生活污水脫氮除磷技術(shù)的研究現(xiàn)狀

程杰

摘要：利用農(nóng)村廢棄物制作成新型填料，采用單種填料和多種混合填料的方法依次對(duì)生活污水的脫氮除磷技術(shù)進(jìn)行了研究;結(jié)果表明，各種填料的混合作用更利于微生物的生長(zhǎng)。其中，沸石裝置對(duì)TN的去除效果最好，出水平均濃度為9.53mg/L，混合填料裝置僅次之，其相應(yīng)的出水平均濃度10.08mg/L，去除率為70.78%;混合填料裝置對(duì)TP的去除效果最好，其出水平均濃度為1.88mg/L，相應(yīng)的去除率達(dá)57.84%，表明多種填料的共同作用更利于廢水中TP的去除。

關(guān)鍵詞：生活污水;脫氮除磷技術(shù)

引言

近年來(lái)，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我們排放的生活污水含氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的濃度越來(lái)越高，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)人類健康和水生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了巨大的威脅。因此，生活污水脫氮除磷技術(shù)的研究倍受水處理界的廣泛關(guān)注和重視。論文主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究采用新型填料的方法處理氮磷廢水，以期為生活污水的治理提供參考依據(jù)。

1 技術(shù)路線

該研究利用農(nóng)村廢棄物（如竹纖維填料、牡蠣殼等）制作新型填料，變“廢”為“寶”，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)來(lái)研究其在污水處理過(guò)程中的實(shí)際效果。以填料的優(yōu)化配置為基礎(chǔ)研發(fā)一種低成本、低能耗、不易堵塞、占地面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)管理方便的基于竹纖維的一體化脫氮除磷生活污水處理裝置。該裝置內(nèi)填料為生物膜提供了巨大的附著比表面積，生長(zhǎng)于生物膜上的微生物大量吸附污水中的有機(jī)物，具有較強(qiáng)的氧化能力。不溶性的有機(jī)物通過(guò)填料的過(guò)濾作用被截留形成污泥;可溶性有機(jī)物則通過(guò)生物膜的吸附及微生物代謝作用而被去除;氮、磷的去除主要靠填料的吸附和離子交換作用，如不更換填料無(wú)法從根本去除，將填料的吸附作用與生物膜的降解作用進(jìn)行協(xié)同有機(jī)結(jié)合，可有效地解決這一問(wèn)題。被填料阻截的有機(jī)氮可通過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化為 NH4+-N，NH4+-N 通過(guò)硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝氮和硝氮，最后通過(guò)反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?聚磷菌類的微生物能夠去除吸附在填料上的磷，其代謝過(guò)程中需要從外部環(huán)境中不斷地?cái)z取磷，并將磷以聚合的形態(tài)儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)，通過(guò)定期排泥從而達(dá)到除磷效果。微生物的生長(zhǎng)需要一定營(yíng)養(yǎng)和合適的環(huán)境條件，影響填料掛膜的主要因素有溫度、pH、溶解氧濃度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水力停留時(shí)間等，這些因素決定了填料上生物膜的生長(zhǎng)速度和活性。在適宜的范圍內(nèi)提高溫度可有效促進(jìn)酶促反應(yīng)速度，因而微生物的生長(zhǎng)和代謝速率均相應(yīng)提高。好氧微生物的適宜溫度是10～35 ℃，通常水溫低于10 ℃，對(duì)生物膜的生長(zhǎng)就會(huì)產(chǎn)生不利的影響。掛膜期間進(jìn)水水溫為20～30 ℃，恰好適合生物膜的生長(zhǎng)。大多數(shù)微生物的最適 pH為6.5～8.5，小于4或大于10都會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。掛膜期間進(jìn)水 pH在6.5～8.0，出水 pH 在 6.5～7.5，對(duì)微生物的生長(zhǎng)最為適宜。

2污水處理現(xiàn)狀

2.1現(xiàn)有工藝及問(wèn)題

現(xiàn)狀是總排廢水總氮、總磷的指標(biāo)接近上限，且不穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管難度大，超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)高。經(jīng)系統(tǒng)診斷分析，前期因沒(méi)有總氮、總磷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，企業(yè)只側(cè)重對(duì)COD和氨氮指標(biāo)的控制，兩級(jí)A/O系統(tǒng)各配備的三臺(tái)回流泵為一開(kāi)兩備，回流液不足，導(dǎo)致反硝化效果不好，再就是一級(jí)缺氧池?cái)嚢杵鲹p壞未修復(fù)，缺氧池底部因污泥沉積導(dǎo)致缺氧池有效容積降低，水力停留時(shí)間變短，這些因素嚴(yán)重影響脫氮除磷效率，導(dǎo)致總排出水總氮和總磷指標(biāo)不穩(wěn)定。

2.2進(jìn)水水質(zhì)和排水限值

某酒精廠以水稻原料生產(chǎn)酒精，酒精醪液部分經(jīng)過(guò)板框壓濾渣水分離形成清液，部分醪液經(jīng)過(guò)臥螺離心機(jī)渣水分離形成清液，產(chǎn)生的清液部分進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，部分清液經(jīng)五效蒸發(fā)后，其蒸發(fā)凝水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。最終進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的廢水約4500m3/d，由清液、蒸發(fā)凝水、工藝廢水（設(shè)備清洗、除塵洗滌水、鍋爐排水等）和生活污水組成，其水量占比約49%、36%、11%、4%，綜合廢水指標(biāo)酒精綜合廢水進(jìn)入污水系統(tǒng)的總氮200～500mg/L、總磷70～250mg/L，為確保外排廢水總氮和總磷實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)，控制指標(biāo)必須低于排放限值?？偟馀艠?biāo)準(zhǔn)50mg/L，月均值總氮應(yīng)控制在40mg/L左右，總磷外排標(biāo)準(zhǔn)3mg/L，月均值總磷應(yīng)控制在2mg/L左右，也就是說(shuō)總氮去除率至少應(yīng)控制在80%以上，總磷去除率至少應(yīng)控制在97%以上，才能滿足日常穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放要求。

3生活污水脫氮除磷技術(shù)的研究措施

3.1現(xiàn)有HRT情況下不同的填料投加比對(duì)TN的影響

由于污水廠現(xiàn)有缺氧池HRT為2.9h左右，考慮到污水廠實(shí)際情況，擬通過(guò)在缺氧區(qū)池內(nèi)增加填料，提高生物量濃度，以此提高處理效率。為了驗(yàn)證投加填料是否有助于提高TN去除率，在碳源充足的情況下，通過(guò)投加不同數(shù)量的填料，驗(yàn)證現(xiàn)有HRT不能增加的情況下，投加多少填料才能確保TN達(dá)標(biāo)。小試試驗(yàn)結(jié)果顯示，在投加填料達(dá)到有效容積的25%時(shí)，出水TN為14.2mg/L，達(dá)到了出水標(biāo)準(zhǔn)，去除率為68.2%。說(shuō)明通過(guò)投加填料的方式可以改善污水廠出水TN波動(dòng)的問(wèn)題，能實(shí)現(xiàn)TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，碳源充足情況下，針對(duì)TN不達(dá)標(biāo)問(wèn)題的解決辦法有2種：（1）不投加填料，新增部分缺氧池，延長(zhǎng)缺氧池HRT為6h;（2）不新增池容，在缺氧池內(nèi)投加填料，且填料投加比≥25%。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比，結(jié)合污水廠實(shí)際情況，選擇在缺氧池內(nèi)投加填料改善TN波動(dòng)的問(wèn)題[1]。

3.2不同種類填料組合處理效果對(duì)比

從裝填不同種類填料的一體化裝置對(duì)污水的凈化效果可以看出，在相同進(jìn)水條件下，裝填火山巖填料的一體化裝置出水COD平均濃度最低，為27.56mg/L，相應(yīng)的平均去除率為91.64%，裝填牡蠣殼出水COD平均濃度次之，為30.47mg/L，相應(yīng)的平均去除率為90.92%，裝填竹纖維填料的出水COD平均濃度最高，為90.34mg/L，相應(yīng)的去除率較低，為73.11%，這是由于試驗(yàn)周期較短，在試驗(yàn)初期竹纖維填料有緩釋有機(jī)物的功能，在試驗(yàn)后期出水COD濃度大幅度降低;裝填5種混合填料的裝置對(duì)NH4+-N的去除效果最好，出水平均濃度為4.80mg/L，其相應(yīng)的去除率為77.66%，這是因?yàn)楦鞣N填料的混合作用更利于微生物的生長(zhǎng);沸石裝置對(duì)TN的去除效果最好，出水平均濃度為9.53mg/L，混合填料裝置僅次之，其相應(yīng)的出水平均濃度10.08mg/L，去除率為70.78%;混合填料裝置對(duì)TP的去除效果最好，其出水平均濃度為1.88mg/L，相應(yīng)的去除率達(dá)57.84%，表明多種填料的共同作用更利于廢水中TP的去除[2]。

3.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由小試試驗(yàn)結(jié)果得知，裝填5種混合填料的裝置綜合來(lái)看對(duì)COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果最好，因此對(duì)其放大進(jìn)行中試試驗(yàn)。一個(gè)玻璃鋼容器，直徑為1.0m，高為1.5m，填料層總高1.0m，從上至下分成5等份，依次裝入牡蠣殼、火山巖、沸石、聚氨酯和竹纖維;污水自下而上流經(jīng)填料，容器底部設(shè)置曝氣裝置。處理水量為42L/h，HRT為24h。

結(jié)束語(yǔ)

生物廢水中濃廢水主要來(lái)自發(fā)酵廢水和純化廢水。發(fā)酵廢水具有COD、氨氮含量高，純化廢水具有COD、TP含量高的特點(diǎn)，2股廢水在進(jìn)行生化處理前需進(jìn)行脫氮除磷預(yù)處理。全文對(duì)生活污水脫氮除磷技術(shù)進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王睿，張亮，譚映宇，李亞，任旭鋒，徐佳佳，梅榮武，王震。基于竹纖維填料的一體化脫氮除磷生活污水處理裝置研究[J]。安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（11）：64-71。

[2]吳麗娟，孫振江，樊立瑩。酒精廢水脫氮除磷工藝優(yōu)化實(shí)例[J]。釀酒，2021，48（03）：134-136。