浅析强化城市污水脱氮除磷效果的途径及发展方向

＊曾海防

（厦门绿湾环保科技有限公司 福建 361100）

随着经济社会快速发展和人民生活水平不断提高，对于水环境质量要求越来越严格。目前我国污水处理工艺主要有活性炭吸附—生物处理工艺、混凝沉淀法、氧化沟等技术路线。由于这些方法具有投资大、运行费用高等特点，而且存在着难以降解有机物、出水不达标、二次污染严重等缺点。随着经济和社会的快速发展以及人民生活水平的提高，人们对饮用水质量提出了更高要求并逐渐意识到“健康饮水是最基本的需求之一”。因此，如何实现高效低耗地完成污水净化已成为当今社会关注的焦点问题之一。本文以福州地区某污水厂为例，通过对该污水厂中产生的大量含有氨氮、亚硝酸盐氮及磷酸盐氮等污染物质的废水进行调研，结合相关资料，对其进行系统分析与总结；在此基础上，从源头入手，针对性地制定出相应措施来解决实际工程中出现的难题，进而为今后类似项目提供一定的参考价值。

1.城市污水脱氮除磷工艺的研究意义

福建省在我国污水处理行业中，对于脱氮除磷工艺的应用是非常广泛的。但是目前还没有一个统一的标准来衡量其优劣势和适用范围。因此需要相关部门进行深入研究、分析、总结，制定出一套适合本地区实际情况的技术规范。通过这种方式可以使得废水处理工作更加规范化、合理化，并且也能够有效地提高处理效率。随着社会经济水平不断提升以及人们环保意识的增强，生活用水量越来越大，所以针对于工业废水的处理就显得尤为重要了。而目前常用的方法就是生化处理法，它具有很强的实用性。但是由于该项技术的投资较大、运行费用高，所以会产生大量的水污染问题，不仅影响到水资源环境的保护与可持续发展，同时还会造成二次污染，增加企业生产成本，降低企业效益；另外，在对污水进行处理时，还要考虑到污水中含有多种有害物质，如果不及时将这些物质去除干净，那么将会导致水质恶化甚至出现恶臭味等不良现象，从而威胁人类身体健康。为了保证出水水质达标排放，必须要建立完善的污水处理系统。因此，加强对污水处理工作是非常必要的，这样才能够使其发挥出应有的作用和价值，并且可以促进我国环境保护事业的进步和发展。通过科学合理地利用先进科学技术来提高污水处理效率，进而达到节能减耗的目的。此外，还能够进一步提高资源回收率，避免环境污染问题发生以及污染物扩散，最终实现经济效益和社会效益双丰收的目标。

2.城市污水脱氮除磷效果的途径

(1)SBR改良新工艺

如图1，在传统污水处理厂中，通常采用活性炭吸附工艺对氨氮进行去除。但是由于活性炭具有较强的吸水性和易老化等缺点，因此很难满足实际应用要求；而且活性碳吸附剂需要消耗大量的能源成本以及水资源成本。为了解决上述问题，研究人员将生物膜技术引入到了污水处理当中，并取得良好的成效。生物膜是指利用微生物细胞壁作为主要材料制成的一种新型水体净化系统，其通过引入一些特殊物质来改善水质、降低成本，从而达到高效除磷的目的。该项技术可以有效地提高废水的可生化性，同时也能够实现污泥减量化与无害化处理的目标，使整个系统更加稳定可靠，避免出现堵塞现象发生。此外，还可以根据不同季节的变化情况调节曝气强度，以保证出水水质符合标准。目前常用的生物膜工艺有两种：好氧一AAO工艺流程、厌氧一AAO工艺流程，工艺流程如图1所示，首先在缺氧区设置好氧反应塘和厌氧反应塘来对有机污染物进行去除；然后再进入缺氧区，经过好氧段后进入厌氧区，最后进入缺氧区。

图1 SBR改良工艺流程示意图

(2)A/A/O倒置工艺

如图2，该工艺是在传统生物除磷工艺基础上进行了优化升级而成的一种新型高效处理工艺。其主要原理为：将活性炭投加到进水中与氨化菌混合,通过反硝化细菌作用使污水中的有机物转化为无机盐类物质（氨氮和磷酸根等）；然后再经过好氧反硝化作用去除其中的有机污染物质。此外，还可以用于处理含磷废水、生活污水等，并且具有较强的抗冲击负荷能力，可实现对高浓度有机废水处理的同时也不会造成二次污染，因此受到了广泛应用。但是由于进水COD浓度低以及出水水质波动大等原因导致该技术应用过程中会产生一定的能耗问题，所以需要消耗大量的资金投入，这是目前大多数企业所不愿意采用的一项工艺。但是从经济性方面考虑，实际上它是一个非常有效的解决方案。

图2 倒置A/A/O倒置工艺示意图

(3)A/A/O改良工艺

在该工艺中，主要采用了以下措施来实现对污水处理过程中氨氮和总磷量的去除率。首先是通过添加石灰石作为碳源、微生物菌剂以及生物膜等物质，将其转化成无机盐类物质并储存起来以达到降低COD浓度的目的；然后再利用好氧活性污泥技术，将其中所含有的有机物进行分解，使得污泥得到净化处理，从而提高整个系统对氨氮和总磷的降解效率；最后就是通过投加化学药剂来调节水体的酸碱度，进而有效地减少水中的营养成分，实现对污水处理过程中的氮磷污染问题，同时也能够为后续的生化处理创造良好的环境条件。此外，还可以根据实际情况适当调整进水水质、水量以及pH值等参数，以此来保证出水达标且满足排放要求，这就为后续的稳定运行管理工作奠定了坚实的基础。但是该方法在应用时需要注意以下两点：①因为本法主要是依靠微生物的代谢作用而起到去除废水中的氨氮与磷酸根等杂质的功能，所以在实际操作时会受到很多因素的影响，如温度变化、pH值改变、浊度增加等都会导致最终出水的质量不符合要求，因此必须要做好前期的准备工作；②在整个系统运行期间，应该严格控制好各环节之间的关系，尤其是厌氧阶段和缺氧阶段。首先，通过调节曝气池内的空气流量，使得底部产生足够多的氧气气泡，然后利用膜生物反应器将其中的有机物分解成CO2和水，并及时排出，最后再经过沉淀得到高质量的沼液[1]。这种方法不仅可以对污水处理效率进行有效提升，同时也能够保证出水水质达标。但是由于其成本较高且占地面积较大，目前还没有被广泛地使用。

此外，如果采用传统的活性污泥法来进行处理，则无法实现对污水处理过程中所出现的各种问题进行解决，从而达不到理想化的污水净化效果。但是由于污水处理站的进水COD浓度较高且含有大量的悬浮颗粒物质，如果直接采用传统的絮凝剂进行硝化反硝化处理则无法满足出水要求，因此可以使用改良的A/A/O工艺来实现，工艺流程见图3。在该工艺当中，首先通过曝气使得底部的好氧区与缺氧区之间产生了一个相对平衡的状态，然后利用好氧区中微生物的代谢作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐、亚硝酸盐等无机物以及溶解性有机污染物，进而降低了污泥负荷；同时,还能够有效提高水体的可生化性和生物降解能力，从而进一步提高了污水的净化性能，并且还能够减少化学需氧量的排放量，最终达到了改善水质的目的，而且也不会增加二次污染的风险[2]。

图3 改良A/A/O工艺示意图

3.福建省污水脱氮除磷工艺的发展方向

（1）优化进水水质。根据不同地区的实际情况和当地的经济水平来选择合适的处理工艺，并对出水进行严格控制；在设计过程中要考虑到废水的排放标准、水量以及水体的酸碱度等因素，保证出水能够达到国家规定要求。同时还需要注意好污水处理站的建设与维护工作，确保其稳定性，提高污水处理能力和效率，减少后续运营成本[3]。福建省某污水处理厂属于小型企业，主要是为了满足周边地区居民日常生活需求而设立的，后期运行管理也比较困难，因此要想实现高效节能降耗就必须加大资金投入力度，引进先进的污水处理技术。例如,可以采用生物膜反应器法对污水进行深度处理，从而有效降低成本。另外，还可以利用活性炭吸附剂对污水中有机物进行去除。此外，还可通过添加一些化学药剂或者微生物菌群的方法来提升污水处理质量，进而促进企业的健康发展。

（2）加强技术创新力度。要想实现污水处理效率最大化，就必须加大资金投入力度，引进先进的科学技术，不断地提升我国污水治理技术水平，从而使得污水处理质量得到进一步提高。与此同时，相关部门应当重视对于新科技的研究，积极开展技术推广活动，鼓励企业将最新的技术引入污水处理当中。例如，可以采用生物膜反应器来处理生活污水，该种方式不仅具有良好的经济效益而且也有较高的社会效益，可有效解决当前污水处理问题，为人们提供一个绿色环保的生产环境[4]。除此之外，还可以通过微生物降解技术来处理污水，这种方法主要是利用生物细胞自身的代谢作用来分解有机物，然后再把这些物质转化成无机盐，最后再经过沉淀过滤之后用作肥料或其他用途。在实际应用过程中需要注意以下几点：首先要保证污水处理系统的稳定性和安全性；其次就是要定期对系统内的水体以及沉积物等进行清理工作；第三就是在运行期间必须要保持一定的水量以便于后续使用；第四就是在污水处理过程中要严格控制好进水浓度，并根据不同水质情况采取相应的措施进行控制，这样才能够更加高效合理的实现污水净化目的，进而达到节能降耗的目的[5]。

（3）加强生物除磷技术研究与开发力度，积极探索新工艺、新材料，不断改进现有的生化反应设备，提高处理效率。目前，国内外已经有很多学者针对生物除磷技术展开了大量的研究工作，其中最为典型的代表为美国“Aquabio”公司研发的厌氧-好氧组合工艺技术，该项技术可以有效地将废水中的磷元素去除。在此过程中，首先通过曝气池对有机污染物和无机营养物质充分混合后再经沉淀池进一步分离出磷源物质；其次，利用活性污泥作为载体，借助微生物自身的代谢作用来分解水样中的有机污染物；最后，经过一系列的化学反应之后制得最终产品——磷酸盐或硝酸盐等。从以上分析来看，当前我国污水处理行业所使用到的一体化厌氧-缺氧联合处理系统主要是以硝化细菌为主体的，这种方式不仅能够高效地完成粪尿氨氧化菌的生长繁殖以及产甲烷作用，而且还具有很强的抗冲击能力，并不会产生二次污染。目前，福建省内已建成投产了多座大型沼气工程项目，其中包括福建某公司建设的年产30万t/a的生物质能发电项目、福州某公司建设的年产20万m3/h的生物质气化站、龙岩市某公司建设的年产10万m3/d的生物柴油加氢站、莆田市某公司建设的年产5万吨的生物有机肥生产基地等等，这些项目都取得了较好的经济效益，和社会效益但在实际运行过程中仍然存在着一些问题亟待解决[6]。

针对上述问题本文将对该领域的研究工作进行简要阐述。首先，应加强相关基础理论知识的学习与研究，特别要注重污水处理技术的创新；其次，应加大对新型污水处理设备的研发投入力度，使之更好地适应现代化污水治理要求；再次，应结合实际情况选择合适的污水处理技术来提高污水处理效率和质量；最后，应积极探索建立以政府引导为核心，企业参与为支撑，市场驱动为主线的污水处理产业链,并通过“产学研用”相结合的方式，推动我国污水处理行业向着“资源节约型、环境友好型”的可持续健康发展模式迈进。

4.结论

综上所述，通过对福建省污水处理厂运行现状及存在问题分析可知，在当前阶段应当加强对于脱氮除磷技术的研究和推广应用。首先，针对目前我国大部分地区仍然以生物法为主导进行污水处理时所产生的大量污泥以及难以降解有机物等情况而言,可以将其作为重点解决对象；其次，由于微生物本身具有一定的抗逆性、适应能力强且代谢能力较强等特点，因此可采用人工接种或者是培养液投加方式来实现对于有机物的有效去除；最后，还应注意到硝化菌与反硝化细菌之间会形成一种协同作用，这就使得两者之间能够相互促进，共同提高对于污染物的降解效率并降低成本投入。同时也需要结合实际情况来进一步优化工艺流程并且提高出水水质标准，从而实现对有机污染物的有效去除。此外还要注意的是,要充分考虑到不同区域所面临的实际环境差异性、经济水平及其他因素影响，进而制定出科学合理的废水处理方案，使得整个污水处理厂的运行成本得以降低，最终达到提升污水处理效率与效益的目的。