蔡奎芳

摘 要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)污水處理問(wèn)題愈加重視。生物脫氮除磷工藝在污水處理中的廣泛應(yīng)用，可全面提升氮、磷去除率、降低運(yùn)行成本。為此，本文主要對(duì)生物脫氮除磷的基本原理、工藝及發(fā)展進(jìn)行了分析與探究，以期推動(dòng)污水處理工作的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞 污水處理；生物技術(shù)；脫氮除磷；基本原理；工藝；發(fā)展

中圖分類號(hào) X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2016）02-0019-02

1 生物脫氮除磷的基本原理

1.1 生物脫氮機(jī)理

利用硝化與反硝化可完成生物脫氮工作，其方程式如下所示：

硝化過(guò)程是指在好氧環(huán)境中作為化能自養(yǎng)型硝化細(xì)菌，選取無(wú)機(jī)碳化合物作為碳源，將水內(nèi)的NH3＼NH4+＼NO2-氧化為NO3-，且進(jìn)行能量獲取。反硝酸是指缺氧環(huán)境下反硝化細(xì)菌的電子受體為NO3-N，電子供體為有機(jī)碳源，在有機(jī)物降解的前提下把硝酸氮進(jìn)行氮?dú)膺€原且釋放出來(lái)，該環(huán)節(jié)也被叫做異步反硝化。為達(dá)到良好生物脫氮效果，要求碳源必須足量，通常需將COD/TN控制在8以上，只有這樣才能確保反硝化具有不錯(cuò)效果。如原水具有較低有機(jī)物含量，則需進(jìn)行甲醇、丙酸等有機(jī)化合物的適當(dāng)添加。

2 生物除磷機(jī)理

廢水生物除磷過(guò)程中，在好氧、厭氧交替環(huán)境中，活性污泥可形成“聚磷菌”，在好氧環(huán)境中聚磷菌可在生理需求范圍以上由廢水內(nèi)進(jìn)行大量磷的攝取，進(jìn)而形成多聚磷酸鹽，且用作貯藏物質(zhì)。在污水處理生物除磷時(shí)，需實(shí)時(shí)觀測(cè)聚磷菌對(duì)磷的轉(zhuǎn)變，也就是磷酸鹽由厭氧釋放——磷由好氧吸收，其中磷由好氧吸收與除磷都與厭氧釋放磷息息相關(guān)。對(duì)生物除磷產(chǎn)生影響的主要因素包括以下幾點(diǎn)。

1）溫度。一般10℃為生物除磷最低溫度，在低溫情況下，將減緩聚磷菌生長(zhǎng)速度。2）溶解氧。在厭氧情況下可進(jìn)行磷釋放，好氧情況下，可進(jìn)行吸收與去除磷工作。由此可見(jiàn)，在對(duì)磷去除速度的快慢、去除量的影響程度方面，溶解氧具有重要作用。3）厭氧區(qū)的硝態(tài)氮。生物除磷過(guò)程中，去除硝酸鹽是磷去除的前提，進(jìn)入生物除磷系統(tǒng)后，厭氧區(qū)硝態(tài)氮的存在將使除磷能力大大降低。4）泥齡。利用剩余污泥排除方式除磷為生物脫磷系統(tǒng)的主要方式。處理系統(tǒng)內(nèi)具體泥齡情況將直接影響到污泥攝磷功能及剩余污泥排放量，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)脫磷效果起到?jīng)Q定作用，一般情況下，可在3.5到7天之間有效控制污水處理系統(tǒng)的泥齡（以除磷為目的）。5）PH值。相比一般生物處理PH值范圍，生物除磷系統(tǒng)具有一致性，都為中性、弱堿性。如PH值較高則會(huì)出現(xiàn)磷酸鈣沉積現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)管道造成堵塞，且對(duì)污水處理廠的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

3 污水處理生物脫氮除磷的工藝

3.1 A—B兩段活性污泥法處理含氮、磷廢水

A—B兩段活性污泥法通過(guò)A-B兩段構(gòu)成，2段串聯(lián)運(yùn)行。因AB法沒(méi)有脫氮除磷作用，通過(guò)改造，將AB法內(nèi)B段設(shè)計(jì)為生物脫氮除磷工藝，達(dá)到強(qiáng)化AB法的目的，其工藝如圖1所示。如以脫氮為主，可選取A+A/O工藝；如以除磷為主，可選取A+AI/O工藝；如同時(shí)去除氮、磷，可選取A+A2/O工藝。通過(guò)強(qiáng)化AB法進(jìn)行含磷廢水處理，在達(dá)到脫氮除磷目的的前提下，還能達(dá)到原有設(shè)施的合理利用，且實(shí)現(xiàn)改造成本降低的目的。

具體方式：在污水處理廠進(jìn)行試驗(yàn)。原水為粗格柵后的渠道進(jìn)水，通過(guò)貯水箱后微型計(jì)量泵將其向A段曝氣池送入。接種污泥由污水處理廠選取。進(jìn)水為每小時(shí)3.3L流量的連續(xù)流。A段曝氣池設(shè)計(jì)HRT為0.5小時(shí)。B段曝氣池向間歇曝氣池改造，根據(jù)HRT為6小時(shí)、8小時(shí)與10小時(shí)進(jìn)行出水口設(shè)計(jì)，通過(guò)時(shí)間繼電器對(duì)增氧泵進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，以此達(dá)到間歇曝氣的目的。與此同時(shí)，將機(jī)械攪拌槳設(shè)置在B段，確保攪拌具有連續(xù)性。選取豎流式作為中間沉淀池、二沉池方式，分別進(jìn)行HRT設(shè)計(jì)，為1.5小時(shí)與4.2小時(shí)。

結(jié)論：第一，作為對(duì)間歇曝氣方式以強(qiáng)化AB法脫氮除磷功效起到?jīng)Q定作用的影響因素，C/N值在碳源充足的條件可選取該方式。

第二，向間歇曝氣池引入一定量A段污泥，將硝化池進(jìn)泥通過(guò)物化除磷后按照相應(yīng)比例和原水混合，且作為進(jìn)水，這樣可達(dá)到系統(tǒng)碳源不足等問(wèn)題的有效緩解，還可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化脫氮的目標(biāo)。同時(shí)也是提升系統(tǒng)去除TN率的有效措施。但其無(wú)法實(shí)現(xiàn)脫氮除磷對(duì)碳源的共同需求，如想要對(duì)脫氮除磷碳源不足問(wèn)題進(jìn)行徹底解決，只從污水廠對(duì)碳源進(jìn)行考慮往往存有局限性。

第三，外碳源選取啤酒廢水可行，但需對(duì)除磷措施加以充分考慮。

第四，應(yīng)對(duì)間歇曝氣池HRT適當(dāng)延長(zhǎng)。

3.2 SBR工藝處理含氮、磷廢水

序列間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱為SBR工藝，是指根據(jù)間歇曝氣方法運(yùn)行的一種活性污泥污水處理技術(shù)。其特點(diǎn)為無(wú)需進(jìn)行二沉池、污水、污泥回流系統(tǒng)的設(shè)置。利用程序控制對(duì)運(yùn)行周期進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性，且達(dá)到除磷脫氮的功效。

3.3 SHARON工藝

SHARON工藝其作業(yè)機(jī)理為短程硝化—反硝化，該脫氮除磷工藝由Delft技術(shù)大學(xué)（荷蘭）研發(fā)。其只需把NH3-N氧化成NO2后，即可進(jìn)行直接反硝化。本方式通過(guò)對(duì)亞硝化菌、硝化菌不同生物速率的利用，在30℃到35℃條件內(nèi)，亞硝化菌生長(zhǎng)速度則在硝化菌生長(zhǎng)速度以上，亞硝化菌最小停留時(shí)間在硝化菌以下。而SHARON工藝在以上2個(gè)最小停留時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)停留時(shí)間進(jìn)行了有效控制，進(jìn)而提升亞硝化菌濃度，以此達(dá)到NO2穩(wěn)定的目的，最終實(shí)現(xiàn)反硝化。其特征為針對(duì)活性污泥法，其將降低25%好氧量，達(dá)到能耗減少的

目的。

3.4 厭氧氨氧化工藝

中國(guó)生物防治技術(shù)實(shí)驗(yàn)室對(duì)厭氧氨氧化工藝進(jìn)行了研究與開(kāi)發(fā)，其原理為厭氧環(huán)境中電子受體以亞硝酸鹽為主，把氨氮進(jìn)行氮?dú)廪D(zhuǎn)化。因不需要外加有機(jī)物作為電子供體，可對(duì)酸堿中和試劑有效節(jié)省，也不會(huì)出現(xiàn)二次污染問(wèn)題，同時(shí)該工藝還具備低運(yùn)行成本、供氧能耗節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)。作為自養(yǎng)的微生物過(guò)程，厭氧氨氧化不需進(jìn)行有機(jī)物添加即可達(dá)到反硝化目的，同時(shí)具備較低污泥產(chǎn)率，是現(xiàn)階段最具經(jīng)濟(jì)性的生物脫氮除磷工藝。在對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)酸進(jìn)行改善的同時(shí)，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生中和的現(xiàn)象，對(duì)化學(xué)試劑消耗控制，避免二次污染產(chǎn)生具有極大作用。

4 污水處理生物脫氮除磷技術(shù)的發(fā)展

1）實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟性、高效性、經(jīng)濟(jì)性。生物除磷脫氮工藝發(fā)展中，不僅要實(shí)現(xiàn)氮磷去除率最高化，還需實(shí)現(xiàn)處理效果穩(wěn)定可靠、靈活調(diào)節(jié)工藝控制、便于運(yùn)行維護(hù)管理及節(jié)省投資運(yùn)行成本等?；诖?，必須實(shí)現(xiàn)脫氮除磷技術(shù)成熟性、高效性、經(jīng)濟(jì)性。

2）通過(guò)土地處理系統(tǒng)除磷脫氮。在較小污水流量情況下，如存有可利用土地，可在二級(jí)處理后通過(guò)相應(yīng)土地處理系統(tǒng)，如濕地系統(tǒng)、卵石床水栽植物等，對(duì)水內(nèi)氮磷含量最大限度降低。如某個(gè)小鎮(zhèn)，每天污水量可達(dá)到1700m3，35mg/L與17mg/L為其二級(jí)出水含氮磷量，選取的三級(jí)處理系統(tǒng)為沼澤地，其具備0.3m到1m水深，面積約為90km2，且長(zhǎng)有蘆葦、闊葉樹(shù)等，這種情況下，可有效降低氮磷含量，分別降到0.03mg/L、0.06mg/L。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，人類排泄物、食物殘?jiān)?、農(nóng)藥、家用清洗劑等都是城市污水氮、磷的主要來(lái)源，其主要形態(tài)可分為有機(jī)氮、無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽等，因水中氮、磷將嚴(yán)重危害人體健康，如湖泊、水庫(kù)等緩流水體內(nèi)持續(xù)流入大量磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將催生大量水生生物活性，進(jìn)而加快其生長(zhǎng)繁衍速度，這種情況下將對(duì)水生魚(yú)類等生存造成嚴(yán)重威脅，最終導(dǎo)致湖泊老化、死亡。如2007年太湖藍(lán)藻事件，導(dǎo)致近200萬(wàn)無(wú)錫居民生活用水困難，其產(chǎn)生的主要原因就是排放大量含氮、磷污水。目前，污水排水已經(jīng)成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)發(fā)以水體富營(yíng)養(yǎng)化有效控制為目的的氮、磷脫除技術(shù)，可有效解決水資源污染問(wèn)題。生物方法除磷因其高處理效率、低運(yùn)行成本及便于污泥處理等特點(diǎn)，在污水脫氮除磷工作中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]李楠，王秀衡，任南琪，等.我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠脫氮除磷工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].給水排水，2008（3）.