搜索
目前我国废水生物脱氮除磷的研究进展赵春霞（苏州科技学院，环境工程1222，学号1230103233）引言：随着城市发展以及工业化进程的加快，导致污水成为人们重点处理的有关于环境的热点问题。大量的生活污水、工业废水和农田地表水径流汇入湖水、河流、水库和海湾水域，使藻类等其他植物大量繁殖，从而形成了水体富营养。所以对于我国这样水资源本来就很紧缺的国家，严格控制氮、磷污水的超标排放是很有必要的。传统的脱氮除磷技术制约了工艺的高效性与稳定性，而且很多的流程中包含多重污泥和污泥回流，增加了系统的复杂性，使得基建和运行费用大大提高。因此，我们必须跟进生物脱氮除磷的研发，不断提高生物脱氮除磷的水平。1生物脱氮除磷技术的原理1）脱氮原理。污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。然而，近些年的研究发现：在好氧的条件下，同时发生了硝化和反硝化作用；在厌氧条件下，NH4+-N减少，这些现象都无法用传统的脱氮的原理来解释，表明除了传统的脱氮理论以外，还存在其他的生物脱氮原理。[1]在此处键入公式。2）除磷原理。生物除磷主要是在厌氧和好氧的环境下交替进行，在厌氧的条件下释放磷，在有氧的条件下摄取磷，通过排除富磷污泥达到除磷的目的。再通过聚磷菌除磷的时候，其关键是PHB,当污水中BOD和TP的含量大于20的时候，生物除磷比较安全，产生的PHB也比较多。还有人认为，在释放磷的时候，关键是VFA，想要提高除磷能力，便必须提高VFA的浓度。[5]图1为生物除磷示意图图1生物除磷示意图[1]2生物脱氮除磷技术2.1生物脱氮技术污水生物脱氮技术是通过反应器和控制手段实现时间或空间上的好氧和缺氧环境，达到硝化和反硝化脱氮的目的。根据污水处理工艺的不同分为活性污泥脱氮工艺和生物膜脱氮工艺。[4]2.2生物除磷技术污水生物除磷技术通过基础性研究、生产性实验研究以及工程运行实践，生物除磷技术在理论和实践上都取得了重大突破。目前来看，用于工程实践的生物除磷技术有A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、Phostrip工艺、改良的Bandenpho工艺、改良的UCT工艺等。[4]3生物脱氮除磷传统组合工艺经过多年的理论以及实践的研究，生物脱氮除磷工艺日趋完善。目前，以传统的生物脱氮除磷理论为基础的A2/O以及改良工艺为主流。3.1A2/O工艺最初的脱氮除磷工艺是在不同的处理中慢慢实现的。生物脱氮除磷工艺的组合是前人不断在深入研究脱氮工艺中找到的。70年代，Barnard在Ludzack和Ettinger的基础上提出了改良型工艺，即A/O工艺，他在进一步的研究中发现当前置厌氧池内存在厌氧区时，系统兼有明显的除磷功能。于是，他提出了能同时实现脱氮除磷的Phoredox工艺。取消此工艺的第二级缺氧、好氧池，即为A2/O工艺。此后，脱氮除磷被统一在一个系统中，不仅简化了污水处理的操作，又增加了处理工艺的功能。A2/O工艺将厌氧段、缺氧段放在工艺的第一级，充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势。A2/O工艺可用于处理工业废水比重大的城市污水，此外，由于它是在普通活性污泥法的基础上发展起来的，因而也较容易用于生物法处理的老污水厂的改造。[2]4脱氮除磷新工艺首先我们先来看一下图二的表格。[1]此表格展现给我看到了各个工艺的优缺点，所以在处理不同污水的同时，我们应该适当合理的选择正确的方法，这样对于我们处理污水更有效率，给人们的生活也带来了干净的环境。4.1氧化沟工艺氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内呈推流状态，而在长期内又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化－反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。4.2ECOSUNIDE工艺ECOSUNIDE工艺是一种能够在特殊工艺条件下使用的工艺，其能够让硝化菌在活性污泥中的比例提高，其能够解决活性污泥消化速度比较慢的问题，能够提高脱氧的效率，从而提高脱氮的效率。这种工艺能够让生物系统在低氧的情况下和污泥浓度比较高的情况下更好的工作，能够帮助亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌更好的生长，脱氧效率会有明显的提高，这样能够缩小化生池的实际面积，投资可以减少百分之二十，此外这种工艺还可以实际运行上节约成本。[5]4.3Phostrip工艺脱氮需要低负荷、长泥磷，而除磷则正好相反，Phostrip工艺是一种典型的旁流除磷工艺，其除磷过程是在回流路径上完成，能较好的克服在同一体系中脱氮除磷对工艺要求的不同的矛盾。工艺的另一个特点是将生物法和化学法除磷结合起来，通过专门的除磷池进行磷的释放，含磷的上清液在经过石灰混凝沉淀处理，大部分磷以磷酸钙的形式去除。KSKim等在Phostrip工艺曝气池前设反硝化段，强化了脱氮功能，同时也避免了二沉池回流污泥中高浓度硝酸盐对释磷的抑制。该工艺耐冲击负荷，缺点是工艺流程复杂，运行管理不便。[2]4.4厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化本身就是微生物自养的一个过程，在反硝化的时候不需要进行有机物的调价，并且其污泥数量比较小，不但简单而且非常经济，并且这种工艺还可以改变硝化反应之后的酸产量，避免二次污染的出现。这种技术经济方面优势明显，但是厌氧氨化氧化菌本身的生长速度比较慢，所以必须研究怎样保证反应器中的生物量，保证其实际效果。[5]4.5BICT工艺这种工艺组要组成部分是悬浮生长的主反应器、生物选择器以及生物膜反应器三部分，在主反应器以及生物膜反应器之间还会进行沉淀池的设置，主反应器主要是进行反硝化菌以及聚磷菌的培养，对搅拌以及曝气进行控制能够将COD去除，能够很好的完成摄磷和反硝化，在静沉之后将其中的清水排放掉。生物膜反应器的长泥磷以及曝气能够给硝化菌更好的生长环境奠定基础。进水的时候，生物膜反应器首先会接触到沉淀池中的回流污泥，可以通过高负荷梯度的选择压力进行絮凝性细菌的选择，这样能够给污泥的沉淀奠定基础，与此同时，还应该做好厌氧搅拌工作，这样能够给释磷和聚磷更好的进行提供环境。[5]5脱氮除磷技术将来的发展对于生物脱氮除磷技术目前的现状，我们已经可以展望到将来一定发展前景更大，首先我们从一开始就是以一种工艺发现了许多工艺，使得我们污水治理的效率越来越高，而且在开发工艺的同时，人们也注意到了投资成本以及成效的问题，我觉得这是难能可贵的。随着科技的越来越发达，我相信生物脱氮除磷技术也一定会更上几层楼的。5.1通过土地处理来进行脱氮除磷在一些比较的城镇中，其污水流量比较的小，若是土地能够进行利用，那么可以在进行二级处理之后，将湿地系统使用进去，通过卵石床水载植物等土地系统来进行处理，这样也能很好地降低污水中氮元素和磷元素的含量。[5]在欧洲的一些国家很多都是使用这种方法来进行污水处理的，我认为这是原生态，对自然环境也不会造成危害，没有后患之忧，相当的理想。6结语对于高速发展的当代技术，我们不得不佩服以及虚心学习，在治理污水这方面，我觉得中国更应该学习一下瑞典、德国已经一些个国外的新技术，利用先进的化学药品以及仪器当然不是一件坏事，但是我们可以尽量少用一些化学药品，因为即使我们将污水治理干净了，还会引发一些其他的污染。我们也需要关心一下农田里打出的药水对河水水质的影响。工业生活污水是最重要，农田污水也与我们的环境以及生命息息相关。7致谢本综述是由袁怡老师的全心指点下完成的，选题的确定凝聚了老师的创新精神，老师也教会了我们怎样查阅资料，推荐相关文章给我阅读，扩大了我们的视野，帮助我们更好的写好综述，为毕业论文打下扎实的基础。在平时的课堂中，袁老师也教会了我们很多东西：以创新的视角看问题、用严谨的科研态度做实验、从整体把握整篇文章的思路，这些都对我受益匪浅，对我未来的毕业论文以及工作生涯大有裨益。参考文献[1]侯金良，康勇.城市污水生物脱氮除磷技术的研究进展[A]化工进展2007第26卷第三期1000-6613（2007）03-0366-06[2]王英，陈泽军.生物脱氮除磷工艺的研究进展环境污染与防治第24卷第三期2002年6月[3]汤琪.生物脱氮除磷新技术重庆大学学院报2006年第29卷第9期1000-582X(2006)09-0138-06[4]刘启承.污水生物脱氮除磷技术研究发展[A]1007-0370(2013)05-0067-03[5]邵煜.污水处理工艺中脱氮除磷技术的应用应用科技