生活污水脱氮除磷技术的研究现状

程杰

摘要：利用农村废弃物制作成新型填料，采用单种填料和多种混合填料的方法依次对生活污水的脱氮除磷技术进行了研究;结果表明，各种填料的混合作用更利于微生物的生长。其中，沸石装置对TN的去除效果最好，出水平均浓度为9.53mg/L，混合填料装置仅次之，其相应的出水平均浓度10.08mg/L，去除率为70.78%;混合填料装置对TP的去除效果最好，其出水平均浓度为1.88mg/L，相应的去除率达57.84%，表明多种填料的共同作用更利于废水中TP的去除。

关键词：生活污水;脱氮除磷技术

引言

近年来，随着城市化和工业化进程的加快，我们排放的生活污水含氮、磷等营养元素的浓度越来越高，引起水体富营养化，对人类健康和水生态环境构成了巨大的威胁。因此，生活污水脱氮除磷技术的研究倍受水处理界的广泛关注和重视。论文主要通过实验研究采用新型填料的方法处理氮磷废水，以期为生活污水的治理提供参考依据。

1 技术路线

该研究利用农村废弃物（如竹纤维填料、牡蛎壳等）制作新型填料，变“废”为“宝”，并通过对比试验来研究其在污水处理过程中的实际效果。以填料的优化配置为基础研发一种低成本、低能耗、不易堵塞、占地面积小、结构简单、运行维护管理方便的基于竹纤维的一体化脱氮除磷生活污水处理装置。该装置内填料为生物膜提供了巨大的附着比表面积，生长于生物膜上的微生物大量吸附污水中的有机物，具有较强的氧化能力。不溶性的有机物通过填料的过滤作用被截留形成污泥;可溶性有机物则通过生物膜的吸附及微生物代谢作用而被去除;氮、磷的去除主要靠填料的吸附和离子交换作用，如不更换填料无法从根本去除，将填料的吸附作用与生物膜的降解作用进行协同有机结合，可有效地解决这一问题。被填料阻截的有机氮可通过氨化作用转化为 NH4+-N，NH4+-N 通过硝化作用转化为亚硝氮和硝氮，最后通过反硝化作用转化为氮气排出;聚磷菌类的微生物能够去除吸附在填料上的磷，其代谢过程中需要从外部环境中不断地摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，通过定期排泥从而达到除磷效果。微生物的生长需要一定营养和合适的环境条件，影响填料挂膜的主要因素有温度、pH、溶解氧浓度、营养物质及水力停留时间等，这些因素决定了填料上生物膜的生长速度和活性。在适宜的范围内提高温度可有效促进酶促反应速度，因而微生物的生长和代谢速率均相应提高。好氧微生物的适宜温度是10～35 ℃，通常水温低于10 ℃，对生物膜的生长就会产生不利的影响。挂膜期间进水水温为20～30 ℃，恰好适合生物膜的生长。大多数微生物的最适 pH为6.5～8.5，小于4或大于10都会对微生物的生长产生不利影响。挂膜期间进水 pH在6.5～8.0，出水 pH 在 6.5～7.5，对微生物的生长最为适宜。

2污水处理现状

2.1现有工艺及问题

现状是总排废水总氮、总磷的指标接近上限，且不稳定，现场监管难度大，超标风险高。经系统诊断分析，前期因没有总氮、总磷的实时监测数据，企业只侧重对COD和氨氮指标的控制，两级A/O系统各配备的三台回流泵为一开两备，回流液不足，导致反硝化效果不好，再就是一级缺氧池搅拌器损坏未修复，缺氧池底部因污泥沉积导致缺氧池有效容积降低，水力停留时间变短，这些因素严重影响脱氮除磷效率，导致总排出水总氮和总磷指标不稳定。

2.2进水水质和排水限值

某酒精厂以水稻原料生产酒精，酒精醪液部分经过板框压滤渣水分离形成清液，部分醪液经过卧螺离心机渣水分离形成清液，产生的清液部分进入污水处理系统，部分清液经五效蒸发后，其蒸发凝水进入污水处理系统。最终进入污水处理系统的废水约4500m3/d，由清液、蒸发凝水、工艺废水（设备清洗、除尘洗涤水、锅炉排水等）和生活污水组成，其水量占比约49%、36%、11%、4%，综合废水指标酒精综合废水进入污水系统的总氮200～500mg/L、总磷70～250mg/L，为确保外排废水总氮和总磷实时达标，控制指标必须低于排放限值。总氮外排标准50mg/L，月均值总氮应控制在40mg/L左右，总磷外排标准3mg/L，月均值总磷应控制在2mg/L左右，也就是说总氮去除率至少应控制在80%以上，总磷去除率至少应控制在97%以上，才能满足日常稳定达标排放要求。

3生活污水脱氮除磷技术的研究措施

3.1现有HRT情况下不同的填料投加比对TN的影响

由于污水厂现有缺氧池HRT为2.9h左右，考虑到污水厂实际情况，拟通过在缺氧区池内增加填料，提高生物量浓度，以此提高处理效率。为了验证投加填料是否有助于提高TN去除率，在碳源充足的情况下，通过投加不同数量的填料，验证现有HRT不能增加的情况下，投加多少填料才能确保TN达标。小试试验结果显示，在投加填料达到有效容积的25%時，出水TN为14.2mg/L，达到了出水标准，去除率为68.2%。说明通过投加填料的方式可以改善污水厂出水TN波动的问题，能实现TN稳定达标。根据试验结果，碳源充足情况下，针对TN不达标问题的解决办法有2种：（1）不投加填料，新增部分缺氧池，延长缺氧池HRT为6h;（2）不新增池容，在缺氧池内投加填料，且填料投加比≥25%。经过综合对比，结合污水厂实际情况，选择在缺氧池内投加填料改善TN波动的问题[1]。

3.2不同种类填料组合处理效果对比

从装填不同种类填料的一体化装置对污水的净化效果可以看出，在相同进水条件下，装填火山岩填料的一体化装置出水COD平均浓度最低，为27.56mg/L，相应的平均去除率为91.64%，装填牡蛎壳出水COD平均浓度次之，为30.47mg/L，相应的平均去除率为90.92%，装填竹纤维填料的出水COD平均浓度最高，为90.34mg/L，相应的去除率较低，为73.11%，这是由于试验周期较短，在试验初期竹纤维填料有缓释有机物的功能，在试验后期出水COD浓度大幅度降低;装填5种混合填料的装置对NH4+-N的去除效果最好，出水平均浓度为4.80mg/L，其相应的去除率为77.66%，这是因为各种填料的混合作用更利于微生物的生长;沸石装置对TN的去除效果最好，出水平均浓度为9.53mg/L，混合填料装置仅次之，其相应的出水平均浓度10.08mg/L，去除率为70.78%;混合填料装置对TP的去除效果最好，其出水平均浓度为1.88mg/L，相应的去除率达57.84%，表明多种填料的共同作用更利于废水中TP的去除[2]。

3.3试验设计

由小试试验结果得知，装填5种混合填料的装置综合来看对COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果最好，因此对其放大进行中试试验。一个玻璃钢容器，直径为1.0m，高为1.5m，填料层总高1.0m，从上至下分成5等份，依次装入牡蛎壳、火山岩、沸石、聚氨酯和竹纤维;污水自下而上流经填料，容器底部设置曝气装置。处理水量为42L/h，HRT为24h。

结束语

生物废水中浓废水主要来自发酵废水和纯化废水。发酵废水具有COD、氨氮含量高，纯化废水具有COD、TP含量高的特点，2股废水在进行生化处理前需进行脱氮除磷预处理。全文对生活污水脱氮除磷技术进行了分析，以期为相关人员提供参考。

参考文献：

[1]王睿，张亮，谭映宇，李亚，任旭锋，徐佳佳，梅荣武，王震。基于竹纤维填料的一体化脱氮除磷生活污水处理装置研究[J]。安徽农业科学，2021，49（11）：64-71。

[2]吴丽娟，孙振江，樊立莹。酒精废水脱氮除磷工艺优化实例[J]。酿酒，2021，48（03）：134-136。