城鎮(zhèn)污水生物脫氮除磷工藝調(diào)控措施研究

莫萬(wàn)平

摘要：在城鎮(zhèn)污水處理工藝中，脫氮除磷的方法主要采用生物脫氮處理工藝。本文圍繞這一工藝的議題進(jìn)行了探討，從工藝激勵(lì)、工藝實(shí)施、工藝中的問(wèn)題以及解決的措施方面進(jìn)行了論述，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：生物法;污水處理;脫氮;除磷

一、引言

由于微生物處理工藝具有處理效率高、對(duì)環(huán)境的危害小等優(yōu)勢(shì)，因此在城鎮(zhèn)污水處理工藝中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。由于城鎮(zhèn)污水排放量逐漸增大，傳統(tǒng)的微生物脫氮除磷工藝在應(yīng)用的過(guò)程中暴露出問(wèn)題，因此，對(duì)生物脫氮除磷工藝進(jìn)行分析研究并采取更加科學(xué)的方法和措施是水務(wù)單位研究的重要內(nèi)容。

二、生物脫氮除磷機(jī)理

生物脫氮是通過(guò)氨化、硝化以及反硝化的過(guò)程將被處理介質(zhì)中的氮元素轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻Ｎ⑸镌趨捬趸蚝醚鯒l件向?qū)⒂袡C(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，微生物在好氧條件下將被處理介質(zhì)中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，然后繼續(xù)被微生物氧化為硝酸鹽。反硝化與硝化的不同在于前者的微生物主要是反硝化菌，而后者的微生物主要是硝化菌。完整的反硝化氮素反應(yīng)是從硝酸根離子轉(zhuǎn)化為亞硝酸根離子，然后在轉(zhuǎn)化為氮氧化物，最終轉(zhuǎn)化成氮?dú)?。生物除磷的環(huán)境主要包括厭氧和好氧兩種環(huán)境，在厭氧環(huán)境中，微生物水解被處理介質(zhì)中磷酸鹽，在好氧環(huán)境中，微生物通過(guò)內(nèi)部代謝將污水中的磷積累在細(xì)胞內(nèi)部生產(chǎn)磷酸鹽。

三、生物脫氮除磷工藝

生物脫氮除磷工藝有多種類型，典型的工藝包括氧化溝統(tǒng)一、厭氧缺氧好氧工藝（A2/O）、活性污泥工藝（SBR）、生物濾池工藝（BAF）、膜生物處理工藝（MBR）、生物膜反應(yīng)器處理工藝（MBBR）等。各種工藝有各自的特征和優(yōu)缺點(diǎn)，如A2/O工藝可以在脫氮除磷的同時(shí)去除污水中的其他有機(jī)物，污泥沉降效果好，其不足之處在于污泥中含有硝酸鹽會(huì)進(jìn)入到厭氧區(qū)，影響除磷效果。SBR工藝具有操作方便、污水處理負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是工藝設(shè)計(jì)復(fù)雜，在設(shè)備運(yùn)營(yíng)過(guò)程中設(shè)備維護(hù)比較麻煩。為此，針對(duì)生物脫氮除磷工藝中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析是改進(jìn)工藝方案，提高污水脫氮除磷效率和質(zhì)量的重要內(nèi)容。

四、工藝實(shí)施中的問(wèn)題

首先，生物脫氮除磷工藝中存在進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)以及碳源不足的問(wèn)題。城鎮(zhèn)污水的來(lái)源主要包括生活污水、雨水、部分工業(yè)廢水，污水處理的水量受到上述來(lái)源因素影響會(huì)造成水量波動(dòng)性變化。尤其是在雨季、雨水水量急劇增大會(huì)導(dǎo)致污水處理工藝進(jìn)水濃度偏低。同時(shí)污水處理廠生物脫氮工藝的反硝化碳源不足，影響微生物的正常繁殖，從而影響脫氮效率。

其次，生物脫氮除磷工藝中存在微生物菌群相互競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。由于污水處理工藝中通常采用的方式是曝氣來(lái)為微生物提供氧氣環(huán)境，但是曝氣量一旦不足就會(huì)導(dǎo)致硝化細(xì)菌和異養(yǎng)微生物相互競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中的氧氣，從而影響微生物硝化效率。此外，處理工藝中的微生物還存在污泥齡的競(jìng)爭(zhēng)，而污泥齡大小對(duì)微生物菌群種類以及不同種類的繁殖效率造成影響。世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物不容易成為污泥中的優(yōu)勢(shì)菌種，但是通常情況下，硝化細(xì)菌污泥齡越長(zhǎng)，硝化效果越好，除磷效果越好。

其三，生物脫氮除磷工藝中一些工藝條件對(duì)脫氮除磷效率有負(fù)面影響。工藝中的具體條件，如處理溫度、溶液酸堿度、污泥負(fù)荷、污泥回流比等，這些條件都會(huì)對(duì)微生物的種類和微生物的活性帶來(lái)影響。硝化菌自身代謝分解效率較高的溫度有一個(gè)最適宜的溫度范圍，當(dāng)超出適宜的范圍時(shí)，硝化菌的代謝速率減慢，會(huì)影響生物脫氮除磷效率。尤其是在低溫環(huán)境下，不僅硝化菌的代謝塑料減慢，對(duì)于微生物群落結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)也會(huì)受到整體影響，大大降低微生物的吸附能力，造成污泥沉降效率降低。在同一系統(tǒng)中，如果污泥負(fù)荷增大，那么污泥回流比往往會(huì)降低，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)污泥的濃度降低，硝化菌的數(shù)量隨之減少，使硝化效率降低。如果污泥回流比較高，會(huì)使污泥耗氧量增加，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的污泥更容易沉積，對(duì)污水系統(tǒng)的泥水分離帶來(lái)負(fù)面影響，導(dǎo)致出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)。

其四，生物脫氮除磷工藝中存在污泥膨脹的問(wèn)題。對(duì)于污泥膨脹主要的表征參數(shù)是污泥體積指數(shù)（SVI）。當(dāng)SVI的值超過(guò)150mL/g時(shí)，污泥處于膨脹期;當(dāng)SVI的值低于100mL/g時(shí)，污泥處于非膨脹期。污泥膨脹產(chǎn)生是有多個(gè)因素引起的，比如溶解氧的濃度過(guò)低、運(yùn)行負(fù)荷過(guò)低、硫化物濃度過(guò)高、溫度過(guò)低等因素。上述因素下，微生物絲狀菌過(guò)度生長(zhǎng)，導(dǎo)致污泥膨脹。膨脹期的污泥會(huì)比正常污泥結(jié)構(gòu)更加松散，含水率增加，沉淀絮凝性變差，導(dǎo)致出水污泥含量增加，繼而影響出水水質(zhì)。

其五，生物脫氮除磷工藝中存在生物泡沫的問(wèn)題。污泥膨脹的同時(shí)經(jīng)常伴隨出現(xiàn)大量泡沫。這一現(xiàn)象的原因主要是由絲狀菌過(guò)度繁殖造成的。影響生物泡沫的因素包括溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度、溶解氧濃度等。由于生物泡沫具有粘性，因此在污泥流動(dòng)的過(guò)程中會(huì)形成漂流泡沫層并進(jìn)入到反應(yīng)池中，由于反應(yīng)池中微生物反應(yīng)需要充足的氧，泡沫層會(huì)阻隔微生物與氧氣的接觸，從而影響反應(yīng)效率。此外，由于生物泡沫容易飄落到工作區(qū)間，內(nèi)部含有的微生物具有傳播風(fēng)險(xiǎn)。

五、工藝調(diào)控措施

首先，結(jié)合不同的污水水質(zhì)特征選擇適宜的物脫氮除磷技術(shù)。對(duì)于進(jìn)水水質(zhì)碳氮比值較高的情況，可以采用傳統(tǒng)的硝化反硝化處理工藝;如果進(jìn)水水質(zhì)碳氮比值居中的情況，可以采用短程硝化反硝化處理工藝;如果進(jìn)水水質(zhì)碳氮比值較低的情況，可以采用主流厭氧氨氮化處理工藝。采取分段進(jìn)水的工藝可以解決微生物碳源競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。采用微生物反應(yīng)膜處理工藝可以更加準(zhǔn)確地控制污泥泥齡，保障脫氮除磷效率。

其次，對(duì)生物脫氮除磷工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)處理工藝中的溫度、酸堿度、碳氮比、污泥回流比等條件參數(shù)進(jìn)行合理控制，從而改變工藝系統(tǒng)中微生物的種類、數(shù)量、世代周期、活性，從污水處理機(jī)理的角度來(lái)提升脫氮除磷效果。當(dāng)溫度低于15℃時(shí)，脫氮效率降低，當(dāng)溫度在8℃～10℃區(qū)間內(nèi)，除磷效果較好，當(dāng)溫度在10℃～15℃區(qū)間內(nèi)，脫氮效果較好。

其三，在基礎(chǔ)工藝條件的基礎(chǔ)上增加強(qiáng)化措施。例如，在處理系統(tǒng)中添加葡萄糖、甲醇、乙酸鈉等物質(zhì)來(lái)補(bǔ)充微生物系統(tǒng)碳源。低溫季節(jié)由于微生物活性較低，可采用添加碳源的方式來(lái)促進(jìn)微生物活性提升。對(duì)于生物膜處理工藝，可通過(guò)投加填料的放方式促進(jìn)填料更加穩(wěn)定，避免因微生物菌落不斷遷移到生物膜外邊緣，使有效菌能夠位于生物膜邊緣內(nèi)，確保脫氮除磷效率。另外，還可以通過(guò)篩選或馴化有效微生物的方式來(lái)增強(qiáng)脫氮除磷效率。

六、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)生物脫氮除磷工藝分析，結(jié)合各種影響脫氮除磷效果的因素，采取科學(xué)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和改進(jìn)策略，有效提升生物脫氮除磷工藝運(yùn)行效率，確保城鎮(zhèn)污水處理達(dá)標(biāo)。

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