短程反硝化對農村污水氮磷去除效率研究

李智敏

（黔西南州環境保護監測站，貴州 興義 562400）

在農村污水處理中，除磷、除氮是較為常見的污水處理問題。現階段，農村污水的氮磷去除技術相對滯后，無法全面提高工作效率，從而制約農村水資源的整合。而防治水污染是落實《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》、黨的十九大報告中建設美麗中國的要求，同時也是實現社會經濟及社會環境協調發展的重要保障。

1 農村污水氮磷去除的意義

1.1 污水氮磷去除的價值

據統計，我國河流中污染河水占總河水的42.7%，完全污染以及失去使用價值的河流占總河流數量的15%。隨著經濟的發展，農村生活水平逐漸提高，污水排放量不斷增加，造成河水污染問題。因此，在現階段農村污水氮磷物質去除的過程中，人們應該結合先進的技術形式，強化對氮磷物質的回收。同時，要嚴格控制氮以及磷的排放，并將其作為重點研究對象，實現資源的回收再利用。這種技術可以充分滿足現代化污水去除的可持續化條件。因此，相關部門要分析我國現階段農村污水回收現狀。例如，運用鳥糞石法時，鳥糞石作為一種緩釋肥，其中的磷含量比其他物質高，所以，當溶解物中存在Mg2+、NH4+等物質，且濃度積大于鳥糞石溶度積常數時，就會出現自發性的沉淀從而實現磷物質的去除。又如，在使用吸附法時，基團、腐殖酸等活性基團與磷酸根離子發生反應，可以去除污水中的磷，通過酸處理可以實現對磷的回收。

1.2 污水氮磷去除的重要性

對于農村污水處理而言，作為環境治理的重點內容，一些較為成熟的設備可以實現污水中氮磷的去除，但是，效果并不是十分理想。所以，人們逐漸關注農村污水的去除及治理，一些企業積極研究污水處理方法，其核心是提升污水處理的整體價值。部分企業在農村污水氮磷去除的過程中，采用短程反硝化系統形式，并結合微生物理論技術探究方法，對其處理方案進行研究。在氮磷去除的過程中，可以建立快速定向培養反硝化聚磷菌、啟動生物反應器的方法，以便達到污水去除的目的，最終形成穩定、有效的污水處理技術，從而解決農村污水處理問題，促進生態環境的穩定發展[1]。

2 試驗分析

2.1 試驗裝置

在利用短程反硝化去除農村污水中的氮磷時，人們可以選擇厭氧缺氧反應器以及好氧反應器。主要器材有：曝氣頭、轉子流量計、鼓風機、攪拌器、pH感應器、溫度感應器、溫度控制器、溶解氧反應器、溶解氧儀、pH檢測儀、蠕動泵Ⅰ、蠕動泵Ⅱ。

2.2 試驗過程

2.2.1 短程反硝化除磷脫氮系統的污水處理

在農村污水處理的過程中，人們應該分析傳統的生物氮磷去除方法，進行反應器的利用，從而達到有效去除污染的目的。研究中選擇貴州省山區農村污水，利用短程反硝化除磷脫氮技術，分析污水性能。污水取回后呈現深褐色，首先需要將污水凈置，然后悶曝48 h，顏色變淺，污水活性提升，然后將靜置好的污水放在好氧反應器和厭氧/缺氧反應器中，進行污水的接種處理。通常狀況下，在好氧反應器培養中，需要填充組合性的纖維材料，所選擇的材料一定要具有散熱性、阻力小等特點。在傳統氮磷去除的過程中，除磷菌具有厭氧釋磷的作用。因此，在試驗中，人們要培養傳統除磷菌，然后在進行厭氧/缺氧運行，從而達到反硝化聚磷菌培養的目的。

2.2.2 亞硝酸細菌培養馴化技術

在農村污水處理中，通過構建亞硝酸菌馴化方法，人們可以實現間歇性曝氣的檢驗。間歇曝氣的狀態，會使硝化細菌減小的概率逐漸增加，因此，檢測人員應該重視亞硝酸細菌的影響因素。通常，該階段的亞硝酸間歇曝氣時間需要維持在8 h，每隔45 min進行停曝及曝氣的轉換，轉換4次，然后進行靜沉出水的處理[2]。在系統運行和檢測過程中，需不斷檢測出水壓硝態氮、氨氮以及硝態氮的濃度，在檢測32 d后，污水中氨氮去除率和亞硝化率分別達到96%、95%，在穩定一段時間后，進行反應過程的確定。

2.2.3 反硝化除磷菌的培養

一般情況下，反硝化聚磷菌的培養分為兩個階段。

第一階段：厭氧/好氧階段。傳統的聚磷菌具有較強的厭氧釋磷功能，主要是將O2作為電子受體，吸收污水中的PO43-，并在此階段達到厭氧/好氧交替的最終目的。而且，在集中以O2為主的電子受體后，可以獲得除磷菌，整個周期為8 h，其中的反應時間可以進行系統調節。在系統運行的初始階段，系統運行效率相對較高，之后吸磷的效果會逐漸降低，2 h后不會出現吸磷現象。針對污水變化狀況，人們可以調整溫度，通常狀況下的溫度為22℃，在溫度調整的過程中，需要將其分為三個周期。不同周期中需要加入模擬廢水，并攪拌3 h，從而使污水中的磷得到有效稀釋，而處于饑餓狀態的聚磷菌會吸收水分中的O2并及時吸收PO43-。在定期檢測中，污水檢測中的物質濃度發生轉變，30 d后會取得良好除磷效果，其中COD（化學需氧量）以及磷酸鹽的變化應該得到相關人員的關注。當進水COD濃度維持在100.83 mg/L時，磷酸鹽濃度為100.83 mg/L，在系統不斷運行中，聚磷菌吸收COD的能力會逐漸增強，所以，其厭氧釋磷效果也就隨之增加。因此，在農村污水處理中，為了達到更好的除磷效果，需要在整個階段補充充足的碳源，以便達到磷的充分釋放。

第二階段：NO2-N的培養。在污水處理中，厭氧好氧運行39 d后，將氧氣作為電子受體的反硝化磷酸會逐漸增大，該階段將亞硝酸作為主要試劑，實現厭氧結束。在污水處理中，缺氧開始前，需要大量投加亞硝酸，使得電子受體反硝化聚磷菌出現，然后加入亞硝酸鈉作為整個過程處理的誘導劑，將反應周期設定為8 d，然后達到馴化的目的。在該階段反應的第五天，磷酸鹽去除率逐漸發生變化，由原來的90.32%降為26.12%，從而實現除磷的目的。在處理15 d后，需要停止氧末段的曝氣，然后將投放亞硝酸量提高到18 mL/L。

2.3 氨氮去除率的效果分析

在傳統農村污水處理的過程中，氮磷去除工藝只需要控制溫度、DO（環境監測氧參數）以及pH值，最終即可達到菌種培養的目的。但是，在整個處理過程中，將NH4+控制在NO2-階段相對困難。出現這種現象的主要原因是不同階段都存在厭氧問題，在物質剛氧化后，一些亞硝酸鹽沒有有效沉積，使得硝化細菌產生毒素，嚴重降低氧化菌的數量。在下一階段系統運行中，如果缺少足夠的硝化細菌，就會降低溶解氧，并抑制其細菌活性。在污水處理一段時間后，間歇曝氣反應器的消化細菌會逐漸減少，但是，亞硝化細菌不會受到自身毒性的感染。所以，需要有效增加繁殖速度，以便提升亞硝態氮氮的運行狀態。在連續曝氣狀態，運行開始階段，氨氮去除率較高。

2.4 亞硝化細菌富集效果分析

亞硝酸鹽是在亞硝化細菌的作用下形成的氨氮氧化物質。這種環境有較多的硝化細菌，會使其逐步成為氧化硝酸鹽，并實現多種亞硝酸的積累，從而得到優勢細菌，充分保障短程硝化的有效實現。同時，在連續曝氣的狀態下，亞硝化率處于較低的水平，而且，硝化細菌數量一直處于優勢地位。通過間歇曝氣，一開始，雖然污水氨氮去除率較低，但是亞硝化率較高，經過長時間的培養，亞硝酸的濃度一直增加，這就意味著亞硝酸鹽發生一定的氧化反應，在該種條件下，亞硝化率逐漸增加。通過長期的培養處理，亞硝化菌具有較強的抵抗厭氧條件，因此，可以進行大量采集，促進亞硝酸的細菌富集，并促進短程反硝化對污水中氮磷的有效去除。

3 結語

在農村污水氮磷去除的過程中，短程反硝化技術的運用，可以有效提高氮磷去除效率，提高物質的反應效率，并逐漸提高亞硝化的整體概率。在去除氮磷的同時，該技術可以充分滿足富集亞硝化細菌的運行需求，并逐漸達到脫氧效果。因此，短程反硝化技術，可以提升污水去除效果，實現農村污水的循環再利用。

1 董欣楊，王智鵬，古 創，等.短程硝化-反硝化中鐵炭填料對污水中氮、磷去除的研究[J].濕法冶金，2015，（6）：516-518.

2 羅雅瑩，楊志新.短程硝化-反硝化過程中氮素形態變化研究[J].云南農業大學學報，2012，27（3）：408-412.