同步脫氮除磷工藝是具有同步脫氮、除磷為目的工藝，例如我們常用的AAO、氧化溝等工藝，但是，在實(shí)際運(yùn)行過程中，同步脫氮除磷技術(shù)還存在一些問題，會導(dǎo)致氨氮與TP的交替超標(biāo)。

1、泥齡問題

作為硝化過程的主休,硝化菌通常都屬于自養(yǎng)型專性好氧菌.這類微生物的一個突出特點(diǎn)是繁殖速度慢,世代時間較長.在冬季,硝化菌繁殖所需世代時間可長達(dá)30d以上;即使在夏季,在泥齡小于5d的活性污泥中硝化作用也十分微弱.聚磷菌多為短世代微生物,為探討泥齡對生物除磷工藝的影響,Rensink等(1985年)歸納了以往的研究成果,并指出降低泥齡將會提高系統(tǒng)的除磷效率。

可見聚磷微生物所需要泥齡很短。泥齡在3.0d左右時,系統(tǒng)仍能維持較好的除磷效率.此外,生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥.為了保證系統(tǒng)的除磷效果就不得不維持較高的污泥排放量,系統(tǒng)的泥齡也不得不相應(yīng)的降低.顯然硝化菌和聚磷菌在泥齡上存在著矛盾。若泥齡太高,不利于磷的去除;泥齡太低,硝化菌無法存活,且泥量過大也會影響后續(xù)污泥處理.針對此矛盾,在污水處理工藝系統(tǒng)設(shè)計及運(yùn)行中,一般所采用的措施是把系統(tǒng)的泥齡控制在一個較窄范圍內(nèi),兼顧脫氮與除磷的需要.這種調(diào)和,在實(shí)踐中被證明是可行的。

為了能夠充分發(fā)揮脫氮與降磷兩類微生物的各自優(yōu)勢,可采取的其它對策大致上有兩類。

第一類是設(shè)立中間沉淀池,搞兩套污泥回流系統(tǒng)使不同泥齡的微生物居于前后兩級,第一級泥齡很短,主要功能是除磷;第二級泥齡較長,主要功能是脫氮.該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是成功地把兩類泥齡不同的微生物分開.但是,這類工藝也是存在局限性.第一,兩套污泥回流系統(tǒng),再加上中間沉淀池和內(nèi)循環(huán),使該類工藝流程長且比較復(fù)雜.第二,該類工藝把原來常規(guī)A2/O工藝中同步進(jìn)行的吸磷和硝化過程分離開來,而各自所需的反應(yīng)時間又無法減少,因而導(dǎo)致工藝總的停留時間變長.第三,該工藝的第二級容易發(fā)生碳源不足的情況,致使脫氮效率大受影響.此外,由于吸磷和硝化都需要好氧條件,工藝所需的曝氣量也可能有所增加。

第二類方法是在A2/O工藝好氧區(qū)的適當(dāng)位置投放填料.由于硝化菌可棲息于填料表面不參與污泥回流,故能解決脫氮除磷工藝的泥齡矛盾.這種作法的優(yōu)點(diǎn)是既達(dá)到了分離不同泥齡微生物的目的,又維持了常規(guī)A2/O工藝的簡捷特點(diǎn)。

但是該工藝也必須解決好以下幾個問題:①投放填料后必須給懸浮性活性污泥以優(yōu)先的和充分的增殖機(jī)會,防止生物膜越來越多而MLSS越來越少的情況發(fā)生;②要保證足夠的攪拌強(qiáng)度,防止因填料截留作用致使污泥在填料表面間大量結(jié)團(tuán);③填料投放量必須適中,投放量太少難以發(fā)揮作用,太多則難免出現(xiàn)對污泥的截留.此外,填料的類型和布置方式都應(yīng)作慎重考慮。

2、碳源問題

碳是微生物生長需要要最大的營養(yǎng)元素.在脫氮除磷系統(tǒng)中,碳源大致上消耗于釋磷,反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面.其中釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中的易降解部分,尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大. 一般來說,城市污水中所含的易降解COD的數(shù)量是十分有限的,以VFA為例,通常只有幾十mg/L.所以在城市污水生物脫氮除磷系統(tǒng)的釋磷和反硝化之間,存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。

解決這一問題一般需要從兩個方面來考慮.一是從工藝外部采取措施,增加進(jìn)水易降解COD的數(shù)量,例如取消初沉池,污泥消化液回流,將初沉池改為酸化池等都有一定作用,還可考慮外加碳源的方法.二是從工藝內(nèi)部考慮,權(quán)衡利弊,更合理地為反硝化和釋磷分配碳源,常規(guī)脫氮除磷工藝總是優(yōu)先照顧釋磷的需要,把厭氧區(qū)放在工藝的前部,缺氧區(qū)置后.這種作法當(dāng)然是以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提.但是,釋磷本身并不是脫氮除磷工藝的最終目的.就工藝的最終目的而言.把厭氧區(qū)前置是否真正有利,利弊如何,是值得進(jìn)一步研究的.根據(jù)對厭氧有效釋磷可能并不是好氧過度吸磷充分必要條件的新認(rèn)識,倒置A2/O工藝(見圖3)將缺氧區(qū)放在工藝最前端,厭氧區(qū)置后。經(jīng)過這種改變,脫氮菌可以優(yōu)先獲得碳源,反硝化速率得到大幅度提高.同時,原來困擾脫氮除磷工藝的硝酸鹽問題不存在了,所有污泥都將經(jīng)歷完整的釋磷和吸磷過程,除磷能力不僅未受影響,反而有所增強(qiáng)。這種新的碳源分配方式對脫氮除磷工藝的實(shí)踐和機(jī)理研究都有重要意義。