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摘要：當前，城鎮污水處理廠所采用的生物脫氮工藝按照運行性能、構筑物組成以及運行操作形式可以分成固著型生物膜法以及懸浮型活性污泥法。為了探究污水處理廠生物脫氮效率，選擇更加合適的生物脫氮方法，對三種不同的生物脫氮方法進行了對比，為污水處理廠脫氮工作的實施提供一定的理論參考。

關鍵詞：工業污水；生物脫氮；效率

1城市污水生物脫氮現狀

伴隨著工業化進程的加快、人口數量的增多以及水污染問題嚴重，使得本就不多的淡水資源日益緊缺，我國很多城市中都出現了缺水的情況。因此如何有效緩解水資源緊張的問題開始成為了社會關注的焦點。水污染治理則是一項直接而又有效的措施，其不僅可以緩解水資源緊張的形勢，同時也有助于保護生態環境[1]。當前，我國很多城市中都設立了污水處理廠，但是這些處理廠的二級處理率較低，污水處理依然局限于懸浮固體以及有機物的去除。盡管近年來，我國開展了脫氮除磷研究，并且取得了一定進展。可是，十多年以來，我國污水處理廠依然存在著水體富營養化的問題，并呈現出了愈演愈烈的態勢。水體富營養化主要指的是河流、湖泊以及水庫等水體當中氮磷物質大量富集，導致了藻類以及浮游生物大量繁殖，降低了水體當中溶解氧的含量，使得浮游生物、藻類、水生物、植物以及魚類逐漸衰亡，并且最終絕跡，水體富營養化是一種嚴重的水體污染現象。因此，對于氮磷物質的二級處理技術是提升污水處理廠亟待解決的重要課題。污水生物處理進程中的脫氮技術是從上世紀追殲發展起來，并且被廣泛的用于工程實踐當中。磷能夠利用生物法有效消除，同時也能夠借助化學法分解，通過在污水中投入藥劑使得含磷物質能夠形成污泥沉淀，最終排除系統。因為含氮化合物一般都是分子態，其分子量相對較小，當前生物法是行之有效、經濟可取的重要手段[2]。可是現在的實際情況是，我國很多污水處理廠廣泛存在著技術人員匱乏，運行管理水平相對低下的實際問題，因此積極地探索滿足我國實際情況，資金投入相對較少的情況，獲得最佳處理效果的方法對于我國污水處理廠的運營與發展有著重要的實踐意義。伴隨著《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的頒布，我國對于城鎮污水的氮磷含量有著更高的要求，提升對污水處理廠舊有設備的改造，提升其脫氮除磷能力，是污水處理廠的必然選擇。氧化溝工藝因為運行穩定性高，管理便捷等優點被廣泛用于國內污水處理廠，特別是在很多城鎮污水處理廠中被廣泛應用。對于氧化溝工藝所采取的脫氮改造與降耗運行有助于豐富我國污水處理理論與技術。同時，伴隨著經濟社會的持續發展，人們生活質量的不斷提升，城市污水廠的進水水質出現了明顯的變化。當前，很多城市污水處理廠的進水碳氮和含量相對較低，反硝化過程探源不足等問題，如何有效改進脫單處理工藝，有效降低費用成為了目前研究焦點[3]。

2目前工業污水處理廠常用生物脫氮工藝對比

按照工業污水處理廠的水質要求，通過對國內相對成熟的污水處理工藝進行對比，最終篩選出了曝氣生物濾池、A2/O、以及MBR三種工藝，對其運行效果以及性價比進行了系統性分析，旨在為工業污水處理廠生物脫氮效率的提升提供參考。從工藝原理上看，A2/O工藝是利用好氧、厭氧以及缺氧段不同微生物硝化、好氧氧化以及反硝化等作用實施總氮、有機物以及氨氮去除，通過二沉池實現泥水分離。MBR工藝是借助缺氧、厭氧以及好氧段微生物的硝化、氧化、反硝化等反應去除有機物、總氮與氨氮，借助膜實現泥水分離。曝氣生物濾池工藝是利用濾池表面生物膜當中不同種類的微生物好氧氧化、反硝化以及硝化作用去除氨氮、有機物以及總氮，同時利用過濾反應確保出水SS能夠達標。從工藝特征來看，A2/O工藝使用了懸浮型活性污泥法，全廠氧利用率高、水頭損失小、工藝流程相對簡單，有著比較成熟的運行管理經驗，出水可靠，能夠通過對運行模式的調整，滿足不同工況要求。曝氣生物濾池工藝使用了附著型生物膜法，具有占地面積相對較小、氧利用率高和基建投資少等優點；缺點是全長水頭損失、污泥量較大、TN去除效果低下、對進水水質有著較高的要求、運行經驗少和有著較高的自控要求等。MBR工藝使用了A2/O懸浮活性污泥法和膜技術進行融合，出水水質相對較好，占地面積不高，脫氮效果佳，同時抗沖擊負荷比較強。但是其對于水質有著較高的要求，全長水頭損失比較大，同時設備投資大。從外界條件適應性來看。A2/O有著穩定的出水水質，對于外界條件有著較好的適應性。曝氣生物濾池技術的出水水質比較穩定，適應外界條件的能力強，需要對進水SS以及油脂預處理。MBR工藝的出水水質相對穩定，對于外界條件有著較好的適應性。從運行管理層面看，A2/O工藝流程相對簡單，運行管理經驗比較成熟，設備的數量相對較少。曝氣生物濾池工藝具有設備較多、流程復雜、自控程度高、管理相對困難和濾池的環境比較差等缺點。MBR工藝構筑物較少、工藝流程簡單以及自控要求比較高[4]。

3提升工業污水處理廠生物脫氮效率的方法

3.1短程硝化反硝化

傳統生物脫氮理論認為污水當中的NH4+-N在硝化細菌以及亞硝化細菌的共同作用下被氧化為NO3--N，反硝化細菌將其還原為氮氣。為了提升脫氮效率，可以將硝化過程限定在NO2--N這個階段，直接將其作為最終的電子受體，而有機物則作為電子供體，實施反硝化。所以，短程硝化反硝化的核心在于對反應環境條件的有效控制，積累更多的NO2--N。這種做法的優勢在于：第一，低耗能，消化過程被縮短，可以降低25%的曝氣供氧量。第二，碳源消耗更低，反硝化過程當中的有機碳源消耗量降低了40%。第三，縮短了反應時間，反硝化過程能夠節約30%~40%的反應器容積。第四，提升了反硝化的效率，相較于NO3--N的氧化速率而言，NO2--N能高出63%。第五，降低了污泥產率，硝化過程的產泥量降低了33%~35%，反硝化過程中的產泥量降低了55%。

3.2厭氧氨氧化

在厭氧條件下，將NH4+-N作為電子供體，NO2--N作為電子受體，最終反應產生氮氣，這便是厭氧氨氧化，其中包含了厭氧氨氧化以及亞硝化反應等兩個不同的過程。在氧氣充足的情況下，亞硝化細菌能夠把NH4+-N完全轉變為NO2--N，而在缺氧的情況下，將NO2--N作為電子受體，能夠將NH4+-N轉變為氮氣。該方法的優勢在于：第一，不需要增加碳源，NH4+-N作為電子供體可以有效的節約費用。第二，降低能耗，在不考慮細胞合成的時候能耗可以降低62.5%，厭氧氨氧化反應當中，氧化1molNH4+-N損耗的氧氣量只有0.75mol，消化作用當中則會損耗2mol氧氣量。第三，節約中和試劑，在厭氧氨氧化生物產堿量通常為零，產酸量也顯著的降低。

參考文獻

[1]邵輝煌，張韻，方先金，等.城鎮污水處理廠強化生物脫氮試驗研究[J].給水排水，2010，36（4）：23-27.

[2]王阿華，楊小麗，葉峰.南方地區污水處理廠低溫生物脫氮對策研究[J].給水排水，2009，35（10）：28-33.

[3]姜均達，吳勇遠.城市污水處理廠生物脫氮除磷工藝的選擇分析[J].綠色環保建材，2017（1）：155-156.

[4]張新婷，萬軍.強化生物脫氮的生活污水處理廠改造工藝研究[J].化工設計通訊，2017（4）：23-25.

作者：楊素欽 單位：福建省福能水務投資發展有限責任公司