UBC是加拿大工藝,其特點(diǎn)是初沉污泥經(jīng)發(fā)酵后,將部分污泥回至初沉池前端,另一部分去污泥處理區(qū),不設(shè)發(fā)酵污泥的濃縮單元。實(shí)際上,回至初沉池的發(fā)酵污泥在沉淀過(guò)程中,將VFA與污水充分混合,進(jìn)入后續(xù)脫氮除磷系統(tǒng)。在UBC工藝中,初沉池代替了濃縮單元。EASC出現(xiàn)于德國(guó),稱(chēng)之為延時(shí)厭氧污泥接觸工藝。其特點(diǎn)是回流污泥排至初沉池,初沉污泥排入曝氣池。在EASC工藝中,回流污泥中的硝酸氮和DO,入流污水中的硝酸氮、NXO等均將在初沉池被消耗掉,從而不影響后續(xù)的脫氮除磷。同時(shí),初沉污泥中的VFA進(jìn)入曝氣池后,也能補(bǔ)充脫氮除磷所需的磷源。
另外還有一些脫氮除磷工藝,雖然機(jī)理上并無(wú)新意,但卻能降低系統(tǒng)的總水力停留時(shí)間,節(jié)省投資。如多級(jí)串聯(lián)脫氮工藝以及RDN工藝等。多級(jí)串聯(lián)生物脫氮工藝有兩種:Cascade NdN和Cascade dNN工藝。前者為多級(jí)串聯(lián)的后置脫氮工藝,不需內(nèi)回流,但需多點(diǎn)進(jìn)水運(yùn)行。后者為多級(jí)串聯(lián)的前置脫氮工藝,每一級(jí)均需設(shè)置內(nèi)回流。RDN是捷克開(kāi)發(fā)的一種工藝,特點(diǎn)是在AO脫氮系統(tǒng)中,增設(shè)一個(gè)污泥再曝氣池,增大了系統(tǒng)的好氧污泥齡。在同樣的脫氮效率下,RDN較AO水力停留時(shí)間可縮短,從而使投資節(jié)省。
以上生物脫氮除磷工藝大多開(kāi)發(fā)于80年代末90年代初,已在污水處理廠(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用。自1994年以來(lái),對(duì)生物脫氮除磷機(jī)理的研究有了新的進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一些新工藝
缺氧與反硝化是聯(lián)系緊密的兩個(gè)概念。缺氧是指混合液中只存在化合態(tài)氧(NO-X)而不存在分子態(tài)氧的一種狀態(tài)。當(dāng)既無(wú)NO-X又無(wú)DO時(shí),則為厭氧狀態(tài)。在缺氧狀態(tài)下,NO-X是唯一的最終電子受體。如果存在可利用的碳源,則微生物必然進(jìn)行反硝化。但此時(shí)如果存在溶解氧,微生物將優(yōu)先利用O2作為最終電子,從而抑制反硝化。因此,在實(shí)際污水處理中,N2O工藝一般要求缺氧段的DO<0.5mg/l.但近年來(lái)發(fā)現(xiàn)DO>0.5mg/l時(shí),缺氧段也能繼續(xù)保持反硝化。同時(shí),由于DO的提高,硝化也同時(shí)存在。由此人們認(rèn)識(shí)到,硝化和反硝化可以在某個(gè)較高的DO范圍(如10~15mg/l)內(nèi)同步進(jìn)行。對(duì)同步硝化和反硝化現(xiàn)象可能的解釋是:活性污泥中的硝化細(xì)菌易于脫離污泥絮體而游離存在,或主要生存在絮體的外層,而進(jìn)行反硝化的異氧菌則主要集中在絮體內(nèi)部。當(dāng)控制DO在合適的范圍時(shí),混合液主體以及污泥絮體外層處于好氧狀態(tài),硝化細(xì)菌進(jìn)行硝化,而污泥絮體內(nèi)部處于缺氧狀態(tài),異氧菌進(jìn)行反硝化?;谕较趸聪趸墓に囉校篘deN工藝、Orbalsim Pre工藝和OAO工藝。
NdeN工藝在達(dá)到同樣的脫氮效率時(shí),需要的水力停留時(shí)間較AO脫氮工藝短,因而可節(jié)省投資。Orbalsim Pre工藝是Enviro公司將同步硝化反硝化原理在ORBAL氧化溝上的應(yīng)用,屬前置同步硝化反硝化的OrbalRBAL氧化溝。Orbalsim Pre一般分三溝串聯(lián),第一溝進(jìn)行同步硝化反硝化,第二、三溝進(jìn)行硝化。
O1中的DO值由混合液的ORP控制,即控制ORP在要求范圍內(nèi),保證硝化反硝化同步進(jìn)行。AN為厭氧段,用于聚磷菌釋放磷。
AO生物除磷的基礎(chǔ)是:聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷,在好氧狀態(tài)下大量吸收磷。在實(shí)際的A2O系統(tǒng)中,發(fā)現(xiàn)混合液中磷的濃度經(jīng)缺氧區(qū)之后降低了50%以上。這說(shuō)明,聚磷菌在缺氧狀態(tài)下亦能大量吸收磷。后來(lái)的一系列實(shí)驗(yàn)也證明,聚磷菌在分解有機(jī)物,為大量吸收磷獲取能量的過(guò)程中,更易以NO3-為最終電子受體。即聚磷菌在缺氧狀態(tài)下的吸磷速率要高于好氧狀態(tài)下的吸磷速率,亦即聚磷菌也能進(jìn)行反硝化。雖然這一現(xiàn)象的原因尚不清楚,但已經(jīng)出現(xiàn)基于這一現(xiàn)象的兩種最新脫氮除磷工藝:Dephanox工藝和BCFS工藝。
在該工藝流程中,硝化后的污水與充分放磷后的聚磷菌在Dephanox池中混合,聚磷菌進(jìn)行反硝化吸磷。由于脫氮與除磷過(guò)程不再競(jìng)爭(zhēng)VFA,當(dāng)采用Dephanox工藝時(shí),即使SBOD5/TP很低,也可能不再需要外加碳源。
以上工藝特別適于反硝化聚磷菌的繁殖,實(shí)現(xiàn)脫氮與除磷的有機(jī)結(jié)合。傳統(tǒng)的硝化過(guò)程系將氨氮氧化為亞硝酸氮,再氧化為硝酸氮。反硝化系將硝酸氮逐步還原為N2.
在超高胺氮負(fù)荷AO脫氮系統(tǒng)中,人們發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制溫度和pH,可使硝化只進(jìn)行到亞硝酸氮,然后將亞硝酸氮進(jìn)行反硝化,從而實(shí)現(xiàn)脫氮。這一“短路”脫氮過(guò)程可以降低系統(tǒng)的水力停留時(shí)間和耗氧量。對(duì)應(yīng)的有Sharon工藝。該工藝適合于胺氮濃度很高的消化回流或垃圾填埋滲濾液的脫氮,投資和運(yùn)行費(fèi)用均低于AO脫氮工藝,溫度可控制在35℃,pH控制在7~8.
1.5 投料和投加載體方面的改進(jìn)
向活性污泥工藝的曝氣池中投加一些具有吸附性能的活性材料可以提高污泥濃度,顯著改善污泥的沉降性能。較早的工藝有PACT工藝,即粉末活性炭活性污泥工藝。由于粉末活性炭的成本較高,再生也較困難,PACT應(yīng)用不多。近年來(lái)出現(xiàn)了所謂的LUZENAC工藝。該工藝采用的投加材料為滑石,主要成分為水合硅酸鎂[Mg3Si4O10(OH)2],使投料活性污泥工藝的運(yùn)行成本大大降低。
在曝氣池內(nèi)加入載體,可提高活性污泥濃度,使系統(tǒng)的水力停留時(shí)間大大縮短。很多國(guó)家在這方面進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐,摸索出了一批合適的載體類(lèi)型。國(guó)際上較有代表性的工藝有KMT工藝、CcptorR工藝、Biofor工藝、Linpor工藝和IFAS工藝。其中IFAS工藝為集成固定膜活性污泥工藝,其余均為懸浮態(tài)生物膜活性污泥工藝;KMT為挪威和瑞典工藝,載體材質(zhì)采用聚乙烯塑料,為直徑7mm,高12mm的空心圓柱;Captor為美國(guó)工藝,它采用聚氨酯材料,是12mm×25mm×25mm的長(zhǎng)方體;LINPOR為德國(guó)工藝,是12mm×12mm×12mm的立方體;Biofor為法國(guó)工藝,載體為3mm左右的不規(guī)則砂質(zhì)顆粒。