脱氮除磷新工艺在污水处理中的应用研究

2019-08-01王君

山西化工 2019年3期

王君

(山西新纪元环境设计研究院有限公司，山西太原 030024)

引言

水被称为“生命之源”，直接关系到人类的生存，我国是一个人均水资源极其匮乏的国家，随着经济社会的发展，水体污染现象不断增加，特别是随着工业废水排放量的不断增加，导致水体富营养化严重，各处频繁出现“赤潮”等水质恶化情况，给人类的生产生活造成了极大的影响。特别是城市污水处理厂，由于水体富营养净化处理技术的滞后，采用传统水体净化方案存在着净化效率低下、成本高的缺陷，给污水处理带来了极大的影响，因此，迫切需要针对性地开发一种新的水体富营养净化处理技术，提高其对富营养化水体的净化效率和净化经济性。经过长期研究，本文提出了一种新的脱氮除磷技术方案，

根据在污水净化中的实际应用，表明该方案具有稳定性高、经济性好的优点，极大地提升了对富营养化水体的净化效率，具有极大的应用推广价值。

1 同步硝化反硝化(SND)除磷工艺

SND除磷工艺[1]属于反硝化除磷工艺的一种，其主要是利用富氧水体内的硝化细菌的活性比聚磷细菌的活性强，在进行充分硝化的过程中需要长时间与氧气进行接触，在此过程中，聚磷细菌的炭源反过来会被自身所利用，无法有效地进行除磷，而反硝化除磷则利用聚磷细菌在厌氧环境中的厌氧释磷特性，将体内的磷元素释放，从而由硝化细菌进行脱氮除磷，其工艺流程如图1所示[2]。

图1 脱氮除磷工艺原理示意图

由图1可知，在该脱氮除磷工艺中，其设置了3组污水污泥回流系统，利用在硝化脱氮过程中污泥的回流来补偿硝化池内的污泥量，利用终沉池聚磷污泥回流来补充厌氧池内的污泥量。

SND处理工艺主要是指将污水处理过程中的硝化反应和反硝化反应在同一反应池内进行富养水体脱氮除磷的过程，该处理工艺应用的前提是在污染水体处理的前期，水体一般处在缺氧、碳源易降解同时水体中存在着大量的反硝化菌群的情况。其处理的优点主要在于能够将反应池内的酸碱环境保持稳定，能够有效降低反应过程中的投碱量，节约氧气用量，缩短反应时间，提高水体污染处理的经济性。

在该工艺应用过程中需要将水体内的酸碱值维持在偏碱性的环境内[3]，这是由于，在偏碱性的环境中能够有效地提升反应过程中的溶氧量，大幅提升对水体内溶解氧气的利用率，加快同步硝化反硝化的工艺过程。经过实际验证可知，当污水中溶解氧的质量浓度为0.48 mg/L的情况下，反应池内污水具有最佳的厌氧和好氧平衡状态。此情况下水体中的亚硝化细菌的存活周期约为27 d，硝化菌的存活周期约为47 d，且会随着反应池内污泥沉积时间的增加而逐渐增加，会进一步优化水体内的酸碱环境，加快硝化和反硝化反应过程。

通过对该除磷工艺的实际应用表明，该除磷工艺在实际应用中具有较高的稳定性，磷元素的去除率可达98%以上，脱氮的稳定性在95%左右，在应用过程中该工艺对氧气的消耗量仅为传统除磷工艺的46%，处理过程中的污泥产量比传统工艺降低了约37%，污泥的沉降性能极好，工艺性、经济性好，稳定性高。

2 脱氮工艺

脱氮的原理是利用有机菌群将水体中的有机氮元素转换为有机氮，再利用系统中的硝化细菌在富氧状态下将有机氮转换为硝态氮，最后，在低浓度氧气的状态下利用反硝化细菌将有机氮转换为氮气，从而实现将富营养水体中的氮元素析出的目的。在该脱氮技术方案中，整个脱氮工艺流程包括不同环境状态下的硝化和反硝化流程。其氨化作用是指有机氮化合物在氨化细菌作用下将其转换为氨氮；硝化作用和反硝化作用则是在不同的氧气条件下将氮分别转换为氮气、氧化氮等产物，从水体中排出，其硝化反应的总方程式可表示为式(1)[4]。

(1)

反硝化反应方程式可表示为式(2)、式(3)。

(2)

(3)

生物脱氮处理流程如图2所示。