摘要：本文對生物脫氮除磷工藝的原理進行了介紹，并對目前常用的脫氮除磷處理工藝進行了簡要闡述。

　　關鍵詞：生物脫氮除磷，氧化溝 A/A/O生物處理工藝 ，SBR法

　　Abstract: in this paper, the biological denitrification and the principle of dephosphorization technology are introduced, and the common denitrification and phosphorus processing technology are briefly described.

　　Keywords: biological denitrification and phosphorus, the oxidation ditch A/A/O biological treatment technology, SBR method

　　中圖分類號：TU991.25 文獻標識碼：A 文章編號：

　　生物脫氮除磷工藝是目前常見的污水處理工藝，其處理機理及形式如下：

　　1.生物脫氮除磷原理

　　1.1生物脫氮

　　生物脫氮是通過硝化和反硝化兩個生化過程來完成的。

　　污水中含氮化合物經異養性氨化細菌作用分解為NH3-N，然后在好氧條件下，通過亞硝酸菌和硝酸菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸氮(NO2—-N)和硝酸氮(NO3—-N)的過程稱為硝化過程。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，在氫供給體充分的條件下，將亞硝酸氮(NO2—-N)和硝酸氮(NO3—-N)還原成N2排入空氣中，同時有機物分解的過程稱為反硝化過程。

　　1.2生物除磷

　　生物除磷是利用活性污泥中的聚磷菌在厭氧條件下釋磷，在好氧條件下過量吸磷的原理來進行的。

　　1.3同時生物脫氮除磷系統的設計要素

　　從生物脫氮除磷原理看出，兩者要求的有些方面是相互制約的。要正常發揮脫氮除磷系統效率，詳細分析進水水質是十分必要的：

　　進水BOD5濃度：不宜低于150mg/L。

　　BOD5/TKN比值：理論上BOD5/TKN>2.86時反硝化過程才能進行，實際運行要求BOD5/TKN應大于4，脫氮效果較好;若在4～2.86之間，可采用生物脫氮方法;小于2.86，城市污水較難用生物脫氮方法。

　　BOD5/TP比值：進水中的BOD5是作為營養物質供給聚磷菌活動的基質，故BOD5/TP是衡量能否有效除磷的重要指標，一般認為該值應大于20，比值越大，除磷效果越明顯。

　　水溫：供氧量用夏季水溫計算，生物降解用冬季水溫計算。

　　2.生物脫氮除磷工藝

　　目前常用的脫氮除磷處理工藝有A/A/O法、氧化溝法、SBR法等，各處理工藝的機理簡述如下：

　　2.1 A/A/O工藝

　　A/A/O工藝(Anaerbio-Anoxic-Oxic)稱為厭氧-缺氧-好氧三者結合系統

　　2.1.1 傳統A/A/O工藝

　　常規生物脫氮除磷工藝呈厭氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式。其典型工藝流程見圖1。

　　常規A/A/O工藝存在以下三個缺點：①由于厭氧區居前，回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區產生不利影響;②由于缺氧區位于系統中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影響了系統的脫氮效果;③由于存在內循環，常規工藝系統所排放的剩余污泥中實際只有一小部分經歷了完整的放磷、吸磷過程，其余則基本上未經厭氧狀態而直接由缺氧區進入好氧區，這對于系統除磷是不利的。

　　2.1.2 倒置A/A/O工藝

　　倒置A/A/O工藝是將缺氧區設置在厭氧區前，取消內回流，增加外回流提高系統污泥濃度并將硝酸鹽回流至缺氧段。實踐說明，該工藝不僅具有投資省、費用低、電耗少，而且效率高、運行穩，管理方便，適合新廠建設和老廠改造。流程見圖2。

　　2.1.3 分點進水倒置A/A/O工藝

　　分點進水倒置A/A/O工藝見圖3是對倒置A/A/O工藝的改進，在減小外回流的同時減少進入缺氧段的流量，將大部分優質碳源分配給厭氧除磷。來自二沉池的回流污泥和50～70%的進水，100～200%的混合液回流均進入缺氧段，停留時間為1～3h。回流污泥和混合液在缺氧池內進行反硝化，去除硝態氮，再進入厭氧段，保證了厭氧池的厭氧狀態，強化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，單位池容的反硝化速率明顯提高，反硝化作用能夠得到有效保證。再根據不同進水水質，不同季節情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調節分配至缺氧段和厭氧段的進水比例，反硝化作用能夠得到有效保證，系統中的除磷效果也有保證，因此，本工藝與其他除磷脫氮工藝相比，具有明顯優點。

　　2.2 氧化溝

　　氧化溝實際上是活性污泥法的一種改型，其曝氣池呈封閉的溝渠型，污水和活性污泥的混合液在其中進行不斷的循環流動，因而又被稱為“環形曝氣池”，“無終端的曝氣系統”。

　　2.2.1交替式氧化溝

　　交替式氧化溝是在間歇運行的氧化溝基礎上發展的一種新型的氧化溝，有二溝、三溝交替工作系統，前者有代表性的是D型、VR型和DE型，后者是T型。其中最具代表性的是三溝式氧化溝。

　　三溝式氧化溝以三條相互聯系的氧化溝作為一整體，每條溝都裝有用于曝氣和推動循環的水平轉刷并都設有進水口，污水由進水分配井進行分配轉換。三溝式氧化溝的脫氮是通過雙速電機來實現的，曝氣轉刷起到混合器曝氣器的雙重功能，溝內好氧和缺氧狀態由轉刷轉速的改變來控制。

　　通常三溝式氧化溝是采用三條溝并排布置，如圖4，利用溝壁上的連通孔連接。兩側邊溝可起曝氣和沉淀雙重作用，故不再設沉淀池，該種氧化溝在運行穩定可靠的前提下，具有操作管理更趨靈活方便等優點。

　　該工藝的主要特點是：

　　(1)處理流程簡單，構筑物數量少，可不設沉淀池和污泥回流構筑物，污泥回流通過系統內水流方向改變來完成。

　　(2)與整個系統體積相比，進入系統的水量較小，因此反應器運行方式接近間歇運行方式，具有SBR工藝的特性，處理效果好，水力損耗少，管理簡單。

　　(3)氧化溝具有環流功能，污水進入氧化溝后立即液相混合，耐沖擊負荷能力強。

　　(4)氧化溝使用轉刷曝氣，機械效率低，運行費用高，池深較淺，占地面積大。曝氣時間僅為全運行過程的58%，設備利用率低。

　　(5)氧化溝泥齡長，有機負荷低，污泥量少且穩定，可減少污泥處置成本。

　　(6)水力控制簡單，自動控制堰可調節水流方向和轉刷浸沒深度，利于實現各種工藝條件對混合、充氧等的要求。

　　2.2.2 Carrousel氧化溝

　　Carrousel氧化溝見圖5是一個多溝串聯系統，進水與活性污泥混合后沿箭頭方向在溝內作不停的循環流動。表曝機與分隔墻的布局使表曝機將混合液從上游推進到下游，并保證足夠的混合液渠道流速。氧化溝采用垂直安裝的低速表面曝氣器，形成了靠近曝氣器下游的富氧區和上游以及外環的缺氧區，這樣有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀。與其它池型氧化溝相比，其最大的特點是采用立式低速表曝機作曝氣設備，由于曝氣設備的不同(區別于其它水平軸式曝氣裝置)，形成高速度梯度的高能區，有利于氧的傳遞，而且使污水在混和曝氣充氧的同時具有局部水力提升作用，使混合液和原水得到徹底的混合。

　　帶前置厭氧池的Carrousel 2000工藝是一種先進的脫氮除磷工藝，通過設在曝氣機周圍的側向導流渠，可充分利用氧化溝原有的渠道流速，在不增加任何回流提升動力的情況下，將相當于400%進水流量以上的硝化液回流到前置缺氧池與原水混合并進行反硝化反應，達到較高的脫氮效果。同時前置厭氧池，又達到了同時脫氮除磷的目的。

　　同時系統保留了反硝化過程的一切優點，包括可恢復硝化階段約50%的堿度，可利用缺氧條件去除一部分BOD，從而節省充氣能耗，以及改進活性污泥性能等。該系統與其他反硝化工藝相比，最突出的優點是可實現硝化液的高回流比，達到較高程度的總氮去除。

　　該氧化溝工藝典型布置見圖6。

　　圖6 前置厭氧池Carrousel 2000氧化溝布置圖

　　2.3 SBR法

　　SBR法中曝氣、沉淀集同一池內，節約了二沉池和污泥回流系統，但曝氣池體積、曝氣動力設備均要增加，在中小規模污水處理中是較好的處理工藝。SBR發展至今已經有了很多形式。

　　2.3.1 ICEAS工藝

　　即間歇式循環延時曝氣活性污泥法，它用隔墻將反應池分為兩部分，前面是預反應區，后面是主反應區，采用連續進水，間歇曝氣、沉淀、排水、排泥。它可以脫氮除磷，但效果不夠理想。

　　2.3.2 DAT—IAT工藝

　　即連續曝氣和間歇曝氣相結合的工藝，反應池中部用隔墻分為兩部分，前邊的DAT連續曝氣，后邊的IAT間歇曝氣、沉淀、排水、排泥。它的脫氮除磷功能一般，需增加設施才能提高脫氮除磷效率。

　　2.3.3 CASS工藝

　　在序批式活性污泥法(SBR)的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區，其主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統;同時可連續進水，間斷排水。

　　2.3.4 UNITANK工藝

　　是三個矩形池并聯，按照類似三溝式氧化溝的周期運行模式工作，但把轉刷曝氣改為鼓風曝氣，可加大池深，把出水可調堰改為固定堰，簡化了排水，它的功能和三溝式氧化溝類似。

　　以上生物脫氮除磷工藝適用于不同水質及水量情況的污水處理工程，應根據工程實際靈活運用。

　　參考文獻

　　[1]王建龍.生物脫氮新工藝及其技術原理[J].中國給水排水，2000，16(2)：25-28.

　　[2]王曉蓮，彭永臻. A2/O法污水生物脫氮除磷處理技術與應用[M]，北京：科學出版社，2009.

　　[3]Baker P S，Dold P L. Denitrification behavior in biological excess phosphorus removal activated sludge system[J].Water Research，1996，30(4)：769-780.

　　[4]張建琴.改良型A2/O工藝的生產運行效果[J].水處理技術， 2007，33(5)：33-36.

　　[5]李啟紅.氧化溝工藝簡述[J].工程與建設，2010，13(1)：69-71.

　　[6]柴春省.三溝交替式氧化溝工藝新型經濟運行程序的生產性研究[J].中國科技信息，2010，22(3)：158-160.