在废水治理中,有效地进行营养盐去除可从以下几个方面着手:
一、氮的去除
生物硝化 - 反硝化工艺
原理:
硝化过程是在好氧条件下,利用氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)将氨氮(NH? - N)逐步氧化为亚硝酸盐(NO?? - N)和硝酸盐(NO?? - N)。反应式为:NH??+1.5O?→NO??+2H?+H?O(氨氧化),NO??+0.5O?→NO??(亚硝酸盐氧化)。反硝化过程则是在缺氧条件下,反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体,将其还原为氮气(N?),从而实现氮的去除。反应式为:2NO??+10e?+12H?→N?+6H?O。
操作要点:
要控制好好氧区和缺氧区的溶解氧(DO)浓度,好氧区DO一般控制在2 - 4mg/L,缺氧区DO控制在0.2 - 0.5mg/L。合理控制污泥龄(SRT),保证硝化细菌和反硝化细菌有足够的生长繁殖时间。对于硝化细菌,较长的污泥龄有利于其生长,一般SRT在10 - 20天。碳源的投加,反硝化过程需要足够的碳源,当废水中碳源不足时,需要外加碳源,如甲醇、乙酸钠等。
厌氧氨氧化工艺
原理:
在厌氧条件下,以亚硝酸盐为电子受体,直接将氨氮氧化为氮气,反应式为:NH??+NO??→N?+2H?O。该工艺不需要外加碳源,是一种节能高效的脱氮工艺。
操作要点:
严格的厌氧环境控制,DO需控制在极低水平,一般小于0.1mg/L。合适的温度控制,一般适宜温度为30 - 35℃。对进水氨氮和亚硝酸盐的比例有一定要求,理想比例为1:1.32。
二、磷的去除
化学沉淀法
原理:
向废水中投加化学药剂,如铁盐(FeCl?、Fe?(SO?)?)、铝盐(AlCl?、Al?(SO?)?)或石灰(Ca(OH)?)等,使磷与药剂反应生成难溶性的磷酸盐沉淀,从而将磷从废水中去除。例如,Fe??与PO???反应生成FePO?沉淀,反应式为:Fe??+PO???→FePO?↓。
操作要点:
准确控制药剂投加量,投加量过少不能有效除磷,过多则可能导致出水水质浑浊或增加污泥量。一般根据废水的磷含量和处理要求,通过小试确定合适的投加量。搅拌条件的控制,投加药剂后需要进行充分搅拌,使药剂与废水快速均匀混合反应,但搅拌强度不宜过大,以免破坏已形成的沉淀。污泥的处理,化学沉淀产生的含磷污泥需要进行妥善处理,防止磷的二次释放。
生物除磷法
原理:
利用聚磷菌在厌氧和好氧条件下的不同代谢特性除磷。在厌氧条件下,聚磷菌释放磷,吸收挥发性脂肪酸(VFA)等有机物合成聚 - β - 羟基丁酸(PHB);在好氧条件下,聚磷菌吸收大量的磷,以磷酸盐的形式储存于细胞内,通过排放剩余污泥将磷去除。
操作要点:
厌氧区和好氧区的运行条件控制,厌氧区DO小于0.2mg/L,好氧区DO控制在2 - 4mg/L。污泥龄的控制,较短的污泥龄有利于聚磷菌的生长和除磷效果,一般污泥龄在3 - 7天。剩余污泥的及时排放,以保证聚磷菌在细胞内积累的磷能够有效去除。
三、组合工艺的应用
同步脱氮除磷工艺
原理:
如A?/O工艺(厌氧 - 缺氧 - 好氧工艺),在厌氧段,聚磷菌释放磷,同时部分易生物降解的有机物被转化为VFA;在缺氧段,反硝化细菌利用污水中的有机物作为碳源,将回流污泥和好氧池回流混合液中的硝酸盐还原为氮气;在好氧段,聚磷菌吸收磷,同时氨氮被硝化细菌转化为硝酸盐。
操作要点:
合理控制各段的停留时间,厌氧段一般停留时间为1 - 2小时,缺氧段2 - 3小时,好氧段4 - 6小时。回流比的设置,污泥回流比一般为50% - 100%,混合液回流比为100% - 300%。注意各段之间的水质混合与分隔,防止不同反应之间的相互干扰。
通过以上方法,可以根据废水的性质、处理要求和经济成本等因素,选择合适的营养盐去除工艺或组合工艺,有效地去除废水中的营养盐。