廢水中營養元素的去除分析

王丹蕾

前言

隨著當前工業農業的不斷發展，我國經濟民生均呈現出飛速的發展，然而，與此同時，由于環保問題治理存在一些紕漏，導致我國環境問題日益突出。尤其是水體富營養化，極大程度的污染了我國有限的水體資源

為此，我國農業農村部在2018年著力凈化養殖環境，完善養殖場的糞污處理設備和流程，減少由于養殖問題造成的水體污染，將水源邊、村舍邊劃為禁養區，同時劃出部分區域為限養區，要求養殖從業者搬離禁養區，在限養區建設糞污處理達標的新建場舍，以盡快實現改善當前環境壓力的目標。

1?水體中營養元素的危害

1.1?氨氮消耗水體中溶解氧

水體中溶解氧具有極其重要的作用。其能夠為養殖動物的提供充足的氧氣來源，尤其是水產養殖行業，水體缺氧會造成水產養殖生物的大規模死亡，出現巨額經濟損失。同時溶解氧通過氧化還原能力，促進水體中有害物質的分解，進而實現水體自凈，諸如減少氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質的含量。當然，如果這類有毒物質載量過大，必然會降低水腫溶解氧的比例，打破原有的生態平衡，造成毒害物質的積累

2、含氮化合物對有機體產生毒害

2.1?氨氮是水產養殖的災難

氨氮在水中共有兩種存在形式。第一種是以溶解氨的形式存在，脂溶性，這類形式本身會對水生生物有毒。第二種是以銨離子的形式存在，這類形式對水生生物無毒。然而當未經處理的廢水排入水中，攜帶大量氨氮進入水體，魚類將這類有毒物質吸入身體，會直接導致魚類有害物質的代謝壓力，過高的血氮濃度也會讓pH升高，當pH發生變化，必然會導致體內的酶活性發生變化，同時降低血紅蛋白運輸氧氣的能力，同時使魚類的表皮組織受到破壞，進而導致魚類的氣體交換系統受阻，發生缺氧或窒息而死。

3?氨氮的消除途徑

3.1?硝化和脫氮

氨被亞硝化細菌氧化成亞硝酸，亞硝酸再被硝化細菌氧化成硝酸，成為硝化作用。整個過程必須有氧氣參與，當水中氧氣濃度較低時，硝化過程的速度顯著下降。因此，在廢水中氧氣不足的條件下，反硝化細菌可以把硝酸轉化為亞硝酸、次硝酸、羥胺或氮時，這也就是硝酸還原過程。

2、藻類和植物的吸收

由于水生植物可以將廢水中的銨離子轉變成氨基酸，因此藻類及其他的水生植物也是廢水凈化營養物質的主要手段。

3、揮發及泥底吸收

廢水中由于氨氮濃度高、采取增氧措施等情況下，都會有助于廢水中氨氮濃度的降低，然而，這種作用是極其微弱的。泥底土壤的離子可以與銨離子相結合，而當廢水被不斷攪動起來，水下的沉積物會被懸浮，銨離子會被釋放出來。

4、礦化及回到生物體內

所謂礦化，即部分氨氮以有機物的形式存在于池底土壤中，這些有機物質分解后又回到水中，分解速度依賴于溫度、pH、溶氧以及有機物質的數量和質量。進入水生動物體內即當水中氨氮濃度高時，氨能夠進入水生生物體內。

4?氨氮的控制方法

4.1?清淤、干塘

每年養殖結束后，進行清淤、干塘，曝曬池底，使用生石灰、強氯精、漂白粉等池底徹底消毒，可去除氨氮，增強水體對pH緩沖能力，保持水體微堿性。

4.2?加換新水

換水時最快速、有效的途徑，要求加入的新水水質良好，新水的溫度、鹽度等盡可能與原池水相近

4.3?增加池塘中的溶氧

在池塘中使用“粒粒氧”、“養底”等池塘底部增氧劑，可保持池塘中的溶氧充足，加快硝化反應，降低氨氮的毒性。

4.4?加強投飼管理

選用優質蛋白原料，使用具有更高氨基酸消化率的飼料，避免過量投喂，提高飼料的能量、蛋白比，并在飼料中定期添加“EM菌”及“活性干酵母”可調整水生生物腸道菌群平衡，產生酵母菌素，通過改善水生生物對飼料的利用率而間接降低水中氨氮等有害化學物質的含量。

4.5?池塘中定期施用水體用微生態制劑

在養殖過程中定期使用“光合細菌”、“降氨靈”等富含硝化細菌、亞硝化細菌等有益微生物菌的水體用微生態制劑，并配合拋灑“粒粒氧”等池塘底部增氧劑，增加池底溶氧，直接參與水體中氨氮、亞硝酸鹽等的去除過程，將有害的氨氮氧化成藻類可吸收利用的硝酸鹽。

5去除方法

5.1?物化脫氮技術

5.1.1?空氣吹脫法

實際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下，從液相到氣相，實現去除氨氮的目的。

5.1.2?折點加氯法

將氯氣或次氯酸鈉投入污水，將廢水中的氨氮氧化成N2的化學脫氫工藝。這種方法存在一個優點，出水氨氮濃度控制在0.1mg/L，可以通過深度處理，去除廢水中的氮元素，達到更好的清除目的。

5.2?沸石脫氮

5.2.1?機理

沸石本身屬于多孔結構，具有良好的吸附以及離子交換性能，同時由于我國天然沸石儲存量非常大，因此本身造價非常便宜。然而沸石具有選擇性吸附能力，利用沸石的吸附能力除去廢水中營養物質具有廣闊的前景。但是由于沸石吸附屬于物理吸附，僅僅是將水相中的營養物質吸附下來，無法完全除去，因此依據當前的技術將沸石脫氮技術，演化為生物沸石技術，也就是利用沸石的多孔結構，幫助微生物生長，從而利用微生物進行脫氮處理。這也就是當前所說的生物脫氮技術。

5.2.2?方案

第一，晴天上午施用沸石粉10-15kg/畝米，2小時后潑灑光合細菌2-4L/畝米。夜間8-10點釋放粒粒氧。

第二，第一天上午潑灑磷肥（過磷酸鈣）5-10斤/畝，第二天上午用降氨靈250-300g/畝米浸泡2小時后潑灑。當天夜間施放粒粒氧。

5.3?生物除磷技術

廢水中通常含有大量磷，目前對于磷的去除主要還是利用微生物的方法，也就是通過聚磷菌在無氧條件下釋放磷，在有氧條件下實現磷的累積。在廢水中去除磷的流程主要有兩個方面組成，第一步是將廢水里溶解的磷析出，由溶解狀態變為不溶解的狀態，第二步是通過將不溶解的磷直接除去，從而降低廢水中的磷含量。

5.4?同步脫氮除磷技術

這種方法主要依靠方法和裝置的共同完成。也就是活性污泥法與生物膜法的水處理同步進行。這種方法首先將廢水先由厭氧區進行處理，之后轉入缺氧區，最后到達好氧區形成混合液，并再次轉入缺氧區進行脫氮，其余流入沉淀區進行泥水分離，上清液即為凈化水;沉淀的污泥會被吸入污泥區，而后送入厭氧區與新廢水混合后實現活性污泥法在的特性，實施除磷。

其中，厭氧區的作用主要是釋放磷，使污水中磷濃度升高，溶解性有機物被吸收而使BOD₅下降。缺氧區將氮離子還原為氮氣釋放至空氣，但磷的變化不大。好氧區中有機物被微生物分解，有機氮被氨化繼而硝化，降低了氨氮含量，而磷含量主要依靠聚磷菌的過量攝取而實現凈化目的。

5.5?廢水中營養元素回收技術

SPRR法是基于MAP結晶法改進研發，該方法通過富集MAP晶體，從而實現對營養元素去除的目的。

小結

廢水中營養物質的去除意義重大，因此需要行業各界投入大量智力、財力進行研發，當前的主流思路仍然是生物沸石的氮磷同步去除，在以后的發展方向，必然會偏向于將廢水中營養元素進行回收在利用，當然，這存在一個前提就是將這項工藝的費用有效降低，才能夠將其應用到廢水凈化的現實當中。相信，在不遠的將來，我國廢水營養元素的去除工藝，必然會有飛躍式的發展，讓我國的廢水處理工藝達到世界的前沿。

參考文獻

[1]趙冉冉.?生物多樣性對污水中營養元素去除的影響[J]. 現代農業科技，2017（12）：183-185.

[2]李巧霞. 人工濕地去除污水中磷的影響因素分析[J]. 河南建材，2016（5）：91-92.

[3]朱輝，何國慶. 利用金針菇發酵處理淀粉工業廢水的效果評定及產物營養成分分析[J]. 中國糧油學報，1999（6）：55-57.

（作者單位：浙江誠德檢測研究有限公司）