生态环境工程技术创新与应用研究

2023-01-28葛栋杰周紫薇

山西化工 2022年8期

葛栋杰，周紫薇

（1.绍兴市环保科技服务中心，浙江绍兴 312000；2.浙江天蓝环保技术股份有限公司，浙江杭州 310000）

引言

随着国民经济的不断发展及城镇化水平的快速推进，污水的产出量剧增，若不进行处理就直接排放，则会造成严重的环境污染，因此对污水处理提出了更高的要求，特别是当处理后的污水需要排放进水体中时，需要严格地控制水中的氮、磷含量，避免造成水体的二次污染。目前常用的脱磷、脱硫技术主要是化学处理法，处理成本高、效率低，对水体也存在着二次污染，难以满足绿色净化的需求。

结合传统污水处理工艺流程及当代生物技术的发展，本文利用生态环境工程创新技术方案，提出了一种新的生物脱氮技术，运用A2/O 工艺实现了反硝化工作过程中对微生物接种量的有效保持，使厌氧池内的含氧量能够达到最佳的厌氧状态，不仅提升了脱氮除磷的效果，而且也减少了一套净化回流系统。根据实际应用表明，新的生物脱氮技术，将污水脱氮效率提升了12.4%，对提升生态环境工程技术发展水平，提高污水净化效率和经济性，具有十分重要的意义。

1 污水处理现状及脱氮流程

城市污水的来源主要是居民生活废水、工厂工业废水等，污水中含有大量的有机和无机污染物，特别是氮、磷等元素，进入到水体后会导致水体发臭、发黑，因此需要对污水进行净化处理，使其满足污水排放处理要求。目前多数污水处理厂主要采用的是卡鲁塞尔氧化沟工艺，但由于污水处理过程中的废水量大、水质波动大、氮磷含量高，因此极难满足其实际的脱氮处理需求，根据研究，为了避免脱氮后造成水体的二次污染，结合脱氮经济性和效率的需求，最佳脱氮过程中氮的转换流程如图1 所示[1]。

图1 氮转换工艺流程图

2 生物脱氮工艺研究

生物脱氮技术是现代生态环境工程技术发展的最新成果，主要是在微生物的作用下通过一些氧化还原反应，使废水中的有机氮或者氮化物转换为氮的一个过程，其整个脱氮工艺流如下页图2 所示[2]。

该新的生物脱氮工艺流程中，为了满足污水处理厂对大量高浓度工业废水的持续处理需求，因此在系统内增加了一个初沉池，使进入污水处理系统的污水首先在初沉池内进行初沉，起到调节水质、降低硫化物含量的目的，减少后续由于水质大范围波动而导致的污水处理质量低下的不足。

在图2 所示的虚线框内表示污水处理厂的A2/O工艺，在该工艺的厌氧区域内会含有大量的聚磷菌[3]，这些聚磷菌能够在厌氧区域内获取碳源并释放出磷元素，从而促进好氧区域对磷的吸收，其他的磷通过吸附沉淀的方式最终从污泥中剔除。总体来说生物脱氮是一种高效、清洁的生物处理方案，具有能耗低、运行费用少的优点，其处理后的水质可以接近三级水排放标准。

图2 生物脱氮工艺流程图

3 A2/O 工艺核心影响因素分析

由于在污水处理的过程中，污水中含有大量的污泥，因此为了确保处理效果，需要在水中加入大量的碳源，污水处理的成本较高。采用A2/O 工艺回来模式[4]，能够控制外回流的比例，从而根据不同的水质情况灵活地添加碳源进行分类处理，不仅成本低，而且对碳和氮的去除率高。

在处理的过程中混合硝化液在二沉淀池回流，有效地加强了反硝化反应，提高了对碳和氮的去除率，当硝化液再次返回到曝气沉沙池的过程中，在沉淀池经过初沉以及水解酸化，整个过程约为7 h，是传统污水处理过程的2 倍以上，能够最大限度地提高在缺氧环境中的反硝化效果。

在整个污水的降解、脱氮、除磷的过程中微生物对环境的要求较高，因此在处理的过程中需要注意以下因素，确保污水处理过程中的效率和稳定性[5]。

1）在净化处理的不同阶段对碳源的需求量不同，因此需要根据不同的环境对水质中的碳源情况进行监测，建立自动补碳系统，避免因碳源不足或者碳源过多影响污水处理效果。而且在处理过程中需要保持各阶段不同的氧气供应量，保证生化反应的顺利进行。

2）在反应过程中，有机质的浓度越高会导致溶解液的含量变低，进而造成缺氧现象，增加反硝化的比例，因此在反应的不同阶段需要控制有机质的浓度，避免影响硝化和反硝化反应的正常进行。

3）混合液回流过程直接决定了反硝化的效果，而反硝化的过程又直接取决于硝化细菌的生长速度，细菌的生长速度和外界环境温度有很大关系，一般情况下，需要将环境温度保持在5°～30°的范围内。

4 应用情况分析

以该新型污水净化处理工艺为基础，在好氧段完成反应后直接流回到缺氧池内，回流比设置为150%，在回流的过程中，将部分二沉池的污泥回流到厌氧池的前半部分[6]，回流比例设置为20%～40%。为了解决污水流量波动导致的反应不平衡性，因此在反应段适当地加大氧气的质量浓度，保持在1.5 mg/L～4 mg/L。

设定反应时间水流的停留反应实际时间为8 h，其中高浓度氧段的时长为5 h，在厌氧段和低浓度氧段的停留时间均为1.5 h，高浓度溶解氧质量浓度为3 mg/L，低浓度氧段的溶解氧质量浓度为0.6 mg/L，厌氧段的溶解氧质量浓度为0.2 mg/L，在一个周期内进行验证[7]，数据如表1 所示。

表1 优化前后数据对比

由实际监测结果可知，优化前污水处理厂内的进水十分稳定，在不同时间段内总氮和总磷的含量相对稳定，波动程度较小，为后续进一步实现控制脱氮除磷过程奠定了基础。而且新的生物脱氮处理过程，由于实现了很好的过程控制，将整个污水净化效率提升了12.4%，将总氮的去除率由最初的74.2%，提高到了目前的85.4%，提升了15.1%。将总磷的去除率由最初的47.1%，提高到了目前的64.5%，提升了36.9%，对提升污水净化效率和精确性，具有十分重要的意义。