城鎮(zhèn)污水處理中的氨氮污水處理技術(shù)

劉首正

（遼寧省生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110165）

1 厭氧氨氧化技術(shù)

厭氧氨氧化技術(shù)是當(dāng)今厭氧氨氧化技術(shù)中最先進(jìn)、實(shí)用化程度高的技術(shù)（見圖1）。本項(xiàng)目組擁有該技術(shù)的專利多項(xiàng)。

圖1 厭氧氨氧化技術(shù)與傳統(tǒng)A/O法脫氮原理對(duì)比

1.1 厭氧氨氧化技術(shù)特點(diǎn)

作為20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的厭氧氨氧化原理與菌種，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已經(jīng)在世界范圍得到一定程度的推廣。但由于其菌種的自養(yǎng)菌特征，其增殖速度慢、對(duì)工作條件要求高等特點(diǎn)，使得對(duì)該技術(shù)涉足不深的學(xué)者或工程技術(shù)人員難以操控，進(jìn)而影響了該技術(shù)的大規(guī)模推廣。

本課題組核心成員古川憲治教授、朱彤教授、謝元化副教授及多名博士研究生多年從事厭氧氨氧化技術(shù)的研究。特別是古川教授從事該技術(shù)30余年的研究，目前環(huán)太平洋范圍內(nèi)的相關(guān)研究及工程項(xiàng)目的菌種多來自古川教授20世紀(jì)90年代初從日本熊本地區(qū)火山帶的地下水底泥中純化出來的菌種。本課題組于10年前引進(jìn)并全面繼承了古川教授的相關(guān)研究工作和全部厭氧氨氧化菌種，通過多年研究，培養(yǎng)擴(kuò)增出大量菌種，并完成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模菌種量的前期工作（見圖2）。

圖2 厭氧氨氧化菌種生長(zhǎng)狀態(tài)

1.2 在氨氮污水處理項(xiàng)目中的應(yīng)用

在養(yǎng)殖方面的氨氮污水處理應(yīng)用中，氨氮污水的氨氮濃度非常適合運(yùn)行條件，處理氨氮的負(fù)荷可以達(dá)到2公斤·牛/（立方米·天)，氨氮的去除可高效實(shí)現(xiàn)。例如，以500毫克/升氨氮為例，50立方米的反應(yīng)器每天可以處理該廢水200立方米，相當(dāng)于一個(gè)年出欄3萬頭肉豬或年產(chǎn)20萬頭仔豬規(guī)模的養(yǎng)豬場(chǎng)日排水量。而如果采用A/O法去除氨氮，則需要處理系統(tǒng)的容積1000立方米，同時(shí)運(yùn)行成本也高出幾倍。系統(tǒng)處理氨氮的運(yùn)行中只需要較弱的曝氣，即可在一個(gè)容器內(nèi)實(shí)現(xiàn)氨氧化和厭氧氨氧化。同時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行需要的堿度由于進(jìn)水中偏堿性的特征而省去堿的添加。厭氧氨氧化運(yùn)行過程的溫度控制在冬季可通過畜產(chǎn)企業(yè)冬季的自產(chǎn)沼氣提供熱量。

2 多段式接觸氧化技術(shù)

多段式接觸氧化技術(shù)是近些年出現(xiàn)的去除高濃度有機(jī)物中低濃度氨氮的優(yōu)秀技術(shù)（見圖3）。該方法是將生物反應(yīng)系統(tǒng)分成若干段，每段中充填優(yōu)質(zhì)生物膜填料用于培養(yǎng)微生物。由于采用了多段反應(yīng)器，提升了系統(tǒng)抗沖擊能力，每段中的生物量和生物結(jié)構(gòu)均有不同，使得系統(tǒng)對(duì)廢水適應(yīng)性更強(qiáng)，不同段的生物進(jìn)化導(dǎo)致了污泥的大幅減量。

圖3 多段式接觸氧化技術(shù)原理圖

2.1 多段式接觸氧化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

抗沖擊能力強(qiáng)：多段優(yōu)勢(shì)對(duì)水質(zhì)大幅變化有較強(qiáng)抵抗性能；適用于高濃度廢水：不同段的微生物量適應(yīng)高濃度廢水的沖擊；適用于難降解廢水：菌群結(jié)構(gòu)的自調(diào)整能力適應(yīng)難降解廢水的處理；抑制污泥產(chǎn)生：生物的逐級(jí)提升形成的微生物層級(jí)，自然形成微生物食物鏈，運(yùn)行結(jié)果導(dǎo)致污泥產(chǎn)量大幅減少；中低濃度氨氮處理優(yōu)勢(shì)：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前段去除COD，后段高效去除氨氮。

2.2 多段式接觸氧化技術(shù)在氨氮污水處理項(xiàng)目中的應(yīng)用

多段式接觸氧化技術(shù)曾被應(yīng)用于華晨寶馬涂裝廢水處理、法國(guó)愛森絮凝劑企業(yè)生產(chǎn)廢水處理兩個(gè)工程項(xiàng)目，并正應(yīng)用于鞍鋼鋼鐵公司污水處理廠尾水脫氮項(xiàng)目，完成了本鋼集團(tuán)焦化廠焦化廢水處理的研究。目前，所有研究及實(shí)驗(yàn)均取得了理想的運(yùn)行效果。在畜禽廢水處理項(xiàng)目中，利用多段式接觸氧化技術(shù)處理廢水目標(biāo)是在高效降解COD的同時(shí)，進(jìn)行半硝化和硝化反應(yīng)，為后續(xù)厭氧氨氧化進(jìn)行前處理過程。