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同步脫氮除磷工藝是具有同步脫氮、除磷為目的工藝，例如我們常用的AAO、氧化溝等工藝，但是，在實際運營過程中，同步脫氮除磷技術(shù)還存在一些問題，會造成氨氮與TP的交替超標。

1、泥齡問題

作為硝化過程的主體,硝化菌通常都屬于自養(yǎng)型專性好氧菌。這類微生物的一個突出特性是繁衍速度慢,世代時間較長.在冬季,硝化菌繁衍所需世代時間可長達30d以上;即便在夏季,在泥齡小于5d的活性污泥中硝化作用也非常微小.聚磷菌多為短世代微生物,為討論泥齡對生物除磷工藝的影響,Rensink等(1985年)用表1歸結(jié)了以往的研討成果,并指出降低泥齡將會提升系統(tǒng)的除磷效率。

由表1可見聚磷微生物所需求泥齡很短。泥齡在3.0d左右時,系統(tǒng)仍能維持較好的除磷效率.此外,生物除磷的獨一渠道是清理剩余污泥.為了保證系統(tǒng)的除磷效果就不得不維持較高的污泥排放量,系統(tǒng)的泥齡也不得不相應(yīng)的降低.顯然硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在著矛盾.若泥齡太高,不利于磷的去除;泥齡太低,硝化菌無法存活,且泥量過大也會影響后續(xù)污泥處置.針對此矛盾,在污水處置工藝系統(tǒng)設(shè)計及運轉(zhuǎn)中,通常所采用的措施是把系統(tǒng)的泥齡控制在一個較窄范圍內(nèi),統(tǒng)籌脫氮與除磷的需求.這種調(diào)和,在理論中被證明是可行的。

為了可以充沛發(fā)揮脫氮與降磷兩類微生物的各自優(yōu)勢,可采取的其它對策大致上有兩類。

第一類是設(shè)立中間沉淀池,搞兩套污泥回流系統(tǒng)使不同泥齡的微生物居于前后兩級(見圖1),第一級泥齡很短,主要功用是除磷;第二級泥齡較長,主要功用是脫氮.該系統(tǒng)的優(yōu)點是順利地把兩類泥齡不同的微生物分開.但是,這類工藝也是存在局限性.第一,兩套污泥回流系統(tǒng),再加上中間沉淀池和內(nèi)循環(huán),使該類工藝流程長且比擬復(fù)雜.第二,該類工藝把原來常規(guī)A2/O工藝中同步停實行的吸磷和硝化過程別離開來,而各自所需的反響時間又無法減少,因此造成工藝總的停留時間變長.第三,該工藝的第二級容易發(fā)作碳源缺乏的狀況,致使脫氮效率大受影響.此外,由于吸磷和硝化都需求好氧條件,工藝所需的曝氣量也可能有所增加。

第二類辦法是在A2/O工藝好氧區(qū)的合適位置投放填料.由于硝化菌可棲息于填料外表不參與污泥回流,故能處理脫氮除磷工藝的泥齡矛盾.這種作法的優(yōu)點是既到達了別離不同泥齡微生物的目的,又維持了常規(guī)A2/O工藝的簡捷特性。

但是該工藝也必需處理好以下幾個問題:①投放填料后必需給懸浮性活性污泥以優(yōu)先的和充沛的增殖時機,避免生物膜越來越多而MLSS越來越少的狀況發(fā)作;②要保證足夠的攪拌強度,避免因填料截留作用致使污泥在填料外表間大量結(jié)團;③填料投放量必需適中,投放量太少難以發(fā)揮作用,太多則難免呈現(xiàn)對污泥的截留.此外,填料的類型和布置方式都應(yīng)作謹慎考量。

2、碳源問題

碳是微生物生長需求要最大的營養(yǎng)元素.在脫氮除磷系統(tǒng)中,碳源大致上耗費于釋磷,反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面.其中釋磷和反硝化的反響速率與進水碳源中的易降解成分,特別是揮發(fā)性有機脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大.對城市污水與工業(yè)污水處理來說，城市污水中所含的易降解COD的數(shù)量是非常有限的,以VFA為例,通常只要幾十mg/L.所以在城市污水生物脫氮除磷系統(tǒng)的釋磷和反硝化之間,存在著因碳源缺乏而引發(fā)的競爭性矛盾。

處理這一問題通常需求從兩個方面來思索.一是從工藝外部采取措施,增加進水易降解COD的數(shù)量,例如取消初沉池,污泥消化液回流,將初沉池改為酸化池等都有一定作用,還可思索外加碳源的辦法.二是從工藝內(nèi)部思索,權(quán)衡利害,更合理地為反硝化和釋磷分配碳源,常規(guī)脫氮除磷工藝總是優(yōu)先照顧釋磷的考量,把厭氧區(qū)放在工藝的前部,缺氧區(qū)置后.這種作法當然是以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提.但是,釋磷自身并不是脫氮除磷工藝的最終目的.就工藝的最終目的而言.把厭氧區(qū)前置能否真正有利,利害如何,是值得進一步研討的.依據(jù)對厭氧有效釋磷可能并不是好氧過度吸磷充沛必要條件的新認識,倒置A2/O工藝(見圖3)將缺氧區(qū)放在工藝最前端,厭氧區(qū)置后。經(jīng)過這種改動,脫氮菌能夠優(yōu)先取得碳源,反硝化速率得到大幅度提升.同時,原來攪擾脫氮除磷工藝的硝酸鹽問題不存在了,一切污泥都將閱歷完好的釋磷和吸磷過程,除磷才能不只未受影響,反而有所加強。這種新的碳源分配方式對脫氮除磷工藝的理論和機理研討都有重要意義。

3、硝酸鹽問題

在常規(guī)A2/O工藝中,由于厭氧區(qū)在前,回流污泥不可防止地將一些硝酸鹽帶入該區(qū).硝酸鹽的存在嚴重影響了聚磷蓖的釋磷效率,特別當進水中VFA較少,污泥的含磷量又不高時,硝酸鹽的存在以至會招致聚磷菌直接吸磷.所以在常規(guī)A2/O工藝框架下,如何防止硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)干擾釋磷一度成為研討熱點,并盤繞這一問題產(chǎn)生了諸如UCT工藝,JHB工藝,EASC工藝等,其中最著名的應(yīng)屬UCT工藝(如圖4) 。
 

處理硝酸鹽問題的關(guān)鍵是如何在回流污泥進入?yún)捬鯀^(qū)之前,設(shè)法將其攜帶的硝酸鹽耗費掉：一種辦法是在回流污泥進入?yún)捬鯀^(qū)之前,先進處一個附設(shè)的缺氧池,在這個缺氧池中回流污泥攜帶的硝酸鹽應(yīng)用污泥自身的碳源反硝化。由于沒有外加碳源, 這種反硝化實踐上多屬內(nèi)源代謝, 因而反硝化速率不高。作為對第一種辦法的改良, 另一種辦法經(jīng)過投加外加碳源或引入一局部污水來進步附設(shè)缺氧池的反響速率。

UCT 工藝另辟蹊徑, 把常規(guī) A2/ O 工藝的缺氧辨別為前后兩個階段( 如圖 4) 。內(nèi)循環(huán) 1 將硝化液從好氧區(qū)( O) 回流至缺氧區(qū)( A2) , 內(nèi)循環(huán)2將A2區(qū)前部的混合液循環(huán)至A1區(qū), 回流污泥不是直接進入A1區(qū), 而是先進入A2區(qū)前部。這種作法實踐上是劃出一個小的缺氧區(qū)特地耗費回流污泥中的硝酸鹽, 故防止了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)的沖擊,改善了聚磷菌的釋磷環(huán)境。但是, 進入A2區(qū)前部的回流污泥實踐上只要少量由內(nèi)循環(huán)2運至A1區(qū), 其他大多數(shù)未經(jīng)釋磷直接進入后續(xù)工藝。也就是說, 在所掃除的剩余污泥中只要少量閱歷了完好的釋磷、吸磷全過程, 其實踐除磷效果可能因而而大受影響。常規(guī)A2/O工藝實踐上也存在相似缺陷。

4、系統(tǒng)的硝化和反硝化容量問題

硝化和反硝化是生物除磷脫氮系統(tǒng)密不可分的兩個過程。硝化不徹底, 出水氨氮必然升高, 反硝化才能也發(fā)揮不出來; 反硝化不充沛出水硝酸鹽就會上升。怎樣配置恰當?shù)南趸头聪趸萘?/font>, 充沛發(fā)揮它們的潛力, 是脫氮除磷工藝設(shè)計和運轉(zhuǎn)的一個重要問題。系統(tǒng)的硝化和反硝化才能首先是決議于各自相應(yīng)區(qū)域的水力停留時間( 或有效容積) 。關(guān)于城市污水來說, 普通夏季的反硝化和硝化分別需求 1~ 2h和 3~ 4h, 思索冬季低溫的影響通?？隙ǚ聪趸瘯r間為2~3h, 硝化時間為5~ 6h。決議硝化和反硝化才能的第二個要素是工藝布置方式。例如和常規(guī) A2/O工藝相比, 缺氧區(qū)前置的倒置A2/ O工藝可明顯進步系統(tǒng)反硝化才能。而在好氧區(qū)恰當投放填料則會進步系統(tǒng)的硝化才能。