可持續(xù)廢水生物脫氮除磷技術(shù)
傳統(tǒng)廢水生物處理工藝(如,傳統(tǒng)活性污泥法中的氧化溝、A/O、SBR、UNITANK等)存在著以能(耗氧)消能(去除COD)、導(dǎo)致大量二氧化碳釋放大氣這樣的缺陷。此外,反硝化與磷的生物聚集需要外加碳源(COD)、以及產(chǎn)生大量剩余污泥等現(xiàn)實(shí)情況也是傳統(tǒng)廢水生物處理工藝中存在的主要問題。面對(duì)全球日趨收緊的廢水排放標(biāo)準(zhǔn),特別是在各國(guó)廢水處理的重點(diǎn)已轉(zhuǎn)向營(yíng)養(yǎng)物(氮、磷)脫除的情況下,仍然采用傳統(tǒng)廢水生物處理工藝會(huì)使上述問題顯得更為突出。
在強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的今天,可持續(xù)的概念也應(yīng)在廢水處理技術(shù)中得到體現(xiàn)。可持續(xù)廢水處理技術(shù)概念具有兩個(gè)層次的涵義。首先,與傳統(tǒng)觀念中視廢水為"廢物"這樣的看法不同,從可持續(xù)的角度應(yīng)把廢水看作是能源與資源的載體。換句話說,就是應(yīng)盡可能地轉(zhuǎn)化和回收廢水中的有用成分。其次,轉(zhuǎn)化與回收所采用的關(guān)鍵技術(shù)本身應(yīng)具有能/資源消耗量最低之優(yōu)點(diǎn)。顯然,能/資源回收與節(jié)省的雙重作用便會(huì)使廢水處理技術(shù)朝著可持續(xù)的方向發(fā)展。實(shí)際上,廢水中的COD(有機(jī)物)是一種能量的載體,即,一種潛在的綠色能源。因此,二級(jí)廢水處理不應(yīng)該是使用能量(通過曝氣)使COD簡(jiǎn)單穩(wěn)定化到CO2(傳統(tǒng)方法即如此),而應(yīng)盡可能地將其先轉(zhuǎn)化為能量物質(zhì)?甲烷。此外,廢水中的含磷化合物也非常值得(技術(shù)上亦簡(jiǎn)單可行)回收,因?yàn)槿虻乇砹自词钟邢?。?dāng)所謂的污染物(COD、N、P)基本上從廢水中被轉(zhuǎn)化、回收或去除殆盡后,處理水水質(zhì)實(shí)際上已接近許多非飲用水(如城市綠化、人工水景、道路噴灑、屋宇建造、廁所沖洗等等)水質(zhì)指標(biāo),這亦使廢水資源化順理成章?!?br />
由上可見,技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)廢水處理的關(guān)鍵。在這方面,新近在荷蘭研發(fā)并已應(yīng)用的三項(xiàng)生物脫氮除磷技術(shù),“反硝化除磷”(denitrifying dephosphatation)、“中溫亞硝化”(SHARON)、"厭氧氨(氮)氧化 "(ANAMMOX),為可持續(xù)廢水處理從概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。反硝化除磷將反硝化脫氮與生物聚磷有機(jī)地合二為一,從而使COD的消耗量減少一半、曝氣量減少三分之一、剩余污泥量相應(yīng)減少百分之五十。中溫亞硝化使硝化的終點(diǎn)到亞硝酸氮為止,節(jié)省四分之一的硝化需氧量,可為從亞硝酸氮起始的反硝化或厭氧氨氧化創(chuàng)造最佳的技術(shù)路徑。厭氧氨氧化使氨氮短途徑轉(zhuǎn)化成為可能。氨氮的這種氧化方式以亞硝酸氮作為電子接受體,可實(shí)現(xiàn)氨氮完全自養(yǎng)氧化。中溫亞硝化(或生物膜內(nèi)的部分硝化)與厭氧氨氧化相結(jié)合,是最可持續(xù)的生物脫氮方式,這種方式不僅不需要消耗有機(jī)碳源(COD),同時(shí)可減少硝化需氧量的六成以上。
根據(jù)可持續(xù)廢水處理的概念,基于上述三項(xiàng)革命性的廢水生物處理技術(shù),并應(yīng)用一些現(xiàn)有的實(shí)用性技術(shù),一個(gè)以城市廢水處理為對(duì)象的可持續(xù)生物脫氮除磷工藝已由荷蘭?中國(guó)政府間環(huán)境技術(shù)合作研究提出。這個(gè)推薦工藝突出廢水中綠色能源(COD)轉(zhuǎn)化(甲烷)、含磷化合物回收(以鳥糞石形式)、處理水回用。工藝的首端應(yīng)用A/B法中的A段,目的是為了濃縮COD(以生物污泥形式),并使之在消化池中轉(zhuǎn)化為甲烷。由A段處理后剩余的COD應(yīng)剛好滿足于反硝化除磷的需要,避免COD無目的的簡(jiǎn)單氧化。含有高濃度氮、磷的污泥消化液首先以含錳化合物沉淀其中的磷,形成可回收的鳥糞石(MAP);接著以生物膜內(nèi)的厭氧氨氧化去除氨氮。兩股處理水混合后再經(jīng)簡(jiǎn)單處理(如砂濾、消毒)便可回用。
可持續(xù)城市廢水生物脫氮除磷推薦工藝不僅適合于新的廢水處理場(chǎng)平地新建,而且也適用于已有廢水處理場(chǎng)的升級(jí)改造。
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