强化脱氮工艺在污水处理中的研究与应用进展

强化脱氮工艺在污水处理中的研究与应用进展

李广明

肇庆市肇水污水处理有限公司高新区分公司 526238

摘要：随着各行业发展规模的不断扩大，环境问题也随之而来，促使我国更加重视环境污染治理问题，制定污水生产污染物排放标准。污水和污水需要采用相应的技术处理，去除污水中的污染物，排放的污水必须达到规定的排放标准。经过多年的使用和创新，新的反硝化技术得到了广泛的应用，如硝化-反硝化废水技术、厌氧反硝化工艺、大孔树脂吸附工艺等，因此对其进行研究具有现实意义。

关键词：脱氮工艺；污水处理；应用

引言

我国目前普遍采用的污水处理工艺有氧化沟、SBR、A2/O及在此基础上演变而来的改良型A2/O工艺。这些工艺虽然能实现氮素的去除，但受原水水质、环境条件的极端变化以及高昂运行成本的制约，实现持续、高效、稳定脱氮仍存在相当大的困难。因此，短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥等强化脱氮工艺应运而生。笔者对上述3种强污水艺的应用研究现状进行综述，介绍了工艺原理、优势、影响因素及适用条件，并对运行较成功的工程案例进行分析，以期为强污水艺的规模化应用提供参数及案例支撑。

1传统A/O脱氮工艺

1.1工艺原理

污水污水处理中A/O脱氮工艺应用的时间比较长，这种工艺属于传统模式的脱氮技术类型。A/O脱氮工艺就是利用微生物将污水中的有机氮转化成氮气，将氨态氮转化成NxO。整体的脱氮流程包括氨化反应、硝化反应和反硝化反应三个阶段，每个阶段的运行均具备独立性，需要应用沉淀池和污泥回流装置，并配备专用的反应器。其中前置反硝化反应需要在缺氧池装置中实现，硝化反应要配备好氧池，当污水进入处理系统中后，会从缺氧池经过好氧池后与沉淀池的污泥进行同步回流，最后到缺氧池。然后，污泥与好氧池混合液的回流能够为缺氧池与好氧池补充微生物数量，让其能够实现硝化反应，产出硝酸盐物质。当污水与混合液进入缺氧池之后，内部的碳源有机物含量就会达到比较丰富充足的状态，推动反硝化反应的实现，反应完成之后的出水会进入好氧池，在池内完成BOD5的降解反应。

1.2存在的问题

传统A/O脱氮工艺在实际应用期间，因所有反应器结构的建设材质都是钢筋和混凝土，所以在工艺运行期间传质效果比较低，单位容积状态下，污染物质的去除率也不高，处理的负荷水平处于偏低的状态。因此，通常需要加大反应器的容积，来强化污染物质去除的质量，这样就会使钢筋混凝土反应器建设的规模比较大，成本比较高。并且脱氮流程的运行时间比较久，需要配备的装置比较纷杂，附属设备种类也比较多，所以在脱氮的过程中需要长期对碱度和碳源进行补足，总体工艺应用的成本较高。

2影响脱氮的主要因素

2.1气水比和溶解氧的控制

当气水比增加时，总氮去除率相应增加，当气水比下降时，总氮去除率则随之下降。主要原因为当气水比较低时，污泥活性较弱，污泥颜色呈黑褐色，硝化及反硝化反应速率较慢，无法完全进行脱氮。因此，在新建污水处理厂运行初期，要提高脱氮效果，是需要将气水比维持在较高水平。但维持较高的气水比会导致生化池出水端溶解氧过高，内回流及外回流带入的溶解氧较多，破坏缺氧环境而影响除磷及脱氮的效果。与环境相比，污泥的活性更为重要。

2.2污泥浓度的控制

活性污泥是污水处理的第一要素，对脱氮来说尤为重要。当污泥浓度较低时，并不能使总氮达到排放标准，随着污泥浓度升高，总氮除去率逐步提高。因此，维持较高的污泥浓度，可提高总氮的去除效果。但维持较高污泥浓度又会使水体里磷酸盐浓度较高，出水悬浮物上升，从而使得化学除磷的药耗提高。

2.3水力负荷

新的污水处理厂因外部管网未完善，日处理量较低，污水在生化系统内停留时间较长，脱氮的控制相对较为容易，通过增大碳源投加量，增大回流比等措施可以实现出水总氮达标排放。但随着外部管网的完善，污水收集量增大，污水厂日处理量逐渐达到设计负荷，污水在系统内停留时间缩短，脱氮难度增大。因此，要满足脱氮效果，控制水力负荷是重要措施之一。

3污水处理脱氮除磷的对策

3.1调整运行条件

为了获得良好的脱氮除磷效果，应该对工艺运行条件进行合理控制，包括了溶解氧含量和温度、pH值等，使其群落结构得到有效改善，增强微生物的活性。如果COD/TKN在10以内，那么碳氮比的降低会导致脱氮效果下降，随着COD/TP的增大，除磷效果得到增强。如果COD/TP超过60，那么对于总磷的去除效果会降低。通常需要控制工艺温度在15℃以上，增强脱氮除磷成效，温度过低容易导致PAOs含量增多。在控制温度的基础上，使混合液回流增大或者适当提升溶解氧的含量，可以提升脱氮的速率。在进水TN不高于30 mg/L的情况下，温度超过15℃后不需要控制回流。较低的温度不仅会对脱硝效率产生影响，而且容易造成生物泡沫。

3.2优污水艺结构

合理优污水艺结构可以提高脱氮除磷的实际效果，在传统硝化反硝化处理工艺中，可以有效处理碳氮比较高的污水，而采用短程硝化反硝化处理工艺时，则对碳氮比处于中等水平的污水处理效果较好，采用主流厌氧氨氧化处理工艺时，适用于较低碳氮比的污水处理。在实践工作当中，改良A²/O工艺、倒置A²/O工艺和MSBR工艺等得到广泛应用，有助于碳源的合理分配，同时获得了良好的处理效果，防止出现严重的碳源竞争现象。运用A²/O-MBR处理工艺时，硝化细菌可以通过生物膜进行有效固定处理，聚磷菌和反硝化细菌获得了良好的生长环境。两点进水倒置A²/O-MBR工艺的应用，可以针对污水中的NH3-N和COD等进行有效去除，满足了相关排放标准的要求，真正提高了出水水质。

3.3强化脱氮除磷

有效强化脱氮除磷工艺也是提升处理效率的关键，有助于控制污水处理成本，实现环保效益和经济效益的有效平衡。首先，应该对碳源进行适当补充，比如乙酸、甲醇、乙酸钠等，尤其是当外界环境温度较低时，应该适当提升碳源的补充量，以满足微生物的生长和繁殖需求，获得良好的脱氮除磷效果。填料的应用也是改善处理工艺的有效措施，主要是对生物膜的性能加以强化，应该明确微生物的功能分区特点。当BOD5/TN超过5时，SBBR反应器中异养硝化菌的生长状况较好，有利于氨氮元素的去除，除磷效率也得到了明显提升。此外，化学除磷药剂的应用，也可以使总磷含量得到控制，包括了三氯化铁和聚合氯化铝等。

3.4引进先进技术

引进先进处理工艺可以有效补充传统处理工艺。比如双污泥反诱导结晶工艺的应用，不仅能够使碳源不足问题得到处理，而且融合了化学处理和生物处理的优势，磷的回收利用率较高。短程硝化反硝化新技术也逐渐得到推广应用，能够解决传统AO法和A²O法反硝化处理的效率低下和成本较高等问题。

结语

总而言之，污水脱氮问题已经成为当前社会发展的一项重要关注问题。在进行污水工艺技术选择时，不单需要考虑基本的氮、磷污染元素的去除的基本要求，还需要充分保障工艺的处理效果和经济投入问题。正是处于这样的现实考虑，传统的脱氮工艺已经无法满足现实的工艺需要，人们也开始更多倾向于使用新兴工艺技术代替传统工艺。然而，新兴工艺的大规模应用必然需要有时间和经验的积累的。无论是同步硝化反硝化、短程硝化反硝化还是厌氧氨氧污水艺，都拥有着自己的优势和弊端，需要在实践中不断发现和利用现代化技术进行工艺弊端的有效控制。

参考文献

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