市政污水处理厂中氮、磷去除与回收技术研究

市政污水处理厂中氮、磷去除与回收技术研究

甘甜

广州科城水投技术服务有限公司    广州   510000

摘要：市政污水处理厂作为城市污水的主要处理设施，具有去除氮、磷的重要任务。本文综述了市政污水处理厂中氮、磷的去除与回收技术，包括生物法、物理化学法以及回收技术的研究进展。生物法主要采用活性污泥法、生物膜法、厌氧-好氧工艺等；物理化学法包括化学沉淀法、离子交换法、吸附法等；氮、磷的回收技术包括鸟粪石法、化学沉淀法、离子交换法等。

关键词：市政污水处理厂；氮；磷

引言：随着人类活动的不断加剧，氮、磷污染已经成为全球性的水环境问题。过量的氮、磷进入水体，会导致水体富营养化，破坏生态系统平衡。市政污水处理厂作为城市污水的主要处理设施，具有去除氮、磷的重要任务。因此，研究市政污水处理厂中氮、磷的去除与回收技术具有重要意义。

1. 氮、磷污染的来源和危害

氮、磷是市政污水中主要的污染物，其主要来源包括农业、工业和生活废水等。农业施用化肥和农药，工业生产过程中的废水排放，以及居民生活中的污水排放都会导致氮、磷的污染。氮、磷的过量排放会引起水体富营养化，导致水体中藻类过度生长，形成赤潮和水华，破坏水生态系统平衡。此外，氮、磷还会对地下水和饮用水源造成污染，对人体健康产生潜在风险。

2.市政污水处理厂中的氮、磷去除技术

2.1 生物法去除氮、磷

2.1.1 活性污泥法去除氮、磷

活性污泥法是市政污水处理厂中常用的氮、磷去除技术之一。通过在好氧条件下，利用特定细菌将氨氮转化为硝态氮，再在厌氧条件下将硝态氮还原为氮气，从而实现氮的去除。同时，利用好氧条件下的磷释放和厌氧条件下的磷吸附，可以实现磷的去除。活性污泥法具有操作简单、投资成本低等优点，但对于氮、磷的去除效果受到温度和有机负荷等因素的影响。为了确保活性污泥法发挥最大的除氮、除磷效果，需要严格控制温度和保持稳定的有机负荷，从而确保微生物的活性和繁殖速度。

2.1.2 生物膜法去除氮、磷

在生物膜上附着特定细菌，在好氧条件下将氨氮转化为硝态氮，再在厌氧条件下将硝态氮还原为氮气，能够实现氮的去除。同时，通过调控生物膜的厚度和通气量，可以实现磷的去除。生物膜法具有高效、稳定的氮、磷去除效果，但对于膜的维护和清洗较为复杂。为了确保生物膜法的长期稳定运行，需要定期对生物膜进行维护和清洗，以保持其良好的吸附和生物活性。

2.1.3 厌氧-好氧工艺去除氮、磷

通过在厌氧区域内将有机物转化为挥发性脂肪酸，然后在好氧区域内将挥发性脂肪酸转化为硝态氮，再在厌氧区域内将硝态氮还原为氮气，实现氮的去除。同时，通过在好氧区域内控制磷的释放和在厌氧区域内控制磷的吸附，可以实现磷的去除。厌氧-好氧工艺具有较高的氮、磷去除效率，但对于工艺的操作和控制要求较高。为了确保厌氧-好氧工艺的稳定运行，需要精确控制各阶段的操作条件，如温度、溶解氧浓度等，以确保氮、磷去除效果达到最佳。

2.2 物理化学法去除氮、磷

2.2.1 化学沉淀法在市政污水处理中的运用

化学沉淀法作为一种成熟的物理化学法去除氮、磷的方法，在市政污水处理领域得到了广泛应用。通过向水中加入铁盐或铝盐等化学药剂，形成不溶于水的沉淀物，从而实现去除氮、磷的目的。这种方法具有操作简单、处理效果稳定可靠等优点。然而，在使用化学沉淀法处理污水后，会产生大量的污泥，需要进一步处理，增加了处理成本。

2.2.2 离子交换法在市政污水处理中的运用

离子交换法利用离子交换树脂将水中的氮、磷离子与树脂上的其他离子进行交换，从而实现去除氮、磷的目的。相比于化学沉淀法，离子交换法具有高效去除能力和较低的药剂使用量。然而，离子交换树脂需要定期进行再生或更换，以确保其去除效果。在市政污水处理中，离子交换法可以作为化学沉淀法的有效补充，提高污水处理效果。

2.2.3 吸附法在市政污水处理中的运用

吸附法是利用吸附材料将水中的氮、磷物质吸附在其表面，实现去除的方法。在市政污水处理中，常用的吸附材料包括活性炭、氧化铝等。吸附法具有高效去除能力和较低的运行成本等优点，但需要定期更换或再生吸附材料。吸附法还可以实现氮、磷的回收，提高资源利用效率。

3.市政污水处理厂中的氮、磷回收技术

3.1 磷的回收技术

3.1.1 鸟粪石法

鸟粪石具有高度多孔的结构，能够有效地从污水中吸附磷。在鸟粪石法中，富含磷的污水在吸附柱中流过鸟粪石吸附剂，使得磷离子被鸟粪石吸附在表面，形成磷鸟粪石复合物。然后通过热处理或酸处理将鸟粪石中的磷释放出来，实现磷的回收。虽然鸟粪石法具有高效、经济的特点，但是在处理过程中会产生一定量的废弃物，需要妥善处理。

3.1.2 化学沉淀法

化学沉淀法主要通过加入化学药剂，如铁盐或铝盐，使污水中的磷形成不溶性沉淀物。在化学沉淀法中，污水处理厂通常将含磷污水与化学沉淀剂混合，产生沉淀物。随后，经过过滤、干燥等后续处理步骤，将磷回收为有用的产品，如磷肥。化学沉淀法是一项成熟、可靠的磷回收技术，然而，它也会产生大量的污泥，需要妥善处理。

3.1.3 离子交换法

利用离子交换树脂将污水中的磷离子与树脂上的其他离子进行交换。这种方法具有高效、可控的特点，可实现磷的去除和回收。在离子交换法中，市政污水处理厂将含磷污水通过离子交换树脂柱，使磷离子被树脂吸附。随后，通过再生或更换离子交换树脂，将吸附的磷释放出来，实现磷的回收。这种方法需要定期维护和管理交换树脂，确保其性能稳定。

3.2 氮的回收技术

3.2.1 生物法在市政污水处理中的氮回收应用

通过控制生物反应器中的好氧和厌氧条件，以及适量的氧气供应，可以使特定细菌将有害的氨氮转化为硝态氮。接下来，这些硝态氮将进一步被还原成氮气，从而实现氮回收的目的。生物法具有操作简便、成本较低的优点，能够在减少市政污水处理过程中氮排放对环境造成污染的同时，实现氮资源的有效回收和利用。此外，生物法还具有较高的运行稳定性和较低的运行成本，有利于实现市政污水处理的可持续发展。

3.2.2 气提法在市政污水处理中的氮回收应用

气提法主要用于从市政污水中去除和回收氮气。这种方法利用氮气在特定条件下溶解度较低的特点，通过气体吸附、膜分离或蒸馏等方式将氮气从污水中分离出来。相较于生物法，气提法具有更高的氮回收效率和节能效果。然而，气提法的应用需要较为复杂的设备和操作流程，这可能会增加市政污水处理的成本和运行难度。

3.2.3 离子交换法在市政污水处理中的氮回收应用

将污水中的氮离子与树脂上的其他离子进行交换，可以实现氮的去除和回收。这种方法具有较高的氮去除效率，且可以实现氮资源的回收利用。然而，离子交换树脂的再生和更换需要一定的成本和操作，需要定期维护和管理。

结束语：氮、磷污染是全球性的水环境问题，对生态环境和人类健康具有严重影响。市政污水处理厂作为城市污水的主要处理设施，具有去除氮、磷的重要任务。本文综述了市政污水处理厂中氮、磷的去除与回收技术，包括生物法、物理化学法以及回收技术的研究进展。 

参考文献

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