硝化菌VS聚磷菌？到底除磷和硝化該如何共存！
一、曝氣生物濾池特點
集生物氧化和截留懸浮固體于一體節(jié)省后續(xù)二次沉淀池和污泥回流，在保證處理效果的前提下使處理工藝簡化。
曝氣生物濾池具有容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、所需基建投資少、占地面積小、處理出水水質(zhì)好等特點，又由于曝氣生物濾池沒有污泥膨脹問題,微生物不會流失，能保持較高的生物濃度，因此日常管理簡單。
二、硝化和反硝化工藝流程
1、除碳及硝化
對于去除氨氮，可采用兩段曝氣生物濾池，兩段法可在2座濾池中馴化不同功能的優(yōu)勢菌種，各負其責，提高生化處理效率。
第一段生物濾池以去除污水中碳化有機物為主，在該濾池中，優(yōu)勢生長的微生物為異氧菌，沿濾池高度方向從進水端到出水端有機物濃度梯度處于遞減，其降解速率也呈遞減趨勢，由于有機物降解速度較快，此時自氧微生物處于抑制狀態(tài)。
第二段生物濾池主要對污水中的氨氮進行硝化，在該段生物濾池中，由于進水中有機物濃度較低，異養(yǎng)微生物較少，而優(yōu)勢生長的微生物為自養(yǎng)性硝化菌，將污水中的氨硝化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。在濾池硝化時，氨氮的去除一定程度上取決于有機負荷，當bod5有機負荷高于3.0kg m3·d時，氨氮明顯受到抑制，采用曝氣生物濾池同步除碳和硝化時，必須降低有機負荷。因此在采用曝氣生物濾池工藝去除有機物時，首先必須根據(jù)同類污水處理出水的數(shù)據(jù)選擇適當?shù)娜莘e負荷，并在設計時留有一定的余量，同時碳和硝化時，必須降低有機負荷，最好控制在2kgm3·d以下。
2、反硝化
對于需要脫n的污水，曝氣生物濾池的反硝化通常有前置反硝化和后置反硝化兩種。
前置反硝化的前提是滿足系統(tǒng)反硝化的碳源要求，廢水首先經(jīng)過dn濾池或濾池的dn段(把反硝化和硝化組合在1個濾池中，通過對不同濾料中的組合達到硝化和反硝化的目的)。然后經(jīng)過好氧濾池或濾池的好氧段，好氧池出水回流到反硝化濾池，硝化濾池的出水no-3-n回流到反硝化濾池，反硝化菌利用進水中的有機物作為電子供體，no-3-n作為電子受體，進行電子轉移，最終轉化為n2轉移至空氣中，達到廢水脫氮的目的。
后置反硝化是廢水首先經(jīng)過硝化濾池或濾池的好氧段，出水進入dn濾池或濾池的dn段，后置脫氮技術不利的一面是需要外加碳源，運行成本相對較高，同時如何投加適當劑量的碳，需要可靠的控制和穩(wěn)定的進水濃度，同時出水需要進行曝氣去除過量的碳。
三、生物濾池脫氮除磷工藝
對于城市污水處理廠，一般需要同時脫氮和除磷的工藝，常用除磷技術有化學除磷和生物除磷方法。
1、化學除磷+生物濾池處理工藝
采用曝氣生物濾池的化學除磷藥劑投加點有兩種選擇，一種是混凝沉淀池預處理，使磷積聚體被分離到沉淀池中，達到污水除磷的目的。該工藝優(yōu)點是工藝流程簡單，控制方便；但藥劑耗量較大，剩余污泥較多，同時由于混凝沉淀去除一部分有機物，有可能引起后續(xù)反硝化碳源不足。
另外一種是同步沉淀與絮凝過濾，即在曝氣生物濾池中投加化學藥劑,沉淀物積聚在填料中，通過周期性反沖洗,將磷排出系統(tǒng)外，達到除磷的目的，該工藝藥劑量相對較小，但是污泥被截留在曝氣生物濾池內(nèi)，會縮短生物濾池的運行周期，增加反沖洗的頻率。
2、pasf工藝
生物除磷是利用污水中的積磷菌在厭氧條件下，受到壓抑釋放出來體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收并快速降解有機物，并轉化phb儲存起來，當積磷菌進入好氧條件時，就降解體內(nèi)儲存的phb產(chǎn)生能量，用于細胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到除磷的目的。
一般情況下，在曝氣生物濾池內(nèi)不存在厭氧和好氧交替的環(huán)境，所以在濾池中產(chǎn)生生物除磷作用相對較困難，常規(guī)的生物脫氮除磷工藝中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系統(tǒng)，生物法除磷是通過污泥過量吸磷后富含磷污泥排除后進入污泥而去除，必然存在硝化菌與聚磷菌的不同泥齡之爭，使除磷和硝化相互干擾；
pasf脫氮除磷工藝，成功地解決了硝化菌與聚磷菌的泥齡之爭、反硝化與聚磷菌厭氧釋磷的矛盾等難題。
（1）pasf工藝原理
pasf(remove phosphorous by actived sludge andbiofilm technology)工藝分為2個階段，前階段采用活性污泥法，后階段采用生物膜法。
（2）pasf前階段
前階段與aao工藝相似，其主要區(qū)別在于：
①好氧池水力停留時間較短，系統(tǒng)的污泥齡較短，使好氧池內(nèi)達不到硝化，適合聚磷菌生長環(huán)境，除磷效果較好，由于污泥交替進入?yún)捬鹾秃醚鯀^(qū)，污泥沉降性好；
②由于好氧池無硝化，好氧池無內(nèi)回流至缺氧池，缺氧池回流水從后段曝氣生物濾池出水進行回流，經(jīng)過硝化的出水回流至缺氧段。各池主要功能如下。
1）厭氧段：厭氧段主要是快速厭氧釋磷，二沉池中回流污泥中殘留的少量no3-在厭氧段初期很快被反硝化完畢，伴隨著水中codcr的去除，反應器中出現(xiàn)厭氧釋磷現(xiàn)象，釋磷速率與水中codcr去除率相對應，厭氧段快速吸收有機物并具有以下特點:
a.由于進水中的有機物為積磷菌提供了呈梯度的高濃度有機物(fm值)，使有機物最大可能地被用于厭氧釋磷和后續(xù)缺氧段的反硝化吸磷脫氮，提高了有機物在生物脫氮吸磷中的利用率。
b.部分codcr直接以厭氧產(chǎn)物或經(jīng)缺氧呼吸的形式被去除，降低了后續(xù)好氧段需氧化的有機物量，使得該工藝比傳統(tǒng)活性污泥法大大節(jié)省了供氧量。
2）缺氧段：反硝化積磷菌經(jīng)過厭氧段充分有效地釋磷并吸收快速降解有機物合成大量的phb后進入缺氧段，同時后階段的硝化出水回流至缺氧段，在反硝化菌的作用下，污水中的no-3下降。
3）好氧段：進入好氧段后反應器出現(xiàn)好氧吸磷現(xiàn)象，進水中的有機物大部分被去除，由于泥齡較短，不適宜硝化細菌的生長環(huán)境，因此無nh+4的消耗，同時后段的生物濾池反應器提供了低codcr tkn值的進水，為保證生物濾池高效的硝化反應奠定了基礎。同時好氧反應器svi較低,污泥沉降性能較好，使后續(xù)沉淀池可承受較高的負荷。
（3）pasf后階段
pasf后階段采用生物膜法，通常可采用曝氣濾池處理，由于有機負荷低，為硝化提供了良好基礎，二沉池出水后進入曝氣生物濾池，可發(fā)揮生物濾池負荷高，占地面積小等特點，一方面可利用濾池的硝化作用，達到硝化的目的，硝化后出水部分回流至前階段缺氧段進行反硝化，由于回流會增加二沉池水力負荷，回流比例需根據(jù)總氮要求及二沉池的表面負荷綜合確定；另一方面曝氣生物濾池存在過濾作用，使二沉池出水中的ss進一步降低，使出水達到或優(yōu)于一級排放標準。
（4）pasf工藝特點
pasf工藝與常規(guī)生物脫氮除磷工藝相比，其硝化、反硝化和好氧吸磷都處于較理想的反應條件下，顯示出非常穩(wěn)定的硝化和脫氮除磷效果。其主要特點為：
1）采用雙系統(tǒng)(積磷菌、反硝化菌共存于一個活性污泥系統(tǒng)，硝化菌為生物濾池系統(tǒng))可分別控制自養(yǎng)硝化菌和異養(yǎng)菌(積磷菌和反硝化菌)的泥齡，解決了自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌的不同泥齡之爭，有利于發(fā)揮反硝化脫氮除磷與硝化的各自優(yōu)勢。
2）異養(yǎng)型兼性菌在理想的厭氧、缺氧、好氧交替的環(huán)境下進行反硝化和除磷，自養(yǎng)型專性好氧硝化菌可始終在曝氣環(huán)境中進行好氧硝化，同時克服傳統(tǒng)活性污泥絲狀菌膨脹等弊端，有利于污水處理廠的運行和管理。
3）厭氧段活性污泥快速吸附或降解并用于厭氧釋磷，在缺氧狀況下，聚磷菌可快速反硝化脫氮，污泥泥齡短，去除單位質(zhì)量磷耗用的bod5少，提高了易降解有機物的利用率，改善了脫氮除磷效果，同時硝化系統(tǒng)codcr濃度較低，有利于提高硝化作用。
4）充分利用活性污泥法和曝氣生物濾池各自的優(yōu)點,具有較高的處理效率,達到低能耗、高處理效果的目的,同時能減少占地面積,有效節(jié)約工程造價。
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二、硝化和反硝化工藝流程
1、除碳及硝化
對于去除氨氮，可采用兩段曝氣生物濾池，兩段法可在2座濾池中馴化不同功能的優(yōu)勢菌種，各負其責，提高生化處理效率。
第一段生物濾池以去除污水中碳化有機物為主，在該濾池中，優(yōu)勢生長的微生物為異氧菌，沿濾池高度方向從進水端到出水端有機物濃度梯度處于遞減，其降解速率也呈遞減趨勢，由于有機物降解速度較快，此時自氧微生物處于抑制狀態(tài)。
第二段生物濾池主要對污水中的氨氮進行硝化，在該段生物濾池中，由于進水中有機物濃度較低，異養(yǎng)微生物較少，而優(yōu)勢生長的微生物為自養(yǎng)性硝化菌，將污水中的氨硝化成硝酸鹽或亞硝酸鹽。在濾池硝化時，氨氮的去除一定程度上取決于有機負荷，當bod5有機負荷高于3.0kg m3·d時，氨氮明顯受到抑制，采用曝氣生物濾池同步除碳和硝化時，必須降低有機負荷。因此在采用曝氣生物濾池工藝去除有機物時，首先必須根據(jù)同類污水處理出水的數(shù)據(jù)選擇適當?shù)娜莘e負荷，并在設計時留有一定的余量，同時碳和硝化時，必須降低有機負荷，最好控制在2kgm3·d以下。
2、反硝化
對于需要脫n的污水，曝氣生物濾池的反硝化通常有前置反硝化和后置反硝化兩種。
前置反硝化的前提是滿足系統(tǒng)反硝化的碳源要求，廢水首先經(jīng)過dn濾池或濾池的dn段(把反硝化和硝化組合在1個濾池中，通過對不同濾料中的組合達到硝化和反硝化的目的)。然后經(jīng)過好氧濾池或濾池的好氧段，好氧池出水回流到反硝化濾池，硝化濾池的出水no-3-n回流到反硝化濾池，反硝化菌利用進水中的有機物作為電子供體，no-3-n作為電子受體，進行電子轉移，最終轉化為n2轉移至空氣中，達到廢水脫氮的目的。
后置反硝化是廢水首先經(jīng)過硝化濾池或濾池的好氧段，出水進入dn濾池或濾池的dn段，后置脫氮技術不利的一面是需要外加碳源，運行成本相對較高，同時如何投加適當劑量的碳，需要可靠的控制和穩(wěn)定的進水濃度，同時出水需要進行曝氣去除過量的碳。
三、生物濾池脫氮除磷工藝
對于城市污水處理廠，一般需要同時脫氮和除磷的工藝，常用除磷技術有化學除磷和生物除磷方法。
1、化學除磷+生物濾池處理工藝
采用曝氣生物濾池的化學除磷藥劑投加點有兩種選擇，一種是混凝沉淀池預處理，使磷積聚體被分離到沉淀池中，達到污水除磷的目的。該工藝優(yōu)點是工藝流程簡單，控制方便；但藥劑耗量較大，剩余污泥較多，同時由于混凝沉淀去除一部分有機物，有可能引起后續(xù)反硝化碳源不足。
另外一種是同步沉淀與絮凝過濾，即在曝氣生物濾池中投加化學藥劑,沉淀物積聚在填料中，通過周期性反沖洗,將磷排出系統(tǒng)外，達到除磷的目的，該工藝藥劑量相對較小，但是污泥被截留在曝氣生物濾池內(nèi)，會縮短生物濾池的運行周期，增加反沖洗的頻率。
2、pasf工藝
生物除磷是利用污水中的積磷菌在厭氧條件下，受到壓抑釋放出來體內(nèi)的磷酸鹽，產(chǎn)生能量用以吸收并快速降解有機物，并轉化phb儲存起來，當積磷菌進入好氧條件時，就降解體內(nèi)儲存的phb產(chǎn)生能量，用于細胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，隨剩余污泥一起排出系統(tǒng)，從而達到除磷的目的。
一般情況下，在曝氣生物濾池內(nèi)不存在厭氧和好氧交替的環(huán)境，所以在濾池中產(chǎn)生生物除磷作用相對較困難，常規(guī)的生物脫氮除磷工藝中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌等共存于同一活性污泥系統(tǒng)，生物法除磷是通過污泥過量吸磷后富含磷污泥排除后進入污泥而去除，必然存在硝化菌與聚磷菌的不同泥齡之爭，使除磷和硝化相互干擾；
pasf脫氮除磷工藝，成功地解決了硝化菌與聚磷菌的泥齡之爭、反硝化與聚磷菌厭氧釋磷的矛盾等難題。
（1）pasf工藝原理
pasf(remove phosphorous by actived sludge andbiofilm technology)工藝分為2個階段，前階段采用活性污泥法，后階段采用生物膜法。
（2）pasf前階段
前階段與aao工藝相似，其主要區(qū)別在于：
①好氧池水力停留時間較短，系統(tǒng)的污泥齡較短，使好氧池內(nèi)達不到硝化，適合聚磷菌生長環(huán)境，除磷效果較好，由于污泥交替進入?yún)捬鹾秃醚鯀^(qū)，污泥沉降性好；
②由于好氧池無硝化，好氧池無內(nèi)回流至缺氧池，缺氧池回流水從后段曝氣生物濾池出水進行回流，經(jīng)過硝化的出水回流至缺氧段。各池主要功能如下。
1）厭氧段：厭氧段主要是快速厭氧釋磷，二沉池中回流污泥中殘留的少量no3-在厭氧段初期很快被反硝化完畢，伴隨著水中codcr的去除，反應器中出現(xiàn)厭氧釋磷現(xiàn)象，釋磷速率與水中codcr去除率相對應，厭氧段快速吸收有機物并具有以下特點:
a.由于進水中的有機物為積磷菌提供了呈梯度的高濃度有機物(fm值)，使有機物最大可能地被用于厭氧釋磷和后續(xù)缺氧段的反硝化吸磷脫氮，提高了有機物在生物脫氮吸磷中的利用率。
b.部分codcr直接以厭氧產(chǎn)物或經(jīng)缺氧呼吸的形式被去除，降低了后續(xù)好氧段需氧化的有機物量，使得該工藝比傳統(tǒng)活性污泥法大大節(jié)省了供氧量。
2）缺氧段：反硝化積磷菌經(jīng)過厭氧段充分有效地釋磷并吸收快速降解有機物合成大量的phb后進入缺氧段，同時后階段的硝化出水回流至缺氧段，在反硝化菌的作用下，污水中的no-3下降。
3）好氧段：進入好氧段后反應器出現(xiàn)好氧吸磷現(xiàn)象，進水中的有機物大部分被去除，由于泥齡較短，不適宜硝化細菌的生長環(huán)境，因此無nh+4的消耗，同時后段的生物濾池反應器提供了低codcr tkn值的進水，為保證生物濾池高效的硝化反應奠定了基礎。同時好氧反應器svi較低,污泥沉降性能較好，使后續(xù)沉淀池可承受較高的負荷。
（3）pasf后階段
pasf后階段采用生物膜法，通常可采用曝氣濾池處理，由于有機負荷低，為硝化提供了良好基礎，二沉池出水后進入曝氣生物濾池，可發(fā)揮生物濾池負荷高，占地面積小等特點，一方面可利用濾池的硝化作用，達到硝化的目的，硝化后出水部分回流至前階段缺氧段進行反硝化，由于回流會增加二沉池水力負荷，回流比例需根據(jù)總氮要求及二沉池的表面負荷綜合確定；另一方面曝氣生物濾池存在過濾作用，使二沉池出水中的ss進一步降低，使出水達到或優(yōu)于一級排放標準。
（4）pasf工藝特點
pasf工藝與常規(guī)生物脫氮除磷工藝相比，其硝化、反硝化和好氧吸磷都處于較理想的反應條件下，顯示出非常穩(wěn)定的硝化和脫氮除磷效果。其主要特點為：
1）采用雙系統(tǒng)(積磷菌、反硝化菌共存于一個活性污泥系統(tǒng)，硝化菌為生物濾池系統(tǒng))可分別控制自養(yǎng)硝化菌和異養(yǎng)菌(積磷菌和反硝化菌)的泥齡，解決了自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌的不同泥齡之爭，有利于發(fā)揮反硝化脫氮除磷與硝化的各自優(yōu)勢。
2）異養(yǎng)型兼性菌在理想的厭氧、缺氧、好氧交替的環(huán)境下進行反硝化和除磷，自養(yǎng)型專性好氧硝化菌可始終在曝氣環(huán)境中進行好氧硝化，同時克服傳統(tǒng)活性污泥絲狀菌膨脹等弊端，有利于污水處理廠的運行和管理。
3）厭氧段活性污泥快速吸附或降解并用于厭氧釋磷，在缺氧狀況下，聚磷菌可快速反硝化脫氮，污泥泥齡短，去除單位質(zhì)量磷耗用的bod5少，提高了易降解有機物的利用率，改善了脫氮除磷效果，同時硝化系統(tǒng)codcr濃度較低，有利于提高硝化作用。
4）充分利用活性污泥法和曝氣生物濾池各自的優(yōu)點,具有較高的處理效率,達到低能耗、高處理效果的目的,同時能減少占地面積,有效節(jié)約工程造價。
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