生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用研究

葛棟杰，周紫薇

（1.紹興市環(huán)?？萍挤?wù)中心，浙江 紹興 312000；2.浙江天藍(lán)環(huán)保技術(shù)股份有限公司，浙江 杭州 310000）

引言

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展及城鎮(zhèn)化水平的快速推進，污水的產(chǎn)出量劇增，若不進行處理就直接排放，則會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對污水處理提出了更高的要求，特別是當(dāng)處理后的污水需要排放進水體中時，需要嚴(yán)格地控制水中的氮、磷含量，避免造成水體的二次污染。目前常用的脫磷、脫硫技術(shù)主要是化學(xué)處理法，處理成本高、效率低，對水體也存在著二次污染，難以滿足綠色凈化的需求。

結(jié)合傳統(tǒng)污水處理工藝流程及當(dāng)代生物技術(shù)的發(fā)展，本文利用生態(tài)環(huán)境工程創(chuàng)新技術(shù)方案，提出了一種新的生物脫氮技術(shù)，運用A2/O 工藝實現(xiàn)了反硝化工作過程中對微生物接種量的有效保持，使厭氧池內(nèi)的含氧量能夠達(dá)到最佳的厭氧狀態(tài)，不僅提升了脫氮除磷的效果，而且也減少了一套凈化回流系統(tǒng)。根據(jù)實際應(yīng)用表明，新的生物脫氮技術(shù)，將污水脫氮效率提升了12.4%，對提升生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)發(fā)展水平，提高污水凈化效率和經(jīng)濟性，具有十分重要的意義。

1 污水處理現(xiàn)狀及脫氮流程

城市污水的來源主要是居民生活廢水、工廠工業(yè)廢水等，污水中含有大量的有機和無機污染物，特別是氮、磷等元素，進入到水體后會導(dǎo)致水體發(fā)臭、發(fā)黑，因此需要對污水進行凈化處理，使其滿足污水排放處理要求。目前多數(shù)污水處理廠主要采用的是卡魯塞爾氧化溝工藝，但由于污水處理過程中的廢水量大、水質(zhì)波動大、氮磷含量高，因此極難滿足其實際的脫氮處理需求，根據(jù)研究，為了避免脫氮后造成水體的二次污染，結(jié)合脫氮經(jīng)濟性和效率的需求，最佳脫氮過程中氮的轉(zhuǎn)換流程如圖1 所示[1]。

圖1 氮轉(zhuǎn)換工藝流程圖

2 生物脫氮工藝研究

生物脫氮技術(shù)是現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)發(fā)展的最新成果，主要是在微生物的作用下通過一些氧化還原反應(yīng)，使廢水中的有機氮或者氮化物轉(zhuǎn)換為氮的一個過程，其整個脫氮工藝流如下頁圖2 所示[2]。

該新的生物脫氮工藝流程中，為了滿足污水處理廠對大量高濃度工業(yè)廢水的持續(xù)處理需求，因此在系統(tǒng)內(nèi)增加了一個初沉池，使進入污水處理系統(tǒng)的污水首先在初沉池內(nèi)進行初沉，起到調(diào)節(jié)水質(zhì)、降低硫化物含量的目的，減少后續(xù)由于水質(zhì)大范圍波動而導(dǎo)致的污水處理質(zhì)量低下的不足。

在圖2 所示的虛線框內(nèi)表示污水處理廠的A2/O工藝，在該工藝的厭氧區(qū)域內(nèi)會含有大量的聚磷菌[3]，這些聚磷菌能夠在厭氧區(qū)域內(nèi)獲取碳源并釋放出磷元素，從而促進好氧區(qū)域?qū)α椎奈眨渌牧淄ㄟ^吸附沉淀的方式最終從污泥中剔除?？傮w來說生物脫氮是一種高效、清潔的生物處理方案，具有能耗低、運行費用少的優(yōu)點，其處理后的水質(zhì)可以接近三級水排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 生物脫氮工藝流程圖

3 A2/O 工藝核心影響因素分析

由于在污水處理的過程中，污水中含有大量的污泥，因此為了確保處理效果，需要在水中加入大量的碳源，污水處理的成本較高。采用A2/O 工藝回來模式[4]，能夠控制外回流的比例，從而根據(jù)不同的水質(zhì)情況靈活地添加碳源進行分類處理，不僅成本低，而且對碳和氮的去除率高。

在處理的過程中混合硝化液在二沉淀池回流，有效地加強了反硝化反應(yīng)，提高了對碳和氮的去除率，當(dāng)硝化液再次返回到曝氣沉沙池的過程中，在沉淀池經(jīng)過初沉以及水解酸化，整個過程約為7 h，是傳統(tǒng)污水處理過程的2 倍以上，能夠最大限度地提高在缺氧環(huán)境中的反硝化效果。

在整個污水的降解、脫氮、除磷的過程中微生物對環(huán)境的要求較高，因此在處理的過程中需要注意以下因素，確保污水處理過程中的效率和穩(wěn)定性[5]。

1）在凈化處理的不同階段對碳源的需求量不同，因此需要根據(jù)不同的環(huán)境對水質(zhì)中的碳源情況進行監(jiān)測，建立自動補碳系統(tǒng)，避免因碳源不足或者碳源過多影響污水處理效果。而且在處理過程中需要保持各階段不同的氧氣供應(yīng)量，保證生化反應(yīng)的順利進行。

2）在反應(yīng)過程中，有機質(zhì)的濃度越高會導(dǎo)致溶解液的含量變低，進而造成缺氧現(xiàn)象，增加反硝化的比例，因此在反應(yīng)的不同階段需要控制有機質(zhì)的濃度，避免影響硝化和反硝化反應(yīng)的正常進行。

3）混合液回流過程直接決定了反硝化的效果，而反硝化的過程又直接取決于硝化細(xì)菌的生長速度，細(xì)菌的生長速度和外界環(huán)境溫度有很大關(guān)系，一般情況下，需要將環(huán)境溫度保持在5°～30°的范圍內(nèi)。

4 應(yīng)用情況分析

以該新型污水凈化處理工藝為基礎(chǔ)，在好氧段完成反應(yīng)后直接流回到缺氧池內(nèi)，回流比設(shè)置為150%，在回流的過程中，將部分二沉池的污泥回流到厭氧池的前半部分[6]，回流比例設(shè)置為20%～40%。為了解決污水流量波動導(dǎo)致的反應(yīng)不平衡性，因此在反應(yīng)段適當(dāng)?shù)丶哟笱鯕獾馁|(zhì)量濃度，保持在1.5 mg/L～4 mg/L。

設(shè)定反應(yīng)時間水流的停留反應(yīng)實際時間為8 h，其中高濃度氧段的時長為5 h，在厭氧段和低濃度氧段的停留時間均為1.5 h，高濃度溶解氧質(zhì)量濃度為3 mg/L，低濃度氧段的溶解氧質(zhì)量濃度為0.6 mg/L，厭氧段的溶解氧質(zhì)量濃度為0.2 mg/L，在一個周期內(nèi)進行驗證[7]，數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對比

由實際監(jiān)測結(jié)果可知，優(yōu)化前污水處理廠內(nèi)的進水十分穩(wěn)定，在不同時間段內(nèi)總氮和總磷的含量相對穩(wěn)定，波動程度較小，為后續(xù)進一步實現(xiàn)控制脫氮除磷過程奠定了基礎(chǔ)。而且新的生物脫氮處理過程，由于實現(xiàn)了很好的過程控制，將整個污水凈化效率提升了12.4%，將總氮的去除率由最初的74.2%，提高到了目前的85.4%，提升了15.1%。將總磷的去除率由最初的47.1%，提高到了目前的64.5%，提升了36.9%，對提升污水凈化效率和精確性，具有十分重要的意義。

5 結(jié)論

針對目前污水處理過程中所面臨的脫氮效率低、經(jīng)濟性差的不足，利用生態(tài)環(huán)境工程創(chuàng)新技術(shù)方案，提出了一種新的生物脫氮技術(shù)，對生活脫氮技術(shù)原理、工藝流程等進行了分析，根據(jù)實際應(yīng)用表明：

1）生物脫氮技術(shù)主要是在微生物的作用下通過氧化還原反應(yīng)，使廢水中的有機氮或者氮化物轉(zhuǎn)換為氮，該方法是一種高效、清潔的生物處理方案；

2）A2/O 工藝回來的模式，能夠控制外回流的比例，從而根據(jù)不同的水質(zhì)情況靈活地添加碳源進行分類處理，不僅成本低，而且對碳和氮的去除率高；

3）新的生物脫氮技術(shù)，將污水脫氮效率提升了12.4%，將總氮的去除率提升了15.1%，將總磷的去除率提升了36.9%；