化肥工業廢水生物脫氮技術的研究進展

陳富盼　徐紅杰

摘要：隨著生產技術的發展和人們生活水平的提高，水資源污染日益嚴重。人們也意識到加強水資源保護和對污水進行處理的重要作用。但隨著科學技術的發展，傳統廢水處理方法已不再滿足工作的需求。因此，應該利用新科學技術進行處理。基于此，本文將著重分析探討化肥工業廢水生物脫氮技術，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：化肥工業；廢水；生物脫氮

1、傳統生物脫氦技術

傳統的生物脫氮是一個全程硝化-反硝化的過程。其優點是參與這些反應的微生物在不同的反應器內生長增殖，細菌生長環境條件適宜，各自回流經沉淀池泥水分離污泥，反應速度快且反應比較徹底。但同時也存在處理設備多、流程較長、構筑物較多、占地面積大、基建投資高、系統抗沖擊能力弱、硝化菌增殖慢、需要較大的曝氣池、硝化液回流動力消耗大等缺點。傳統的生物脫氮技術都是將硝化和反硝化過程設置在不同的反應器中進行（如A/O），或者是讓二者在不同時刻于同一反應器中進行（如SBR）。

1.1A/O工藝

A/O工藝流程簡單、無需外加碳源就能充分反硝化、易于控制污泥膨脹、運行管理方便、同時很容易利用原廠改建，近年來已得到了越來越廣泛的應用。圖1為A/0前置反硝化脫氮工藝流程圖。

與其它工藝相比，A/O前置反硝化脫氮工藝的主要優點是：（1）缺氧池位于工藝的前端，其中的反硝化細菌能夠充分利用污水中的有機物進行反硝化作用。一方面，減少了反硝化所需外加碳源的投加量；另一方面，還可以有效地降低好氧池的有機負荷，從而保證好氧池中的硝化細菌處于優勢地位，確保硝化作用充分進行；（2）系統中的微生物通過污泥回流交替處于好氧、缺氧狀態，有利于堿度產生與消耗的平衡，有利于生物除氮；（3）好氧池處于缺氧池的后端，可進一步去除反硝化過程中剩余的有機物，保證出水COD穩定達標。同時，A/0工藝也存在著硝化液回流導致的能耗高、占地面積大等缺點。

雖然有很多新的脫氮工藝不斷被開發與應用，但是A/0工藝仍然是目前污水廠生物脫氮的主流工藝，它具有運行管理方便、技術成熟、運行經驗豐富等特點。

1 2SBR工藝

序批式活性污泥法（sequencing batch reactor，SBR）是由美國Irvine公司在20世紀70年代開發的一套間歇式活性污泥系統。其處理過程包括5個階段，即進水、反應、沉淀、排水和閑置階段，所有的過程均在一個反應器內完成。SBR因工藝簡單、運行靈活、基建和運行費用低，近年來已成為國內外競相研究和開發的熱門污水生物處理技術。

有學者通過對曝氣時間和交替次數的調整，研究了間歇曝氣SBR系統的脫氮除磷效果，確定最佳工藝為：厭氧1.5h、好氧1.0h、缺氧1.0h、好氧20min、缺氧1.0h、好氧20min。結果表明，該系統對COD、總氮、氨氮和磷的去除率分別高達88%、89%、100%和100%。

2、新型生物脫氮技術

2.1同時硝化反硝化工藝

近年來不斷有報道發現同時硝化和反硝化現象并證實了好氧條件下能夠發生反硝化作用的功能菌，而且在硝化細菌純培養、混合培養和處理垃圾滲濾液的研究中也發現了好氧反硝化現象。上述研究發現打破了傳統理論認為的硝化反應和反硝化反應必須保證在好氧（硝化反應）和缺氧（反硝化）兩種不同環境下完成的觀點。目前，同時硝化反硝化機理尚未有一致的解釋，主要有以下三種解釋，即宏觀環境解釋、微觀環境解釋和生物學解釋。

2.2短程硝化.反硝化生物脫氮工藝

國內外一些學者通過研究不同溫度、pH、游離氨、溶解氧、游離羥氨以及水力負荷、有害物質和污泥泥齡等因素選擇性的抑制硝化菌，進一步利用短程硝化一反硝化工藝處理消化上清液、垃圾滲濾液高氨氮廢水。雖然有很多因素會導致硝化過程中亞硝酸根的積累，但目前對此現象的理論解釋還不充分，試驗結果也不盡相同（如游離氨和溶解氧的抑制濃度水平等）。因此，控制和維持亞硝酸根的積累還有待進一步的探索。

2.3厭氧氨氧化工藝

自20世紀80年代末發現存在厭氧氨氧化現象以后，荷蘭Delft技術大學Lluyver生物技術實驗室于20世紀90年代中期開發了厭氧氨氧化技術。該方法是在缺氧或厭氧條件下，微生物利用亞硝態氮或硝態氮作為電子受體，以氨氮作為電子供體，將兩種氮素同時轉化為氮氣的自養生物脫氮過程。1999年Jetten等根據物料衡算和化學計量估算出了厭氧氨氧化總反應方程式，如下所示：

和傳統的硝化一反硝化工藝相比，厭氧氨氧化工藝有兩個顯著的優點：（1）厭氧氨氧化是完全由自養菌完成，無需外加有機碳源作為電子供體；（2）厭氧氨氧化的生物產量很低，這將大大降低污泥產量從而減少了處理污泥的費用。實驗室研究表明當C/N比低于2：1時厭氧氨氧化菌競爭力大大提高，有可能會超過異養反硝化菌成為優勢菌，同時也說明厭氧氨氧化有可能會用于處理有機物和氨氮共存的廢水。

總而言之，隨著經濟建設的加快，人們對水資源的需求越來越大，隨著用水量的加大和水資源的急劇惡化，人們也逐漸意識到水資源的保護以及對污水進行科學處理的重要作用。傳統的廢水處理方法使得大量的污水得以再利用，大大節約了水資源，但是在經濟發展和科學技術的進步下，傳統的廢水處理法已經不能滿足污水處理工作的需求，這就需要相關部門研制新的技術滿足社會生產的需要，這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。