生活污水除磷工艺
生活污水除磷技术
1、除磷是指去除污水中的磷。磷在污水中以磷酸盐的形式存在，所以实际上是指磷酸盐的去除。生活污水除磷分为初次沉淀、二次沉淀（细菌吸收）和化学沉淀。化学沉淀处理是向污水中加入石灰、明矾、三氯化铁等钙、铝或铁的化合物，与水中的磷酸盐发生反应，生成不溶性沉淀物而被去除。总磷去除率可达95%以上。
2、生活污水除磷工艺
1.生物处理中的氮转化
污水中的氮主要以氨氮和有机氮形式存在，一般仅含有少量或不含有以亚硝酸盐和硝酸盐形式存在的氮。未经处理的污水中有机氮约占总氮的40%，氨氮约占60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮约占0～5%。生物处理中的氮去除包括微生物同化合成细胞和经过硝化和反硝化转化为分子氮气并逸散到大气中。据统计，同化去除的氮通常占原污水BOD的4%～5%。由此可见，同化合成细胞去除的氮量少，单元处理设施效率低，处理成本高。因此污水系统中氮的去除主要依靠硝化和反硝化。氨氮经过硝化转化为硝酸盐氮，再经过反硝化生成N2。 参与整个生物反硝化过程的细菌主要有三类：氨化细菌，将有机物脱氨生成氨氮；亚硝酸盐和硝化细菌，将NH3转化为NO2-和NO3-；反硝化细菌将NO2-和NO3-转化为N2。在整个反硝化过程中，硝化反应非常重要。
2 生物除磷的生化机理
所谓生物除磷，就是利用聚磷菌等一类微生物，从外界环境中吸收超过其生理需要的磷，并将这些磷以聚集态储存在菌体内，形成高磷污泥，以剩余污泥的形式排出系统，从而达到去除废水中磷的效果。
（1）生物除磷主要靠一类统称为聚磷菌的微生物来实现的，这些微生物都是异养细菌。
（2）兼性聚磷菌在厌氧条件下，将可溶性BOD转化为低分子发酵产物挥发性有机酸。生物聚磷菌吸收聚磷酸盐水解产生的VFA，以聚磷酸盐的形式储存起来，并在这一过程中释放出磷酸盐和能量，形成ADP。
（3）聚磷菌在好氧条件下，以游离氧为电子受体，不断氧化分解体内贮存的有机底物，利用产生的能量在膜的催化作用下，通过主动运输从外界环境中吸收过量的H3PO4，吸收的H3PO4一部分合成ATP，另一部分用于合成聚磷酸盐。好氧吸磷量大于厌氧释磷量，可通过剩余污泥实现高效排磷。
（4）聚磷菌厌氧释磷的程度与底物种类密切相关，底物为甲酸、乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸时，磷释放迅速、高效，而底物为非挥发性有机酸时，磷释放缓慢、量较少。
(5)部分聚磷菌具有反硝化作用，在缺乏游离氧的情况下，能利用硝酸盐进行呼吸，将其转化为N2和N2O，并吸收大量的磷。因此，硝酸盐混入厌氧阶段，一部分易降解的碳源被用于反硝化，不利于厌氧释磷。聚磷菌是通过厌氧和需氧环境交替作用来去除磷的。研究者认为，聚磷菌在厌氧期释磷水平越充分，后续的好氧过剩磷吸收能力越强；反之，好氧吸磷越好、越高效，聚磷酸盐的量就越大，厌氧期磷的释放效果就越好。
3.脱氮除磷工艺
生物反硝化首先利用一些化能自养微生物进行硝化反应，在亚硝酸盐细菌的作用下将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮，再经过硝化细菌进一步转化为硝酸盐氮。经过反硝化过程，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在某些兼性异养微生物的作用下被还原为氮气，达到同时去除氮和COD的目的；生物除磷是利用在特定环境中培养的嗜磷细菌，通过厌氧和好氧环境的交替，实现磷的大量积累，并将磷以剩余污泥的形式排出系统，达到除磷的目的。正是基于这些基本原理，研究人员开发了一系列的生物反硝化除磷工艺。
1.厌氧、缺氧、好氧组合工艺
根据处理要求和废水水质，在A/O或A2/O工艺基础上稍加改动就开发出了许多新的脱氮除磷工艺，如该工艺、UCT工艺等。这些工艺或增加缺氧、好氧反应器数量以强化处理效果，或改变混合液回流方式或系统进水方式，采用两路混合液回流，在传统好氧池混合液回流基础上增加由缺氧池至厌氧池的混合液回流。由于缺氧池的反硝化作用已大大降低了池中的N浓度，可以避免缺氧池回流液携带的-N浓度过高破坏厌氧池的厌氧状态，影响除磷效果。
2. 技术
由于脱氮与除磷的工艺要求不同，脱氮要求负荷低、泥龄长，而除磷则正好相反。因此，为了克服同一系统中脱氮与除磷的矛盾，出现了一些侧流除磷工艺。该工艺就是此类工艺的典型。该工艺将生物除磷与化学除磷相结合，一部分回流污泥分流至专门的除磷池进行磷释放，含磷上清液再经石灰混凝沉淀处理，大部分磷以磷酸钙的形式沉淀去除，出水总磷浓度小于1mg/L。由于采用侧流除磷，该工艺耐冲击负荷强，缺点是工艺流程复杂，操作管理不便。
3.SBR工艺
SBR工艺是在同一反应器内完成脱氮除磷的工艺，通过合理控制反应器内的进水量、曝气时间、溶解氧浓度等运行参数，在时间序列上实现厌氧/缺氧/好氧的组合，在良好的控制下，N、P的去除率可达90%以上。与其他工艺相比，SBR工艺处理构筑物较少，处理流程大大简化，该工艺对水质、水量变化具有一定的适应性，不易发生污泥膨胀。CAST是应用较为广泛的一种。CAST是一种循环式活性污泥法，其特点是在反应器前端设有生物选择器，生物选择器是小体积的污水与污泥接触面积，其设计必须严格遵循活性污泥群体组成动力学的有关规律，创造适宜的微生物生长条件，在高污泥絮体负荷条件下创造有利于磷释放的环境。 设计良好的生物选择器能有效抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。进水与主反应区返回的20%活性污泥在生物选择器内混合接触，这样污泥在有机负荷较高的选择器和负荷较低的反应器中循环，容易形成小颗粒的絮状污泥。这种污泥由于表面积大，可以吸附大量的有机物，同时也增加了絮体的密度。另一方面，通过适当的供氧，反应区可以从微生物絮体表面到内部形成一个溶解氧由好氧到缺氧的梯度递减的环境。这样，在生物絮体的帮助下，硝化和反硝化过程可以在絮体表面和内部同时进行。CAST操作控制简单。 整个过程只有曝气、沉淀两个阶段，却能达到深度反硝化除磷的效果，由于形成了粘结性污泥，抗冲击负荷能力强，对于一些工业污水占比较大的城镇污水，处理效果依然良好。
4.膜-活性污泥组合工艺
生活污水深度处理将微生物的生物降解与膜的高效分离相结合，采用膜-活性污泥组合工艺处理生活污水，研究无机膜、超滤膜及错流膜-生物反应器的运行及其水力学、生物动力学等特性。该类组合反应器不仅占地面积小，而且处理水质好，对生活污水中的TP、COD、NH4+-N去除率分别可达95%、96%、93%。若简化膜的清洗再生，可望降低工艺运行成本。该工艺在干旱地区污水处理回用方面将有广阔的前景。