工業(yè)污水處理廠生物脫氮效率提升策略研究

馬馳

鐵法媒業(yè)（集團）有限責任公司小康煤礦 遼寧沈陽 110500

1 我國污水處理強化脫氮的必要性

當前，我國水體中氨氮濃度遠超受污水體的自凈能力是水體環(huán)境保護面臨的一大難題。與我國現(xiàn)行的相關(guān)標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）和《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）參考發(fā)現(xiàn)，水污染排放標準與水環(huán)境標準仍處于“脫軌”狀態(tài)。在我國北方城市，污水處理廠出水主要排入河流，當污水處理不達標時會對城市河流造成較大的負擔。氨氮已成為我國地表水環(huán)境質(zhì)量的首要影響因素。

氮素是能夠直接影響河流初級生產(chǎn)力的關(guān)鍵營養(yǎng)元素，為生物質(zhì)的基本組分之一，是維持水環(huán)境良性循環(huán)的重要基礎。但當水體中的氮含量超過接受水體的可平衡范圍時，將會對受納水體水環(huán)境的質(zhì)惡化，并對嚴重危害其中的水生生物。相比較其他形態(tài)的氮，氨氮對水體危害更為持久，更為復雜。氨氮的過量排放會誘發(fā)黑臭水體、水體富營養(yǎng)化。氨氮氧化會消耗掉水體中溶解氧，為耗氧污染物，而水體底泥的厭氧發(fā)酵會再次產(chǎn)生氨氮，進而使得水體系統(tǒng)中形成惡性循環(huán)。當水體中耗氧量大于產(chǎn)氧量時，有機污染物將會進行厭氧分解，從而產(chǎn)生各種類型的黑臭物質(zhì)，引發(fā)黑臭水體[1]。同時當過量的氨氮水體排入湖泊等地表水體時會導致水生生物異常增殖，進而導致水體因水生生物的爆發(fā)而缺氧，致使大量水生動物死亡，造成富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

2 污水生物脫氮現(xiàn)狀

當前，我國很多城市中都設立了污水處理廠，但是這些處理廠的二級處理率較低，污水處理依然局限于懸浮固體以及有機物的去除。盡管近年來，我國開展了脫氮除磷研究，并且取得了一定進展。可是，十多年以來，我國污水處理廠依然存在著水體富營養(yǎng)化的問題，并呈現(xiàn)出了愈演愈烈的態(tài)勢。水體富營養(yǎng)化主要指的是河流、湖泊以及水庫等水體當中氮磷物質(zhì)大量富集，導致了藻類以及浮游生物大量繁殖，降低了水體當中溶解氧的含量，使得浮游生物、藻類、水生物、植物以及魚類逐漸衰亡，并且最終絕跡，水體富營養(yǎng)化是一種嚴重的水體污染現(xiàn)象。因此，對于氮磷物質(zhì)的二級處理技術(shù)是提升污水處理廠亟待解決的重要課題。

3 污水處理廠生物脫氮提升的方法

3.1 污水處理技術(shù)的合理應用與創(chuàng)新

在城市規(guī)模不斷擴大的趨勢下，部分污水處理廠無法滿足當前污水處理的需求，其根本原因是由于技術(shù)方面未能做到與時俱進又或者是未能充分利用當前技術(shù)，最終導致污水處理效率不斷下降。因此，在污水處理技術(shù)方面一定要做到合理利用。比如，部分市政污水處理廠的進水水質(zhì)中由于周邊工業(yè)企業(yè)的偷排而夾雜著工業(yè)廢水，致使生物活性污泥系統(tǒng)中的污泥中毒，進而出現(xiàn)污泥膨脹等現(xiàn)象。而在活性污泥法中，污泥膨脹問題一直困擾污水廠相關(guān)工作人員，對此，本文建議可以根據(jù)對技術(shù)工藝進行適當調(diào)整，從而達到有效管控污泥膨脹的目標[2]。另外，要完善在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)，保證鼓風機房與中控室之間能夠保持密切的溝通，通過在線儀表對現(xiàn)場情況進行實時跟蹤，這樣就能確保及時有效的對曝氣量進行調(diào)整，從而讓生物池最大限度擁有足夠的溶解氧。

3.2 厭氧氨氧化

在厭氧條件下，將NH4+-N作為電子供體，NO2--N作為電子受體，最終反應產(chǎn)生氮氣，這便是厭氧氨氧化，其中包含了厭氧氨氧化以及亞硝化反應等兩個不同的過程。在氧氣充足的情況下，亞硝化細菌能夠把NH4+-N完全轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2--N，而在缺氧的情況下，將NO2--N作為電子受體，能夠?qū)H4+-N轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨狻Ｔ摲椒ǖ膬?yōu)勢在于：第一，不需要增加碳源，NH4+-N作為電子供體可以有效的節(jié)約費用[3]。第二，降低能耗，在不考慮細胞合成的時候能耗可以降低62．5%，厭氧氨氧化反應當中，氧化1molNH4+-N損耗的氧氣量只有0．75mol，消化作用當中則會損耗2mol氧氣量。第三，節(jié)約中和試劑，在厭氧氨氧化生物產(chǎn)堿量通常為零，產(chǎn)酸量也顯著的降低。

3.3 剩余污泥作污水處理碳源回用可行性

污泥微生物細胞胞內(nèi)物質(zhì)及EPS是構(gòu)成微生物群體多氧化空間結(jié)構(gòu)的基質(zhì)，主要由蛋白質(zhì)、脂類化合物、氨基酸、腐殖酸及多糖碳水化合物等構(gòu)成，其中蛋白質(zhì)與多糖是構(gòu)成EPS的主要組成部分，占EPS總質(zhì)量的70%左右。通過一定的污泥溶胞預處理技術(shù)即可實現(xiàn)污泥細胞及EPS內(nèi)碳源的釋放[4]。Canziani[26]在初沉污泥水解酸化產(chǎn)物作碳源的實驗中發(fā)現(xiàn)，水解酸化產(chǎn)物中含有BOD的量大幅度提升，能有效提高10%左右的脫氮效果。Gali通過對初沉污泥進行厭氧消化產(chǎn)物作碳源回用生物污水處理試驗發(fā)現(xiàn)：初沉污泥在經(jīng)過80h厭氧消化之后，SCOD（soluble COD）溶解性達到 10．30mg/mL，揮發(fā)酸（Volatile fatty acid s,VFAs）的平均溶解性濃度為6．50mg/mL。

4 結(jié)語

綜上所述，在城市污水處理過程中目前還存在著一些問題，例如，管理機制不夠完善、資金投入力度不足、技術(shù)存在缺陷以及管網(wǎng)配套設施不完善等問題。因此，針對以上問題需要相關(guān)部門迅速采取有效措施予以處理。此外，城市污水處理不僅只有上述問題，在需要在今后的研究中不斷完善，從而全面提升污水處理水平，為人們提供更好的生存環(huán)境。