Orbal 氧化沟同时硝化/反硝化及生物除磷的机理研究

摘要：对6个采用分段、闭环沟道的Orbal氧化沟工艺运行数据进行了分析评定，以确定在该工艺中同时发生生物脱氮除磷的程度。较低的总氮出水浓度表明，同时硝化/反硝化在Orbal工艺中很易发生。由于泥龄较长并保持外沟道低溶解氧，有利于硝化菌的生长并提高脱氮效率；由于每个沟道处于相对均匀混合的状态，因此沟道内没有明显的好氧或缺氧段之分，表明产生反硝化的必要的缺氧环境可能发生在菌胶团内部。采用国际水协 (IAWQ) 活性污泥1号模型 (ASMⅠ) 对出水总磷数据分析及观测到的相对于BOD负荷的磷的去除表明，生物除磷可能发生。本研究的基本假设认为，同时生物除营养化产生于三个基本原理：① 生物反应池的混合形态可以形成生物除营养所必需的缺氧及/或厌氧段，即大环境；② 在菌胶团内部形成的缺氧及/或厌氧段，即微环境；③ 系统中存在新的、专用微生物。上述机理在任何生物除营养化系统中都会有不同程度的发生。本研究的目的是鉴别影响这三个机理在同时生物除营养化系统中所起相对作用的因素。

关键词：生物处理 生物除磷 硝化/反硝化 同时生物去除营养 氧化沟

活性污泥法是一种废水生物处理工艺，它也可设计成除营养即脱氮除磷的构形，通过混合使非曝气段形成缺氧及厌氧环境而达到上述目的。Grady、Daigger及Lim[1]定义了其发生在各段中的功能及获得不同除营养程度的必要条件。采用这些明确定义的缺氧及厌氧段工艺已发展了20年，至今仍在污水处理中广为应用。

与此同时，在那些没有很明显的缺氧及厌氧段的活性污泥工艺中，人们曾多次观察到脱氮除磷现象，在曝气系统中也曾多次观察到氮的消失[2]，这些现象被称为同时硝化/反硝化。另外，人们在同一个曝气池中也观察到生物除磷现象[3、4](其中并没有正式的厌氧段存在)。正如表1所列，同时去除营养(氮及/或磷)即SBNR系统提供了今后降低投资并简化生物除营养(BNR)技术的可行性。然而，对于SBNR的机理至今还没有很深入地认识与了解，它不仅仅是一个设计与运行的简单问题。如果能对其应用机理很好地进行分析，则SBNR的推广应用范围将更广泛，使其能在现有处理设施中更易被采用。

表1 SBNR的优缺点 优点用3个沟道的Orbal工艺。

表2 对污水厂运行的研究概况 污水厂 表7 Elmwood 污水厂采用IAWQ ASM Ⅱ模型的工艺分析 地点n: IAWQ 19th Biennial International Conference Preprint Book 1.1998 1～8

10 Mino T, Van Loosdrecht M C M, Heijnen J J. Microbiology and biochemistry of the enhanced biological phosphate removal process. Water Research, 1998; 32:3193～3207

11 Daigger G T, Crawford G V, Shaughnessey M O et al. The use of coupled refined stoichiometric and kinetic/stoichiometric models to characterize entire wastewater treatment plants. In: Proceedings of the Water Environment Federation 71st Annual Conference & Exposition 1998 .617～628