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            低碳源污水的脫氮除磷技術研究進展
            科諾科儀 / 2019-08-20

            隨著社會經濟的快速發展與人們生活水平的提高,用水量的增加使得污水處理廠中的有機物含量逐漸降低,而磷含量則較高,因而在污水脫氮除磷處理中,低碳源污水成為發展的瓶頸。

            COD含量的降低使得污水在采用生物法進行脫氮除磷處理時,微生物新陳代謝過程所需的碳源不足,進而對出水中氮磷含量造成影響,導致出水達不到相關標準。

            在碳源不足的前提下,污水排放氮、磷不達標會使污水排放問題更為突出,因此亟須開發高效經濟的污水處理技術,旨在提高氮、磷去除率。

            目前,在我國城市及鄉鎮污水處理中,氮、磷含量較高,在對污水進行脫氮除磷處理中,排泥除磷與反硝化工藝均需要應用碳源,為了能夠使出水的氮含量與磷含量達標,就需要投加額外的碳源,但該項費用較高,采用此方式會增加污水處理的成本。

            我國生活污水屬于非常典型的低碳源污水,因而對低碳源污水脫氮除磷技術的研究成為現階段我國污水處理行業的熱點。鑒于此,本文對一系列脫氮除磷技術,如外加碳源、取消化糞池以及磷回收等技術及效果進行分析,從而為低碳源污水處理提供有價值的參考意見。

            01 低碳源污水的脫氮除磷技術

            1.1 補充外來碳源

            在對有機物濃度較低的生活污水進行處理時,大部分的污水處理廠通過補充外來碳源方式進行處理,但碳源與藥劑的增加會在很大程度上提高污水處理廠的運營成本。因此,這種方式無法滿足低化學品投加與節能降耗的目標,也會顯著提高經濟成本。

            相關人員在選擇外加碳源的過程中,應盡可能選取溶解性或不溶性的易生物降解有機物,同時還要確保碳源價格低廉,簡單易得。一般來說,溶解性有機碳主要呈現為乙醇、乙酸及葡萄糖等液態形式,這些容易降解液體的有機物極容易在處理時被利用,因此具有較高的氮磷去除率。

            但由于甲醇具有一定毒性,而葡萄糖以及甲乙醇的價格較高,因而一部分污水處理廠在污水處理中采用化工生產的乙酸廢液,具有較為明顯的應用效果。

            需要注意的是,在污水處理中通過投加外碳源的方式雖然能夠在一定程度上強化生物脫氮除磷效果,但存在受溫度影響大、運輸困難以及甲醇毒性大等問題。同時投加外碳源的方式會增加運行管理費用,因而逐漸被棄用。

            1.2 優化進水方式

            大部分的碳源在好氧段通過傳統的進水方式會導致其被氧化成為二氧化碳,使其在缺氧反硝化階段出現無碳源可用的狀況。通常來說,對進水方式優化是將原污水中所含有的一部分有機碳應用于反硝化過程,從而提高脫氮效果,主要包括兩種方式,分別是分段進水、周期性改變進水方向。

            優化進水方式是通過應用后置缺氧UCT分段進水工藝,使氮磷去除率保持在75.3%左右。而周期性的改變進水方向僅需要將兩個相同的反應器予以串聯,然后將其作為定期進水的第一級反應器,改變每個反應器的周期性功能。

            1.3 取消化糞池

            化糞池隨著我國經濟的發展,其弊端逐漸顯現出來。主要體現在以下幾個方面:第一,運行管理能力欠佳,通常在出現堵塞時才予以清理,影響周圍環境。第二,化糞池的設置會導致占地以及其他管線布置困難等問題。第三,化糞池會去除一部分有機物,降低原污水中的有機碳源,影響污水廠的正常運行。

            因此,建議取消化糞池,旨在提高污水中的有機成分,最終提高脫氮除磷效果。

            1.4 磷回收

            從污水中采取磷回收措施能夠將污水中的磷變廢為寶。一般情況下,磷回收采取的是抽取工藝中的厭氧池上清液,通過結晶技術、化學沉淀以及離子交換等技術分離清液中的磷,剩余的上清液便將其回流至處理構筑物。這樣不僅能顯著減少污水中的磷負荷,同時也可將磷元素用在化肥生產中。

            02 新技術

            2.1 同步硝化反硝化

            同步硝化反硝化依賴的好氧反硝化菌以及異養硝化菌在溶解氧濃度梯度單級反應器中的溶氧較低,因而在處理過程中需要對曝氣予以一定限制或實現精準曝氣。該技術的特點與因進水碳源低而需要控制無效氧化的相關要求、節約動力消耗等具有一致性。

            因此,在對低碳源污水處理中,同步硝化反硝化具有較為廣闊的應用前景。

            2.2 厭氧氨氧化

            厭氧氨氧化主要指的是細菌在溶氧濃度較低的前提下,通過細胞內的新陳代謝,促進亞硝酸鹽與氨之間發生生物氧化的還原反應,從而使氮氣脫除水。該種方式在實際應用過程中具有節省碳源、節約能耗以及細菌合成量少等特點,因而受到污水處理廠的關注。

            厭氧氨氧化細菌主要是利用氨與亞硝酸根的化學反應而產生能源,并且空氣中的二氧化碳作為碳素的細菌,不需要額外添加有機碳源,具有較為明顯的應用價值。

            但缺陷在于培養以及馴化厭氧氨氧化菌的過程較為困難,對環境要求非常嚴格,若能解決厭氧氨氧化工藝難題,便能在污水處理中得到廣泛推廣。

            2.3 生物除磷

            對污水實行生物除磷的關鍵在于聚磷菌,聚磷菌在耗氧環境中能夠從水中過量吸收磷,若在厭氧的環境下則會在水中釋放磷。生物除磷技術依賴聚磷菌的特性,對磷予以反復吸放,從而使污水中磷以聚β羥基丁酸的形式存在于增殖的細菌中,并在好氧環境下分離并排放剩余的污泥,最終起到去除磷的目的。

            2.4 短程硝化反硝化

            在傳統理論中主要依靠的是亞硝化細菌和硝化細菌兩種微生物轉化氨氮。若需要對兩種方式進行生態選擇,需要在污泥中使亞硝化細菌轉變成為優勢菌群,并淘汰或減少硝化細菌數量,在亞硝化階段充分發揮硝化作用,然后直接對其進行反硝化處理,該種方式能夠顯著縮短脫氮的反應進程。該工藝在實際應用中能夠有效節省能源,與傳統工藝相比,減少大約40%左右的碳源。

            03 結 語

            隨著我國城市生活用水量的增加,污水排放量也隨之增加,低碳源污水是生活污水排放的主要組成成分,對其進行脫氮除磷處理已經引起水處理專家的重點關注,當務之急在于提高脫氮除磷效果,確保污水達標排放。

            在低碳能耗與綠色環保的背景下,我國污水處理廠正面臨著升級改造的轉折點,其所采用的脫氮除磷技術措施應盡可能符合經濟節能的要求。其中同步硝化反硝化、厭氧氨氧化技術、生物除磷以及短程硝化反硝化等技術在實際應用中因具有耗能低、有機物少等特點,成為未來污水處理的主要發展方向。

            綜上所述,無論污水處理廠采用何種技術提高低碳源污水脫氮除磷的效果,均需要有效掌握工藝運行管理技術,最大限度地發揮該技術的優勢,實現綠色環保的目的。

             

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