生物脱氮除磷新工艺在污水处理技术中的应用

生物脱氮除磷新工艺在污水处理技术中的应用

梁一伯

遵化国祯污水处理有限公司河北遵化064200

摘要：城市污水中含有的氮和磷不仅会加剧水体富营养化，还会发生反应生成具有超强好氧性的氨氮物质来降低水物质的氧含量，不仅如此，含有氮磷等物质的污水由于反应所生成的某些含氮化合物对于人类和自然界的其他生物也都是有毒害性影响的。基于此，本文主要针对生物脱氮除磷的相关机理与工艺处理两方面内容进行深入分析。

关键词：生物脱氮除磷；污水处理；新工艺；技术应用

引言

水体富营养化已成为世界环境普遍面临的问题，众多科学研究都表明，氮元素与磷元素的存在是造成该问题的主要原因，因此，生物脱氮除磷技术的应用是解决该问题的根本措施。目前，众多地区都对废水排放的相关元素标准做出了一定的限制，社会对该问题的重视程度也不断加强，生物脱氮除磷工艺的应用能够有效降低水体氮与磷的去除率，从而保证污水排放的达标性。

1.生物脱氮除磷的机理

1.1生物脱氮原理

生物脱氮过程主要是硝化反应的产生，并配合微生物作用、氨化反应等共同完成。硝化反应主要在氧气足够的环境中，氨氮在硝化细菌的生物反应下转化为硝酸氨，由于硝化细菌的生长较为缓慢，因此，环境中的污泥需要具有一定的年份。氨化反应则主要是含氮物物质在氨化细菌的反应下除去一定的有机物，并进行氨化。而在缺氧环境中，就会产生一定的反硝化反应，相关微生物能够将硝酸氨转化为氮气与氮氧化物等，从而实现水体的脱氮。

1.2生物除磷原理

目前，科学界对生物除磷原理的研究还不够透彻，但是在一般情况下，可以认为生物除磷主要是相关微生物在氧气充足的环境中吸收水体中磷酸盐，并为自身的活动提供能量，然后在厌氧条件下，吸取有机物，并放出磷元素。在氧气足够的环境中，聚磷菌能够大量地吸取磷元素，并储存在自身菌体内部，从而将水体中的磷聚集在污泥内部，污水处理厂只需将这些污泥清理，即可实现污水除磷的效果。

1.3反硝化除磷机理

该反应主要是反硝化除磷细菌在厌氧环境下吸收磷元素的过程，反硝化除磷细菌的反应机理与聚磷菌的除磷原理相似，唯一的区别在于细胞内部储存的电子受体不同，因此，这使得除磷反应与反硝化反应可以在同一化学环境中进行，因此，这能够在很大程度上简化了反应过程，降低了能源耗费，并降低了污水处理剩余的污泥量，减小了污水处理厂的劳动量。

2.生物脱氮除磷的新工艺处理

一般通过污泥的厌氧需氧变化进行除磷的技术流程比较简单，只要就是在厌氧池里面进行化学物质聚磷菌的反应代谢后从而减缓BOD含量同时得到物质磷。然后再经过需氧反应器的化学物质聚磷菌的需氧呼吸活动，在对物质BOD进行氧化作用后通过转变为聚合磷酸盐来把磷物质有效地储存在污水的异养菌聚磷菌里面。通过国内外对生物除磷技术的研究进行调查，我们发现各国学者所使用技术机理虽然标准不一样，所获得的技术形式却是多种多样。将污水处理的生物脱氮技术依据反应类型划分，可以分成氨的硝化作用和反硝化两种类型。一般进行硝化作用就主要是指将氨作为电子变化的供方，而将分子氧视为电子的受方，通过进行氮从兼具负三价电子的物质NH4反应变化成带有正三价电子的NO2一以及带有正五价电子的NO3。然而本质上仅仅是发生了水下氮的化合态形态转变，根本将水中氮的实际含量进行改变，反应性质就是避免污水水体发生富养化现象，但污染问题根本没得到处理。与此相对的反硝化却恰恰相反，通过污水中硝酸盐物质作为氮电子受方，让碳源成为氮电子的实际供方，这期间虽然也是通过硝酸盐里面的氮电子变化，可不同的是这个反应过程生成了气态氮（如N2、N2O），气体可以从污水中挥发出去，从而真正实现氮的治理。缺氧反应器是脱氮工艺的核心，通过污水中的一些有机物当做氮电子进行转移的供方，将反应产生的物质硝酸盐氮当做氮电子进行转移的受方进而充分把污水中的氮脱掉。只是为了保证反应过程的正常进行，必须保证该反应中有充足的碳源。随着社会的发展，生物脱氮技术也在不断进步，现如今这种技术在概念以及技术工艺方面都发生了全新的变化比如时下比较盛行的生物脱氮短程硝化反硝化反应方法、硝化反硝化同时进行反应的生物脱氮以及生物脱氮的厌氧氨氧化技术等等。

3.CANON工艺

CANON工艺是在生物膜内进行的脱氮技术，其应用原理主要是利用亚硝酸菌能够在氧气充足的环境中将氨氮转化为亚硝酸盐，而氨氧细菌则能够在没有氧气的条件中将亚硝酸盐转化为氮气与氮氧化物。CANON工艺的应用不需要外界的有机物，其可以在无机环境下进行反应。在CANON工艺中，亚硝酸菌菌的反应需要氧气，而氨氧化菌的反应需要在厌氧环境中进行，因此，总体的反应环境需要控制在低氧条件下。目前，CANON工艺还处于研究中，其还未运用到实际的污水处理工作中，但是凭借着其众多的运用优势，在未来，CANON工艺一定能够得到广泛的推广与应用。UCT工艺：在UCT工艺的应用中，在厌氧池内可以同时进行氨化与释磷反应，好氧池则主要用于清除生物需氧量，而缺氧池则可以进行反硝化脱氮反应。UCT工艺的应用能够在很大程度上缓解以上问题，该项工艺主要是让污泥回流到厌氧段中。

因为反硝化反应会使得回流污泥中的硝酸盐含量大大降低，因此，这要求在回流的污泥中需要具有适量的硝酸盐，这能够使得污泥顺利回流到缺氧池，从而防止氮元素对聚磷菌的释磷反应产生影响，保证厌氧池的作用得到较好的发挥，并提升磷元素的去除效率，又降低了对脱氮反应的干扰，使得污水除磷与脱氮过程的效率得到很大程度的提升。BCFS工艺：该项工艺是荷兰某大学根据荷兰传统的脱氮除磷技术进行一定改造与优化从而得到了新工艺，该项工艺在UTC工艺的基础上分别增加了接触池与混合池。接触池的作用主要在于降低污泥的膨胀程度，在接触池中，氧气的浓度接近于零，因此，这能够较好地清除回流污泥中的硝酸盐成分，另外，缺氧环境能够有效降低丝状菌的生长速度，从而进一步缓解污泥的膨胀。而混合池则是好氧池与缺氧池的结合主要是为了创造低氧环境，从而促进硝化与反硝化反应的同时进行，保证经过处理后的水体含氮量能够大大降低。除此之外，混合池的应用还能够在很大程度上保证好氧池内的污泥不会对硝酸盐的去除造成阻碍。总而言之，BCFS工艺在一定程度上对UTC工艺进行完善与优化，并提升了污水处理效果。多箱一体化工艺：该项脱氮除磷新工艺主要是有我国东南大学研发的，其一般适用于中小型的污水处理，通过分隔开来的反应池达到脱氮除磷的目的。

在该项工艺中，每个反应池之间都建有必要的水力流通管道、曝气设备与搅拌系统等，在首尾的两个箱体有出水通道与污泥排放口。在该项工艺中，污水可以进入任意一个箱体，然后通过循环处理，实现脱氮除磷的目的。相较于以上三大工艺，该项工艺的占地面积更小，且处理效率高，智能性与自动化程度也较高，操作方式简单，更适用于小型的污水处理工程。

4.结语

综上所述，生物脱氮除磷技术具有效率高、绿色环保以及清除效果良好等优点，因此，该项技术在污水处理中得到了十分广泛的应用，其对于人们的日常生活来说起着非常重要的作用。近些年来，伴随着生物技术水平的高速提升，人们对生物技术的认识不断深化，脱氮除磷新工艺将会不断出现，污水处理效果也将会越来越好。然而在脱氮除磷技术还未得到更大发展时，相关的技术人员需要根据国家的实际情况与技术基础，利用现有的工艺进行组合，从而实现对脱氮除磷工艺的优化。

参考文献：

[1]董树杰．新形势下城镇污水处理厂在生物脱氮除磷中的工艺分析[J]．《建筑工程技术与设计》．2016（01）．

[2]鲁青璐．城市污水处理厂脱氮除磷工艺的发展研究[J]．《资源节约与环保》．2016（04）．