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低碳源污水脫氮除磷技術(shù)研究進(jìn)展

      在碳源不足的前提下，污水排放氮、磷不達(dá)標(biāo)會使污水排放問題更為突出，因此亟須開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的污水處理技術(shù)，旨在提高氮、磷去除率。
      目前，在我國城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理中，氮、磷含量較高，在對污水進(jìn)行脫氮除磷處理中，排泥除磷與反硝化工藝均需要應(yīng)用碳源，為了能夠使出水的氮含量與磷含量達(dá)標(biāo)，就需要投加額外的碳源，但該項(xiàng)費(fèi)用較高，采用此方式會增加污水處理的成本。
      我國生活污水屬于非常典型的低碳源污水，因而對低碳源污水脫氮除磷技術(shù)的研究成為現(xiàn)階段我國污水處理行業(yè)的熱點(diǎn)。鑒于此，本文對一系列脫氮除磷技術(shù)，如外加碳源、取消化糞池以及磷回收等技術(shù)及效果進(jìn)行分析，從而為低碳源污水處理提供有價(jià)值的參考意見。
      低碳源污水的脫氮除磷技術(shù)
      1.1 補(bǔ)充外來碳源
      在對有機(jī)物濃度較低的生活污水進(jìn)行處理時(shí)，大部分的污水處理廠通過補(bǔ)充外來碳源方式進(jìn)行處理，但碳源與藥劑的增加會在很大程度上提高污水處理廠的運(yùn)營成本。因此，這種方式無法滿足低化學(xué)品投加與節(jié)能降耗的目標(biāo)，也會顯著提高經(jīng)濟(jì)成本。
      相關(guān)人員在選擇外加碳源的過程中，應(yīng)盡可能選取溶解性或不溶性的易生物降解有機(jī)物，同時(shí)還要確保碳源價(jià)格低廉，簡單易得。一般來說，溶解性有機(jī)碳主要呈現(xiàn)為乙醇、乙酸及葡萄糖等液態(tài)形式，這些容易降解液體的有機(jī)物極容易在處理時(shí)被利用，因此具有較高的氮磷去除率。
      但由于甲醇具有一定毒性，而葡萄糖以及甲乙醇的價(jià)格較高，因而一部分污水處理廠在污水處理中采用化工生產(chǎn)的乙酸廢液，具有較為明顯的應(yīng)用效果。
      需要注意的是，在污水處理中通過投加外碳源的方式雖然能夠在一定程度上強(qiáng)化生物脫氮除磷效果，但存在受溫度影響大、運(yùn)輸困難以及甲醇毒性大等問題。同時(shí)投加外碳源的方式會增加運(yùn)行管理費(fèi)用，因而逐漸被棄用。
      1.2 優(yōu)化進(jìn)水方式
      大部分的碳源在好氧段通過傳統(tǒng)的進(jìn)水方式會導(dǎo)致其被氧化成為二氧化碳，使其在缺氧反硝化階段出現(xiàn)無碳源可用的狀況。通常來說，對進(jìn)水方式優(yōu)化是將原污水中所含有的一部分有機(jī)碳應(yīng)用于反硝化過程，從而提高脫氮效果，主要包括兩種方式，分別是分段進(jìn)水、周期性改變進(jìn)水方向。
      優(yōu)化進(jìn)水方式是通過應(yīng)用后置缺氧UCT分段進(jìn)水工藝，使氮磷去除率保持在75.3%左右。而周期性的改變進(jìn)水方向僅需要將兩個(gè)相同的反應(yīng)器予以串聯(lián)，然后將其作為定期進(jìn)水的第一級反應(yīng)器，改變每個(gè)反應(yīng)器的周期性功能。
      1.3 取消化糞池
      化糞池隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其弊端逐漸顯現(xiàn)出來。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一，運(yùn)行管理能力欠佳，通常在出現(xiàn)堵塞時(shí)才予以清理，影響周圍環(huán)境。第二，化糞池的設(shè)置會導(dǎo)致占地以及其他管線布置困難等問題。第三，化糞池會去除一部分有機(jī)物，降低原污水中的有機(jī)碳源，影響污水廠的正常運(yùn)行。
      因此，建議取消化糞池，旨在提高污水中的有機(jī)成分，最終提高脫氮除磷效果。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
      1.4 磷回收
      從污水中采取磷回收措施能夠?qū)⑽鬯械牧鬃儚U為寶。一般情況下，磷回收采取的是抽取工藝中的厭氧池上清液，通過結(jié)晶技術(shù)、化學(xué)沉淀以及離子交換等技術(shù)分離清液中的磷，剩余的上清液便將其回流至處理構(gòu)筑物。這樣不僅能顯著減少污水中的磷負(fù)荷，同時(shí)也可將磷元素用在化肥生產(chǎn)中。
      新技術(shù)
      2.1 同步硝化反硝化
      同步硝化反硝化依賴的好氧反硝化菌以及異養(yǎng)硝化菌在溶解氧濃度梯度單級反應(yīng)器中的溶氧較低，因而在處理過程中需要對曝氣予以一定限制或?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)曝氣。該技術(shù)的特點(diǎn)與因進(jìn)水碳源低而需要控制無效氧化的相關(guān)要求、節(jié)約動力消耗等具有一致性。
      因此，在對低碳源污水處理中，同步硝化反硝化具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
      2.2 厭氧氨氧化
      厭氧氨氧化主要指的是細(xì)菌在溶氧濃度較低的前提下，通過細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝，促進(jìn)亞硝酸鹽與氨之間發(fā)生生物氧化的還原反應(yīng)，從而使氮?dú)饷摮?。該種方式在實(shí)際應(yīng)用過程中具有節(jié)省碳源、節(jié)約能耗以及細(xì)菌合成量少等特點(diǎn)，因而受到污水處理廠的關(guān)注。
      厭氧氨氧化細(xì)菌主要是利用氨與亞硝酸根的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生能源，并且空氣中的二氧化碳作為碳素的細(xì)菌，不需要額外添加有機(jī)碳源，具有較為明顯的應(yīng)用價(jià)值。
      但缺陷在于培養(yǎng)以及馴化厭氧氨氧化菌的過程較為困難，對環(huán)境要求非常嚴(yán)格，若能解決厭氧氨氧化工藝難題，便能在污水處理中得到廣泛推廣。
      2.3 生物除磷
      對污水實(shí)行生物除磷的關(guān)鍵在于聚磷菌，聚磷菌在耗氧環(huán)境中能夠從水中過量吸收磷，若在厭氧的環(huán)境下則會在水中釋放磷。生物除磷技術(shù)依賴聚磷菌的特性，對磷予以反復(fù)吸放，從而使污水中磷以聚β羥基丁酸的形式存在于增殖的細(xì)菌中，并在好氧環(huán)境下分離并排放剩余的污泥，最終起到去除磷的目的。
      2.4 短程硝化反硝化
      在傳統(tǒng)理論中主要依靠的是亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌兩種微生物轉(zhuǎn)化氨氮。若需要對兩種方式進(jìn)行生態(tài)選擇，需要在污泥中使亞硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)變成為優(yōu)勢菌群，并淘汰或減少硝化細(xì)菌數(shù)量，在亞硝化階段充分發(fā)揮硝化作用，然后直接對其進(jìn)行反硝化處理，該種方式能夠顯著縮短脫氮的反應(yīng)進(jìn)程。該工藝在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效節(jié)省能源，與傳統(tǒng)工藝相比，減少大約40%左右的碳源。
      隨著我國城市生活用水量的增加，污水排放量也隨之增加，低碳源污水是生活污水排放的主要組成成分，對其進(jìn)行脫氮除磷處理已經(jīng)引起水處理專家的重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)務(wù)之急在于提高脫氮除磷效果，確保污水達(dá)標(biāo)排放。
      在低碳能耗與綠色環(huán)保的背景下，我國污水處理廠正面臨著升級改造的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，其所采用的脫氮除磷技術(shù)措施應(yīng)盡可能符合經(jīng)濟(jì)節(jié)能的要求。其中同步硝化反硝化、厭氧氨氧化技術(shù)、生物除磷以及短程硝化反硝化等技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中因具有耗能低、有機(jī)物少等特點(diǎn)，成為未來污水處理的主要發(fā)展方向。
      綜上所述，無論污水處理廠采用何種技術(shù)提高低碳源污水脫氮除磷的效果，均需要有效掌握工藝運(yùn)行管理技術(shù)，最大限度地發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目的。

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