污水處理技術之污泥濃度(du)對脫氮(dan)除磷的影響

污水處理(li)中污泥濃度是個關(guan)鍵指標，污泥脫(tuo)氮(dan)需要較長的(de)污泥齡，以便培養硝化細菌(jun)，下(xia)面分析(xi)下(xia)污泥濃度對脫(tuo)氮(dan)除(chu)磷(lin)的(de)影(ying)響。

一、脫氮除(chu)磷(lin)的控制(zhi)因(yin)素(su)

普(pu)遍觀(guan)點認為任何理想的(de)脫氮(dan)除磷工藝應控制以(yi)下幾個(ge)關(guan)鍵點：

a.泥齡(ling)控(kong)制應(ying)大(da)于(yu)硝(xiao)化菌、聚磷菌所需的泥齡。

b.回(hui)流至厭氧區的(de)(de)回(hui)流污泥盡(jin)可能少(shao)的(de)(de)攜帶氧，包括：分子(zi)氧、離子(zi)氧（NO3-N）。

c.回流至缺(que)氧段反硝化的混(hun)合(he)液盡可(ke)能少的攜帶分子氧。

d.進(jin)水(shui)碳源應滿足厭氧池有效釋磷、缺(que)氧池反(fan)硝化。

e.各生物處理功能單元應(ying)(ying)滿足在正常污泥濃(nong)度下各自所需的反(fan)應(ying)(ying)時(shi)間。

二(er)、污(wu)泥濃度與脫氮(dan)關系

生(sheng)(sheng)物脫氮過程中，硝(xiao)化作用的(de)程度(du)往往是(shi)生(sheng)(sheng)物脫氮的(de)前提，其控制相對比較簡單；反(fan)硝(xiao)化作用是(shi)生(sheng)(sheng)物脫氮的(de)關(guan)鍵，其受諸(zhu)多因素影(ying)響(xiang)(xiang)較大，同時反(fan)硝(xiao)化效(xiao)果也(ye)很大程度(du)上影(ying)響(xiang)(xiang)系統除磷。

1、污泥濃(nong)度對(dui)硝化影響

影響(xiang)硝化反應(ying)的環境因素有很多包括：PH、溫度、SRT、DO、BOD/TKN、污泥濃度、有毒物質等。實際污水處理廠在工藝的運行中只能對SRT、DO、BOD/TKN、污泥濃度等參數進行控制。

a.在(zai)好(hao)氧硝(xiao)(xiao)化過程(cheng)中較高(gao)的(de)(de)污泥濃度其硝(xiao)(xiao)化細菌的(de)(de)濃度相對較高(gao)，因此好(hao)氧硝(xiao)(xiao)化反(fan)應(ying)的(de)(de)速率(lv)在(zai)高(gao)污泥濃度條(tiao)件下較高(gao)。

b.一定污泥泥齡是保證生(sheng)物污泥中(zhong)的(de)硝化(hua)細菌(jun)(jun)存在(zai)的(de)條(tiao)件(jian)，同時創(chuang)造良好(hao)的(de)硝化(hua)細菌(jun)(jun)生(sheng)存條(tiao)件(jian)更能提高(gao)(gao)其在(zai)微生(sheng)物菌(jun)(jun)群中(zhong)所占比例，從而提高(gao)(gao)硝化(hua)細菌(jun)(jun)濃度。高(gao)(gao)污泥濃度下在(zai)厭氧(yang)階段(duan)會有(you)更多的(de)BOD被消耗，進入好(hao)氧(yang)階段(duan)其BOD/TKN也就相(xiang)對(dui)更低些。

一些(xie)研究表明活性污(wu)泥中硝化細菌(jun)所占(zhan)的比例，與BOD/TKN呈反比關系。由于硝化菌是一類自養菌，有機基質的濃度并不是它的生長限制因素，但若有機基質濃度過高，會使生長速率較高的異氧菌迅速繁衍，爭奪溶解氧，從而使自養菌的生長緩慢且好氧的硝化菌得不到優勢，結果降低硝化速率。

c. DO值一(yi)般(ban)是污(wu)水處(chu)理(li)廠硝(xiao)化(hua)(hua)階段的重(zhong)要(yao)重(zhong)要(yao)指標，一(yi)般(ban)情(qing)況下DO值在(zai)2mg/L以(yi)上。在(zai)大多數氧化(hua)(hua)溝工藝(yi)中其(qi)溝內平(ping)均DO值都很難達到2mg/L，一(yi)般(ban)維(wei)持在(zai)1mg/L或(huo)更低水平(ping)，但(dan)其(qi)硝(xiao)化(hua)(hua)效果仍(reng)然良好，分析原(yuan)因為氧化(hua)(hua)溝特有的相對較高(gao)污(wu)泥濃度(du)雖(sui)然其(qi)溝內DO值較低，但(dan)其(qi)它有利于(yu)硝(xiao)化(hua)(hua)的因素(su)增強。

污(wu)泥濃度增高(gao)(gao)，也(ye)就增大生(sheng)(sheng)物處理(li)池的(de)的(de)有效容積，同時降低(di)了負荷(he)等。從另一角度分(fen)析提高(gao)(gao)污(wu)泥濃度其微生(sheng)(sheng)物好氧量也(ye)相應增加，在同等曝氣(qi)量條件下，溶(rong)解(jie)氧儀顯現出來的(de)數值也(ye)應該較低(di)。以上幾點說明提高(gao)(gao)污(wu)泥濃度，生(sheng)(sheng)物池中的(de)DO值可適當降低，硝化效果仍可維持良好水平。

d.為保證活性污泥(ni)中(zhong)硝(xiao)化(hua)(hua)細(xi)菌的(de)正常(chang)生長繁殖，泥(ni)齡一般應(ying)控制在(zai)8天以上。但為了使硝(xiao)化(hua)(hua)細(xi)菌與其它異氧細(xi)菌有相(xiang)(xiang)對平衡的(de)生存競爭力(li)，應(ying)在(zai)污泥(ni)不發生嚴(yan)重老化(hua)(hua)前提(ti)(ti)下提(ti)(ti)高(gao)泥(ni)齡，相(xiang)(xiang)應(ying)也(ye)就是增大生物系統的(de)污泥(ni)濃(nong)度。

2、污(wu)泥濃度對反硝化(hua)影(ying)響

生物反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)作用(yong)即為(wei)(wei)在(zai)缺氧條件下反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)細菌(jun)利用(yong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽中(zhong)的離子氧分解(jie)有機(ji)物的過程，硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽即被還(huan)原(yuan)為(wei)(wei)N2，完成脫氮過程。反硝化過程中的反硝化細菌是大量存在于污水處理系統中的異氧型兼性細菌，在有氧存在條件下，反硝化細菌利用氧進行呼吸、氧化分解有機物。

在無(wu)分(fen)子(zi)氧(yang)的條件下，同(tong)時存(cun)在硝(xiao)(xiao)酸和(he)亞硝(xiao)(xiao)酸離子(zi)時，它們能(neng)用(yong)這些離子(zi)中(zhong)的氧(yang)進行呼吸，使有(you)機質氧(yang)化分(fen)解。反硝(xiao)(xiao)化細菌能(neng)夠利用(yong)各種各樣的有(you)機基質作為反硝(xiao)(xiao)化過(guo)程中(zhong)的電子(zi)供體，其中(zhong)包括：

碳水化合物(wu)、有(you)機(ji)酸(suan)類、醇類以及甚至像(xiang)烷烴類、苯(ben)酸(suan)鹽類和其它(ta)的苯(ben)衍(yan)生物(wu)這些化合物(wu)，它(ta)們(men)往(wang)往(wang)是廢(fei)水的主要組分。影響反(fan)硝化速率(lv)的因(yin)素較多，包括PH值、溫度、DO、碳氮比、污泥濃度等，實際污水處理廠在工藝的運行中只能對DO、污泥濃度等參數進行控制。碳氮比雖然是反硝化反應中重要的影響因素但其和來水水質有很大關系一般實際運行中很難控制。

a.反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應過程(cheng)(cheng)中要求在無分子氧(yang)存在的條件下(xia)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)細菌才能(neng)利用(yong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽及亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽中的離子氧(yang)分解有機物。之前提到，高(gao)污泥濃度(du)的生物系統在硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)過程(cheng)(cheng)中可適(shi)當(dang)降(jiang)低溶解氧(yang)值(zhi)，同時保持硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)效(xiao)(xiao)果，因(yin)此(ci)使硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)末端降(jiang)低溶解氧(yang)可以有效(xiao)(xiao)的減少(shao)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽回流液(ye)中所攜帶的溶解氧(yang)含量，降(jiang)低分子氧(yang)在缺氧(yang)區對反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)進程(cheng)(cheng)的影(ying)響，提高(gao)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)菌利用(yong)碳源的反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)能(neng)力。

同時高污泥濃(nong)度自身內源代謝好氧量也相(xiang)對較強，可以進一步(bu)消耗回(hui)流(liu)(liu)及缺氧段(duan)中(zhong)的(de)(de)溶(rong)解氧。再(zai)有非常(chang)高的(de)(de)污泥濃(nong)度會改變混合液的(de)(de)粘(zhan)滯性，增(zeng)大擴散(san)阻力，從而也使回(hui)流(liu)(liu)攜帶的(de)(de)溶(rong)解氧降低，在一些(xie)使用明渠作(zuo)為回(hui)流(liu)(liu)通(tong)道的(de)(de)處理(li)工藝中(zhong)可以減小回(hui)流(liu)(liu)跌落的(de)(de)充氧量。總之(zhi)高污濃(nong)度對于降低實際工藝運(yun)行中(zhong)反硝(xiao)化(hua)階(jie)段(duan)的(de)(de)DO值有較大作用。

b.由于反(fan)硝(xiao)(xiao)化細(xi)菌(jun)是異(yi)氧(yang)型兼性細(xi)菌(jun)在(zai)污水處理系(xi)統大量存在(zai)，提(ti)高(gao)系(xi)統中的(de)(de)污泥濃(nong)度(du)可有(you)效的(de)(de)提(ti)高(gao)反(fan)硝(xiao)(xiao)化細(xi)菌(jun)的(de)(de)濃(nong)度(du)。反(fan)硝(xiao)(xiao)化反(fan)應(ying)速度(du)與(yu)硝(xiao)(xiao)酸鹽亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽濃(nong)度(du)基本無(wu)關，而與(yu)反(fan)硝(xiao)(xiao)化細(xi)菌(jun)的(de)(de)濃(nong)度(du)呈(cheng)一(yi)級(ji)反(fan)應(ying)。因此在(zai)實際(ji)工(gong)藝(yi)運行中高(gao)污泥濃(nong)度(du)可以縮(suo)短反(fan)硝(xiao)(xiao)化的(de)(de)時(shi)間(jian)減小缺氧(yang)段(duan)的(de)(de)有(you)效容(rong)積(ji)。

在缺氧段有(you)效容積一(yi)定的(de)件下，高污泥(ni)濃度的(de)反(fan)硝化反(fan)應(ying)可(ke)以更好的(de)利用有(you)機基(ji)質中相對(dui)較難(nan)降解的(de)有(you)機物作為碳(tan)源(yuan)進行反(fan)硝化反(fan)應(ying)。這一(yi)點對(dui)于脫氮除磷工藝，尤其C源不足的情況尤為重要。

c.高(gao)污(wu)泥濃(nong)度(du)(du)其微生物菌膠團直徑相對較大，在硝化反應過程中受溶解氧低的影(ying)響，氧的壓力(li)梯度(du)(du)較小，菌膠團內部容易形(xing)成缺氧環境從而發(fa)生反硝化反應。所以高(gao)污(wu)泥濃(nong)度(du)(du)可以促(cu)進同程反硝化。

三、污泥濃(nong)度與生物除磷

生物除磷的關鍵(jian)點是提高聚磷菌在活性污(wu)泥系(xi)統中所占比例，同時在系(xi)統運行過程(cheng)中大(da)量增長繁殖(zhi)，在排出系(xi)統時聚磷菌體(ti)內含磷量維持在一個較高水平。

為(wei)(wei)了提高(gao)系統中聚(ju)磷(lin)菌(jun)所占活性污(wu)泥的(de)比例就(jiu)要為(wei)(wei)聚(ju)磷(lin)菌(jun)營(ying)造更優越的(de)適合其生(sheng)長(chang)繁殖的(de)環境(jing)及(ji)(ji)水力條件，即工藝流程上有(you)良好的(de)厭氧(yang)(yang)、好氧(yang)(yang)環境(jing)，厭氧(yang)(yang)區(qu)的(de)環境(jing)因素控制對聚(ju)磷(lin)菌(jun)的(de)生(sheng)長(chang)繁殖，以及(ji)(ji)除磷(lin)功能的(de)實(shi)現尤為(wei)(wei)重要。厭氧(yang)(yang)區(qu)的(de)高(gao)污(wu)泥濃度對于聚(ju)磷(lin)菌(jun)更為(wei)(wei)有(you)利。

a. 高(gao)(gao)污泥濃度在厭氧區其聚磷(lin)菌濃度也相應較(jiao)高(gao)(gao)，釋磷(lin)的微生(sheng)物(wu)量增多，后續(xu)好氧吸磷(lin)微生(sheng)物(wu)量也就會相應增加，增大了系統整體的除磷(lin)作用。

b.厭(yan)(yan)(yan)氧區聚磷(lin)(lin)菌(jun)吸收(shou)VFA釋磷(lin)(lin)，同時厭(yan)(yan)(yan)氧區在(zai)高污泥(ni)濃度的條(tiao)件(jian)下可作為(wei)系統的厭(yan)(yan)(yan)氧酸(suan)化(hua)段，對水中(zhong)的高分子難降解有機物(wu)(wu)起(qi)到(dao)厭(yan)(yan)(yan)氧水解作用，聚磷(lin)(lin)菌(jun)釋磷(lin)(lin)過(guo)程中(zhong)釋放的能量，可供聚磷(lin)(lin)菌(jun)主動吸收(shou)乙酸(suan)、H+、等使之形(xing)成(cheng)PHB形(xing)式(shi)貯存(cun)在(zai)菌(jun)體內，從而(er)促進有機物(wu)(wu)的酸(suan)化(hua)過(guo)程，提高污水的可生(sheng)化(hua)性增(zeng)大后續處理過(guo)程中(zhong)的反硝化(hua)反應(ying)所用碳源。

四、總結

總之在脫氮除磷的污(wu)水(shui)處理(li)工藝中在處理(li)設施充足情況下應適當提高生物池(chi)內的污(wu)泥濃度，增強(qiang)系統(tong)脫氮除磷能力(li)。

a.高(gao)污泥(ni)濃(nong)度可提(ti)高(gao)處理工藝各單(dan)元的的反應速率，減小所需(xu)的反應時(shi)間。

b.高污泥(ni)濃度其菌膠團直徑相對(dui)較高，其菌膠團內更容(rong)易(yi)形成缺氧反(fan)硝(xiao)化，可能會發生同程反(fan)硝(xiao)化。

c.高污泥濃(nong)度(du)可(ke)有(you)效降(jiang)低回流中溶(rong)解氧含量，提高厭氧有(you)效釋磷、反硝化脫氮的有(you)機物利用率。

d.高(gao)污泥濃度其相應(ying)具有較(jiao)高(gao)的(de)泥齡(ling)，生物(wu)系統內的(de)優(you)勢菌(jun)種(zhong)(zhong)一般不(bu)受泥齡(ling)限制。因此在脫氮除(chu)磷(lin)工藝(yi)中各(ge)類主要(yao)功(gong)能細(xi)菌(jun)在適(shi)應(ying)脫氮除(chu)磷(lin)環境時形成(cheng)優(you)勢菌(jun)種(zhong)(zhong)。

e.高污(wu)泥濃(nong)度在厭氧(yang)階(jie)段的(de)水解酸(suan)化作(zuo)用(yong)，有利(li)于后續反(fan)硝化作(zuo)用(yong)時有機(ji)物的(de)更(geng)好吸收利(li)用(yong)。

當然(ran)高污(wu)泥濃(nong)度對(dui)污(wu)水處理廠也同(tong)樣(yang)存在(zai)(zai)不利(li)的(de)(de)影響因素，如曝氣時擴散阻力(li)增(zeng)大，供氧的(de)(de)利(li)用(yong)率下(xia)降(jiang)；增(zeng)大了二沉池的(de)(de)污(wu)泥負荷(he)。同(tong)時在(zai)(zai)生物(wu)脫(tuo)氮除磷(lin)過程中排泥是除磷(lin)的(de)(de)必需過程，排泥量(liang)的(de)(de)多(duo)少很大程度上(shang)影響系統的(de)(de)除磷(lin)效(xiao)果(guo)，因此在(zai)(zai)污(wu)水廠運行時，應保證(zheng)每天一(yi)定量(liang)排泥除磷(lin)的(de)(de)前提(ti)下(xia)，采用(yong)高污(wu)泥濃(nong)度運行。