程杰

摘要：利用農(nóng)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(shù)進(jìn)行了研究;結(jié)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(yīng)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(yīng)的去除率達(dá)57.84%，表明多種填料的共同作用更利于廢水中TP的去除。

關(guān)鍵詞：生活污水;脫氮除磷技術(shù)

引言

近年來，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的加快，我們排放的生活污水含氮、磷等營養(yǎng)元素的濃度越來越高，引起水體富營養(yǎng)化，對人類健康和水生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了巨大的威脅。因此，生活污水脫氮除磷技術(shù)的研究倍受水處理界的廣泛關(guān)注和重視。論文主要通過實(shí)驗(yàn)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(jù)。

1 技術(shù)路線

該研究利用農(nóng)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(yàn)來研究其在污水處理過程中的實(shí)際效果。以填料的優(yōu)化配置為基礎(chǔ)研發(fā)一種低成本、低能耗、不易堵塞、占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行維護(hù)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(nèi)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(jī)物，具有較強(qiáng)的氧化能力。不溶性的有機(jī)物通過填料的過濾作用被截留形成污泥;可溶性有機(jī)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(jìn)行協(xié)同有機(jī)結(jié)合，可有效地解決這一問題。被填料阻截的有機(jī)氮可通過氨化作用轉(zhuǎn)化為 NH4+-N，NH4+-N 通過硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝氮和硝氮，最后通過反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?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(huán)境中不斷地?cái)z取磷，并將磷以聚合的形態(tài)儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)，通過定期排泥從而達(dá)到除磷效果。微生物的生長需要一定營養(yǎng)和合適的環(huán)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(yǎng)物質(zhì)及水力停留時(shí)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(nèi)提高溫度可有效促進(jìn)酶促反應(yīng)速度，因而微生物的生長和代謝速率均相應(yīng)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(huì)產(chǎn)生不利的影響。掛膜期間進(jìn)水水溫為20～30 ℃，恰好適合生物膜的生長。大多數(shù)微生物的最適 pH為6.5～8.5，小于4或大于10都會(huì)對微生物的生長產(chǎn)生不利影響。掛膜期間進(jìn)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(xiàn)狀

2.1現(xiàn)有工藝及問題

現(xiàn)狀是總排廢水總氮、總磷的指標(biāo)接近上限，且不穩(wěn)定，現(xiàn)場監(jiān)管難度大，超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)高。經(jīng)系統(tǒng)診斷分析，前期因沒有總氮、總磷的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，企業(yè)只側(cè)重對COD和氨氮指標(biāo)的控制，兩級A/O系統(tǒng)各配備的三臺(tái)回流泵為一開兩備，回流液不足，導(dǎo)致反硝化效果不好，再就是一級缺氧池?cái)嚢杵鲹p壞未修復(fù)，缺氧池底部因污泥沉積導(dǎo)致缺氧池有效容積降低，水力停留時(shí)間變短，這些因素嚴(yán)重影響脫氮除磷效率，導(dǎo)致總排出水總氮和總磷指標(biāo)不穩(wěn)定。

2.2進(jìn)水水質(zhì)和排水限值

某酒精廠以水稻原料生產(chǎn)酒精，酒精醪液部分經(jīng)過板框壓濾渣水分離形成清液，部分醪液經(jīng)過臥螺離心機(jī)渣水分離形成清液，產(chǎn)生的清液部分進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，部分清液經(jīng)五效蒸發(fā)后，其蒸發(fā)凝水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。最終進(jìn)入污水處理系統(tǒng)的廢水約4500m3/d，由清液、蒸發(fā)凝水、工藝廢水（設(shè)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(biāo)酒精綜合廢水進(jìn)入污水系統(tǒng)的總氮200～500mg/L、總磷70～250mg/L，為確保外排廢水總氮和總磷實(shí)時(shí)達(dá)標(biāo)，控制指標(biāo)必須低于排放限值。總氮外排標(biāo)準(zhǔn)50mg/L，月均值總氮應(yīng)控制在40mg/L左右，總磷外排標(biāo)準(zhǔn)3mg/L，月均值總磷應(yīng)控制在2mg/L左右，也就是說總氮去除率至少應(yīng)控制在80%以上，總磷去除率至少應(yīng)控制在97%以上，才能滿足日常穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放要求。

3生活污水脫氮除磷技術(shù)的研究措施

3.1現(xiàn)有HRT情況下不同的填料投加比對TN的影響

由于污水廠現(xiàn)有缺氧池HRT為2.9h左右，考慮到污水廠實(shí)際情況，擬通過在缺氧區(qū)池內(nèi)增加填料，提高生物量濃度，以此提高處理效率。為了驗(yàn)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(shù)量的填料，驗(yàn)證現(xiàn)有HRT不能增加的情況下，投加多少填料才能確保TN達(dá)標(biāo)。小試試驗(yàn)結(jié)果顯示，在投加填料達(dá)到有效容積的25%時(shí)，出水TN為14.2mg/L，達(dá)到了出水標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)的問題，能實(shí)現(xiàn)TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，碳源充足情況下，針對TN不達(dá)標(biāo)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(nèi)投加填料，且填料投加比≥25%。經(jīng)過綜合對比，結(jié)合污水廠實(shí)際情況，選擇在缺氧池內(nèi)投加填料改善TN波動(dòng)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的去除率較低，為73.11%，這是由于試驗(yàn)周期較短，在試驗(yàn)初期竹纖維填料有緩釋有機(jī)物的功能，在試驗(yàn)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(yīng)的去除率為77.66%，這是因?yàn)楦鞣N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(yīng)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(yīng)的去除率達(dá)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(yàn)設(shè)計(jì)

由小試試驗(yàn)結(jié)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(jìn)行中試試驗(yàn)。一個(gè)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(jīng)填料，容器底部設(shè)置曝氣裝置。處理水量為42L/h，HRT為24h。

結(jié)束語

生物廢水中濃廢水主要來自發(fā)酵廢水和純化廢水。發(fā)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(diǎn)，2股廢水在進(jìn)行生化處理前需進(jìn)行脫氮除磷預(yù)處理。全文對生活污水脫氮除磷技術(shù)進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[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(nóng)業(yè)科學(xué)，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(yōu)化實(shí)例[J]。釀酒，2021，48（03）：134-136。