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欧洲城市污水处理技术新概念———可持续生物除磷脱氮工艺(上)
郝晓地汪慧贞钱易 Mark van Loosdrecht
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提要传统污水处理工艺以能消能,消耗大量有机碳源,剩余污泥产量大,同时释放较多 CO2
(因耗能) 到大气之中。当今,全球普遍强调的可持续发展经济模式在污水处理领域也得到体现。因
此,研发以节省能(资) 源消耗、并最大程度回收(用) 有用能(资) 源的可持续污水处理工艺已势在必
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行,在详细介绍两种新近在欧洲出现的可持续处理工艺———反硝化除磷、厌氧氨(氮) 氧化的基础上,
提出一个以转换有机能源(甲烷) 、回收磷酸盐(鸟粪石) 、回用处理水(非饮用目的) 为目标的可持续
城市污水生物除磷脱氮推荐工艺。
关键词可持续处理工艺除磷脱氮反硝化除磷厌氧氨(氮) 氧化亚硝化 COD 甲烷化
磷酸盐回收处理水回用
当今世界, 污水处理的主要对象为有机物学及生物化学方面的新发现或新认识。荷兰研究人
(COD) 、氨氮和磷酸盐。传统上,COD 和氨氮的脱员 Mulder[2 ]在 10 年前发现了“厌氧氨(氮) 氧化”现
除一般由生物氧化和硝化/ 反硝化完成;磷酸盐或通象。与此同时,南非、荷兰、日本等国科学家对生物
过细菌的生物聚集、或靠化学沉淀去除。传统工艺摄/ 放磷代谢机理重新认识后确定了“反硝化除磷”
存在以下弊端: ①COD 氧化和硝化耗能巨大,且在新途径[4~5 ] 。这两种新技术的研发与应用对发展可
COD 氧化中,无形中失去贮存在 COD 内的大量化持续污水生物处理工艺具有划时代意义的推动作
学能(每 kgCOD 约含 1 4 × 107 J 代谢热) ; ②反硝化用。本文以“厌氧氨氧化”和“反硝化除磷”技术为蓝
与磷的生物聚集均需消耗 COD ; ③剩余污泥量大; 本,详细介绍它们的技术原理、工艺流程以及在欧洲
④耗能造成大量二氧化碳释放,并进入大气。的应用情况;在此基础之上提出一个以转换有机能
污水排放标准的不断收紧是目前世界各国普遍源(甲烷) 、回收磷化合物(鸟粪石) 和回用处理水(非
的发展趋势;以控制富营养化为目的的氮、磷脱除已饮用目的) 为目标的可持续城市污水生物除磷脱氮
成为各国主要的奋斗目标。无疑,应付日趋严格的技术推荐工艺。
排放标准,传统工艺会因上述弊端而雪上加霜[1 ] 。 1 可持续生物除磷脱氮工艺技术基础
在此情形下,发展可持续污水处理工艺变得势在必目前欧洲以单一去除 COD 为目的的污水处理
行。所谓可持续污水处理工艺就是朝着最小的工艺已不多见,代之以除磷脱氮为主要对象的生物
COD 氧化、最低的 CO2 释放、最少的剩余污泥产量营养物去除(BNR ,Biological Nutrient Removal) 工
以及实现磷回收和处理水回用等方向努力。这就需艺。一方面,这是迫于污水排放标准不断提高的压
要以较综合的方式来解决污水处理问题,即污水处力;另一方面,COD 氧化以能消能,同可持续污水处
理不应仅仅是满足单一的水质改善,同时也需要一理概念相悖。从这个意义上说,污水处理过程中应
并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题, 最大限度地降低 COD 消耗量并使过剩的 COD 甲烷
且所采