污水處理廠生物脫氮工藝運(yùn)行問題對策

　　[摘 要]目前，與發(fā)達(dá)國家相比，我國城市污水處理行業(yè)發(fā)展相對緩慢，污水處理常用的方法主要有活性污泥法、氧化溝法和厭氧-缺氧-好氧法，在我國市場的占有率較高。由于技術(shù)落后、污泥利用率低等原因，我國城市污水處理效果不夠理想，還有很大的提高空間。
　　[關(guān)鍵詞]污水處理廠；生物脫氮；應(yīng)用
　　中圖分類號(hào)：S705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0399-01
　　1.城市污水處理技術(shù)
　�。�1）活性污泥法。活性污泥法屬于好氧生物處理法，是城市污水處理工藝中常用方法之一。它主要包括曝氣池、二沉池、回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)和供氧系統(tǒng)，該方法可除去污水中溶解性和可生化類有機(jī)物、懸浮物，同時(shí)也可去除部分磷和氮，被認(rèn)為是污水處理中去除有機(jī)物的最有效方法之一。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示國內(nèi)外50%左右的工業(yè)廢水和超過95%的城市污水處理方法均采用活性污泥法。
　�。�2）氧化溝法。氧化溝法與傳統(tǒng)活性污泥法的主要區(qū)別是曝氣池是首尾相連的循環(huán)流溝渠，它主要包含曝氣裝置、混合設(shè)備、進(jìn)出水裝置、溝體和導(dǎo)流共五個(gè)部分。由于該方法的水力停留時(shí)間和污泥齡較長，有機(jī)負(fù)荷較低，因此與活性污泥法相比，氧化溝法可以忽略調(diào)節(jié)池、初沉池甚至二沉池。由此可見，該方法在一定程度上簡化了污水處理流程，提高了工作效率，也使得建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用大大降低；但研究結(jié)果顯示，該方法在寒冷地區(qū)對污水的處理效果并不理想。
　　（3）厭氧-缺氧-好氧法。該方法是生物脫氮除磷工藝的簡稱，它的操作流程簡單，是應(yīng)用較為廣泛的脫氮除磷工藝。生物脫氮除磷工藝的水力停留時(shí)間較小，污泥中磷濃度含量較高（>2.5%），能較好地耐受沖擊負(fù)荷，因此運(yùn)行穩(wěn)定，污水處理效果相對較好。除此之外，常用的城市污水處理技術(shù)還包括厭氧好氧工藝法、曝氣生物濾池、城市污水SPR除磷工藝、循環(huán)式活性污泥法等，各方法均有自己獨(dú)特的優(yōu)勢與不足，如何將各方法的特點(diǎn)結(jié)合起來更好地應(yīng)用于城市污水處理，是提高污水處理效率、節(jié)約用水的重要途徑。
　　2.城市污水處理面臨的問題
　　2.1 技術(shù)落后、污泥利用率低
　　污水處理技術(shù)是城市污水處理效率高低的重要保障，近幾年來，我國城市污水處理技術(shù)在融合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上有了飛躍的發(fā)展，同時(shí)也通過自主創(chuàng)新開發(fā)了適合于我國城市污水的處理新技術(shù)；但與國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)水平相比還差距甚遠(yuǎn)，主要存在能耗高、資源化和處理效率低等問題。其次，污水處理過程中會(huì)產(chǎn)生具有惡臭、富含重金屬、病原微生物等特點(diǎn)的污泥，這些污泥極難填埋，若處理不當(dāng)會(huì)引發(fā)二次污染，但污泥作為一種農(nóng)作物復(fù)合肥料，目前在我國的利用率僅為20%左右，如何將污泥充分利用，獲得較好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益也是城市污水處理面臨的重要問題之一。
　　2.2 設(shè)施設(shè)置缺乏合理性、管理水平有限
　　城市污水處理廠與污水收集設(shè)施相脫節(jié)，導(dǎo)致污水處理設(shè)施設(shè)置不夠科學(xué)合理，不能充分發(fā)揮處理技術(shù)的優(yōu)勢，達(dá)不到預(yù)期處理效果。其次，處理廠操作人員技術(shù)水平有限，缺乏系統(tǒng)專業(yè)的培訓(xùn)，嚴(yán)重制約了部分污水處理廠的正常運(yùn)行。
　　3.生物脫氮原理
　　污水生物處理中氮的轉(zhuǎn)化包括：同化、氨化、硝化和反硝化作用。
　　3.1 同化作用
　　污水生物處理過程中，一部分氮被同化為微生物細(xì)胞的組分。雖然微生物的內(nèi)源呼吸和溶菌作用會(huì)使一部分細(xì)胞中的氮又以有機(jī)氮和氨氮的形式回到污水中，但殘留物中的氮可以在二沉池中以剩余污泥的形式得以去除。
　　3.2 氨化作用
　　有機(jī)氮化合物在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨氮，這一過程稱為氨化反應(yīng)。
　　3.3 硝化作用
　　在硝化細(xì)菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解、氧化。首先，在亞硝化單胞菌的作用下，氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，繼而由硝化桿菌氧化為硝酸氮。這兩種細(xì)菌統(tǒng)稱為硝化細(xì)菌。
　　3.4 反硝化作用
　　反硝化過程是指在缺氧條件下，反硝化細(xì)菌將硝化過程產(chǎn)生的亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮還原成氣態(tài)氮（N2、N2O或NO），排放到大氣中。
　　4.短程硝化反硝化國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　王江寬采用SBR反應(yīng)器研究了非單一因素控制條件下短程硝化反硝化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，升高溫度可促進(jìn)低DO和SRT條件下短程硝化反硝化的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，該研究提高了系統(tǒng)有機(jī)物的去除效率，擴(kuò)大了實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化的DO范圍，表明高pH值和適宜SRT有利于短程硝化反硝化的實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行。
　　O.Canals等將微生物群落作為短程生物脫氮的性能指標(biāo)進(jìn)行了研究，確定了包含纖毛蟲、鞭毛蟲、變形蟲和線蟲的近20個(gè)屬。與常規(guī)廢水處理工藝相比，該過程可以定義為具有多樣性纖毛蟲的鞭毛蟲主導(dǎo)系統(tǒng)，鞭毛蟲在混合液中占主導(dǎo)地位，表現(xiàn)出對氨較高的耐受性，以及在缺氧條件下長時(shí)間存活的能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Epistyliscf.rotans可以作為系統(tǒng)硝化過程很好的生物指示劑。該論文對污水處理廠微生物群落的物種生態(tài)學(xué)及其在污水處理廠的作用進(jìn)行研究，并提出新的生物管理工具。
　　DongWei等在環(huán)境溫度下應(yīng)用SBR工藝研究了進(jìn)水氨氮濃度對完全硝化轉(zhuǎn)化為短程硝化的影響。經(jīng)過150d的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)水氨氮濃度為400mg·L-1和720mg·L-1時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)了全程硝化和短程硝化。與此同時(shí)，污泥容積指數(shù)從127.4mL·g-1逐漸降至63.4mL·g-1，而污泥的平均粒徑由29.5μm提高到了195.6μm。根據(jù)熒光原位雜交分析，氨氧化菌（AOB）是主要的硝化細(xì)菌，表明系統(tǒng)中的游離氨（FA）和游離亞硝酸（FNA）抑制了亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）的活性。該研究結(jié)果有助于促進(jìn)生物脫氮新工藝特別是高氨氮廢水處理新工藝的發(fā)展。
　　QingmingHe等利用耦合短程硝化反硝化和同時(shí)產(chǎn)甲烷反硝化工藝，對畜禽糞便廢水的處理進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)厭氧反應(yīng)器中進(jìn)水COD負(fù)荷為3kg·m-3·d-1、COD/NO2--N大于30時(shí)，COD和NO2--N的去除效果最佳，當(dāng)pH和游離氨分別超過8.0和18mg·L-1時(shí)，采用短程硝化反硝化有利于處理高濃度畜禽糞便廢水，COD、氨氮、總氮的平均去除率以及亞硝氮積累率分別為96.7%、94.9%、86.5%和94.55%。研究表明，采用SMD-SND偶聯(lián)技術(shù)處理高濃度氮和有機(jī)物的畜禽糞便廢水在技術(shù)上是可行的。
　　4.脫氮除磷技術(shù)的新發(fā)展
　　4.1 SHARON工藝
　　SHARON工藝是由荷蘭開發(fā)出的新型生物脫氮工藝，主要用于污泥消化池上清液的處理。其基本原理為短程硝化-反硝化，即將氨氮氧化控制在亞硝化階段，然后進(jìn)行反硝化。
　　SHARON工藝的基本特點(diǎn)是：
　�。�1）硝化與反硝化兩個(gè)階段在同一反應(yīng)器中完成，可以簡化工藝流程；
　�。�2）硝化產(chǎn)生的酸度可部分地由反硝化產(chǎn)生的堿度中和；
　�。�3）可以縮短水力停留時(shí)間，減小反應(yīng)器體積和占地面積。
　　4.2 雙污泥反誘導(dǎo)結(jié)晶工藝
　　雙污泥反誘導(dǎo)結(jié)晶工藝（A2N-IC）解決了傳統(tǒng)脫氮除磷系統(tǒng)中碳源不足的問題，實(shí)現(xiàn)了硝化菌和聚磷菌在不同的反應(yīng)器中單獨(dú)培養(yǎng)，為硝化菌和反硝化聚磷菌創(chuàng)造出適合各自生存的最佳環(huán)境，同時(shí)解決了傳統(tǒng)脫氮除磷系統(tǒng)污泥齡矛盾的問題。通過生物法和化學(xué)法的相結(jié)合，提高污水脫氮除磷效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了磷的回收利用。A2N-IC也有自身的缺陷，工藝流程長，投資較大，可能出現(xiàn)出水氨氮過高以及硝態(tài)氮對厭氧釋磷的影響等問題。
　　結(jié)束語
　　污水中氮磷超標(biāo)是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因，污水脫氮的目的則是通過微生物的代謝作用對水中的氮磷進(jìn)行脫除，從源頭對水體富營養(yǎng)化進(jìn)行控制。因此，脫氮除磷成為各國環(huán)境研究者研究的重點(diǎn)。
　　參考文獻(xiàn)
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