同步脱氮除磷

隨着對水質處理程度要求的加強，以及工藝在應用過程中遇到的諸多問題，使單純的脱氮技術或單純的除磷技術在應用中受到一定的限制。因此，需要尋找新的工藝方案，改良工藝技術，可以在一個處理系統中同時去除氮和磷，因而開發出一系列的同步脱氮除磷的處理技術 ^[2]  。主要工藝有厭氧—缺氧—好氧（A₂O）工藝；Bardenpho工藝；UCT工藝、Phoredox工藝、以及SBR工藝等 ^[3]  。

A₂O工藝是Anaerobic/Anoxic/Oxic的簡稱，是目前較為常見的同步脱氮除磷工藝。A₂O生物脱氮除磷工藝是活性污泥工藝，在進行去除BOD、COD、SS的同時可生物脱氮除磷，其工藝流程如圖1所示 ^[4]  。

在好氧段，硝化細菌將入流污水中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內迴流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉化成氮氣逸入大氣中，從而達到脱氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，並吸收低級脂肪等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，並通過剩餘污泥的排放，將磷去除。以上三類細菌均具有去除BOD₅的作用，但BOD₅的去除實際上以反硝化細菌為主。

（1）厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類的微生物菌羣的有機配合，具有同時去除有機物和脱氮除磷的功能；

（2）在同步脱氮除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少於同類其他工藝，好氧段為3.5—6.0 h，厭氧段、缺氧段分別為0.5 h和1.0 h。

（3）在厭氧、缺氧、好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小於100，不會發生污泥膨脹。

（4）污泥中含磷量高，一般為2.5%以上。

（5）不需要外加碳源，厭氧段與缺氧段只需進行緩慢攪拌，運行費用較低。

Bardenpho工藝採用兩級A/O工藝組成，共有4個反應池。由於污泥迴流的影響，第一個厭氧池和好氧池中均含有硝酸氮。在第一厭氧池中，反硝化細菌利用原水中有機碳將回流混合液中的硝酸氮還原。第一厭氧池的出水進入第一好氧池，在好氧池中發生含碳有機物的氧化降解，同時進行含氮有機物的硝化反應，使有機氮和氨氮轉化為硝酸氮。第一好氧池的處理出水進入第二厭氧池，廢水中的硝酸氮進一步被還原為氮氣，降低了出水中的總氮量，提高了污泥的沉降性能。具體工藝流程如:圖2所示。

（1）由於採用了兩級A/O工藝，脱氮除磷的效果較好，脱氮效率可達90%～95%；

（2）各項反應都反覆進行兩次以上，各反應單元都有其首要功能，同時又兼有二、三項輔助功能。

前述的兩種同步脱氮除磷工藝中，都是將回流污泥直接回流到工藝前端的厭氧池，其中不可避免地會含有一定濃度的硝酸鹽，因此會在第一級厭氧池中引起反硝化作用，反硝化細菌將與除磷菌爭奪廢水中的有機物而影響除磷效果，因此提出UCT ( University of Cape Town)工藝，其工藝流程如:圖3所示。

（1）工藝中二沉池污泥是迴流到缺氧段而不是厭氧段，從缺氧段出來的泥水混合液硝酸鹽含量很低，再回流到厭氧池後為污泥的釋磷反應提供了最佳的條件；

（2）厭氧區停留時間較長，有機物的利用率較高；

（3）較適用於原污水的BOD₅/TP較低的情況。

工藝流程如圖4所示：

（1）該五段系統有厭氧、缺氧、好氧三個池子用於除磷、脱氮和碳氧化，第二個缺氧段主要用於進一步的反硝化；

（2）利用好氧段所產生的硝酸鹽作為電子受體，有機碳作為電子供體；

（3）混合液兩次從好氧區迴流到缺氧區；

（4）該工藝的泥齡長（約30～40 d），增加了碳氧化的能力。

SBR（Sequencing Batch Reactor，SBR）即間歇式活性污泥法，是活性污泥法的一種變型工藝。傳統SBR工藝的一個操作週期包括進水期（Fill）、反應期（React）、沉澱期（Settle）、排水期（Draw）和閒置期（Idle）等五個階段。工藝流程如圖5所示。

（1）SBR工藝在時間序列上提供了缺氧、厭氧和好氧交替的環境條件，使缺氧條件下實現反硝化，厭氧條件下實現磷的釋放，好氧條件下的硝化及磷的過量攝取，從而能夠有效地脱氮除磷；

（2）SBR工藝流程簡單、運行費用低，固液分離效果好、脱氮除磷效果好，並且耐衝擊負荷，能有效防止污泥膨脹；

（3）但傳統的SBR在應用中有一定的侷限性，如在進水流量較大時，需對反應系統進行調節，會增大投資。為了進一步提高出水水質，出現了許多SBR演變工藝，如CASS工藝、DAT—IAT工藝、MSBR工藝、UNITANK等。