--N浓度对吸磷没有产生明显影响，即如果NO2--N浓度低于115mg/L时，NO2--N代替NO3--N和O2作为电子受体可以达到较好的除磷效果。3反硝化除磷工艺研究进展近年来国外一些学者也对反硝化除磷工艺进行了研究。例如AOA-SBR法，即在SBR反应器中，分别经过厌氧-好氧-缺氧三个阶段的处理，从而去除污水中的磷。近日来，TsunedaS[12]等对AOA-SBR工艺的脱氮除磷效果进行了研究。在试验过程中，往系统中投加了一定量(40mgC/L)的碳源，用以抑制好氧吸磷。试验结果表明，与传统的A2/O工艺和A/O工艺相比，AOA工艺具有更高的缺氧/好氧吸磷率。如果在好氧开始时投加适量的外加碳源，AOA-SBR工艺中的DPB可以实现同时脱氮除磷。经过一年多的稳定运行，氮和磷的去除率分别达到了83%和93%，取得了较好的脱氮除磷效果。全国城镇污水处理厂除磷脱氮及深度处理技术交流大会论文集I-197江苏无锡2010年7月在此基础之上，昀近又有学者利用AOA工艺，对外加碳源的作用的数学模型进行了研究[13]。该模型完整地表示出了好氧初期COD浓度对吸磷效率的影响，并成功地描述了一个周期内试验数据的趋势，从而克服了传统模型与试验结果之间的偏差。4结语由于反硝化除磷技术不仅可以解决传统生物脱氮除磷技术中不同微生物对碳源的争夺问题，还大大降低了基建费用和运行费用。凭借诸多优点，该技术必定能够得到广泛的应用。参考文献[1]PijuanM,SaundersA.M,GuisasdaA,BaezaJ.A,CasasC,BlackallL.L,2004.Enhancedbiologicalphosphorusremovalinasequencingbatchreactorusingpropionateasthesolecarbonsource[J].Biotechnol.Bioeng.85(1):56-67[2]王亚宜,彭永臻,等.反硝化除磷理论﹑工艺及影响因素[J].中国给水排水,2003,19(1):33-36[3]吉芳英,高茜,袁春华.温度和COD对SBR反硝化同时除磷系统除磷能力的影响[J].安全与环境学报,2005,5(6):30-33[4]黄健,张华,杨伟伟.碳源对反硝化除磷的影响[J].合肥工业大学学报,2006,29(12):1588-1591[5]王亚宜.王淑莹.彭永臻..MLSS、PH及NO2–-N对反硝化除磷的影响[J].中国给水排水,2005,21(7):47-51[6]任南琪,陈鸣岐.PH值对反硝化除磷的影响[J].黑龙江科技学院学报,2004,14(5):284-286[7]KubaT,WachtmeisterA,VanLoosdrechtM.C.M.Effectofnitrateonphosphorusreleaseinbiologicalphosphorusremovalsystem[J].WatSciTech,1994,30(6):263-269[8]WachtmeisterA,KubaT,VanLoosdrechtM.C.M.andHeijeneJ.J.Asludgecharacterizationassayforaerobicanddenitrifyingphosphorusremovingsludge[J].Wat.Res.,1997,31(3):471-478[9]AhnJ,DaidoT,TsunedaS,HirateA.Selectionanddominancemechanismsofdenitrifyingphosphate-accumulatingorganismsinbiologicalphosphateremovalprocess[J].BiotechnologyLetters,2001,23:2005-2008[10]李勇智,彭永臻,等.硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响[J].环境污染与防治,2003,26(6):323-325[11]HuJY,OngSL,NgWJ,etal.Anewmethodforcharacterizingdenitrifyingphosphorusremovalbacteriabyusingthreedifferenttypesofelectronacceptors[J].Wat.Res,2003,37(14):3463-3467[12]TsunedaS,OhnoT,SoejimaK,HirataA.Simultaneousnitrogenandphosphorusremovalusingdenitrifyingphosphate-accumulatingorganismsinasequencingbatchreactor[J].BiochemicalEngineeringJournal,2006,27(3):191-196[13]SoejimaK,MatsumotoS,OhgushiS,etal.Modelingandexperimentalstudyontheanaerobic/aerobic/anoxicprocessforsimultaneousnitrogenandphosphorusremoval:Theeffectofacetateaddition[J].ProcessBiochemistry,2008,43(1):605-614通讯地址：天津市东丽区登州路1号东郊污水处理厂电话：[phone]邮政编码：300300