短程反硝化对农村污水氮磷去除效率研究

2018-02-03李智敏

中国资源综合利用 2018年1期

李智敏

（黔西南州环境保护监测站，贵州兴义 562400）

在农村污水处理中，除磷、除氮是较为常见的污水处理问题。现阶段，农村污水的氮磷去除技术相对滞后，无法全面提高工作效率，从而制约农村水资源的整合。而防治水污染是落实《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、党的十九大报告中建设美丽中国的要求，同时也是实现社会经济及社会环境协调发展的重要保障。

1 农村污水氮磷去除的意义

1.1 污水氮磷去除的价值

据统计，我国河流中污染河水占总河水的42.7%，完全污染以及失去使用价值的河流占总河流数量的15%。随着经济的发展，农村生活水平逐渐提高，污水排放量不断增加，造成河水污染问题。因此，在现阶段农村污水氮磷物质去除的过程中，人们应该结合先进的技术形式，强化对氮磷物质的回收。同时，要严格控制氮以及磷的排放，并将其作为重点研究对象，实现资源的回收再利用。这种技术可以充分满足现代化污水去除的可持续化条件。因此，相关部门要分析我国现阶段农村污水回收现状。例如，运用鸟粪石法时，鸟粪石作为一种缓释肥，其中的磷含量比其他物质高，所以，当溶解物中存在Mg2+、NH4+等物质，且浓度积大于鸟粪石溶度积常数时，就会出现自发性的沉淀从而实现磷物质的去除。又如，在使用吸附法时，基团、腐殖酸等活性基团与磷酸根离子发生反应，可以去除污水中的磷，通过酸处理可以实现对磷的回收。

1.2 污水氮磷去除的重要性

对于农村污水处理而言，作为环境治理的重点内容，一些较为成熟的设备可以实现污水中氮磷的去除，但是，效果并不是十分理想。所以，人们逐渐关注农村污水的去除及治理，一些企业积极研究污水处理方法，其核心是提升污水处理的整体价值。部分企业在农村污水氮磷去除的过程中，采用短程反硝化系统形式，并结合微生物理论技术探究方法，对其处理方案进行研究。在氮磷去除的过程中，可以建立快速定向培养反硝化聚磷菌、启动生物反应器的方法，以便达到污水去除的目的，最终形成稳定、有效的污水处理技术，从而解决农村污水处理问题，促进生态环境的稳定发展[1]。

2 试验分析

2.1 试验装置

在利用短程反硝化去除农村污水中的氮磷时，人们可以选择厌氧缺氧反应器以及好氧反应器。主要器材有：曝气头、转子流量计、鼓风机、搅拌器、pH感应器、温度感应器、温度控制器、溶解氧反应器、溶解氧仪、pH检测仪、蠕动泵Ⅰ、蠕动泵Ⅱ。

2.2 试验过程

2.2.1 短程反硝化除磷脱氮系统的污水处理

在农村污水处理的过程中，人们应该分析传统的生物氮磷去除方法，进行反应器的利用，从而达到有效去除污染的目的。研究中选择贵州省山区农村污水，利用短程反硝化除磷脱氮技术，分析污水性能。污水取回后呈现深褐色，首先需要将污水净置，然后闷曝48 h，颜色变浅，污水活性提升，然后将静置好的污水放在好氧反应器和厌氧/缺氧反应器中，进行污水的接种处理。通常状况下，在好氧反应器培养中，需要填充组合性的纤维材料，所选择的材料一定要具有散热性、阻力小等特点。在传统氮磷去除的过程中，除磷菌具有厌氧释磷的作用。因此，在试验中，人们要培养传统除磷菌，然后在进行厌氧/缺氧运行，从而达到反硝化聚磷菌培养的目的。

2.2.2 亚硝酸细菌培养驯化技术

在农村污水处理中，通过构建亚硝酸菌驯化方法，人们可以实现间歇性曝气的检验。间歇曝气的状态，会使硝化细菌减小的概率逐渐增加，因此，检测人员应该重视亚硝酸细菌的影响因素。通常，该阶段的亚硝酸间歇曝气时间需要维持在8 h，每隔45 min进行停曝及曝气的转换，转换4次，然后进行静沉出水的处理[2]。在系统运行和检测过程中，需不断检测出水压硝态氮、氨氮以及硝态氮的浓度，在检测32 d后，污水中氨氮去除率和亚硝化率分别达到96%、95%，在稳定一段时间后，进行反应过程的确定。

2.2.3 反硝化除磷菌的培养

一般情况下，反硝化聚磷菌的培养分为两个阶段。

第一阶段：厌氧/好氧阶段。传统的聚磷菌具有较强的厌氧释磷功能，主要是将O2作为电子受体，吸收污水中的PO43-，并在此阶段达到厌氧/好氧交替的最终目的。而且，在集中以O2为主的电子受体后，可以获得除磷菌，整个周期为8 h，其中的反应时间可以进行系统调节。在系统运行的初始阶段，系统运行效率相对较高，之后吸磷的效果会逐渐降低，2 h后不会出现吸磷现象。针对污水变化状况，人们可以调整温度，通常状况下的温度为22℃，在温度调整的过程中，需要将其分为三个周期。不同周期中需要加入模拟废水，并搅拌3 h，从而使污水中的磷得到有效稀释，而处于饥饿状态的聚磷菌会吸收水分中的O2并及时吸收PO43-。在定期检测中，污水检测中的物质浓度发生转变，30 d后会取得良好除磷效果，其中COD（化学需氧量）以及磷酸盐的变化应该得到相关人员的关注。当进水COD浓度维持在100.83 mg/L时，磷酸盐浓度为100.83 mg/L，在系统不断运行中，聚磷菌吸收COD的能力会逐渐增强，所以，其厌氧释磷效果也就随之增加。因此，在农村污水处理中，为了达到更好的除磷效果，需要在整个阶段补充充足的碳源，以便达到磷的充分释放。

第二阶段：NO2-N的培养。在污水处理中，厌氧好氧运行39 d后，将氧气作为电子受体的反硝化磷酸会逐渐增大，该阶段将亚硝酸作为主要试剂，实现厌氧结束。在污水处理中，缺氧开始前，需要大量投加亚硝酸，使得电子受体反硝化聚磷菌出现，然后加入亚硝酸钠作为整个过程处理的诱导剂，将反应周期设定为8 d，然后达到驯化的目的。在该阶段反应的第五天，磷酸盐去除率逐渐发生变化，由原来的90.32%降为26.12%，从而实现除磷的目的。在处理15 d后，需要停止氧末段的曝气，然后将投放亚硝酸量提高到18 mL/L。

2.3 氨氮去除率的效果分析

在传统农村污水处理的过程中，氮磷去除工艺只需要控制温度、DO（环境监测氧参数）以及pH值，最终即可达到菌种培养的目的。但是，在整个处理过程中，将NH4+控制在NO2-阶段相对困难。出现这种现象的主要原因是不同阶段都存在厌氧问题，在物质刚氧化后，一些亚硝酸盐没有有效沉积，使得硝化细菌产生毒素，严重降低氧化菌的数量。在下一阶段系统运行中，如果缺少足够的硝化细菌，就会降低溶解氧，并抑制其细菌活性。在污水处理一段时间后，间歇曝气反应器的消化细菌会逐渐减少，但是，亚硝化细菌不会受到自身毒性的感染。所以，需要有效增加繁殖速度，以便提升亚硝态氮氮的运行状态。在连续曝气状态，运行开始阶段，氨氮去除率较高。

2.4 亚硝化细菌富集效果分析

亚硝酸盐是在亚硝化细菌的作用下形成的氨氮氧化物质。这种环境有较多的硝化细菌，会使其逐步成为氧化硝酸盐，并实现多种亚硝酸的积累，从而得到优势细菌，充分保障短程硝化的有效实现。同时，在连续曝气的状态下，亚硝化率处于较低的水平，而且，硝化细菌数量一直处于优势地位。通过间歇曝气，一开始，虽然污水氨氮去除率较低，但是亚硝化率较高，经过长时间的培养，亚硝酸的浓度一直增加，这就意味着亚硝酸盐发生一定的氧化反应，在该种条件下，亚硝化率逐渐增加。通过长期的培养处理，亚硝化菌具有较强的抵抗厌氧条件，因此，可以进行大量采集，促进亚硝酸的细菌富集，并促进短程反硝化对污水中氮磷的有效去除。