生活污水脫氮除磷技術的研究現狀

程杰

摘要：利用農村廢棄物制作成新型填料，采用單種填料和多種混合填料的方法依次對生活污水的脫氮除磷技術進行了研究;結果表明，各種填料的混合作用更利于微生物的生長。其中，沸石裝置對TN的去除效果最好，出水平均濃度為9.53mg/L，混合填料裝置僅次之，其相應的出水平均濃度10.08mg/L，去除率為70.78%;混合填料裝置對TP的去除效果最好，其出水平均濃度為1.88mg/L，相應的去除率達57.84%，表明多種填料的共同作用更利于廢水中TP的去除。

關鍵詞：生活污水;脫氮除磷技術

引言

近年來，隨著城市化和工業化進程的加快，我們排放的生活污水含氮、磷等營養元素的濃度越來越高，引起水體富營養化，對人類健康和水生態環境構成了巨大的威脅。因此，生活污水脫氮除磷技術的研究倍受水處理界的廣泛關注和重視。論文主要通過實驗研究采用新型填料的方法處理氮磷廢水，以期為生活污水的治理提供參考依據。

1 技術路線

該研究利用農村廢棄物（如竹纖維填料、牡蠣殼等）制作新型填料，變“廢”為“寶”，并通過對比試驗來研究其在污水處理過程中的實際效果。以填料的優化配置為基礎研發一種低成本、低能耗、不易堵塞、占地面積小、結構簡單、運行維護管理方便的基于竹纖維的一體化脫氮除磷生活污水處理裝置。該裝置內填料為生物膜提供了巨大的附著比表面積，生長于生物膜上的微生物大量吸附污水中的有機物，具有較強的氧化能力。不溶性的有機物通過填料的過濾作用被截留形成污泥;可溶性有機物則通過生物膜的吸附及微生物代謝作用而被去除;氮、磷的去除主要靠填料的吸附和離子交換作用，如不更換填料無法從根本去除，將填料的吸附作用與生物膜的降解作用進行協同有機結合，可有效地解決這一問題。被填料阻截的有機氮可通過氨化作用轉化為 NH4+-N，NH4+-N 通過硝化作用轉化為亞硝氮和硝氮，最后通過反硝化作用轉化為氮氣排出;聚磷菌類的微生物能夠去除吸附在填料上的磷，其代謝過程中需要從外部環境中不斷地攝取磷，并將磷以聚合的形態儲藏在菌體內，通過定期排泥從而達到除磷效果。微生物的生長需要一定營養和合適的環境條件，影響填料掛膜的主要因素有溫度、pH、溶解氧濃度、營養物質及水力停留時間等，這些因素決定了填料上生物膜的生長速度和活性。在適宜的范圍內提高溫度可有效促進酶促反應速度，因而微生物的生長和代謝速率均相應提高。好氧微生物的適宜溫度是10～35 ℃，通常水溫低于10 ℃，對生物膜的生長就會產生不利的影響。掛膜期間進水水溫為20～30 ℃，恰好適合生物膜的生長。大多數微生物的最適 pH為6.5～8.5，小于4或大于10都會對微生物的生長產生不利影響。掛膜期間進水 pH在6.5～8.0，出水 pH 在 6.5～7.5，對微生物的生長最為適宜。

2污水處理現狀

2.1現有工藝及問題

現狀是總排廢水總氮、總磷的指標接近上限，且不穩定，現場監管難度大，超標風險高。經系統診斷分析，前期因沒有總氮、總磷的實時監測數據，企業只側重對COD和氨氮指標的控制，兩級A/O系統各配備的三臺回流泵為一開兩備，回流液不足，導致反硝化效果不好，再就是一級缺氧池攪拌器損壞未修復，缺氧池底部因污泥沉積導致缺氧池有效容積降低，水力停留時間變短，這些因素嚴重影響脫氮除磷效率，導致總排出水總氮和總磷指標不穩定。

2.2進水水質和排水限值

某酒精廠以水稻原料生產酒精，酒精醪液部分經過板框壓濾渣水分離形成清液，部分醪液經過臥螺離心機渣水分離形成清液，產生的清液部分進入污水處理系統，部分清液經五效蒸發后，其蒸發凝水進入污水處理系統。最終進入污水處理系統的廢水約4500m3/d，由清液、蒸發凝水、工藝廢水（設備清洗、除塵洗滌水、鍋爐排水等）和生活污水組成，其水量占比約49%、36%、11%、4%，綜合廢水指標酒精綜合廢水進入污水系統的總氮200～500mg/L、總磷70～250mg/L，為確保外排廢水總氮和總磷實時達標，控制指標必須低于排放限值。總氮外排標準50mg/L，月均值總氮應控制在40mg/L左右，總磷外排標準3mg/L，月均值總磷應控制在2mg/L左右，也就是說總氮去除率至少應控制在80%以上，總磷去除率至少應控制在97%以上，才能滿足日常穩定達標排放要求。

3生活污水脫氮除磷技術的研究措施

3.1現有HRT情況下不同的填料投加比對TN的影響

由于污水廠現有缺氧池HRT為2.9h左右，考慮到污水廠實際情況，擬通過在缺氧區池內增加填料，提高生物量濃度，以此提高處理效率。為了驗證投加填料是否有助于提高TN去除率，在碳源充足的情況下，通過投加不同數量的填料，驗證現有HRT不能增加的情況下，投加多少填料才能確保TN達標。小試試驗結果顯示，在投加填料達到有效容積的25%時，出水TN為14.2mg/L，達到了出水標準，去除率為68.2%。說明通過投加填料的方式可以改善污水廠出水TN波動的問題，能實現TN穩定達標。根據試驗結果，碳源充足情況下，針對TN不達標問題的解決辦法有2種：（1）不投加填料，新增部分缺氧池，延長缺氧池HRT為6h;（2）不新增池容，在缺氧池內投加填料，且填料投加比≥25%。經過綜合對比，結合污水廠實際情況，選擇在缺氧池內投加填料改善TN波動的問題[1]。

3.2不同種類填料組合處理效果對比

從裝填不同種類填料的一體化裝置對污水的凈化效果可以看出，在相同進水條件下，裝填火山巖填料的一體化裝置出水COD平均濃度最低，為27.56mg/L，相應的平均去除率為91.64%，裝填牡蠣殼出水COD平均濃度次之，為30.47mg/L，相應的平均去除率為90.92%，裝填竹纖維填料的出水COD平均濃度最高，為90.34mg/L，相應的去除率較低，為73.11%，這是由于試驗周期較短，在試驗初期竹纖維填料有緩釋有機物的功能，在試驗后期出水COD濃度大幅度降低;裝填5種混合填料的裝置對NH4+-N的去除效果最好，出水平均濃度為4.80mg/L，其相應的去除率為77.66%，這是因為各種填料的混合作用更利于微生物的生長;沸石裝置對TN的去除效果最好，出水平均濃度為9.53mg/L，混合填料裝置僅次之，其相應的出水平均濃度10.08mg/L，去除率為70.78%;混合填料裝置對TP的去除效果最好，其出水平均濃度為1.88mg/L，相應的去除率達57.84%，表明多種填料的共同作用更利于廢水中TP的去除[2]。

3.3試驗設計

由小試試驗結果得知，裝填5種混合填料的裝置綜合來看對COD、NH4+-N、TN和TP的去除效果最好，因此對其放大進行中試試驗。一個玻璃鋼容器，直徑為1.0m，高為1.5m，填料層總高1.0m，從上至下分成5等份，依次裝入牡蠣殼、火山巖、沸石、聚氨酯和竹纖維;污水自下而上流經填料，容器底部設置曝氣裝置。處理水量為42L/h，HRT為24h。

結束語

生物廢水中濃廢水主要來自發酵廢水和純化廢水。發酵廢水具有COD、氨氮含量高，純化廢水具有COD、TP含量高的特點，2股廢水在進行生化處理前需進行脫氮除磷預處理。全文對生活污水脫氮除磷技術進行了分析，以期為相關人員提供參考。

參考文獻：

[1]王睿，張亮，譚映宇，李亞，任旭鋒，徐佳佳，梅榮武，王震?；谥窭w維填料的一體化脫氮除磷生活污水處理裝置研究[J]。安徽農業科學，2021，49（11）：64-71。

[2]吳麗娟，孫振江，樊立瑩。酒精廢水脫氮除磷工藝優化實例[J]。釀酒，2021，48（03）：134-136。