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在生物脱氮除磷工艺中,硝化菌与聚磷菌扮演着核心角色。硝化菌作为自养型专性好氧菌,繁殖速度慢,世代时间长,冬季可达30天以上。而聚磷菌世代短,泥龄3天左右即可维持高效除磷。两者在泥龄上的矛盾成为工艺设计的挑战。
一、微生物特性与工艺调和
为解决硝化菌与聚磷菌的泥龄矛盾,工艺设计需兼顾脱氮与除磷需求,通常将泥龄控制在较窄范围内。此外,可采取以下策略:
☑ 设立中间沉淀池:采用两套污泥回流系统,分别针对除磷与脱氮,但流程复杂,停留时间长,且可能面临碳源不足问题。
☑ A2O工艺填料投放:在好氧区投放填料,使硝化菌栖息于填料表面,不参与污泥回流,既分离了不同泥龄微生物,又保持了工艺简洁性。但需注意填料投放量、搅拌强度及污泥增殖问题。
二、碳源分配与优化
碳源是微生物生长的关键。在脱氮除磷系统中,碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌代谢。城市污水中易降解COD有限,导致释磷与反硝化间存在碳源竞争。其解决方案包括:
☑ 外部措施:取消初沉池、污泥消化液回流、初沉池改为酸化池或外加碳源。
☑ 内部优化:倒置A2O工艺,将缺氧区前置,优先满足反硝化碳源需求,同时增强除磷效果。
三、硝酸盐问题与工艺改进
硝酸盐干扰聚磷菌释磷,影响除磷效率。常规A2O工艺中,回流污泥带入硝酸盐问题显著。而UCT工艺等通过优化回流污泥路径,设置附设缺氧池消耗硝酸盐,改善释磷环境。但需注意剩余污泥中经历完整释磷、吸磷过程的比例。
四、硝化与反硝化容量配置
硝化与反硝化是生物脱氮除磷的关键过程。工艺设计与运行时,需合理配置硝化与反硝化容量,考虑水力停留时间、工艺布置形式及运行参数调整:
☑ 水力停留时间:夏季反硝化12小时,硝化34小时;冬季分别延长至23小时和56小时。
☑ 工艺布置:倒置A2O工艺提高反硝化能力,好氧区投放填料增强硝化能力。
☑ 运行参数:延长泥龄、加强曝气和搅拌提高硝化能力;缩短泥龄、降低溶解氧水平促进反硝化。
五、释磷与吸磷容量平衡
释磷与吸磷是相互关联的过程。充分厌氧释磷有助于后续吸磷,而良好吸磷的聚磷菌在厌氧或缺氧条件下释磷更多。工艺设计中,需适当延长厌氧反应时间,降低氧化还原电位,以提高除磷效率。
综上所述,生物脱氮除磷工艺的优化需综合考虑微生物特性、碳源分配、硝酸盐问题、硝化与反硝化容量及释磷与吸磷平衡。通过精准设计与运行调整,我们可实现高效、稳定的脱氮除磷效果。