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您的位置: 中国再生水网 学术前沿 化学污染物及其评价方法 污水中氮磷等无机污染物的去除
发表时间:2012-03-23 17:50:38 编辑:编辑11 来源:《再生水水质安全评价与保障原理》,胡洪营、吴乾元、黄晶晶、赵欣等 著,科学出版社,2011年4月 点击量统计:4443
    污水中的氮和磷排入水体,会使水体处于富营养化状态,对水体生态环境和人类健康均存在很大威胁。目前,污水中氮磷的去除工艺主要包括生物法(主要用于除氮)和化学法(主要用于除磷)。
(1)AO和A2O工艺
AO和A2O分别是缺氧-好氧生物工艺和厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺。对氮的去除原理是氨化及硝化-反硝化过程,如式(1)~式(4)所示,将污水中的有机氮和氨氮转化为氮气的形式排入大气。
                            (1)
                                                        (2)
            (3)
(4)
    对磷的去除原理是聚磷菌在厌氧条件下释放磷,在好氧条件下过度吸收磷,然后再排出剩余污泥,在厌氧和好氧状态的循环实现磷的去除。该工艺不需外加碳源,又能充分实现反硝化且易于控制污泥膨胀,投资和运行费用较低。但也有一定的限制性,当温度低、进水负荷低时,微生物代谢能力减弱,污泥生长缓慢,磷的去除率必然降低。
    A2O工艺在AO工艺中添加了一个缺氧池。该工艺操作简单、运行费用低,所产生的剩余污泥量较一般生物处理系统少,而且污泥沉降性能好,易脱水。A2O工艺可用于处理工业废水比重较大的城市污水。
    在生物脱氮除磷工艺中,污泥由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成,在厌氧段、缺氧段和好氧段之间循环。由于不同微生物的最佳生长环境不同,因此生物脱氮和生物除磷之间往往存在矛盾,比如厌氧与缺氧段段污泥量的分配比大小不同,争夺碳源,污泥龄长短不同等,在实际污水处理过程中容易出现脱氮和除磷很难同时达到最佳效果的情况(张波, 2006)。
(2)氧化沟
    氧化沟工艺具有较强的脱氮除磷能力。氧化沟内部的溶解氧梯度,使硝化和反硝化作用在氧化沟中交替发生而完成生物脱氮功能,不需要混合液回流。氧化沟工艺流程简单、运行稳定、运行方式灵活、管理方便、处理费用低。由于采用了较低的BOD负荷、较长水力停留时间以及独特的流动方式,与其他工艺相比,氧化沟有较强的耐冲击负荷能力、出水水质较好,剩余污泥少且稳定,构筑物少。
(3)高效藻类塘
    高效藻类塘(High-rate algal ponds, HRAP)是利用藻类快速生长形成藻菌共生系统来去除营养元素的池塘(Munoz R et al, 2006)。微藻细胞能分别利用水体中多种无机氮、有机氮化合物和二氧化碳、碳酸盐作为氮源和碳源,进行光能自养生长。同时,微藻的光合作用造成水体pH值升高,导致正磷酸盐和NH3·H2O分别通过形成沉淀和挥发的形式去除,而且,高的pH值也能起到一定的消毒作用(Munoz R et al, 2006)。
藻类光合作用释放的氧气可以供给好氧异养型微生物进行代谢活动(Garcia J et al, 2006)以氧化分解有机污染物,代谢产物二氧化碳和无机氮、磷化合物又供给藻类作为光合作用所需的碳源和营养元素。如此循环,形成藻菌之间的互生关系,如图1所示(Munoz R et al, 2006)。


                                                                       图1 藻菌共生系统示意图
    一般情况下,HRAP对氮的去除率范围在54-96%;对磷的去除率范围在40-98%(Cromar N et al, 1996)。
(4)反硝化生物滤池
    反硝化生物滤池生物量大、处理效率高。白宇等人(2008)研究表明,反硝化生物滤池是实现污水深度处理的有效手段。由于O3在脱色除臭基础上能够强化活性炭滤池的生物多样性及活性,从而使出水CODCr能够长期稳定在30 mg/L以下,NH3-N小于1 mg/L。(刘金瀚等, 2008)。
(5)化学除磷
    国内外的实际运行经验表明,单独采用生物除磷工艺一般很难满足出水含磷量低于1.0 mg/L的排放要求,常通过化学法来进一步除磷。
    化学法除磷的主要原理是磷酸根离子的化学沉淀和混凝作用。常用的金属盐有三种:钙盐、铁盐和铝盐。一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀,即通过PO43-与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除。化学法的除磷效率较高,可达75%~85%,且稳定可靠。但是药剂价格昂贵、运行费用较高、由于产生大量化学污泥而导致污泥处理处置难度加大。
(6)微絮凝过滤
    微絮凝过滤是将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺,可充分发挥滤池中滤料含污能力。微絮凝过滤适用于待滤水中的絮体小而密实的情况。这种直接过滤技术不仅可简化水厂处理流程、降低投资费用和减少运行费用,而且过滤周期长,反冲次数少,可提高产水量及出水水质(王中民等, 1992; 傅金祥等, 2006)。
(7)氮磷去除新方法
    基于藻细胞培养的污水处理近年来正快速发展。微藻生长速率快、收获时期短、光合利用效率高,生长过程中会吸收大量氮磷,可作为污水厂三级处理单元深度净化污水(Anithan B et al, 2002)。同时,微藻是目前所知的唯一可能代替化石能源的原料。
    微藻培养去除氮磷无需投加外部碳源,处理出水中含有丰富的溶解氧而且无污泥处置问题,获得的藻细胞利用途径多(如动物饲料、生物沼气、生物柴油等)。
    加之其生长速度快,对污水的净化效率高,因此已经成为污水处理中的重要研究方向。

来源:《再生水水质安全评价与保障原理》,胡洪营、吴乾元、黄晶晶、赵欣等 著,科学出版社,2011.4
关键词:再生水,污水再生利用,污水处理工艺,回用,水循环,供水,水质标准,风险控制,水质安全评价


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