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中國(guó)給水排水2020年中國(guó)城鎮(zhèn)污泥處理處置技術(shù)與應(yīng)用高級(jí)研討會(huì) (第十一屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事
 
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【污師說(shuō)】污廢水生物脫氮除磷技術(shù) 隨著工業(yè)發(fā)展和人們生活中污廢水的增多,如何有效進(jìn)行污廢水處理成為相關(guān)單位考慮的重要問(wèn)題。如果脫氮除磷技術(shù)不夠完善,很容易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,因此需要加強(qiáng)對(duì)生物脫氮除

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-07-17  瀏覽次數(shù):100
核心提示:【污師說(shuō)】污廢水生物脫氮除磷技術(shù) 隨著工業(yè)發(fā)展和人們生活中污廢水的增多,如何有效進(jìn)行污廢水處理成為相關(guān)單位考慮的重要問(wèn)題。如果脫氮除磷技術(shù)不夠完善,很容易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,因此需要加強(qiáng)對(duì)生物脫氮除磷技術(shù)的研究。通過(guò)上述分析可知,同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物脫氮技術(shù)和生物除磷技術(shù)的處理工藝,能夠有效解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,并保障高效性和經(jīng)濟(jì)性。來(lái)源:中國(guó)高新技術(shù)企業(yè) 關(guān)鍵詞:污水處理 脫氮率 生物脫氮除磷技術(shù)
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2020年中國(guó)無(wú)廢城市建設(shè)及固廢資源化利用可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)
 

【污師說(shuō)】污廢水生物脫氮除磷技術(shù)

 來(lái)源:中國(guó)高新技術(shù)企業(yè) 
   關(guān)鍵詞:污水處理 脫氮率 生物脫氮除磷技術(shù)

 
摘要:隨著工業(yè)的快速發(fā)展,城市污廢水越來(lái)越多,給城市污水處理廠的處理工作帶來(lái)了較大的難度。我國(guó)城市污水處理廠主要是處理污水中的磷源污染物,脫氮率和處理效率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。文章分析了生物脫氮除磷技術(shù)的工作原理,并針對(duì)污廢水生物脫氮除磷的工藝類型和污廢水生物脫氮除磷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了研究。

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng),我國(guó)水資源污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,地球環(huán)境劣化及水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,導(dǎo)致污水處理難度增加。為了改善污水處理問(wèn)題,需要解決傳統(tǒng)處理工藝中去除氮、磷效率差的問(wèn)題,而且傳統(tǒng)處理工藝還存在成本高的問(wèn)題,因此污水處理廠需要加強(qiáng)對(duì)污廢水生物脫氮除磷技術(shù)的研究,以期實(shí)現(xiàn)我國(guó)污廢水處理的高效性、經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性,從而促進(jìn)我國(guó)環(huán)境保護(hù)更進(jìn)一步發(fā)展。

1 生物脫氮除磷技術(shù)的工作原理

1.1 生物脫氮機(jī)理

在進(jìn)行生物脫氮研究時(shí)可以發(fā)現(xiàn),過(guò)去認(rèn)為生物脫氮是利用厭氧區(qū)設(shè)置或控制過(guò)程的方式,實(shí)現(xiàn)厭氧環(huán)境的形成,從而以硝化反硝化作用起到脫氮的作用。而隨著科技的進(jìn)步,如今最新研究卻發(fā)現(xiàn)厭氧反應(yīng)器存在廢水氨氮含量指標(biāo)減少問(wèn)題,好氧條件下出現(xiàn)同時(shí)硝化反硝化作用等,這些現(xiàn)象都是傳統(tǒng)生物脫氮理論無(wú)法解釋的現(xiàn)象。從微環(huán)境角度分析,微生物絮體表層溶解氧濃度高,其傳遞受阻,加上微生物消耗溶解氧,導(dǎo)致微生物絮體內(nèi)形成厭氧環(huán)境和兼氧環(huán)境,隨后由于攪動(dòng)使微環(huán)境出現(xiàn)變換,最終進(jìn)入微生物厭氧、兼氧、好氧等不斷交替,產(chǎn)生硝化反硝化作用。另外,異氧硝化菌和好氧反硝化菌可以在不用厭氧、兼氧、好氧等不斷交替下,單純?cè)趨捬鯒l件下發(fā)生硝化作用。根據(jù)相關(guān)研究可知,在亞硝化菌作用下可以實(shí)現(xiàn)將氨轉(zhuǎn)化為氮。

1.2 生物除磷機(jī)理

生物除磷由聚磷菌完成,是指利用在厭氧環(huán)境下,聚磷菌會(huì)釋放磷,聚磷菌把細(xì)胞內(nèi)聚磷水解為正酸鹽,并從中獲得能量,吸收污水中易降解的化學(xué)需氧量。而在有氧環(huán)境下,其則會(huì)攝取磷,即在好氧或缺氧條件下,聚磷菌以分子氧或化合態(tài)氧作為電子受體,氧化代謝內(nèi)貯物質(zhì)PHB或PHV等,過(guò)量地從無(wú)水中攝取磷酸鹽,其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷,作為能量貯于胞內(nèi),并進(jìn)行富磷污泥的排除,從而起到除磷的作用。通過(guò)研究可知,進(jìn)行廢水生物除磷,聚磷菌必須先在厭氧條件下進(jìn)行釋放磷,隨后才能夠在有氧條件下提取磷,最后達(dá)到除磷的效果。其中在厭氧環(huán)境下,聚磷菌釋放磷水平不會(huì)對(duì)最終的除磷效果產(chǎn)生大的影響,其主要與有機(jī)物類型和硝酸根離子含量有關(guān)。

隨著相關(guān)研究人員加強(qiáng)對(duì)生物除磷的研究,可以認(rèn)為在缺氧環(huán)境下將硝酸根離子作為電子受體內(nèi)的聚羥基脂肪酸酯并進(jìn)行磷的攝取,從而達(dá)到反硝化和加大攝取磷的目的。雖然該種工藝的研究還不夠完善,其將會(huì)在未來(lái)逐漸得到全新的開(kāi)發(fā),從而降低化學(xué)需氧量,有效提高除磷效果。

2 污廢水生物脫氮除磷的工藝類型

2.1 生物脫氮技術(shù)

污廢水生物脫氮技術(shù)主要是利用相應(yīng)的設(shè)備創(chuàng)建好氧、缺氧環(huán)境,實(shí)現(xiàn)硝化反硝化脫氮。本文主要分析了三種生物脫氮工藝:

(1)活性污泥脫氮工藝。活性污泥脫氮工藝是目前應(yīng)用最普遍的生物脫氮技術(shù),其最初在實(shí)驗(yàn)室一直到生產(chǎn)應(yīng)用,應(yīng)用一直比較頻繁。目前最常見(jiàn)的活性污泥脫氮工藝主要有厭氧-好氧工藝法、厭氧-缺氧-好氧工藝法、序批式活性污泥法及氧化溝工藝。厭氧-好氧工藝法主要是通過(guò)設(shè)置厭氧和好氧環(huán)境,使含氮有機(jī)物在好氧環(huán)境下出現(xiàn)氨化、硝化反應(yīng),在厭氧環(huán)境下出現(xiàn)反硝化反應(yīng),從而使其能夠產(chǎn)生硝化反硝化作用,達(dá)到脫氮的目的。厭氧-好氧工藝法具有操作簡(jiǎn)單、范圍小、對(duì)污泥膨脹控制比較明顯等優(yōu)勢(shì),但其存在脫氮效果差,不能夠承受較大沖擊負(fù)荷力。厭氧-缺氧-好氧工藝法是在傳統(tǒng)方法中增加缺氧環(huán)境,污水在厭氧環(huán)境下實(shí)現(xiàn)將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子,在缺氧環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮,在好氧環(huán)境下,有機(jī)物濃度較低,保障硝化菌的生長(zhǎng),從而達(dá)到脫氮目的。序批式活性污泥法具有成本低、控制污泥膨脹、去除氮磷效果明顯。如今隨著科技的發(fā)展,通過(guò)機(jī)械和控制裝置進(jìn)行該方法的應(yīng)用,可以有效實(shí)現(xiàn)厭氧-缺氧-好氧組合,并且可以免去回流過(guò)程,具有經(jīng)濟(jì)性。氧化溝工藝是利用反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)硝化反硝化作用,從而達(dá)到脫氮目的。

(2)生物膜脫氮工藝。生物膜脫氮工藝主要適用于小型生產(chǎn)或試驗(yàn)中,其主要是將生物轉(zhuǎn)盤、濾池等生物膜設(shè)計(jì)成脫氮反應(yīng)器,從而起到脫氮作用。目前主要有浮動(dòng)床生物膜反應(yīng)器脫氮系統(tǒng)、浸沒(méi)式生物膜反應(yīng)器脫氮系統(tǒng)、三級(jí)生物濾池脫氮系統(tǒng)等,相比較活性污泥脫氮工藝,生物膜脫氮系統(tǒng)更加具有穩(wěn)定性、產(chǎn)泥量少等優(yōu)勢(shì),但其存在耗能大問(wèn)題。雖然生物膜脫氮工藝具有一定的優(yōu)勢(shì),且其在城市污水工程中具有明顯的效果,但是還存在一定問(wèn)題需要改善。生物膜脫氮工藝的經(jīng)濟(jì)性和高效性,使其在未來(lái)的發(fā)展中將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

(3)生物脫氮新工藝。生物脫氮新工藝主要包括短程硝化反硝化工藝、厭氧氨氧化工藝、全程自養(yǎng)脫氮工藝、限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝等。短程硝化反硝化工藝主要是通過(guò)對(duì)氨氮氧化的控制,使其處在亞硝化階段,隨后反硝化,達(dá)到脫氮目的。短程硝化反硝化工藝具有流程簡(jiǎn)單、節(jié)省碳源、動(dòng)力消耗的優(yōu)勢(shì)。厭氧氨氧化工藝是指在厭氧環(huán)境下,實(shí)現(xiàn)氨氧化還原為氮?dú)。全程自養(yǎng)脫氮工藝主要適用于高濃度含氮廢水,其通過(guò)對(duì)反應(yīng)器溶解氧濃度的控制,起到控制氨氧化和反硝化比率的作用,通過(guò)提高反硝化速率可以提高脫氮法應(yīng)。限氧自養(yǎng)硝化-反硝化工藝主要是通過(guò)控制溶解氧,并控制反硝化處在亞硝酸根離子階段,最后通過(guò)氧化反應(yīng),形成氮?dú),?shí)現(xiàn)脫氮目的。

2.2 生物除磷技術(shù)

污廢水生物除磷技術(shù)主要是從最開(kāi)始在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的超量吸磷現(xiàn)象,通過(guò)研究和實(shí)踐后,污廢水生物除磷技術(shù)逐漸得到應(yīng)用,其中目前應(yīng)用比較廣泛的生物除磷技術(shù)有厭氧-缺氧-好氧工藝法、氧化溝工藝、序批式活性污泥法、側(cè)流除磷工藝、改良同步脫氮除磷工藝等。厭氧-缺氧-好氧工藝法主要是通過(guò)創(chuàng)設(shè)厭氧環(huán)境、缺氧環(huán)境和好氧環(huán)境,使聚磷菌達(dá)到釋放磷、采集磷等作用。另外,如果采用缺氧環(huán)境、厭氧環(huán)境和好氧環(huán)境的布置方式,則可以起到更加明顯的除磷效果,主要是由于在厭氧環(huán)境下硝酸鹽負(fù)荷,從而使其在厭氧條件下利用吸磷動(dòng)力,達(dá)到除磷目的。氧化溝工藝主要是利用反應(yīng)器創(chuàng)設(shè)缺氧環(huán)境、厭氧環(huán)境和好氧環(huán)境,從而達(dá)到除磷目的。序批式活性污泥法主要通過(guò)曝氣控制系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)時(shí)間上缺氧環(huán)境、厭氧環(huán)境和好氧環(huán)境,最終通過(guò)排放富磷污泥達(dá)到除磷目的。側(cè)流除磷工藝主要使用在污泥回流系統(tǒng)中創(chuàng)設(shè)厭氧環(huán)境,并與化學(xué)除磷法結(jié)合,從而起到良好的除磷效果。改良同步脫氮除磷工藝主要是通過(guò)進(jìn)水和污泥在厭氧池混合,實(shí)現(xiàn)有效釋放磷,并在后續(xù)構(gòu)筑物聚磷,從而達(dá)到除磷目的。生物除磷技術(shù)主要是通過(guò)創(chuàng)設(shè)厭氧環(huán)境,使聚磷菌有效釋放磷,從而達(dá)到除磷的效果。

2.3 生物脫氮除磷技術(shù)

同時(shí)進(jìn)行污廢水脫氮和除磷是目前主要的研究方向,主要是由于硝化反硝化作用實(shí)現(xiàn)了除磷效果,從而可以達(dá)到同時(shí)除磷。因此結(jié)合生物脫氮技術(shù)和生物除磷技術(shù),實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫氮除磷功能的生物技術(shù)主要有厭氧-缺氧-好氧工藝法、氧化溝工藝、序批式活性污泥法、側(cè)流除磷工藝、改良同步脫氮除磷工藝等。上述生物脫氮除磷技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)去除有機(jī)物和懸浮物等傳統(tǒng)處理工藝要求,還能夠達(dá)到脫氮除磷的目的,其主要是通過(guò)創(chuàng)設(shè)缺氧環(huán)境、厭氧環(huán)境和好氧環(huán)境空間或時(shí)間交替變化,有效提高脫氮除磷效率。目前在污廢水中對(duì)生物脫氮除磷技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

3 污廢水生物脫氮除磷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)對(duì)生物脫氮除磷技術(shù)的研究較晚,并沒(méi)有對(duì)該種技術(shù)有足夠的重視。隨著時(shí)代的進(jìn)步,如今我國(guó)對(duì)污廢水生物脫氮除磷技術(shù)的研究越來(lái)越深入,并促使其向生物性和工藝改革方向發(fā)展,以起到脫氮除磷高效率和低能耗的作用。一般生物脫氮除磷系統(tǒng)中,由于硝化菌和聚磷菌存在泥齡的矛盾,因此需要注重利用改進(jìn)工藝,實(shí)現(xiàn)除磷和脫氮在空間和時(shí)間的分開(kāi),通過(guò)對(duì)除磷和脫氮分別創(chuàng)設(shè)缺氧環(huán)境、厭氧環(huán)境和好氧環(huán)境實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。另外還需要加強(qiáng)對(duì)有機(jī)碳源的研究,即探索能夠使反硝化速率加快的可替代有機(jī)碳源,從而提高脫氮效率。利用微生物動(dòng)力學(xué)特性,可以實(shí)現(xiàn)亞硝酸菌和硝酸菌的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng),然而對(duì)于活性污泥的膨脹問(wèn)題、沉降性能等還有待研究。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,隨著工業(yè)發(fā)展和人們生活中污廢水的增多,如何有效進(jìn)行污廢水處理成為相關(guān)單位考慮的重要問(wèn)題。如果脫氮除磷技術(shù)不夠完善,很容易導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化,因此需要加強(qiáng)對(duì)生物脫氮除磷技術(shù)的研究。通過(guò)上述分析可知,同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物脫氮技術(shù)和生物除磷技術(shù)的處理工藝,能夠有效解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,并保障高效性和經(jīng)濟(jì)性。

 
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