关于布吉污水处理厂高污泥浓度对脱氮除磷的影响

梅荣

【摘 要】通过布吉污水处理厂调试运行中发现在AA/O工艺中高污泥浓度有利于提高脱氮除磷效率。本文主要介绍了污泥浓度高脱氮除磷过程中的有利因素。具体从反应速率、回流溶解氧、有机碳源分配、同程反硝化等方面进行解释。从而得出在处理设施允许的条件下应尽量提高污泥浓度来提高系统的脱氮除磷效率的观点。

【关键词】脱氮除磷；硝化；反硝化；污泥浓度；释磷；高泥龄

一、概述

当前，普遍认为污水处理厂污泥浓度正常值处于3000～4000mg/L，如污泥浓度过高，很可能导致生化系统能耗过高，微生物对于营养源竞争强度过大，导致有效菌种数量减少，出水水质下降，而且污泥浓度过高很可能导致二沉池翻泥，进一步影响出水水质。

然而，高污泥浓度（或者污泥龄长）并非一无是处，相反高污泥浓度在一定程度上能够提高脱氮除磷效率，对于特别的某些厂来说反而比较适合将污泥浓度控制在较高值，而不是在3000～4000mg/L范围，如深圳市布吉污水处理厂就是其中之一。（如表1）

通过表1可知2012年全年可以看出布吉污水处理厂生化池污泥浓度维持在较高的浓度，从数据看维持高浓度对生化池的脱氮除磷有一定的降解作用，其TP<0.5mg/L TN<15mg/L，MLSS值一直维持较高的浓度，这说明污泥中活性组分所占比例较高，可能导致污泥中聚磷菌的含量高，使得总磷去除率有所上升。

二、高污泥浓度促进脱氨除磷的因素

（一）高污泥浓度与脱氮关系

生物脱氮过程中，硝化作用的程度往往是生物脱氮的前提，其控制相对比较简单；反硝化作用是生物脱氮的关键，其受诸多因素影响较大，同时反硝化效果也很大程度上影响系统除磷。

1、高污泥浓度对硝化影响

影响硝化反应的环境因素有很多包括：PH、温度、SRT、DO、BOD/TKN、污泥浓度、有毒物质等。实际污水处理厂在工艺的运行中只能对SRT、DO、BOD/TKN、污泥浓度等参数进行控制。

（1）在好氧硝化过程中较高的污泥浓度其硝化细菌的浓度相对较高，因此好氧硝化反应的速率在高污泥浓度条件下较高。

（2）一定污泥泥龄是保证生物污泥中的硝化细菌存在的条件，同时创造良好的硝化细菌生存条件更能提高其在微生物菌群中所占比例，从而提高硝化细菌浓度。高污泥浓度下在厌氧阶段会有更多的BOD被消耗，进入好氧阶段其BOD/TKN也就相对更低些。一些研究表明活性污泥中硝化细菌所占的比例，与BOD/TKN呈反比关系。由于硝化菌是一类自养菌，有机基质的浓度并不是它的生长限制因素，但若有机基质浓度过高，会使生长速率较高的异氧菌迅速繁衍，争夺溶解氧，从而使自养菌的生长缓慢且好氧的硝化菌得不到优势，结果降低硝化速率。

（3）为保证活性污泥中硝化细菌的正常生长繁殖，泥龄一般应控制在8天以上。但为了使硝化细菌与其它异氧细菌有相对平衡的生存竞争力，应在污泥不发生严重老化前提下提高泥龄，相应也就是增大生物系统的污泥浓度。

2、高污泥浓度对反硝化影响

（1）反硝化反应过程中要求在无分子氧存在的条件下反硝化细菌才能利用硝酸盐及亚硝酸盐中的离子氧分解有机物。高污泥浓度的生物系统在硝化过程中可适当降低溶解氧值，同时保持硝化效果，因此使硝化末端降低溶解氧可以有效的减少硝酸盐回流液中所携带的溶解氧含量，降低分子氧在缺氧区对反硝化进程的影响，提高反硝化菌利用碳源的反硝化能力。同时高污泥浓度自身内源代谢好氧量也相对较强，可以进一步消耗回流及缺氧段中的溶解氧。再有非常高的污泥浓度会改变混合液的粘滞性，增大扩散阻力，从而也使回流携带的溶解氧降低，在一些使用明渠作为回流通道的处理工艺中可以减小回流跌落的充氧量。总之高污浓度对于降低实际工艺运行中反硝化阶段的DO值有较大作用。

（2）由于反硝化细菌是异氧型兼性细菌在污水处理系统大量存在，提高系统中的污泥浓度可有效的提高反硝化细菌的浓度。反硝化反应速度与硝酸盐亚硝酸盐浓度基本无关，而与反硝化细菌的浓度呈一级反应。因此在实际工艺运行中高污泥浓度可以缩短反硝化的时间减小缺氧段的有效容积。在缺氧段有效容积一定的件下，高污泥浓度的反硝化反应可以更好的利用有机基质中相对较难降解的有机物作为碳源进行反硝化反应。这一点对于脱氮除磷工艺，尤其C源不足的情况尤为重要。

（3）高污泥浓度其微生物菌胶团直径相对较大，在硝化反应过程中受溶解氧低的影响，氧的压力梯度较小，菌胶团内部容易形成缺氧环境从而发生反硝化反应。所以高污泥浓度可以促进同程反硝化。

（二）高污泥浓度与生物除磷的关系

1、高污泥浓度在厌氧区其聚磷菌浓度也相应较高，释磷的微生物量增多，后续好氧吸磷微生物量也就会相应增加，增大了系统整体的除磷作用。

2、厌氧区聚磷菌吸收VFA释磷，同时厌氧区在高污泥浓度的条件下可作为系统的厌氧酸化段，对水中的高分子难降解有机物起到厌氧水解作用，聚磷菌释磷过程中释放的能量，可供聚磷菌主动吸收乙酸、H+、等使之形成PHB形式贮存在菌体内，从而促进有机物的酸化过程，提高污水的可生化性增大后续处理过程中的反硝化反应所用碳源。

三、布吉污水厂实例分析

（一）布吉厂高污泥浓度的处理效果

在其二沉池出水SS指标正常情况下，生物池的上清液基本上可以达到出水排放标准，其TP<0.5mg/L TN<15mg/L。如下表可以看出，同期相比，1到12号，四组池污泥浓度较接近。而从13号到20号数据则表明，MLSS值迅速猛涨一直维持较高的浓度，这说明污泥中活性组分所占比例较高，可能导致污泥中聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的含量高，使得总磷、TN去除率有所上升。

一般的脱氮除磷理论极少有介绍污泥浓度与脱氮除磷之间的直接关系问题，但从微生物量与去除有机物、N、P的速率以及DO之间的关系等方面分析，可以初步解释在具有脱氮除磷功能的工艺中控制相对较高的污泥浓度对脱氮除磷是有利的。

四、结论

总之在脱氮除磷的污水处理工艺中在处理设施充足情况下应适当提高生物池内的污泥浓度，增强系统脱氮除磷能力。

1、高污泥浓度可提高处理工艺各单元的的反应速率，减小所需的反应时间。

2、高污泥浓度其菌胶团直径相对较高，其菌胶团内更容易形成缺氧反硝化，可能会发生同程反硝化。

3、高污泥浓度可有效降低回流中溶解氧含量，提高厌氧有效释磷、反硝化脱氮的有机物利用率。

4、高污泥浓度其相应具有较高的泥龄，生物系统内的优势菌种一般不受泥龄限制。因此在脱氮除磷工艺中各类主要功能细菌在适应脱氮除磷环境时形成优势菌种。

5、高污泥浓度在厌氧阶段的水解酸化作用，有利于后续反硝化作用时有机物的更好吸收利用。

当然高污泥浓度对污水处理厂也同样存在不利的影响因素，如曝气时扩散阻力增大，供氧的利用率下降；增大了二沉池的污泥负荷。同时在生物脱氮除磷过程中排泥是除磷的必需过程，排泥量的多少很大程度上影响系统的除磷效果，因此在污水厂运行时，应保证每天一定量排泥除磷的前提下，采用高污泥浓度运行。

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