工业污水生物脱氮效率提升策略探析范文

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摘要：当前，城镇污水处理厂所采用的生物脱氮工艺按照运行性能、构筑物组成以及运行操作形式可以分成固着型生物膜法以及悬浮型活性污泥法。为了探究污水处理厂生物脱氮效率，选择更加合适的生物脱氮方法，对三种不同的生物脱氮方法进行了对比，为污水处理厂脱氮工作的实施提供一定的理论参考。

关键词：工业污水；生物脱氮；效率

1城市污水生物脱氮现状

伴随着工业化进程的加快、人口数量的增多以及水污染问题严重，使得本就不多的淡水资源日益紧缺，我国很多城市中都出现了缺水的情况。因此如何有效缓解水资源紧张的问题开始成为了社会关注的焦点。水污染治理则是一项直接而又有效的措施，其不仅可以缓解水资源紧张的形势，同时也有助于保护生态环境[1]。当前，我国很多城市中都设立了污水处理厂，但是这些处理厂的二级处理率较低，污水处理依然局限于悬浮固体以及有机物的去除。尽管近年来，我国开展了脱氮除磷研究，并且取得了一定进展。可是，十多年以来，我国污水处理厂依然存在着水体富营养化的问题，并呈现出了愈演愈烈的态势。水体富营养化主要指的是河流、湖泊以及水库等水体当中氮磷物质大量富集，导致了藻类以及浮游生物大量繁殖，降低了水体当中溶解氧的含量，使得浮游生物、藻类、水生物、植物以及鱼类逐渐衰亡，并且最终绝迹，水体富营养化是一种严重的水体污染现象。因此，对于氮磷物质的二级处理技术是提升污水处理厂亟待解决的重要课题。污水生物处理进程中的脱氮技术是从上世纪追歼发展起来，并且被广泛的用于工程实践当中。磷能够利用生物法有效消除，同时也能够借助化学法分解，通过在污水中投入药剂使得含磷物质能够形成污泥沉淀，最终排除系统。因为含氮化合物一般都是分子态，其分子量相对较小，当前生物法是行之有效、经济可取的重要手段[2]。可是现在的实际情况是，我国很多污水处理厂广泛存在着技术人员匮乏，运行管理水平相对低下的实际问题，因此积极地探索满足我国实际情况，资金投入相对较少的情况，获得最佳处理效果的方法对于我国污水处理厂的运营与发展有着重要的实践意义。伴随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》的颁布，我国对于城镇污水的氮磷含量有着更高的要求，提升对污水处理厂旧有设备的改造，提升其脱氮除磷能力，是污水处理厂的必然选择。氧化沟工艺因为运行稳定性高，管理便捷等优点被广泛用于国内污水处理厂，特别是在很多城镇污水处理厂中被广泛应用。对于氧化沟工艺所采取的脱氮改造与降耗运行有助于丰富我国污水处理理论与技术。同时，伴随着经济社会的持续发展，人们生活质量的不断提升，城市污水厂的进水水质出现了明显的变化。当前，很多城市污水处理厂的进水碳氮和含量相对较低，反硝化过程探源不足等问题，如何有效改进脱单处理工艺，有效降低费用成为了目前研究焦点[3]。

2目前工业污水处理厂常用生物脱氮工艺对比

按照工业污水处理厂的水质要求，通过对国内相对成熟的污水处理工艺进行对比，最终筛选出了曝气生物滤池、A2/O、以及MBR三种工艺，对其运行效果以及性价比进行了系统性分析，旨在为工业污水处理厂生物脱氮效率的提升提供参考。从工艺原理上看，A2/O工艺是利用好氧、厌氧以及缺氧段不同微生物硝化、好氧氧化以及反硝化等作用实施总氮、有机物以及氨氮去除，通过二沉池实现泥水分离。MBR工艺是借助缺氧、厌氧以及好氧段微生物的硝化、氧化、反硝化等反应去除有机物、总氮与氨氮，借助膜实现泥水分离。曝气生物滤池工艺是利用滤池表面生物膜当中不同种类的微生物好氧氧化、反硝化以及硝化作用去除氨氮、有机物以及总氮，同时利用过滤反应确保出水SS能够达标。从工艺特征来看，A2/O工艺使用了悬浮型活性污泥法，全厂氧利用率高、水头损失小、工艺流程相对简单，有着比较成熟的运行管理经验，出水可靠，能够通过对运行模式的调整，满足不同工况要求。曝气生物滤池工艺使用了附着型生物膜法，具有占地面积相对较小、氧利用率高和基建投资少等优点；缺点是全长水头损失、污泥量较大、TN去除效果低下、对进水水质有着较高的要求、运行经验少和有着较高的自控要求等。MBR工艺使用了A2/O悬浮活性污泥法和膜技术进行融合，出水水质相对较好，占地面积不高，脱氮效果佳，同时抗冲击负荷比较强。但是其对于水质有着较高的要求，全长水头损失比较大，同时设备投资大。从外界条件适应性来看。A2/O有着稳定的出水水质，对于外界条件有着较好的适应性。曝气生物滤池技术的出水水质比较稳定，适应外界条件的能力强，需要对进水SS以及油脂预处理。MBR工艺的出水水质相对稳定，对于外界条件有着较好的适应性。从运行管理层面看，A2/O工艺流程相对简单，运行管理经验比较成熟，设备的数量相对较少。曝气生物滤池工艺具有设备较多、流程复杂、自控程度高、管理相对困难和滤池的环境比较差等缺点。MBR工艺构筑物较少、工艺流程简单以及自控要求比较高[4]。

3提升工业污水处理厂生物脱氮效率的方法

3.1短程硝化反硝化

传统生物脱氮理论认为污水当中的NH4+-N在硝化细菌以及亚硝化细菌的共同作用下被氧化为NO3--N，反硝化细菌将其还原为氮气。为了提升脱氮效率，可以将硝化过程限定在NO2--N这个阶段，直接将其作为最终的电子受体，而有机物则作为电子供体，实施反硝化。所以，短程硝化反硝化的核心在于对反应环境条件的有效控制，积累更多的NO2--N。这种做法的优势在于：第一，低耗能，消化过程被缩短，可以降低25%的曝气供氧量。第二，碳源消耗更低，反硝化过程当中的有机碳源消耗量降低了40%。第三，缩短了反应时间，反硝化过程能够节约30%~40%的反应器容积。第四，提升了反硝化的效率，相较于NO3--N的氧化速率而言，NO2--N能高出63%。第五，降低了污泥产率，硝化过程的产泥量降低了33%~35%，反硝化过程中的产泥量降低了55%。

3.2厌氧氨氧化

在厌氧条件下，将NH4+-N作为电子供体，NO2--N作为电子受体，最终反应产生氮气，这便是厌氧氨氧化，其中包含了厌氧氨氧化以及亚硝化反应等两个不同的过程。在氧气充足的情况下，亚硝化细菌能够把NH4+-N完全转变为NO2--N，而在缺氧的情况下，将NO2--N作为电子受体，能够将NH4+-N转变为氮气。该方法的优势在于：第一，不需要增加碳源，NH4+-N作为电子供体可以有效的节约费用。第二，降低能耗，在不考虑细胞合成的时候能耗可以降低62.5%，厌氧氨氧化反应当中，氧化1molNH4+-N损耗的氧气量只有0.75mol，消化作用当中则会损耗2mol氧气量。第三，节约中和试剂，在厌氧氨氧化生物产碱量通常为零，产酸量也显著的降低。

参考文献

[1]邵辉煌，张韵，方先金，等.城镇污水处理厂强化生物脱氮试验研究[J].给水排水，2010，36（4）：23-27.

[2]王阿华，杨小丽，叶峰.南方地区污水处理厂低温生物脱氮对策研究[J].给水排水，2009，35（10）：28-33.

[3]姜均达，吴勇远.城市污水处理厂生物脱氮除磷工艺的选择分析[J].绿色环保建材，2017（1）：155-156.

[4]张新婷，万军.强化生物脱氮的生活污水处理厂改造工艺研究[J].化工设计通讯，2017（4）：23-25.

作者：杨素钦 单位：福建省福能水务投资发展有限责任公司