工业污水处理厂生物脱氮效率提升策略探析

工业污水处理厂生物脱氮效率提升策略探析

冯朴

湖南源源生态工程集团有限公司

摘 要：在当前的城镇污水处理厂当中，生物脱氮工艺是其主要的污水处理方式。通常情况下，这种工艺可以根据其运行性能等分成不同的处理方法。在本文中，将详细分析生物脱氮的基本原理并对目前其所具有的现状进行深入分析。在此之后，本文还将对如何提高生物脱氮的效率进行探讨，以此来为污水处理厂提供更多参考经验。

关键词：工业污水；生物脱氮；效率

前言

脱氮技术早在上世纪就已经应用到了污水处理当中，而且获得了十分广泛的应用。在污水处理的过程中，含氮量是对水质进行衡量的一项重要数据，因此整个脱氮工艺也是对污水处理的一项关键内容。如果这些含氮量较高的水体被排入到江河当中，那么就会导致水体富营养化，进而造成生态环境的破坏并影响到人们的健康和安全。对此，应当加强对生物脱氮的重视程度，而且还要不断提升这项工艺的效率。

1生物脱氮基本原理

通常情况下，污水当中的氮主要以氨氮和有机氮的形式存在。在污水没有被处理之前，水质中会含有可溶性氮和非溶性的氮。对污水进行脱氮处理时，可以凭借硝化反应将氨氮进行转变。在此之后，整个处理还会利用反硝化反应将转变后的氨氮变为氮气，最终实现对污水的脱氮处理。

通常情况下，生物脱氮主要包含硝化、反硝化以及氨化阶段。在这三个阶段当中，氨化阶段是利用异养型和好氧型生物对污水当中的含氮有机物进行分解，使其生成氨氮。硝化阶段则是让硝化菌与氨氮发生硝化反应，进而生成NO3-和NO2-。而反硝化阶段则是利用反硝化菌与NO3-和NO2-发生反硝化反应，进而生成氮气。

生物脱氮的工艺有很多种，具体可以将其分为氧化沟工艺、两级活性污泥法脱氮工艺以及传统脱氮工艺等等。在这些工艺当中，主要涉及到的化学反应包括硝化反应以及反硝化反应。在硝化反应中，需要进行硝化和亚硝化两个步骤。在选择消化菌时通常会使用自养型硝酸盐细菌以及自养型亚硝酸盐细菌这两种进行反应。而反硝化反应则是NO3--N和NO2--N中的N存在的两种反应方式: 其中一种反应方式是与同化反硝化反应形成有机氮化物。而另一种反应则是与异化反硝化反应形成有机氮气。

2 污水生物脱氮现状

从目前来看，我国很多地区都已经建立了对污水处理的工厂。但是这些污水处理厂却存在着工作效率低等问题。在进行污水处理的过程中，很多污水处理厂并没有实现对污水的完全处理，仅去除了污水当中的表面悬浮物。对此，我国近些年也展开了一系列关于污水处理的研究，并且在脱氮除磷方面取得了一定的成就。但在近十多年间，我国很多污水处理厂依旧存在水体富营养化等问题，而且这一问题也开始日益严重。随着水体富营养化的不断发展，河流、湖泊或水库等水体当中的氮磷物质也正在逐渐增多，造成了大量藻类和浮游生物的出现，对水体溶解氧气的含量造成了严重影响，同时也致使水中的各种鱼类和植物等逐渐灭亡。由此可见，水体富营养化是一种十分严重的水污染问题。因此，需要进一步提高对氮磷物质的处理技术，以此来解决当前污水处理厂所面临的污水处理难题。

脱氮技术早在上世纪便已经广泛应用到了对污水生物处理的工作当中。对于水中的含磷物质而言，处理厂可以通过生物和化学的方法对其进行消除和分解。通过在污水当中加入相关的化学药品能够将污水当中的含磷物质变成污泥，进而使其沉淀并排出水体。通常情况下，含氮化合物大多以分子状态存在，其分子量会相对较小。因此利用生物法能够对其进行经济有效的处理。

在我国当前的很多污水处理厂当中，并没有足够的相关污水处理技术人员，而且整个处理厂的管理水平也相对较低。对此，应该根据我国目前污水处理厂的情况进行深入分析，加大对污水处理厂的投入力度，探索出更多行之有效的污水处理方法。通过采用这些方式，可以有效提高我国污水处理厂的污水处理能力，具有十分积极的意义。在我国推出了城镇处理厂的相关排放标准后，如今国家对城镇污水的处理要求也开始日益严格，这就需要当前污水处理厂积极改造原有的处理设备，提升自身对污水处理的能力。

氧化沟工艺具有运行稳定和管理方便等优点，因此，这种工艺也被广泛应用到污水处理厂当中。利用这种工艺对我国污水处理进行脱氮改造能够有效降低污水处理过程中的消耗，完善了我国污水处理的相关理论和技术。与此同时，在经济快速增长和人们生活质量的不断提升下，城市污水处理厂的进水水质也发生了明显变化。目前，很多地区的污水处理厂进水碳氧含量都要比过去更低，体现出了反硝化过程中的探源不足等问题。对此，应该积极探索能够有效进行脱氮处理的工艺，以此来降低处理费用并实现污水处理的目标。

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

过去的生物脱氮理论认为污水中NH4+-N在硝化细菌以及亚硝化细菌的作用下会形成NO3--N，在此之后，NO3--N还会在反硝化细菌的作用下还原成氮气。为了充分提高脱氮效率，可以将整个硝化过程局限在NO2

--N阶段进行，使其作为最终的电子受体并将有机物作为电子供体进行反硝化。因此，有效控制反应环境条件是短程硝化反硝化的关键，能够积累大量的NO2--N。这种方法具有多种好处。主要包括以下几点：第一，整个硝化过程不仅用时短，而且也降低了耗能，可以有效减少大量的曝气供氧量。第二，可以有效降低40%的有机碳源消耗。第三，可以充分缩短整个反应的时间并节约30%-40左右的反应器容积。第四，与NO3--N的氧化速率相比，NO2--N可以极大提高反硝化的效率，要比其高出63%。第五，有效降低了污泥的产量，在硝化过程中，污泥产量会降低33%-35%。而在反硝化的过程当中，产泥量则会下降到55%。

3.2 厌氧氨氧化

厌氧氨氧化需要将NH4+-N和NO2--N在厌氧环境下作为电子供体和受体，进而使其生成氮气。在整个反应当中，需要经过厌氧氨氧化和亚硝化反应等过程。当氧气足够时，亚硝化细菌可以将NH4+-N全部转化为NO2--N。而在氧气不够的情况下可以将NO2--N作为电子受体，以此来实现NH4+-N向氮气的转化。通过采用这样的方法能够有效节约费用，不需要额外增加碳源，只需将NH4+-N作为电子供体即可完成整个反应。与此同时，这种方法还可以有效降低能耗，如果忽略细胞合成这一因素，那么便可以降低62.5%的能耗。在厌氧氨氧化反应的过程中，氧气在氧化1molNH4+-N时仅仅需要耗费0.75mol，硝化作用当中则会损耗2mol氧气量。除此之外，这种方法还能够节约大量的中和试剂，生物产酸量在厌氧氨氧化下会得到显著下降，产碱量也会趋近于零。

4 结束语

随着我国水资源的不断短缺，应当加强对污水处理的重视程度，通过采用脱氮工艺能够有效对污水进行处理，对此，本文也对当前污水处理厂的生物脱氮工艺进行了研究，提出了提升生物脱氮效率的相关意见。与此同时，本文还阐述了厌氧氨氧化以及短程硝化反硝化这两种能够有效提高脱氮效率的方法，希望本文的研究能够为污水处理厂提供相关借鉴经验，进一步提升其在污水处理当中的生物脱氮效率。

参考文献:

[1]马玉成. 工业污水处理厂生物脱氮效率提升策略探析[J]. 环境与发展, 2020(8).

[3]刘跃昆. 探析综合污水处理厂深度脱氮运行的优化[J]. 科学大众, 2020, 000(001):P.66-66.