城市污水除磷技术研究

目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重。所以，加强污水中磷的处理，严格控制排放出水中磷的含量，就显得尤为重要。国内外对废水中磷的去除研究不是太多，已有除磷工艺各有优劣。本文通过对各种除磷技术进行分析，比较各种技术的优缺点，提出今后生物除磷技术的发展趋势。

1 生物除磷新技术—反硝化聚磷菌除磷工艺

1.1 反硝化除磷机理

反硝化除磷就是在厌氧/缺氧环境交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用的兼性厌氧微生物，该聚磷菌能利用NO3作为电子受体，通过他们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程。最大限度地减少碳源需求量，实现了能源和资源的双重节约。反硝化除磷能节能COD约50%，节省氧约30%，剩余污泥量减少50%左右。

大量实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明，当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧3个阶段后，约占50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO3作为电子受体来聚磷，即反硝化聚磷菌(DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的50%左右)。这些发现一方面说明了硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB的电子受体，另外一方面也证实了在污水的生物除磷系统中的确存在着DPB属微生物，而且通过驯化可得到富集DPB的活性污泥。

1.2 反硝化除磷

该技术对城市污水特别是C/N比较低的污水有很好的处理效果。目前满足DPB所需环境和基质的工艺有单双两级。在单极工艺中，DPB细菌、硝化细菌及非聚磷菌异样菌同时存在于悬浮增长的混合液中，顺序经历厌氧/缺氧/好氧3种环境，最具代表性的是BCFS工艺。在双极工艺中，硝化细菌独立于DPB而单独存在于某一反应器中，Dephanox工艺和A2N工艺是最具代表性的双极工艺。

1.2.1 BCFS工艺

BCFS工艺是在UCT工艺及原理的基础上开发的。其工艺流程如图1.改进在于增加了2个反应池，接触池与混合池;增加了2个混合循环Q1和Q3。接触池的功能为：回流污泥和来自厌氧池的混合液在池中充分混合，吸附剩余COD;有效防止污泥膨胀。混合池的功能为：最大程度保证污泥再生而不影响反硝化或除磷;容易控制SVI;最大程度利用DPB以获得最少污泥产量。混合液循环 Q1的功能是为了增加硝化或同时反硝化的机会，从而获得良好的出水氮浓度。Q3则是起辅助回流污泥向缺氧池补充硝化酸盐氮的作用。

BCFS将生物、化学除磷工艺合并，是在线磷分离与离线磷沉淀的生物与化学除磷结合方式，充分利用反硝化聚磷菌的反硝化除磷和脱氮双重作用，来实现磷的完全去除和氮的最佳去除过程。由于充分利用BCFS工艺中的污泥龄易满足硝化细菌增长所需的生长条件，污泥产量较低。目前，荷兰BDG与WGS工程咨询公司争对BCFS技术合作开发设计相互同心圆反应池，实现了计算机自动控制。但是该工艺回流系统较复杂且总回流比高，同时在流程上比较复杂，污水处理厂通常采用同心圆构型，运行管理相对复杂，运行成本相对较高。

1.2.2Dephanox工艺

Wanner在1992年率先开发出第一个厌氧污泥中PHB为反硝化碳源的工艺，取得了良好的除磷脱氮效果，之后，据此提出了具有硝化和反硝化除磷双回流系统的Depganox工艺。Depganox工艺是在厌氧池和好氧池之间增加沉淀池和固定膜反应池。固定膜反应池的功能在于可以避免由于氧化作用而造成的有机碳源的损失和稳定系统的硝酸盐浓度。污水在厌氧池中释磷，在沉淀池中进行泥水分离含氮较多的上清液进入固定膜反应池进行硝化，被沉淀的污泥则与固定膜反应池中的NO一同进入缺氧段，完成反硝化和摄磷。

此工艺的优点在于能解决除磷系统反硝化碳源不足的问题和降低系统的能耗，降低剩余污泥量且COD消耗量低。

1.2.3A2N工艺

把硝化菌和反硝化聚磷菌在不同的污泥系统分别进行培养，即双污泥系统，简称为A2N工艺。A2N连续流反硝化除磷脱氮双泥系统利用DPB体内PHB“一碳两用”来实现脱氮除磷，从而为改良现有污水生物脱氮除磷工艺提供了一个新思路。A2N—SBR工艺是一种新兴的双泥反硝化除磷 工艺，由AAO—SBR反应器和N—SBR反应器组成。AAO-SBR的主要功能是去除COD和反硝化除磷脱氮;N—SBR的反应器主要起硝化作用，这2个反应器的活性污泥是完全分开的，之将各自沉淀后的上清液相互交换。

彭永臻等研究了连续流双泥系统反硝化脱氮除磷的特性，研究发现，A2N双泥系统能使硝化菌和反硝化聚磷菌分别在各自最佳的环境中生长，利于系统脱氮除磷的高效和稳定，当C/N提高6.49，TN、TP、COD的去除率分别为92.7%、97.95%、95%。

A2N工艺在实际应用中面临的主要问题是：当缺氧段硝酸盐量不充足时磷的过量摄取受到限制，而硝酸盐量富余时硝酸盐又会随回流污泥进入厌氧段，干扰磷的释放和聚磷菌PHB的合成。

反硝化除磷技术将反硝化脱氮和生物除磷两者相结合，是可持续发展的污水生物处理工艺。现在已经由试验研究转向工程应用，具有极好的发展前景。

2 污水除磷技术的发展趋势及研究动向

2.1物化除磷与生物除磷技术相结合

目前普遍采用物化和生化相结合的城市污水处理工艺。其最显著的特点是流程中投加化学混凝剂，其余则与普通活性污泥法类似。生物除磷的工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善。在国外很多二级污水处理厂的曝气池中投入混凝剂，主要目的是帮助除磷，使原来设计具有氮磷脱除能力的污水厂，在生物处理的基础上物化法，可大大提高出水水质。将生物除磷与化学除磷相结合，可以充分利用生物除磷费用低、化学除磷出水磷浓度低且比较稳定的优点。

2.2 采用微生物固化技术处理含磷废水

微生物固化技术通常用于难降解有机废水、含磷法废水等。研究表明，以PVA-硼酸法固定以假单胞菌为优势菌的活性污泥进行除磷的研究中，固定化的污泥具有较高的活性及除磷效率，6H内可将起始质量浓度为87.5mg/L的磷降至44mg/L.对于采用微生物固化技术除磷含磷废水还有待研究。

2.3 反硝化除磷技术的研究动向

反硝化除磷技术以其独特的高效脱氮除磷技术还需要更多研究。富集DPBS反硝化除磷的关键，要对DPBS的种群进行研究，认识其生化特性，摸索其培养驯化方法，富集和筛选出更多的DPBS。可以利用现代分子微生物分析技术对DPBS及其吸磷有关的基因和酶进行深入的研究和探索。

总之，研究开发高效生物脱氮除磷新技术是今后污水处理研究的重要课题。