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曝气生物滤池在脱氮除磷工艺中的应用 邹伟国 陆嘉 张 辰 李正明 虞寿枢 (上海市政工程设计研究院,上海200092) 摘要 对曝气生物滤池的主要特点进行分析,介绍了曝气生物滤池进行脱氮除磷的工艺,着 重对PASF 脱氮除磷工艺的原理、特点进行阐述,提出结合活性污泥与曝气生物滤池进行生物 脱氮除磷工艺,能成功解决常规脱氮与除磷的泥龄矛盾、反硝化与聚磷菌厌氧释磷的矛盾,提 出各种组合工艺为曝气生物滤池在污水处理中应用提供广阔的应用前景。 关键词 曝气生物滤池 PASF 脱氮除磷 1 引言 曝气生物滤池是20 世纪80 年代末在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺而开发 的污水处理新工艺,最初应用于污水的三级处理,后发展直接用于二级处理,从单一的工艺逐 渐发展成曝气生物滤池为基础的多种组合处理工艺,实现有机物的降解、硝化、反硝化,以达 到去除SS、CODCr、BOD5、NH3-N、PO3-4-P,满足脱氮除磷的目的,已经广泛应用污水领域。 2 曝气生物滤池特点 曝气生物滤池是在生物反应器内装填高比表面积的颗粒滤料,以提供微生物膜生长的载体, 并根据污水的不同流向分为下向流或上向流,污水由上向下或由下向上流过滤料层,在滤料 层下部鼓风曝气,空气与污水逆向或同向接触,使污水中的有机物和填料表面生物膜通过生 化反应得到去除,滤料同时起到物理过滤作用。曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截 留悬浮固体于一体,节省了后续二次沉淀池和污泥回流,在保证处理效果的前提下使处理工 艺简化,曝气生物滤池具有容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、 占地面积小、处理出水水质好等特点,又由于曝气生物滤池没有污泥膨胀问题,微生物不会流 失,能保持较高的生物浓度,因此日常管理简单。 3 硝化和反硝化工艺流程 3·1 除碳及硝化 对于去除氨氮,可采用两段曝气生物滤池,两段法可在2 座滤池中驯化不同功能的优势菌种, 各负其责,提高生化处理效率。第一段生物滤池以去除污水中碳化有机物为主,在该滤池中, 优势生长的微生物为异氧菌,沿滤池高度方向从进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减, 其降解速率也呈递减趋势,由于有机物降解速度较快,此时自氧微生物处于抑制状态。第二段 生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化,在该段生物滤池中,由于进水中有机物浓度较低,异 养微生物较少,而优势生长的微生物为自养性硝化菌,将污水中的氨硝化成硝酸盐或亚硝酸 盐。在滤池硝化时,氨氮的去除一定程度上取决于有机负荷,当BOD5 有机负荷高于3·0 kg/m3·d 时,氨氮明显受到抑制,采用曝气生物滤池同步除碳和硝化时,必须降低有机负荷。 因此在采用曝气生物滤池工艺去除有机物时,首先必须根据同类污水处理出水的数据选择适 当的容积负荷,并在设计时留有一定的余量,同时除碳和硝化时,必须降低有机负荷,最好控 制在2 kg/m3·d 以下。Boller 等人根据中试研究提出硝化生物滤池,滤料适宜的表面负荷为 0·4 g NH3-N/m2·d。 典型硝化流程见图1。 3·2 反硝化 对于需要脱N 的污水,曝气生物滤池的反硝化通常有前置反硝化和后置反硝化两种,前置反硝 化的前提是满足系统反硝化的碳源要求,废水首先经过DN 滤池或滤池的DN 段(把反硝化和硝 化组合在1 个滤池中,通过对不同滤料中的组合达到硝化和反硝化的目的)。然后经过好氧滤 池或滤池的好氧段,好氧池出水回流到反硝化滤池,硝化滤池的出水NO-3-N 回流到反硝化滤 池,反硝化菌利用进水中的有机物作为电子供体,NO-3-N 作为电子受体,进行电子转移,最终 转化为N2 转移至空气中,达到废水脱氮的目的。 后置反硝化是废水首先经过硝化滤池或滤池的好氧段,出水进入DN 滤池或滤池的DN 段,后置 脱氮技术不利的一面是需要外加碳源,运行成本相对较高,同时如何投加适当剂量的碳,需要 可靠的控制和稳定的进水浓度,同时出水需要进行曝气去除过量的碳。 典型反硝化流程见图2、3。 4 生物滤池脱氮除磷工艺 对于城市污水处理厂,一般需要同时脱氮和除磷的工艺,常用除磷技术有化学除磷和生物除 磷方法。4·1 化学除磷+生物滤池处理工艺采用曝气生物滤池的化学除磷药剂投加点有两 种选择,一种是混凝沉淀池预处理(流程见图4),使磷积聚体被分离到沉淀池中,达到污水除 磷的目的。该工艺优点是工艺流程简单,控制方便;但药剂耗量较大,剩余污泥较多,同时由于 混凝沉淀去除一部分有机物,