第33卷第3期水處理技術VoL.33 No.32007年3月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMar,200755賓館生活污水的脫氮除磷張繼才'，胡文容',潘建強2(1.山東大學環(huán)境科學與工程學院，山東濟南250100;2.濟南十方環(huán)保有限公司，山東濟南250101)摘要:在克服常規(guī)脫氮除磷與反硝化除磷技術缺點的基礎 上將兩者優(yōu)勢結合起來,設計了具有一個主反應池和兩個較小污泥池的雙泥SBR新工藝。處理某賓館實際生活污水，試驗結果表明:COD.TN和TP的去除率達到90%、82%、93%。出水水質(zhì)指標滿足現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002 )-級標準的要求。同時討論了DO、污泥齡對系統(tǒng)運行的影響。關鍵詞:SBR;脫氮除磷;聚磷菌;反硝化除磷菌中團分類號:X703.1文獻標識碼:A文編號: 000-3770(200)03055504氮、磷是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因。在傳統(tǒng)1試驗裝置及方法生物脫氮除磷工藝中，脫氮和除磷是彼此獨立的過1.1試驗裝i程，分別由不同的微生物完成，由于硝化菌、反硝化試驗裝置如圖1所示。該試驗裝置用工程塑料菌和聚磷菌(Poly-Phosphate Accumulating Organ-制成，由一個SBR反應器和兩個較小的污泥池組isms,縮寫為PAO)之間存在著碳源和泥齡的競爭成。SBR反應器長、寬、高各80cm,底部泥斗為四棱等矛盾，工程實踐中往往出現(xiàn)脫氮效果好而除磷效錐形，傾角為60度，總有效容積為500L。兩個污泥果差或正好相反的情況。為了同時取得較好的脫氮池分別用來存放DPB污泥和硝化污泥，大小相等,除磷效果，污水往往需要在多個反應器之間反復流長、寬、高各60cm,底部泥斗為四棱錐形，總有效容積轉和補充碳源,從而增加了動力消耗和處理成本。為200L。SBR反應器內(nèi)設置曝氣管和攪拌器，轉速近年來，許多研究中發(fā)現(xiàn)一類可以在缺氧 (無100r/min,反應器底部設有污泥排放管,側壁設有排O,存在NO;)條件下吸磷的反硝化除磷菌(Denitri-水管。進水和污泥的切換分別由水泵和污泥泵控制。fying Phosphorus Removing Bacteria,縮寫為DPB)叼,排泥管、污泥回流管和排水管上均安裝電動閥門。曝它們能以NO;為電子受體,利用內(nèi)碳源，可以在反攪拌器硝化的同時進行缺氧吸磷，為污水脫氮除磷工藝的發(fā)展提供了新思路。但反硝化除磷工藝除磷效率比SR反應器進水泵好氧除磷相對低- -些， 進水中的氮和磷很難恰好滿接水閥' oo足缺氧攝磷的要求，這給系統(tǒng)的控制帶來了困難印。本試驗研究采用雙泥SBR工藝,將常規(guī)除磷原B理和反硝化除磷原理結合起來，可以消除常規(guī)脫氮空氣壓縮機| 污泥池除磷工藝存在的碳源和泥齡競爭的矛盾，同時SBR工藝具有投資少、效率高、操作簡單、可在線控制等優(yōu)點,適宜于中小水量的處理，通過合理地控制系統(tǒng)- t-運行，可以有效克服反硝化除磷工藝的缺點，從而使河泥回流泵圈1實驗裝置示意圈本工藝更適合低CIN比和高含P污水的處理。Fig.1 Schematic for experimental device收稿日期: 2006-03-10作者簡介:張繼才(1979-) ,男，碩士研究生，主要從事水處理技術的研究:聯(lián)系電話: 13455130967; E-mail:zhjcai@126 com.56水處理技術第32卷第3期氣設備采用空氣壓縮機,并通過流量計顯示流量。1.5.分析項目及檢測方法電器設備由控制柜進行控制，控制系統(tǒng)由手動控水質(zhì)分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》制和自動控制兩種模式組成。自動部分采用可編程控(國家環(huán)保局第4版) ,詳見表2。制器(PLC)作為控制核心，將試驗裝置的各開關信表2分析項目及檢測方法號引入PLC,經(jīng)過判別和計算輸出控制動作;手動部Table2 Analytic items and test methods項目測定方法分可根據(jù)實際運行情況的需要改變裝置的運行。)0溶解氧測定儀1.2 試驗方法oD重鉻酸鉀標準法本試驗具體操作流程如圖2所示。NH5-N納氏試劑光度法NO:酚二磺酸光度法在一個周期內(nèi),SBR反應器依次處于狀態(tài):(1)TP鉬銻抗分光光度法厭氧I。污水進入反應器與DPB污泥(含反硝化除MLSS稱重法磷菌DPB)混合,然后厭氧攪拌;(2)靜置換泥。反應器靜置沉淀，沉淀下來的DPB污泥排入DPB污泥2結果與討論池;(3)厭氧I。將硝化污泥泵入SBR反應器,厭氧2.1反應器各階段的污染物的去除攪拌;(4)曝氣階段。打開空氣壓縮機進行曝氣,硝化一個周期內(nèi)污染物去除率及各階段的變化情況菌將NHyN硝化成NO;-N。在曝氣階段結束前l(fā)h,見表3。將污泥池中經(jīng)過充分沉淀的DPB污泥上清液移入衰3一個周期內(nèi)污染物去除率及備階段的變化情況SBR反應器,將DPB污泥中殘留的NH-N硝化;(5)Table 3 Pollutant removal rate in a period and their change invarious phases靜置換泥。曝氣結束后靜置沉淀,將沉淀下來的硝化原水厭氧段I厭氧段I好氧段缺氧段去除率(%)污泥排入硝化污泥池;(6)缺氧階段。將DPB污泥泵1367898NH,-Nng/L 36.2 32.3728.540.82回SBR反應器與污水混合,然后缺氧攪拌。NO,(mg/L)TN(mgD 41.3321.3 污泥的馴化與培養(yǎng)TP(mg/LD15.26 16.412.69 0.48試驗接種污泥取自濟南市水質(zhì)凈化二廠氧化溝工藝過程，從2005年7下旬開始到2005年9月下2.1.1厭氧段I (DPB污泥)旬止，每天加入實際生活污水500L進行培養(yǎng)，每天本階段的主要作用是去除有機物和DPB釋放運行一個周期。由于硝化是實現(xiàn)反硝化除磷的前題，磷。反硝化菌DPB在厭氧條件下,將胞內(nèi)的聚磷水污泥培養(yǎng)馴化的前30d,好氧曝氣時間為5h,此后調(diào)解為正磷酸鹽并釋放到胞外，同時將環(huán)境中的有機整時間分別為4h,其它時間保持不變,分別為厭氧碳源吸收到胞內(nèi)，以PHB的形式貯存。從表3可以段I為2h、厭氧段I為0.5h、缺氧段2.5h,此時水溫看出,COD濃度從326mg/L下降到136mg/L，去除率在58%左右。伴隨著COD的去除,逐漸出現(xiàn)磷的26~31C。釋放現(xiàn)象，磷的濃度從進水的6.7mg/L上升到;1.4污水的水質(zhì)試驗原水為濟南某賓館生活污水，其水質(zhì)特征15.26mg/L,磷的充分釋放為缺氧階段的吸磷創(chuàng)造了條件。由于微生物的同化作用，本階段NH+也有部見表1.進水厭氧攪拌i 靜置換泥厭氧攪拌i好氧曝氣靜置換泥缺氧攪拌靜置排水圈2操作流程示意圈.Fig.2 Schematic for technological process餐1馴化期間污水水質(zhì)Table1 Sewage quality during aclimation水質(zhì)指標pHCOD(mg/L)BOD(mg/L)NH-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)數(shù)值范圍6.9~8.4197~516100~18620~5422~653.2~10.5平均值7.63543546.2張繼才等,賓館生活污水的脫氮除磷57分去除,加上污泥的稀釋作用,NH;的濃度下降約在從圖3、4可以看出，雖然進水濃度變化較大,但10%左右。整個系統(tǒng)對TP的去除非常穩(wěn)定，出水濃度大致在2.1.2厭氧段I (硝化污泥)范圍為0.4~0.6mg/L，這是由于試驗系統(tǒng)中好氧段本階段的設置是為了充分利于厭氧段I后剩余對P的去除也有貢獻，從而進入缺氧段后NO;總能的有機物，使其作用于吸磷。常規(guī)的聚磷菌PAO將滿足NO;/P的要求。而出水TN的濃度雖然變化較胞內(nèi)的聚磷釋放到胞外，從中獲得能量的同時將環(huán)大，但--般低于10mg/L,滿足現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處境中的有機碳源貯存到體內(nèi)。但由于本階段有機物理廠污染物排放標準》(GB18918-2002) - -級 標準濃度較低，吸附的有機物較少，磷的釋放數(shù)量有限，的要求。所以磷濃度的升高并不明顯。相對于其它一些反硝化除磷工藝中該部分有機l0p00物沒有被用于除磷，所以本工藝更適合含高磷污水30的處理。602.1.2好氧段污水中的NH↑在本階段徹底地被硝化，濃度幾主蠡。20乎降到0,相應地NO;濃度逐漸升高，由于污泥濃.00110120度較低(約1900m/L) ,所以NH:的硝化為零級反時間(d)應，NH+濃度的變化與時間幾乎成線性關系。圈3運行期間TP去除情況Fig.3 TP removal condition during operation雖然好氧段的作用是NH:的硝化，但硝化污泥6換泥后0.5h的厭氧狀態(tài)，常規(guī)的聚磷菌PAO吸附50. 80了有機物，所以進入好氧階段后，出現(xiàn)好氧吸磷現(xiàn)象，磷的濃度迅速下降，但下降幅度有限，整個硝化污泥對進水TP的去除率貢獻約在38%左右。主懿。進入好氧段后COD濃度已經(jīng)較低，減少了氧10化有機物所需的氧氣的量，相比于傳統(tǒng)的活性污泥708090100110120法，可以大大降低曝氧量。好氧段結束后,COD濃度已經(jīng)非常低，說明此時水中的COD為難生物降解圜4運行期間TN去除情況Fig.4 TN removal condition during operation的溶解性有機物。DPB污泥在好氧階段處于靜止狀態(tài)從而得到2.3 DO 濃度對系統(tǒng)運行的影響充分沉淀，在好氧結束前1h將上清液移入曝氣池，氧是硝化反應過程中的電子受體，所以溶解氧由于相對量較少，所以其中的COD.NH迅速地被濃度的高低將影響硝化反應的進程，一般應維持溶降解。解氧的濃度為≥2mg/L以。溶解氧濃度太低，電子受2.1.4缺氧段體不足，影響硝化反應的速率,如果濃度太高，則容在缺氧段,反硝化聚磷菌DPB以NO:作為電子易發(fā)生過氧化，實際表現(xiàn)為污泥量減少,反而對硝化受體氧化體內(nèi)的PHB, NO;被還原為N2,產(chǎn)生的能反應不利。本試驗中由于進入曝氣段時, COD濃度量ATP大部分用以維持生命活動,-一部分則用于過已非常低，所以曝氣開始后，溶解氧濃度很快由量攝取水中的無機磷酸鹽并以聚磷的形式儲存在細0.2mg/L以下升至5.7mg/L左右。因此雙泥工藝可以胞體內(nèi)。為硝化菌創(chuàng)造更好的生長環(huán)境，提高硝化菌在硝化缺氧階段結束后,由于DPB污泥經(jīng)過充分沉淀污泥中的含量，避免了常規(guī)工藝中硝化菌存在于生后上清液已被除去,污泥中可溶性污染物極少,所以物絮體內(nèi)部，必須高溶解氧才能提高硝化速度的情COD、NH4+在厭氧段沒有上升，基本保持好氧段結況。如果能夠在線控制溶解氧濃度在2~3g/L之束時的水平，由此可以省去某些專門氧化COD、間，可以大大節(jié)約曝氣量和動力消耗。NH:的后續(xù)工藝間。2.4 MLSS 及SRT2.2 系統(tǒng)運行期間TN、TP的去除通常DPB污泥系統(tǒng)中MLSS越大，其中含有的58水處理技術第32卷 第3期DPB量越多,從而在厭氧段吸附更多的有機物,可以好氧除 磷效率低，且在反硝化除磷時很難滿足提高整個系統(tǒng)的脫氮效果。但MLSS過大將增加換NO3/P 的要求，如果P的濃度太高，則有可能P去除泥過程中的動力消耗和處理成本，同時,為維持較高不徹底。本工藝充分利用厭氧階段DPB吸附后剩余的MLSS需要較長的污泥齡,較長的污泥齡會導致的有機物，將其用于除磷，使常規(guī)的聚磷菌PAO和排磷不暢，除磷效果下降。在本實驗中,控制DPB污反硝化除磷菌DPB同時發(fā)揮作用,可以適用于高磷泥的MLSS在2800~ 3400mg/L左右，可以保證較好濃度污水的處理。相對于其它單純應用反硝化除磷的脫氮除磷效果.對于硝化污泥，考慮到動力消耗和技術的工藝而言，本工藝更利于較低C/P比污水的除磷的需要,試驗中硝化污泥MLSS控制在1700~處理。2300mg/L完全可以滿足硝化反應的要求。在大多數(shù)反硝化除磷工藝中厭氧段DPB污泥污泥齡是脫氮除磷系統(tǒng)-一個很關鍵的參數(shù)。硝中夾帶的NH+、COD會進入缺氧段叫，致使缺氧段化菌世代時間長，要求較長的污泥齡,而除磷菌(包結束后NH*.COD濃度升高。本工藝在好氧曝氣時，括常規(guī)的聚磷菌和反硝化除磷菌)世代時間短,要厭氧污泥處于閑置狀態(tài)從而得到充分沉淀，將其上求污泥齡也短。本試驗系統(tǒng)采用雙泥系統(tǒng),可以建立清液再移入反應器進行硝化，解決了反硝化除磷工適合脫氮菌和除磷菌的生長環(huán)境。本試驗系統(tǒng)進入藝缺氧段結 束后NH:、COD升高的問題。曝氣階段后,COD濃度已經(jīng)比較低(約70~本工藝通過泥循環(huán)代替水循環(huán)，將工藝裝置變80mg/L) ,有利于硝化菌的生長和繁殖,大大提高了為 -一個反應器和兩個較小的污泥池，減小了反應器硝化菌在活性污泥中的比例。本試驗的硝化污泥的體積。由于本工藝污泥濃度控制得較低泥循環(huán)代SRT控制在17d左右，可以滿足硝化的同時可以達替水循環(huán)還可以降低能量的消耗。到部分除磷的效果。本試驗DPB污泥的SRT控制在12d左右,如果SRT過長，將導致排磷不暢，除磷參考文獻:效果下降;但是如果SRT太短，污泥濃度將變低，污[1] Kuba T, van Losdrecht M C M, Brandse F A, et al. Occurence of泥吸附的有機物少，導致反硝化除磷階段電子供體deninifying phosphorus removing bacteria in modified UCT-typewastewater treatment plants [J.Water Research, 1997， 31(4):少，系統(tǒng)脫氮效率下降。777-786.3結論2] Kuba T, Van Loosdrecht M c M. Phosphorus and nitogenremoval with minimal COD requirerment by integration of本工藝可以克服常規(guī)脫氮除磷和反硝化除磷工nitrfcation a two-sludge system [].Wat Res,1996 42(1-2):藝的缺點，充分利用反硝化除磷技術的優(yōu)勢,減少動1702-1710.力消耗，提高脫氮除磷的效率。3] 傅鋼,何群彪,周增炎.生物反硝化除磷技術及其研究進展[J]上雙泥系統(tǒng)可以分別控制硝化菌和反硝化除磷菌海環(huán)境科學2022)88887.的泥齡,使兩類細菌處于各自最佳的環(huán)境中生長,克4] 彭永臻,王亞宜.連續(xù)流雙污泥系統(tǒng)反硝化除磷脫氮特性[D].同濟大學學報(自然科學)204327):933-938.服了常規(guī)脫氮除磷工藝中存在泥齡和碳源競爭的矛5] 婁金生,謝水波,何少華,等生物脫氬除磷原理與應用[M.長沙:盾，利于脫氮除磷的高效性。國防科技大學出版社2002:81-82.大量的研究表明，反硝化除磷效率要比常規(guī)的NTTROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL OF HOTEL WASTEWATERZHANG Ji-cai', HU Wen-rong, PAN Jian-qiang?(L.School of Enwironmental Science and Enineering Shandong University, Jinan 250100,China;2.Shifang Enwironmental Protection Company, Jinan 250101,China)Abeto ot: On the basis of overcoming the shortages of conventional nitrogen and pbosphorus rermoval and deitifcation phosphorus removal, and inte-grating the both's superirities, a double sludge SBR new tchnique with a main reactor and two smaller sludge pool was put forward. Through treat-ment of practial domestic sewage from a hotel, it was shown that the removal rates of COD, TN and TP reached to 90%, 82%, 93% respectively; theeffluent indexes met the first class standard of the pessent Pollutant Discharge Standard of Urban Sewage Treatment Plant "(GB18918-2002).Eoywords: SBR; nitrogen and pbosphorus removal; poly-phosphate accumulating organisms; denitifing phosphate removing bacteria