短程反硝化對農(nóng)村污水氮磷去除效率研究

李智敏

（黔西南州環(huán)境保護監(jiān)測站，貴州 興義 562400）

在農(nóng)村污水處理中，除磷、除氮是較為常見的污水處理問題。現(xiàn)階段，農(nóng)村污水的氮磷去除技術相對滯后，無法全面提高工作效率，從而制約農(nóng)村水資源的整合。而防治水污染是落實《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》、黨的十九大報告中建設美麗中國的要求，同時也是實現(xiàn)社會經(jīng)濟及社會環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的重要保障。

1 農(nóng)村污水氮磷去除的意義

1.1 污水氮磷去除的價值

據(jù)統(tǒng)計，我國河流中污染河水占總河水的42.7%，完全污染以及失去使用價值的河流占總河流數(shù)量的15%。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村生活水平逐漸提高，污水排放量不斷增加，造成河水污染問題。因此，在現(xiàn)階段農(nóng)村污水氮磷物質(zhì)去除的過程中，人們應該結合先進的技術形式，強化對氮磷物質(zhì)的回收。同時，要嚴格控制氮以及磷的排放，并將其作為重點研究對象，實現(xiàn)資源的回收再利用。這種技術可以充分滿足現(xiàn)代化污水去除的可持續(xù)化條件。因此，相關部門要分析我國現(xiàn)階段農(nóng)村污水回收現(xiàn)狀。例如，運用鳥糞石法時，鳥糞石作為一種緩釋肥，其中的磷含量比其他物質(zhì)高，所以，當溶解物中存在Mg2+、NH4+等物質(zhì)，且濃度積大于鳥糞石溶度積常數(shù)時，就會出現(xiàn)自發(fā)性的沉淀從而實現(xiàn)磷物質(zhì)的去除。又如，在使用吸附法時，基團、腐殖酸等活性基團與磷酸根離子發(fā)生反應，可以去除污水中的磷，通過酸處理可以實現(xiàn)對磷的回收。

1.2 污水氮磷去除的重要性

對于農(nóng)村污水處理而言，作為環(huán)境治理的重點內(nèi)容，一些較為成熟的設備可以實現(xiàn)污水中氮磷的去除，但是，效果并不是十分理想。所以，人們逐漸關注農(nóng)村污水的去除及治理，一些企業(yè)積極研究污水處理方法，其核心是提升污水處理的整體價值。部分企業(yè)在農(nóng)村污水氮磷去除的過程中，采用短程反硝化系統(tǒng)形式，并結合微生物理論技術探究方法，對其處理方案進行研究。在氮磷去除的過程中，可以建立快速定向培養(yǎng)反硝化聚磷菌、啟動生物反應器的方法，以便達到污水去除的目的，最終形成穩(wěn)定、有效的污水處理技術，從而解決農(nóng)村污水處理問題，促進生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展[1]。

2 試驗分析

2.1 試驗裝置

在利用短程反硝化去除農(nóng)村污水中的氮磷時，人們可以選擇厭氧缺氧反應器以及好氧反應器。主要器材有：曝氣頭、轉(zhuǎn)子流量計、鼓風機、攪拌器、pH感應器、溫度感應器、溫度控制器、溶解氧反應器、溶解氧儀、pH檢測儀、蠕動泵Ⅰ、蠕動泵Ⅱ。

2.2 試驗過程

2.2.1 短程反硝化除磷脫氮系統(tǒng)的污水處理

在農(nóng)村污水處理的過程中，人們應該分析傳統(tǒng)的生物氮磷去除方法，進行反應器的利用，從而達到有效去除污染的目的。研究中選擇貴州省山區(qū)農(nóng)村污水，利用短程反硝化除磷脫氮技術，分析污水性能。污水取回后呈現(xiàn)深褐色，首先需要將污水凈置，然后悶曝48 h，顏色變淺，污水活性提升，然后將靜置好的污水放在好氧反應器和厭氧/缺氧反應器中，進行污水的接種處理。通常狀況下，在好氧反應器培養(yǎng)中，需要填充組合性的纖維材料，所選擇的材料一定要具有散熱性、阻力小等特點。在傳統(tǒng)氮磷去除的過程中，除磷菌具有厭氧釋磷的作用。因此，在試驗中，人們要培養(yǎng)傳統(tǒng)除磷菌，然后在進行厭氧/缺氧運行，從而達到反硝化聚磷菌培養(yǎng)的目的。

2.2.2 亞硝酸細菌培養(yǎng)馴化技術

在農(nóng)村污水處理中，通過構建亞硝酸菌馴化方法，人們可以實現(xiàn)間歇性曝氣的檢驗。間歇曝氣的狀態(tài)，會使硝化細菌減小的概率逐漸增加，因此，檢測人員應該重視亞硝酸細菌的影響因素。通常，該階段的亞硝酸間歇曝氣時間需要維持在8 h，每隔45 min進行停曝及曝氣的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換4次，然后進行靜沉出水的處理[2]。在系統(tǒng)運行和檢測過程中，需不斷檢測出水壓硝態(tài)氮、氨氮以及硝態(tài)氮的濃度，在檢測32 d后，污水中氨氮去除率和亞硝化率分別達到96%、95%，在穩(wěn)定一段時間后，進行反應過程的確定。

2.2.3 反硝化除磷菌的培養(yǎng)

一般情況下，反硝化聚磷菌的培養(yǎng)分為兩個階段。

第一階段：厭氧/好氧階段。傳統(tǒng)的聚磷菌具有較強的厭氧釋磷功能，主要是將O2作為電子受體，吸收污水中的PO43-，并在此階段達到厭氧/好氧交替的最終目的。而且，在集中以O2為主的電子受體后，可以獲得除磷菌，整個周期為8 h，其中的反應時間可以進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)運行的初始階段，系統(tǒng)運行效率相對較高，之后吸磷的效果會逐漸降低，2 h后不會出現(xiàn)吸磷現(xiàn)象。針對污水變化狀況，人們可以調(diào)整溫度，通常狀況下的溫度為22℃，在溫度調(diào)整的過程中，需要將其分為三個周期。不同周期中需要加入模擬廢水，并攪拌3 h，從而使污水中的磷得到有效稀釋，而處于饑餓狀態(tài)的聚磷菌會吸收水分中的O2并及時吸收PO43-。在定期檢測中，污水檢測中的物質(zhì)濃度發(fā)生轉(zhuǎn)變，30 d后會取得良好除磷效果，其中COD（化學需氧量）以及磷酸鹽的變化應該得到相關人員的關注。當進水COD濃度維持在100.83 mg/L時，磷酸鹽濃度為100.83 mg/L，在系統(tǒng)不斷運行中，聚磷菌吸收COD的能力會逐漸增強，所以，其厭氧釋磷效果也就隨之增加。因此，在農(nóng)村污水處理中，為了達到更好的除磷效果，需要在整個階段補充充足的碳源，以便達到磷的充分釋放。

第二階段：NO2-N的培養(yǎng)。在污水處理中，厭氧好氧運行39 d后，將氧氣作為電子受體的反硝化磷酸會逐漸增大，該階段將亞硝酸作為主要試劑，實現(xiàn)厭氧結束。在污水處理中，缺氧開始前，需要大量投加亞硝酸，使得電子受體反硝化聚磷菌出現(xiàn)，然后加入亞硝酸鈉作為整個過程處理的誘導劑，將反應周期設定為8 d，然后達到馴化的目的。在該階段反應的第五天，磷酸鹽去除率逐漸發(fā)生變化，由原來的90.32%降為26.12%，從而實現(xiàn)除磷的目的。在處理15 d后，需要停止氧末段的曝氣，然后將投放亞硝酸量提高到18 mL/L。

2.3 氨氮去除率的效果分析

在傳統(tǒng)農(nóng)村污水處理的過程中，氮磷去除工藝只需要控制溫度、DO（環(huán)境監(jiān)測氧參數(shù)）以及pH值，最終即可達到菌種培養(yǎng)的目的。但是，在整個處理過程中，將NH4+控制在NO2-階段相對困難。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是不同階段都存在厭氧問題，在物質(zhì)剛氧化后，一些亞硝酸鹽沒有有效沉積，使得硝化細菌產(chǎn)生毒素，嚴重降低氧化菌的數(shù)量。在下一階段系統(tǒng)運行中，如果缺少足夠的硝化細菌，就會降低溶解氧，并抑制其細菌活性。在污水處理一段時間后，間歇曝氣反應器的消化細菌會逐漸減少，但是，亞硝化細菌不會受到自身毒性的感染。所以，需要有效增加繁殖速度，以便提升亞硝態(tài)氮氮的運行狀態(tài)。在連續(xù)曝氣狀態(tài)，運行開始階段，氨氮去除率較高。

2.4 亞硝化細菌富集效果分析

亞硝酸鹽是在亞硝化細菌的作用下形成的氨氮氧化物質(zhì)。這種環(huán)境有較多的硝化細菌，會使其逐步成為氧化硝酸鹽，并實現(xiàn)多種亞硝酸的積累，從而得到優(yōu)勢細菌，充分保障短程硝化的有效實現(xiàn)。同時，在連續(xù)曝氣的狀態(tài)下，亞硝化率處于較低的水平，而且，硝化細菌數(shù)量一直處于優(yōu)勢地位。通過間歇曝氣，一開始，雖然污水氨氮去除率較低，但是亞硝化率較高，經(jīng)過長時間的培養(yǎng)，亞硝酸的濃度一直增加，這就意味著亞硝酸鹽發(fā)生一定的氧化反應，在該種條件下，亞硝化率逐漸增加。通過長期的培養(yǎng)處理，亞硝化菌具有較強的抵抗厭氧條件，因此，可以進行大量采集，促進亞硝酸的細菌富集，并促進短程反硝化對污水中氮磷的有效去除。

3 結語

在農(nóng)村污水氮磷去除的過程中，短程反硝化技術的運用，可以有效提高氮磷去除效率，提高物質(zhì)的反應效率，并逐漸提高亞硝化的整體概率。在去除氮磷的同時，該技術可以充分滿足富集亞硝化細菌的運行需求，并逐漸達到脫氧效果。因此，短程反硝化技術，可以提升污水去除效果，實現(xiàn)農(nóng)村污水的循環(huán)再利用。

1 董欣楊，王智鵬，古 創(chuàng)，等.短程硝化-反硝化中鐵炭填料對污水中氮、磷去除的研究[J].濕法冶金，2015，（6）：516-518.

2 羅雅瑩，楊志新.短程硝化-反硝化過程中氮素形態(tài)變化研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學學報，2012，27（3）：408-412.