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同步脱氮除磷工艺是具有同步脱氮、除磷为目的工艺，例如我们常用的AAO、氧化沟等工艺，但是，在实际运营过程中，同步脱氮除磷技术还存在一些问题，会造成氨氮与TP的交替超标。
1、泥龄问题
作为硝化过程的主体,硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌。这类微生物的一个突出特性是繁衍速度慢,世代时间较长.在冬季,硝化菌繁衍所需世代时间可长达30d以上;即便在夏季,在泥龄小于5d的活性污泥中硝化作用也非常微小.聚磷菌多为短世代微生物,为讨论泥龄对生物除磷工艺的影响,Rensink等(1985年)用表1归结了以往的研讨成果,并指出降低泥龄将会提升系统的除磷效率。
由表1可见聚磷微生物所需求泥龄很短。泥龄在3.0d左右时,系统仍能维持较好的除磷效率.此外,生物除磷的独一渠道是清理剩余污泥.为了保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得不相应的降低.显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾.若泥龄太高,不利于磷的去除;泥龄太低,硝化菌无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处置.针对此矛盾,在污水处置工艺系统设计及运转中,通常所采用的措施是把系统的泥龄控制在一个较窄范围内,统筹脱氮与除磷的需求.这种调和,在理论中被证明是可行的。
为了可以充沛发挥脱氮与降磷两类微生物的各自优势,可采取的其它对策大致上有两类。
第一类是设立中间沉淀池,搞两套污泥回流系统使不同泥龄的微生物居于前后两级(见图1),第一级泥龄很短,主要功用是除磷;第二级泥龄较长,主要功用是脱氮.该系统的优点是顺利地把两类泥龄不同的微生物分开.但是,这类工艺也是存在局限性.第一,两套污泥回流系统,再加上中间沉淀池和内循环,使该类工艺流程长且比拟复杂.第二,该类工艺把原来常规A2/O工艺中同步停实行的吸磷和硝化过程别离开来,而各自所需的反响时间又无法减少,因此造成工艺总的停留时间变长.第三,该工艺的第二级容易发作碳源缺乏的状况,致使脱氮效率大受影响.此外,由于吸磷和硝化都需求好氧条件,工艺所需的曝气量也可能有所增加。
第二类办法是在A2/O工艺好氧区的合适位置投放填料.由于硝化菌可栖息于填料外表不参与污泥回流,故能处理脱氮除磷工艺的泥龄矛盾.这种作法的优点是既到达了别离不同泥龄微生物的目的,又维持了常规A2/O工艺的简捷特性。
但是该工艺也必需处理好以下几个问题:①投放填料后必需给悬浮性活性污泥以优先的和充沛的增殖时机,避免生物膜越来越多而MLSS越来越少的状况发作;②要保证足够的搅拌强度,避免因填料截留作用致使污泥在填料外表间大量结团;③填料投放量必需适中,投放量太少难以发挥作用,太多则难免呈现对污泥的截留.此外,填料的类型和布置方式都应作谨慎考量。
2、碳源问题
碳是微生物生长需求要最大的营养元素.在脱氮除磷系统中,碳源大致上耗费于释磷,反硝化和异养菌正常代谢等方面.其中释磷和反硝化的反响速率与进水碳源中的易降解成分,特别是挥发性有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大.对城市污水与工业污水处理来说，城市污水中所含的易降解COD的数量是非常有限的,以VFA为例,通常只要几十mg/L.所以在城市污水生物脱氮除磷系统的释磷和反硝化之间,存在着因碳源缺乏而引发的竞争性矛盾。
处理这一问题通常需求从两个方面来思索.一是从工艺外部采取措施,增加进水易降解COD的数量,例如取消初沉池,污泥消化液回流,将初沉池改为酸化池等都有一定作用,还可思索外加碳源的办法.二是从工艺内部思索,权衡利害,更合理地为反硝化和释磷分配碳源,常规脱氮除磷工艺总是优先照顾释磷的考量,把厌氧区放在工艺的前部,缺氧区置后.这种作法当然是以牺牲系统的反硝化速率为前提.但是,释磷自身并不是脱氮除磷工艺的最终目的.就工艺的最终目的而言.把厌氧区前置能否真正有利,利害如何,是值得进一步研讨的.依据对厌氧有效释磷可能并不是好氧过度吸磷充沛必要条件的新认识,倒置A2/O工艺(见图3)将缺氧区放在工艺最前端,厌氧区置后。经过这种改动,脱氮菌能够优先取得碳源,反硝化速率得到大幅度提升.同时,原来搅扰脱氮除磷工艺的硝酸盐问题不存在了,一切污泥都将阅历完好的释磷和吸磷过程,除磷才能不只未受影响,反而有所加强。这种新的碳源分配方式对脱氮除磷工艺的理论和机理研讨都有重要意义。
3、硝酸盐问题
在常规A2/O工艺中,由于厌氧区在前,回流污泥不可防止地将一些硝酸盐带入该区.硝酸盐的存在严重影响了聚磷蓖的释磷效率,特别当进水中VFA较少,污泥的含磷量又不高时,硝酸盐的存在以至会招致聚磷菌直接吸磷.所以在常规A2/O工艺框架下,如何防止硝酸盐进入厌氧区干扰释磷一度成为研讨热点,并盘绕这一问题产生了诸如UCT工艺,JHB工艺,EASC工艺等,其中最著名的应属UCT工艺(如图4) 。
处理硝酸盐问题的关键是如何在回流污泥进入厌氧区之前,设法将其携带的硝酸盐耗费掉：一种办法是在回流污泥进入厌氧区之前,先进处一个附设的缺氧池,在这个缺氧池中回流污泥携带的硝酸盐应用污泥自身的碳源反硝化。由于没有外加碳源, 这种反硝化实践上多属内源代谢, 因而反硝化速率不高。作为对第一种办法的改良, 另一种办法经过投加外加碳源或引入一局部污水来进步附设缺氧池的反响速率。
UCT 工艺另辟蹊径, 把常规 A2/ O 工艺的缺氧辨别为前后两个阶段( 如图 4) 。内循环 1 将硝化液从好氧区( O) 回流至缺氧区( A2) , 内循环2将A2区前部的混合液循环至A1区, 回流污泥不是直接进入A1区, 而是先进入A2区前部。这种作法实践上是划出一个小的缺氧区特地耗费回流污泥中的硝酸盐, 故防止了回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的冲击,改善了聚磷菌的释磷环境。但是, 进入A2区前部的回流污泥实践上只要少量由内循环2运至A1区, 其他大多数未经释磷直接进入后续工艺。也就是说, 在所扫除的剩余污泥中只要少量阅历了完好的释磷、吸磷全过程, 其实践除磷效果可能因而而大受影响。常规A2/O工艺实践上也存在相似缺陷。
4、系统的硝化和反硝化容量问题
硝化和反硝化是生物除磷脱氮系统密不可分的两个过程。硝化不彻底, 出水氨氮必然升高, 反硝化才能也发挥不出来; 反硝化不充沛出水硝酸盐就会上升。怎样配置恰当的硝化和反硝化容量, 充沛发挥它们的潜力, 是脱氮除磷工艺设计和运转的一个重要问题。系统的硝化和反硝化才能首先是决议于各自相应区域的水力停留时间( 或有效容积) 。关于城市污水来说, 普通夏季的反硝化和硝化分别需求 1~ 2h和 3~ 4h, 思索冬季低温的影响通常肯定反硝化时间为2~3h, 硝化时间为5~ 6h。决议硝化和反硝化才能的第二个要素是工艺布置方式。例如和常规 A2/O工艺相比, 缺氧区前置的倒置A2/ O工艺可明显进步系统反硝化才能。而在好氧区恰当投放填料则会进步系统的硝化才能。
经过改动运转参数也能够对系统的硝化和反硝化才能实行调整。延长泥龄, 增强曝气和搅拌, 有利于进步好氧区的硝化才能; 恰当缩短泥龄, 降低溶解氧程度, 则有利于进步系统的反硝化才能。
关于前置反硝化来说, 内循环比是非常重要的运转参数, 对硝化、反硝化以及释磷、吸磷都有重要影响。外表上, 内循环是把硝化液从硝化区回流至反硝化区。在一定范围内, 内循环比越大, 出水硝酸盐越少。但是, 内循环给系统带来的一个不可无视的问题是, 硝化液中的溶解氧对缺氧环境具有毁坏作用。当存在溶解氧时, 脱氮菌总是优先应用游离氧作为电子受体氧化有机物, 反硝化过程因此被障碍。而且, 随着内循环加大, 系统中的短流现象也会越来越明显。所以即便不思索动力耗费, 内循环比也不宜过大。此外, 关于常规 A2/ O 工艺, 若内循环比过大, 则参与释磷吸磷过程的污泥比例将会严重减少, 影响除磷效率。因而, 关于一定的工艺系统,内循环比应有一个恰当的范围, 并随水质、水量和温度的变化而恰当调整。
5、释磷与吸磷的容量问题
释磷和吸磷是互相关联的两个过程。通常以为, 聚磷菌只要经过充沛的厌氧环境并释磷才可以更好地吸磷, 而且, 也只要吸磷良好的聚磷菌才会在厌氧或缺氧条件下大量释磷。关于释磷、吸磷的机理至今还有许多方面尚未研讨分明。关于运转良好 城市污水生物脱氮除磷系统来说, 普通夏季的释磷和吸磷时间分别需求115~ 215h和2~ 3h, 冬季低温环境下两者所需的时间均应恰当延长。
在 A2/O工艺中, 吸磷和硝化是同步停止的, 而硝化时间较长, 故吸磷容量通常不成问题。从系统的角度看, 微生物的厌氧释磷过程似更为关键。以往关于厌氧释磷过程时间确实定, 多是就释磷自身以释磷曲线为根据实行研讨的。但是, 释磷并不是处置系统的最终目的, 当把释磷和吸磷过程以及最终的除磷效果联络起来停止调查时就会发现, 单纯依照上述办法来肯定厌氧区的HRT是不充沛的。依据有关厌氧历时对除磷效率影响的研讨标明: 在一定范围内, 恰当延长厌氧反响时间, 降低厌氧区氧化复原电位, 能够明显提升系统的除磷效率。因而, 脱氮除磷工艺厌氧区的HRT 还应进一步延长, 例如夏季采用2~3h, 冬季采用3~4h。
