反硝化小结
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A2N反硝化除磷:
A2N(Anaerobic /Anoxic /Nitrification) 连续流反硝化除磷脱氮工艺是基于特殊的反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphate Removal Bacteria, 简称DPB) 缺氧吸磷的理论而开发的新工艺, 是采用生物膜法和活性污泥法相结合的双污泥系统。与传统的生物除磷脱氮工艺相比较, A2N 工艺具有“一碳两用”、节省曝气和回流所耗费的能源、污泥产量低以及各种不同菌群各自分开培养的优点
1.基本原理:
厌氧区:DPB吸收VFA转化为PHA(PHB PHV影响)作为缺氧段反硝化吸磷的电子供体, 并将体内聚磷酸分解为磷酸盐。
挥发酸是通过主动运输进入细胞,且糖原经过ED?EMP途径提
供还原力,多聚磷酸盐水解提供ATP和释放磷酸盐于体外,最终产生PHA。
主要影响因素:硝酸盐影响?(硝酸盐存在,会使普通反硝化细菌优先使用COD作电子供体进行反硝化,影响DPB合成PHA)HRT长:充分吸收COD合成PHA,为缺氧段反硝化除磷提供电子供体;HRT 过长造成无效释磷(无有机物吸附也无PHA合成),造成总的吸磷效率下降。大部分COD进入硝化段被微生物好氧降解, 硝化段由于好氧异养菌的过量繁殖, 影响了硝化效果。硝化段去除的大量COD既不利于系统的脱氮, 也不利于除磷。尽量缩短HRT,提高处理效率。
丙酸为碳源时,PAO将吸收丙酸转化为聚3 - 羟基戊酸盐( PHV)和聚3 - 羟基- 2 - 甲基戊酸盐( PH2MV)。乙酸为碳源时,PAO 将吸收乙酸转化为PHB.(影响)
生物膜硝化段:(自养硝化细菌:厌氧段COD/N比不宜过高)氨氮的氧化,为缺氧吸磷提供电子受体。
主要影响因素:生物膜段存在微缺氧环境(DO:4 mg/L过高影响反硝化,脱氮效果降低;过低影响硝化,出水氨氮增加,甚至影响反硝化除磷),形成同步硝化反硝化,有利于脱氮,保持较长HRT,脱氮效率提高?(缺氧段反硝化除磷需要硝酸盐氮作电子受体)
缺氧区:厌氧合成的PHA 被降解并合成糖原,同时过量摄取污水中的磷合成聚磷酸盐。PHA作为电子供体,NO3-作为电子受体,过量吸磷。主要影响因素:电子供体(厌氧段吸收PHA),电子受体(硝酸盐氮与亚硝酸盐氮作为电子受体?反硝化速率与硝酸盐氮的浓度无关),随HRT的延长而降低?
后曝气:DPB 污泥不经好氧段直接回流到厌氧段后污泥解体(DO:1.5 ~2.0 mg/L过高:污泥解体)对反硝化气体的吹脱,有益于污泥浓缩;对剩余P的好氧吸收。
缺点:多设了二沉池;中间沉淀池流量分配比较大时系统脱氮效果
差?
2.影响该技术效果的因素及原理:
DO
不同碳源影响
Acetic acid与propionic acid(PHA中PHV比例大,效果好?)
碳氮质量比
按照传统的除磷理论,碳源存在于缺氧段或者硝酸盐存在于厌氧段都会导致普通反硝化菌与DPB对电子受体硝态氮或对碳源的竞争,从而降低DPB的选择性优势,影响除磷效果,这就要求进水的碳氮质量比达到一个合适的范围?。
?但Ahn J.等的研究表明在厌氧/好氧(A/O)条件下,碳源和少量硝酸盐一起进入厌氧段的长期驯化结果是促进DPB的富集,而且DPB在A/O条件下可以保持其缺氧吸磷的能力。从微生物学角度有两种解释,一是DPB通过三羧酸循环(TCA)直接利用碳源在厌氧段生长;二是DPB在厌氧期通过TCA循环氧化碳源得到还原力和能源来积累聚羟基烷酸,并在好氧期生存。?
硝酸盐投加方式
连续式投加
硝酸盐含量越高,VFA消耗越快,但生成PHA的速率跟吸收磷的速率不变。
SRT
DPB在A/A条件下生长,比A/O条件下生长的聚磷菌生长速率要慢。SRT太短会使反应器中的DPB被淘汰,过长则会使污泥老、含磷量下降。
亚硝酸盐
目前对于亚硝酸盐对吸磷是否有抑制作用存在两种说法,而这两种说法存在的前提是研究对象不一致。以没有经过反硝化除磷驯化的污泥为研究对象,结果均表明亚硝酸盐超过临界浓度则抑制吸磷。王亚宜等试验表明当亚硝氮的质量浓度超过15 mg/L时,吸磷反应受到抑制,Meinhold J.等验表明临界亚硝氮的质量浓度是5~8 mg/L。利用经过反硝化除磷驯化的污泥做研究对象,结果则与上述情况不同。Hu J.Y.的试验表明除了被广泛认可的聚磷菌和DPB还存在第三族聚磷菌,它可以利用亚硝酸根做电子受体吸磷,另外试验明当亚硝氮起始质量浓度小于115 mg/L时没有明显的吸磷抑制作用,而在生活污水处理厂的亚硝酸根浓度显然远远低于此临界浓度,所以不会对生物除磷产生不利影响。
未经驯化的PAOs 不能利用NO2- 作为电子受体吸磷。在适宜的条件下, PAOs经过驯化培养可以利用NO2- 作为电子受体吸磷,吸磷能力逐渐增加, 并且吸磷量与缺氧段的时间成正比。NO2- 作为电子受体的缺氧吸磷速率及反硝化速率均大于NO3- 作为电子受体的情况, 因此以NO2- 为电子受体反硝化吸磷能够节约反应器的容积, 而且消耗单位氮的吸磷量NO3- 大于NO2- 。这可以
从两方面理解, 当污水中的氮为限制条件时,采用NO3- 作为电子受体进行反硝化吸磷, 能够提高反硝化效果; 当污水中的氮充足而成为主要去除指标时, 可以考虑采用NO2- 作为电子受体进行反硝化吸磷, 可以去除更多的含氮化合物。?
对好氧吸磷的影响要比缺氧大?
容积交换比(a/a+b)影响脱氮效果(尽量增加容积交换比)
调节超越污泥的回流比,污泥的沉降性能(容积指数SVI)
出水SS
改善二沉池运行
pH
厌氧段释磷效率( 厌氧释磷量与所消耗有机物量之比, ΔP /ΔC) 随着pH 值的增大而提高。当pH 值过高时, 厌氧段的ΔP /ΔC 会有所降低, 这主要是由磷酸盐沉淀引起的(pH = 8 时会出现磷酸盐沉淀)。
MLSS
高:即DPB含量高,厌氧释磷与缺氧吸磷好。
过高影响污泥分离。
3.副产物控制:
N2O
产生因素: