工業污水處理過程節能優化控制方法的研究

在進行工業污水的處理過程中，不僅應該注重環境保護，同時也應該注重水資源的循環再利用，以此來達到良好的節能優化目的。因此，在具體的工業污水處理過程中，一定要做好節能優化控制，以此來獲得更好的工業污水處理效果，實現環境的良好保護與資源的有效節約。

1 工業污水處理現狀分析

在工業污水處理過程中，磷和氮的去除最為關鍵，目前，已經可以通過投藥混凝的方式達到滿意的磷去除效果，但是氮化合物的處理依然是最需要重點解決的問題。由于工業污水中氮化合物有著較小的分子量，難以借助于化學藥劑的添加來達到去除效果。如果通過膜處理技術來進行處理，目前只有反滲透膜技術最為有效，但是由于其運行費用很大，所以并不能得到良好的應用和推廣。由此可見，要想有效提升工業污水的處理質量，達到良好的節能優化效果，就需要加大力度對相應的處理技術進行研究，以此來實現氮化合物的有效處理。

2 工業污水處理中的節能優化控制方案分析

2.1 生物脫氮機理分析

在工業污水處理過程中，良好的脫氮處理工藝技術是實現工業污水處理中節能優化的一項重要措施。通過相關實踐和研究發現，生物脫氮處理技術是實現工業污水氮化合物處理，保障其節能優化效果的有效技術。在通過活性污泥對工業污水進行處理的過程中，雖然有一小部分有機氮被沉淀池過濾除去，但是依然有大部分的無機氮在污水中存在，這些氮元素的主要存在形式是硝態氮化合物以及氨氮的形式。

通常情況下，在對工業污水中的氮元素進行處理時，主要的方式是氮轉化，比如硝化、反硝化、氨化以及同化等。工業污水處理過程中的生物脫氮轉化見圖1。

圖1 工業污水處理過程中的生物脫氮轉化圖

2.1.1 同化處理技術

在通過生化處理技術對工業污水進行處理的過程中，會有一部分的氮被同化，進而成為微生物細胞內的組成部分。雖然在溶菌和內源呼吸作用下，一部分微生物細胞內的氮又會以氮氨或者是有機氮的形態再一次返回到污水中，但是存在于內源呼吸殘留物內和微生物細胞中的氮依然會被二沉池內的活性污泥除去。

2.1.2 氨化處理技術

氨化處理技術指的是借助于微生物降解的方式對具有溶解性特征的有機氮化合物進行處理，使其轉化為氨氮。而在具體的生物脫氮技術應用中，因為氨化這一過程有著非常高的生化效率，所以通常并不將其作為需要控制的轉化步驟。

2.1.3 硝化處理技術

硝化處理技術的本質是借助于有限種類的自養型微生物進行處理，在有氧環境下，亞硝酸鹽菌形式的微生物首先會對氨氮進行氧化處理，使其轉換為亞硝酸鹽，然后再進一步對亞硝酸鹽進行氧化，使其轉化為硝酸鹽。以下是其主要的反應方程式：

2.1.4 反硝化處理技術

反硝化處理技術的本質是借助于一群異養型微生物，在缺氧環境下，將各種有機質用作電子供體，將硝酸鹽用作最終電子受體，利用反硝化菌類生物所具備的異化還原特征將氮還原成氮氣逸出。以下是其反應方程式：

2.2 工業污水生物脫氮工藝分析

在對工業污水進行生物脫氮處理的過程中，一種常用的方法是活性污泥法，該方法最早應用于1912 年，到現今已經有一百多年的應用歷史。在當今的工業污水處理主要工藝和衍生工藝中，依然會將該方法作為基礎來進行生物脫氮主要工藝的開發。就目前來看，主要的處理方法包括以下幾種：

①三級活性污泥處理法，也就是將硝化處理、反硝化處理以及氨化處理作為基礎來進行處理。但是因為處理設備太多，處理流程復雜且冗長，管理不便，且造價很高，此項處理工藝并適合作為節能優化方案來使用。②A/O 缺氧/好氧處理法，該方法也叫做前置反硝化處理法，其工藝流程十分簡單，造價低廉，在當今的工業污水處理中的應用也最為廣泛。③A2/O 厭氧/缺氧處理法，該方法是將A/O 作為基礎來開發的一種處理技術，在缺氧、厭氧以及好氧這三種環境中，通過微生物之間的協同作用，可將工業污水中的有機物、磷和氮有效去除，其流程也十分簡單。④氧化溝脫氮處理，這種處理方式又叫做混合推流式反應器處理，這種處理工藝不僅有著非常高的流速，且能夠讓原來的污水和混合液之間達到迅速混合的效果，保障生物除氮質量。⑤SBR 脫氮處理法，該方法也屬于一種推流式的反應器，具體處理中，其曝氣也具備二沉池的功能，所以不需要進行二沉池的設置，也不需要進行污泥回流系統的設置。

通過綜合這五種典型處理技術的處理效果、經濟性等的方面分析可知，A/O 工藝技術的優勢更加明顯。因此，在對工業污水進行處理的過程中，要想獲得良好的節能優化效果，應將A/O 工藝技術作為基礎，來實現工業污水處理的良好優化。

2.3 A/O脫氮處理技術流程

A/O 處理技術開發于上世紀八十年代，是當今最為廣泛應用的一種生物脫氮處理技術，其處理流程見圖2。

圖2 A/O 處理技術流程示意圖

在通過該處理技術進行工業污水處理的過程中，主要的處理環節是硝化處理以及反硝化處理，主要步驟有以下三步：①將原污水放入到缺氧池內，將污水里的有機物用作電子供體，讓內循環回流中的硝態氮得到反硝化脫氮處理，讓有機物達到初步降解的效果。②將污水放入到好氧池內，進一步對有機物進行降解處理，在此過程中，氨氮將會發生硝化反應，以硝酸鹽的形式被去除。③讓好氧池內的沉淀部分以及混合液體同時回流到缺氧池內，讓缺氧池在原來的污水中獲得足夠的有機碳源，同時也可以在回流的液體中獲得大量硝態氮，以此來達到良好的反硝化作用，在經過氧化還原之后，硝態氮將會以氮氣的形式被釋放出來，這樣就達到了良好的除氮效果，讓工業污水處理實現進一步的節能優化。

在通過該方式進行工業廢水的節能優化過程中，其主要的優勢包括以下幾點：①該工藝流程十分簡單，構筑物很少，可實現基建費用的有效節約。②反硝化處理過程中需要的物質可直接在原污水代謝物以及含氮物質中獲得，不僅實現碳源費用的有效節約，也可以使其C/N 保持在很高的狀態。③在反硝化過程中形成的堿度可以讓硝化反應中消耗的堿度得到有效補充，以此來避免堿的大量消耗和此類費用的消耗。④具體處理中，活性污泥始終在缺氧狀態和好氧狀態之間交替變換，各種的微生物都可以在相應的條件下實現自身作用的充分發揮，而在此過程中，整個系統相當于一個生物選擇器，可以對污泥膨脹情況加以有效抑制。

3 結語

通過研究與分析發現，在污水處理中，脫氮效果的保障是一項急需解決的問題。具體處理中，可通過A/O 處理工藝進行良好的脫氮處理，并實現各種輔助添加劑的有效節約，在保障處理效果，提升污水處理質量的同時也實現資源和成本的進一步節約。