第33卷第3期水處理技術(shù)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(qiáng)2(1.山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南250100;2.濟(jì)南十方環(huán)保有限公司，山東濟(jì)南250101)摘要:在克服常規(guī)脫氮除磷與反硝化除磷技術(shù)缺點(diǎn)的基礎(chǔ) 上將兩者優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),設(shè)計(jì)了具有一個(gè)主反應(yīng)池和兩個(gè)較小污泥池的雙泥SBR新工藝。處理某賓館實(shí)際生活污水，試驗(yàn)結(jié)果表明:COD.TN和TP的去除率達(dá)到90%、82%、93%。出水水質(zhì)指標(biāo)滿足現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002 )-級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)討論了DO、污泥齡對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。關(guān)鍵詞:SBR;脫氮除磷;聚磷菌;反硝化除磷菌中團(tuán)分類號(hào):X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文編號(hào): 000-3770(200)03055504氮、磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。在傳統(tǒng)1試驗(yàn)裝置及方法生物脫氮除磷工藝中，脫氮和除磷是彼此獨(dú)立的過(guò)1.1試驗(yàn)裝i程，分別由不同的微生物完成，由于硝化菌、反硝化試驗(yàn)裝置如圖1所示。該試驗(yàn)裝置用工程塑料菌和聚磷菌(Poly-Phosphate Accumulating Organ-制成，由一個(gè)SBR反應(yīng)器和兩個(gè)較小的污泥池組isms,縮寫(xiě)為PAO)之間存在著碳源和泥齡的競(jìng)爭(zhēng)成。SBR反應(yīng)器長(zhǎng)、寬、高各80cm,底部泥斗為四棱等矛盾，工程實(shí)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(gè)污泥果差或正好相反的情況。為了同時(shí)取得較好的脫氮池分別用來(lái)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(gè)反應(yīng)器之間反復(fù)流長(zhǎng)、寬、高各60cm,底部泥斗為四棱錐形，總有效容積轉(zhuǎn)和補(bǔ)充碳源,從而增加了動(dòng)力消耗和處理成本。為200L。SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置曝氣管和攪拌器，轉(zhuǎn)速近年來(lái)，許多研究中發(fā)現(xiàn)一類可以在缺氧 (無(wú)100r/min,反應(yīng)器底部設(shè)有污泥排放管,側(cè)壁設(shè)有排O,存在NO;)條件下吸磷的反硝化除磷菌(Denitri-水管。進(jìn)水和污泥的切換分別由水泵和污泥泵控制。fying Phosphorus Removing Bacteria,縮寫(xiě)為DPB)叼,排泥管、污泥回流管和排水管上均安裝電動(dòng)閥門(mén)。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(shí)進(jìn)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(yīng)器進(jìn)水泵好氧除磷相對(duì)低- -些， 進(jìn)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(lái)了困難印。本試驗(yàn)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(jié)合起來(lái)，可以消除常規(guī)脫氮空氣壓縮機(jī)| 污泥池除磷工藝存在的碳源和泥齡競(jìng)爭(zhēng)的矛盾，同時(shí)SBR工藝具有投資少、效率高、操作簡(jiǎn)單、可在線控制等優(yōu)點(diǎn),適宜于中小水量的處理，通過(guò)合理地控制系統(tǒng)- t-運(yùn)行，可以有效克服反硝化除磷工藝的缺點(diǎn)，從而使河泥回流泵圈1實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)介:張繼才(1979-) ,男，碩士研究生，主要從事水處理技術(shù)的研究:聯(lián)系電話: 13455130967; E-mail:zhjcai@126 com.56水處理技術(shù)第32卷第3期氣設(shè)備采用空氣壓縮機(jī),并通過(guò)流量計(jì)顯示流量。1.5.分析項(xiàng)目及檢測(cè)方法電器設(shè)備由控制柜進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)由手動(dòng)控水質(zhì)分析方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》制和自動(dòng)控制兩種模式組成。自動(dòng)部分采用可編程控(國(guó)家環(huán)保局第4版) ,詳見(jiàn)表2。制器(PLC)作為控制核心，將試驗(yàn)裝置的各開(kāi)關(guān)信表2分析項(xiàng)目及檢測(cè)方法號(hào)引入PLC,經(jīng)過(guò)判別和計(jì)算輸出控制動(dòng)作;手動(dòng)部Table2 Analytic items and test methods項(xiàng)目測(cè)定方法分可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況的需要改變裝置的運(yùn)行。)0溶解氧測(cè)定儀1.2 試驗(yàn)方法oD重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)法本試驗(yàn)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(gè)周期內(nèi),SBR反應(yīng)器依次處于狀態(tài):(1)TP鉬銻抗分光光度法厭氧I。污水進(jìn)入反應(yīng)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(yīng)器靜置沉淀，沉淀下來(lái)的DPB污泥排入DPB污泥2結(jié)果與討論池;(3)厭氧I。將硝化污泥泵入SBR反應(yīng)器,厭氧2.1反應(yīng)器各階段的污染物的去除攪拌;(4)曝氣階段。打開(kāi)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行曝氣,硝化一個(gè)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(jié)束前l(fā)h,見(jiàn)表3。將污泥池中經(jīng)過(guò)充分沉淀的DPB污泥上清液移入衰3一個(gè)周期內(nèi)污染物去除率及備階段的變化情況SBR反應(yīng)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(jié)束后靜置沉淀,將沉淀下來(lái)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(yīng)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(yàn)接種污泥取自濟(jì)南市水質(zhì)凈化二廠氧化溝工藝過(guò)程，從2005年7下旬開(kāi)始到2005年9月下2.1.1厭氧段I (DPB污泥)旬止，每天加入實(shí)際生活污水500L進(jìn)行培養(yǎng)，每天本階段的主要作用是去除有機(jī)物和DPB釋放運(yùn)行一個(gè)周期。由于硝化是實(shí)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(shí)間為5h,此后調(diào)解為正磷酸鹽并釋放到胞外，同時(shí)將環(huán)境中的有機(jī)整時(shí)間分別為4h,其它時(shí)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(shí)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(jìn)水的6.7mg/L上升到;1.4污水的水質(zhì)試驗(yàn)原水為濟(jì)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(jiàn)表1.進(jìn)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(biāo)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(jìn)水濃度變化較大,但10%左右。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)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(yàn)系統(tǒng)中好氧段本階段的設(shè)置是為了充分利于厭氧段I后剩余對(duì)P的去除也有貢獻(xiàn)，從而進(jìn)入缺氧段后NO;總能的有機(jī)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(shí)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(jī)碳源貯存到體內(nèi)。但由于本階段有機(jī)物理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002) - -級(jí) 標(biāo)準(zhǔn)濃度較低，吸附的有機(jī)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(duì)于其它一些反硝化除磷工藝中該部分有機(jī)l0p00物沒(méi)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(yīng)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(jí)反時(shí)間(d)應(yīng)，NH+濃度的變化與時(shí)間幾乎成線性關(guān)系。圈3運(yùn)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(jī)物，所以進(jìn)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(gè)硝化污泥對(duì)進(jìn)水TP的去除率貢獻(xiàn)約在38%左右。主懿。進(jìn)入好氧段后COD濃度已經(jīng)較低，減少了氧10化有機(jī)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(jié)束后,COD濃度已經(jīng)非常低，說(shuō)明此時(shí)水中的COD為難生物降解圜4運(yùn)行期間TN去除情況Fig.4 TN removal condition during operation的溶解性有機(jī)物。DPB污泥在好氧階段處于靜止?fàn)顟B(tài)從而得到2.3 DO 濃度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響充分沉淀，在好氧結(jié)束前1h將上清液移入曝氣池，氧是硝化反應(yīng)過(guò)程中的電子受體，所以溶解氧由于相對(duì)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(yīng)的進(jìn)程，一般應(yīng)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(yīng)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(guò)氧化，實(shí)際表現(xiàn)為污泥量減少,反而對(duì)硝化受體氧化體內(nèi)的PHB, NO;被還原為N2,產(chǎn)生的能反應(yīng)不利。本試驗(yàn)中由于進(jìn)入曝氣段時(shí), COD濃度量ATP大部分用以維持生命活動(dòng),-一部分則用于過(guò)已非常低，所以曝氣開(kāi)始后，溶解氧濃度很快由量攝取水中的無(wú)機(jī)磷酸鹽并以聚磷的形式儲(chǔ)存在細(xì)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(zhǎng)環(huán)境，提高硝化菌在硝化缺氧階段結(jié)束后,由于DPB污泥經(jīng)過(guò)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(méi)有上升，基本保持好氧段結(jié)況。如果能夠在線控制溶解氧濃度在2~3g/L之束時(shí)的水平，由此可以省去某些專門(mén)氧化COD、間，可以大大節(jié)約曝氣量和動(dòng)力消耗。NH:的后續(xù)工藝間。2.4 MLSS 及SRT2.2 系統(tǒng)運(yùn)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(shù)第32卷 第3期DPB量越多,從而在厭氧段吸附更多的有機(jī)物,可以好氧除 磷效率低，且在反硝化除磷時(shí)很難滿足提高整個(gè)系統(tǒng)的脫氮效果。但MLSS過(guò)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(guò)程中的動(dòng)力消耗和處理成本，同時(shí),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(zhǎng)的污泥齡,較長(zhǎng)的污泥齡會(huì)導(dǎo)致的有機(jī)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(shí)驗(yàn)中,控制DPB污反硝化除磷菌DPB同時(shí)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(duì)于其它單純應(yīng)用反硝化除磷的脫氮除磷效果.對(duì)于硝化污泥，考慮到動(dòng)力消耗和技術(shù)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(yàn)中硝化污泥MLSS控制在1700~處理。2300mg/L完全可以滿足硝化反應(yīng)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(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。硝中夾帶的NH+、COD會(huì)進(jìn)入缺氧段叫，致使缺氧段化菌世代時(shí)間長(zhǎng)，要求較長(zhǎng)的污泥齡,而除磷菌(包結(jié)束后NH*.COD濃度升高。本工藝在好氧曝氣時(shí)，括常規(guī)的聚磷菌和反硝化除磷菌)世代時(shí)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(yàn)系統(tǒng)采用雙泥系統(tǒng),可以建立清液再移入反應(yīng)器進(jìn)行硝化，解決了反硝化除磷工適合脫氮菌和除磷菌的生長(zhǎng)環(huán)境。本試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)入藝缺氧段結(jié) 束后NH:、COD升高的問(wèn)題。曝氣階段后,COD濃度已經(jīng)比較低(約70~本工藝通過(guò)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(zhǎng)和繁殖,大大提高了為 -一個(gè)反應(yīng)器和兩個(gè)較小的污泥池，減小了反應(yīng)器硝化菌在活性污泥中的比例。本試驗(yàn)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(shí)可以達(dá)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(yàn)DPB污泥的SRT控制在12d左右,如果SRT過(guò)長(zhǎng)，將導(dǎo)致排磷不暢，除磷參考文獻(xiàn):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(jī)物少，導(dǎo)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(jié)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(diǎn)，充分利用反硝化除磷技術(shù)的優(yōu)勢(shì),減少動(dòng)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(shù)及其研究進(jìn)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(xué)2022)88887.的泥齡,使兩類細(xì)菌處于各自最佳的環(huán)境中生長(zhǎng),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(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))204327):933-938.服了常規(guī)脫氮除磷工藝中存在泥齡和碳源競(jìng)爭(zhēng)的矛5] 婁金生,謝水波,何少華,等生物脫氬除磷原理與應(yīng)用[M.長(zhǎng)沙:盾，利于脫氮除磷的高效性。國(guó)防科技大學(xué)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