生物脱氮技术在城市污水处理中的应用及工艺优化

生物脱氮技术在城市污水处理中的应用及工艺优化

赵娜

呼伦贝尔市城投建设工程施工图审查有限公司   内蒙古呼伦贝尔市   021000

摘要：随着改革开放带来的经济发展和城镇化建设，我国居民生活水平有了明显的改善，伴随城镇化进程不断推进随之而来的问题就是许多城市的污水、排水设备和设施不够完善，导致当地的水污染情况严重。城市的生活污水中含有大量的氮、磷有机物，会造成水体的富营养化。水体的富营养化会使水中的藻类植物过度生长，使得水中的生物缺氧导致死亡。基于此，对生物脱氮技术在城市污水处理中的应用及工艺优化进行研究，以供参考。

关键词：生物法脱氮技术:城市生活污水；工艺优化

引言

随着我国经济的快速发展，污水处理领域面临着巨大的挑战。过量的含氮污水排放对水生生物产生危害，使水中溶解氧浓度降低，从而造成水生动植物死亡和水体富营养化。传统的生物脱氮技术尽管应用广泛，但是存在诸多问题，例如脱氮除磷效率偏低、能量消耗大、投资成本高以及操作工艺复杂等。因此，探索高效、低耗的污水脱氮工艺是污水处理领域的研究热点。

1污水处理厂污水的来源与成分

城市生活污水指的是在整个城镇范围内的生活污水，工程污水和地表污染水。生活污水的源头主要是由城镇居民家庭，以及企业单位、大型商场、初高中和普通高校等等用水。城镇生活污水的主要污染源包括有机、无机污染物，以及病毒和细菌等。污水中氮、磷含量超标会造成水体的富营养化，导致水中溶解氧的浓度过低，造成赤潮现象和水体的黑臭现象。简单的生物法脱氮技术已经不能有效地解决赤潮现象和水体黑臭，所以必须发展无机物和有机物共同去除的生物处理技术，即对污水处理厂的污水进行硝化处理和反硝化处理。随着污水处理技术的不断发展，现在已经研究出了很多种污水脱氮办法，可以更好地解决污水中氮磷含量超标的问题。在污水处理厂处理污水时，选择合适的脱氮除磷技术可以更好地降低运营成本。

2污水生物脱氮技术研究现状

与物理法和化学法相比，生物法在处理效率和经济性方面具有不可或缺的优势。20世纪初，一项活性污泥法的诞生揭开了污水处理技术发展和应用的新篇章。最初，污水处理只主要是为了处置游离固体和有机物质。伴随着与污染过程有关的微生物学和动态的逐渐发展，溶解氧、热液停留时间和平均活体寿命等参数的重要性也随之增加，从而为优化数十年来随着工业生产的迅速增长、水产养殖的爆发、水的淡化和磷的脱盐而发展起来的生物工艺奠定了必要的理论基础。城市卫生的目标也已从单个有机和游离固体中去除，减少了碳、氮和磷，这一过程的发展由此开始进入一个新阶段，磷的流行已成为技术研究和发展的重点。化学沉积现在通过良好的磷沉积在实践中得到普遍应用，而沉积过程仍由生物控制。硝化甘油破碎时，硝酸铵和氮氧化物在良好氧条件下氧化成硝基胺(NH4+)和硝基胺(NO2)；在硝化甘油反应中，对硝化甘油的反应是由氧不足和有机CO2源将NO3转化为氮气引起的，从而排出污水。实际工程中,由于不同功能的微生物生理代谢特性差异较大,为使硝化和反硝化微生物生长代谢获得优势,发展了前置缺氧/好氧工艺、厌氧/缺氧/好氧工艺及间歇式活性污泥法等处理技术,也是目前国内外应用最广泛的几种工艺。

3生物脱氮技术在城市污水处理中的应用及工艺优化

3.1投加外部碳源

基于细菌对电子物质的充分需求，抗生素过程需要一定数量的易降解生物作为额外的碳源。附加碳源通常分为两类:甲醇、乙酸、乙醇等有机传统碳源。比较乙酸钠、乙醇、葡萄糖、甲醇在不同条件下的额外碳源是有意义的。生物废水，例如废物流、工业废水等。该系统的效果良好，因为可溶解的有机成分是由残馀物和无咖啡因酵母制成的，用作额外的碳源，并采用发酵法处理受污染的活水生物。额外的碳源也可以分为液态、固态和气态碳源。液体二氧化碳的常用来源是甲醇、乙醇、氯化钠等。固体碳源从天然纤维增强碳源到高分子碳源不等。固体纤维的碳处理效果好，生产效率高，但后处理和交换很困难。

3.2SHARON工艺

SHARON技术是荷兰代尔夫特工业大学开发的一种去除高活性氨氮的基于亚硝酸盐的生物反应器，可用于城市污水二级处理系统的污泥硝化和垃圾渗滤液等低碳高浓度氨污水处理。SHARON的基本工作原理是在硝化阶段控制氨氮(NH3-N)的氧化，直接反硝化而不将NO2-N转化为NO3-N。SHARON工艺的核心是控制反应组的中温环境温度控制系统停留在AOB和NOB的最低停留时间之间，促进AOB浓度的增加，NOB自然去除，硝化过程在SHARON工艺操作过程中完全可以稳定积累亚硝酸盐，不进行NO2-N向硝酸盐NO3-N氮的转化直接进行NO2-N的反硝化转化为氮气排出。在SHARON工艺的运行过程中，必须严格控制反应环境温度、pH值、溶解氧浓度DO及自由氨浓度等，以推进系统向有利于亚硝化菌生长繁殖的方向发展。

3.3A2/O处理技术

A2/O处理技术又称为厌氧－缺氧－好氧技术，该污水处理技术可以实现同步的脱氮除磷效果。在污水处理厂实际工作环境中，污水首先进入厌氧池和回流的污泥反应，兼性厌氧菌分解反应污水中的大分子有机物，同时回流污泥带来的聚磷菌开始工作并释放出磷。在缺氧反应池中，反硝化细菌将污水中的有机物作为碳源，将回流的混合溶液中带来足够的硝酸根离子和亚硝酸根离子，并还原为无污染的清洁氮气释放到空气中。整个A

2/O处理技术的反应过程简单，可控性强，总水力停留时间也短，3种反应池的轮流运行限制了丝状菌的生长，可以控制污泥的膨胀效果。而且在A2/O工艺运行之中不需要额外的填料，相对于其他物化处理技术成本较低，减少了污水处理厂的工程投入。在污水处理厂实际工作中，当污泥浓度较高的时候，消耗的资金相对于普通情况较高，为了减少资本消耗，反硝化反应中应提供更多的碳源。当A2/O处理技术中回流工艺调整为外回流体积的30%～65%的时候，二沉池混合硝化液回曝气沉砂池的比例可以达到15%～35%，TN的去除率也可以到达60%以上，出水的品质可达到了国家一级A的标准。而在降解、脱氮和除磷3个氧化－还原反应中，影响反应的因素就有很多，而且各个影响因素之间的关联程度也十分复杂，所以就要求在实际的污水处理时，要想达到稳定的处理效果，必须对各因素灵活调整。

3.4电化学脱氮技术

电化学脱硝技术可以弥补生物脱硝技术的不足，这种技术可以有效地降低运营成本，提高处理效率，而无需使用添加剂。其中，电解反应是采用电化学脱硝技术的关键，主要指强氧化剂作用下的水柱污染物被迫分解，起到减少电极氧化作用，增强脱硝的整体效果。一般而言，三维电极技术在电化学脱硝技术中应用较多，成熟程度较高。但是，技术在使用时必须配备填充床，主要是为了保证良好的电氧化效果，还必须严格控制负荷类型，以提高传递效果，最终降低系统的运行能耗。同时，在处理生活污水时，使用三维电极反应装置可以更有效地消除NH3-N，但为了提高脱氮效率，可以采用铁盐优化系统来提高生物化学反应堆的反应性能。此外，微电子自动脱硝系统也可以满足脱硝的要求，但为了确保自动脱硝过程的有效实施，可以添加足够数量的铁废料，从而加快系统的反应过程，同时提高脱硝率。然而，应当指出，在工业生产中，铁废料是未经有效和适当处理而可能造成环境污染的废料，在生活污水处理中应用这些废料不仅能有效利用废料资源，而且还能加以处置。

结束语

随着生物脱氮工艺的进步，当今不仅对磷的排放有很高的要求，而且对工艺的稳定性和相应的经济性也有很高的要求，传统的生物沉积工艺再也不能满足污水氮的现有需求。虽然新程序基本上已经成熟，但尚未广泛应用于全国各地。硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化工艺等的同步化在实践中仍有弊端，需要不断发展，再加上自动化、计算机技术等，生物脱氮工艺在污水处理行业的应用范围更广。

参考文献

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