城鎮(zhèn)污水生物脫氮除磷工藝調控措施研究

莫萬平

摘要：在城鎮(zhèn)污水處理工藝中，脫氮除磷的方法主要采用生物脫氮處理工藝。本文圍繞這一工藝的議題進行了探討，從工藝激勵、工藝實施、工藝中的問題以及解決的措施方面進行了論述，供相關人士參考。

關鍵詞：生物法;污水處理;脫氮;除磷

一、引言

由于微生物處理工藝具有處理效率高、對環(huán)境的危害小等優(yōu)勢，因此在城鎮(zhèn)污水處理工藝中的應用越來越普遍。由于城鎮(zhèn)污水排放量逐漸增大，傳統(tǒng)的微生物脫氮除磷工藝在應用的過程中暴露出問題，因此，對生物脫氮除磷工藝進行分析研究并采取更加科學的方法和措施是水務單位研究的重要內容。

二、生物脫氮除磷機理

生物脫氮是通過氨化、硝化以及反硝化的過程將被處理介質中的氮元素轉變?yōu)榈獨狻Ｎ⑸镌趨捬趸蚝醚鯒l件向將有機氮轉化為氨氮，微生物在好氧條件下將被處理介質中的氨氮轉化為亞硝酸鹽，然后繼續(xù)被微生物氧化為硝酸鹽。反硝化與硝化的不同在于前者的微生物主要是反硝化菌，而后者的微生物主要是硝化菌。完整的反硝化氮素反應是從硝酸根離子轉化為亞硝酸根離子，然后在轉化為氮氧化物，最終轉化成氮氣。生物除磷的環(huán)境主要包括厭氧和好氧兩種環(huán)境，在厭氧環(huán)境中，微生物水解被處理介質中磷酸鹽，在好氧環(huán)境中，微生物通過內部代謝將污水中的磷積累在細胞內部生產磷酸鹽。

三、生物脫氮除磷工藝

生物脫氮除磷工藝有多種類型，典型的工藝包括氧化溝統(tǒng)一、厭氧缺氧好氧工藝（A2/O）、活性污泥工藝（SBR）、生物濾池工藝（BAF）、膜生物處理工藝（MBR）、生物膜反應器處理工藝（MBBR）等。各種工藝有各自的特征和優(yōu)缺點，如A2/O工藝可以在脫氮除磷的同時去除污水中的其他有機物，污泥沉降效果好，其不足之處在于污泥中含有硝酸鹽會進入到厭氧區(qū)，影響除磷效果。SBR工藝具有操作方便、污水處理負荷適應性強的優(yōu)點，其不足之處是工藝設計復雜，在設備運營過程中設備維護比較麻煩。為此，針對生物脫氮除磷工藝中存在的問題進行分析是改進工藝方案，提高污水脫氮除磷效率和質量的重要內容。

四、工藝實施中的問題

首先，生物脫氮除磷工藝中存在進水水質波動以及碳源不足的問題。城鎮(zhèn)污水的來源主要包括生活污水、雨水、部分工業(yè)廢水，污水處理的水量受到上述來源因素影響會造成水量波動性變化。尤其是在雨季、雨水水量急劇增大會導致污水處理工藝進水濃度偏低。同時污水處理廠生物脫氮工藝的反硝化碳源不足，影響微生物的正常繁殖，從而影響脫氮效率。

其次，生物脫氮除磷工藝中存在微生物菌群相互競爭的問題。由于污水處理工藝中通常采用的方式是曝氣來為微生物提供氧氣環(huán)境，但是曝氣量一旦不足就會導致硝化細菌和異養(yǎng)微生物相互競爭環(huán)境中的氧氣，從而影響微生物硝化效率。此外，處理工藝中的微生物還存在污泥齡的競爭，而污泥齡大小對微生物菌群種類以及不同種類的繁殖效率造成影響。世代時間長的微生物不容易成為污泥中的優(yōu)勢菌種，但是通常情況下，硝化細菌污泥齡越長，硝化效果越好，除磷效果越好。

其三，生物脫氮除磷工藝中一些工藝條件對脫氮除磷效率有負面影響。工藝中的具體條件，如處理溫度、溶液酸堿度、污泥負荷、污泥回流比等，這些條件都會對微生物的種類和微生物的活性帶來影響。硝化菌自身代謝分解效率較高的溫度有一個最適宜的溫度范圍，當超出適宜的范圍時，硝化菌的代謝速率減慢，會影響生物脫氮除磷效率。尤其是在低溫環(huán)境下，不僅硝化菌的代謝塑料減慢，對于微生物群落結構來說也會受到整體影響，大大降低微生物的吸附能力，造成污泥沉降效率降低。在同一系統(tǒng)中，如果污泥負荷增大，那么污泥回流比往往會降低，此時會導致反應器內污泥的濃度降低，硝化菌的數(shù)量隨之減少，使硝化效率降低。如果污泥回流比較高，會使污泥耗氧量增加，同時反應器內的污泥更容易沉積，對污水系統(tǒng)的泥水分離帶來負面影響，導致出水水質難以達標。

其四，生物脫氮除磷工藝中存在污泥膨脹的問題。對于污泥膨脹主要的表征參數(shù)是污泥體積指數(shù)（SVI）。當SVI的值超過150mL/g時，污泥處于膨脹期;當SVI的值低于100mL/g時，污泥處于非膨脹期。污泥膨脹產生是有多個因素引起的，比如溶解氧的濃度過低、運行負荷過低、硫化物濃度過高、溫度過低等因素。上述因素下，微生物絲狀菌過度生長，導致污泥膨脹。膨脹期的污泥會比正常污泥結構更加松散，含水率增加，沉淀絮凝性變差，導致出水污泥含量增加，繼而影響出水水質。

其五，生物脫氮除磷工藝中存在生物泡沫的問題。污泥膨脹的同時經常伴隨出現(xiàn)大量泡沫。這一現(xiàn)象的原因主要是由絲狀菌過度繁殖造成的。影響生物泡沫的因素包括溫度、酸堿度、營養(yǎng)物質濃度、溶解氧濃度等。由于生物泡沫具有粘性，因此在污泥流動的過程中會形成漂流泡沫層并進入到反應池中，由于反應池中微生物反應需要充足的氧，泡沫層會阻隔微生物與氧氣的接觸，從而影響反應效率。此外，由于生物泡沫容易飄落到工作區(qū)間，內部含有的微生物具有傳播風險。

五、工藝調控措施

首先，結合不同的污水水質特征選擇適宜的物脫氮除磷技術。對于進水水質碳氮比值較高的情況，可以采用傳統(tǒng)的硝化反硝化處理工藝;如果進水水質碳氮比值居中的情況，可以采用短程硝化反硝化處理工藝;如果進水水質碳氮比值較低的情況，可以采用主流厭氧氨氮化處理工藝。采取分段進水的工藝可以解決微生物碳源競爭的問題。采用微生物反應膜處理工藝可以更加準確地控制污泥泥齡，保障脫氮除磷效率。

其次，對生物脫氮除磷工藝條件進行優(yōu)化。對處理工藝中的溫度、酸堿度、碳氮比、污泥回流比等條件參數(shù)進行合理控制，從而改變工藝系統(tǒng)中微生物的種類、數(shù)量、世代周期、活性，從污水處理機理的角度來提升脫氮除磷效果。當溫度低于15℃時，脫氮效率降低，當溫度在8℃～10℃區(qū)間內，除磷效果較好，當溫度在10℃～15℃區(qū)間內，脫氮效果較好。

其三，在基礎工藝條件的基礎上增加強化措施。例如，在處理系統(tǒng)中添加葡萄糖、甲醇、乙酸鈉等物質來補充微生物系統(tǒng)碳源。低溫季節(jié)由于微生物活性較低，可采用添加碳源的方式來促進微生物活性提升。對于生物膜處理工藝，可通過投加填料的放方式促進填料更加穩(wěn)定，避免因微生物菌落不斷遷移到生物膜外邊緣，使有效菌能夠位于生物膜邊緣內，確保脫氮除磷效率。另外，還可以通過篩選或馴化有效微生物的方式來增強脫氮除磷效率。

六、結語

綜上所述，通過對生物脫氮除磷工藝分析，結合各種影響脫氮除磷效果的因素，采取科學適當?shù)膬?yōu)化和改進策略，有效提升生物脫氮除磷工藝運行效率，確保城鎮(zhèn)污水處理達標。

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