利用雙污泥反硝化除磷工藝降低污水處理過程中N2O產生量

王雪芳 張洪波

摘 ?????要： 以人工模擬廢水為處理對象，采用雙污泥反硝化除磷工藝，試探了在不同DO下各污染物的去除率和曝氣池中N2O氣體產生量，結果表明：雙污泥反硝化工藝對廢水中氨氮、總氮和總磷去除效果較好，對COD和BOD5的去除效果甚微;曝氣池中產生的N2O量在曝氣前30 min幾乎呈線性增長，隨后區域穩定，曝氣池中DO為2、3、4 mg/L時，曝氣60 min后產生的N2O分別為0.37、0.32和0.47 mg/L;為使該工藝處理印染廢水能達到最大的經濟效益和環境效益，應控制曝氣池中DO濃度為3 mg/L。

關 ?鍵 ?詞：雙污泥反硝化; 脫氮除磷; DO; N2O

中圖分類號：TQ110.3 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）08-1671-04

Abstract： Using artificial simulated wastewater as the treatment object， the removal rate of each pollutant in different DO and the amount of N2O gas in the aeration tank were tested by double sludge denitrifying phosphorus removal process. The results showed that， the double sludge denitrifying phosphorus removal process had better effect on the removal of ammonia nitrogen， total nitrogen and total phosphorus in wastewater， and had little effect on the removal of COD and BOD5; The amount of N2O produced in the aeration tank increased almost linearly 30 min before aeration. When the DO in the aeration tank was 2， 3 or 4 mg/L， the N2O produced after 60min aeration was 0.37， 0.32 and 0.47 mg/L， respectively; In order to achieve the maximum economic and environmental benefits for the treatment of printing and dyeing wastewater， the DO concentration in the aeration tank should be controlled 3 mg/L.

Key words： Double sludge denitrification; Nitrogen and phosphorus removal; DO; N2O

隨著人類社會的發展，人民生活水平提高的同時也帶來了一系列的環境問題，在發展經濟的過程中也付出了嚴重的環境代價[1]。據報道，我國大部分水體都面臨富營養化的困境[2]，水體富營養化主要是由于營養物質的過剩，尤其是氮、磷等物質， 造成水體中藻類大量繁殖[3]，水體富營養化后透明度會下降，影響水體富營養化的主要環境因子有總氮含量、總磷含量、葉綠素a含量、高錳酸鉀指數以及透明度。目前有關污水處理的方法主要有物理法、化學法、生物法[4-8]，其中萃取法、膜分離法和吸附法是物理法處理廢水的典型代表工藝[9]，近幾年來有關這兩種方法的研究報道也較多[10]，但吸附法主要不足是活性劑的再生較為困難[11]，膜分離法技術要求較高且建設成本較高[10];化學法主要包括電解法、催化法，這些工藝對技術要求也較高，各參數控制要求嚴格[12，13];生物法是當前應用最為廣泛的污水處理工藝[14]，其中又以活性污泥法、生物轉盤、生物膜法最具有代表性。目前有關雙污泥反硝化除磷工藝的研究較多，如王梅鄉[15]等以雙污泥工藝重點分析了該工藝在啟動時的脫氮除磷機理以及影響因素;李亞峰[16]等重點研究了該工藝在不同C/N，碳源類型以及pH下的去除效果，得出了最佳控制參數;楊鵬[17]等采用該工藝處理模擬生活污水，重點分析了不同曝氣時間對氨氮、總氮以及硝酸鹽氮的去除效果;董曉清[18]等分析了雙污泥反硝化工藝在厭氧釋磷和好氧吸磷的整個水動力學過程特征。

印染廢水具有氨氮濃度高、有機物含量高等特點[19]，當水體中氮磷等濃度過高時會降低水體溶解氧水平、氨氮還可以與水體中氯反應生成氯氨。據報道，氨氮進入人體后在一定條件下會轉化為硝酸鹽或者亞硝酸鹽[20]，這兩種物質在人體中若積累過多會嚴重影響身體健康，氨氮進入水體后會影響水生生物的生存，進而影響人體健康，進入水體后也會破壞水生態系統的平衡，因此，由于印染廢水具有上述特點，該廢水的處理一直是廣大學者研究的重點，生物脫氮技術最早是Wuhrmann在生物濾池的反硝化過程中發現的[21]，經過這幾年的發展生物脫氮除磷技術得到了快速的發展，目前關于脫氮除磷的方法有吹脫法、生物法和離子交換法，雙污泥反硝化工藝在處理高氨氮廢水時還會產生N2O氣體，N2O是產生溫室效應的重要物質之一，對溫室效應的貢獻率約為8%，但同含量情況下，N2O產生溫室效應的作用是二氧化碳氣體的7.5倍，是甲烷的13.6倍[22]。本文擬以雙污泥反硝化除磷技術處理模擬印染廢水，分析不同溶解氧下各污染物的去除效果和去除率，分析在不同pH下該工藝中N2O的產生量，研究結論可為進一步了解雙污泥反硝化技術處理污水的機理提供理論依據。

3 ?結 論

本文以雙污泥反硝化除磷技術處理模擬印染廢水，以240 min為一反應周期，分析了在不同DO下出水中COD、BOD、氨氮、總氮和總磷的去除率，結果表明：

（1）該工藝對COD和BOD5的去除效果甚微，當曝氣池中DO濃度為2、3、4 mg/L時，該工藝對氨氮、總氮和總磷的去除率分別為87.4%、83.67%、94.83%、96.8%、90%、99%和94.8%、99.08%、99.83%;

（2）曝氣池中產生的N2O量在曝氣前30 min幾乎呈線性增長，隨后區域穩定，曝氣池中DO為2、3、4 mg/L時，曝氣60 min后產生的N2O分別為0.37、0.32和0.47 mg/L;

（3）為使該工藝處理印染廢水能達到最大的經濟效益和環境效益，應控制曝氣池中DO濃度為3 mg/L。

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