短程反硝化對(duì)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(hù)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(shù)相對(duì)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(shí)《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》、黨的十九大報(bào)告中建設(shè)美麗中國的要求，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及社會(huì)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(jià)值

據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(jià)值的河流占總河流數(shù)量的15%。隨著經(jīng)濟(jì)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(yīng)該結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)形式，強(qiáng)化對(duì)氮磷物質(zhì)的回收。同時(shí)，要嚴(yán)格控制氮以及磷的排放，并將其作為重點(diǎn)研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用。這種技術(shù)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(guān)部門要分析我國現(xiàn)階段農(nóng)村污水回收現(xiàn)狀。例如，運(yùn)用鳥糞石法時(shí)，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(dāng)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(shí)，就會(huì)出現(xiàn)自發(fā)性的沉淀從而實(shí)現(xiàn)磷物質(zhì)的去除。又如，在使用吸附法時(shí)，基團(tuán)、腐殖酸等活性基團(tuán)與磷酸根離子發(fā)生反應(yīng)，可以去除污水中的磷，通過酸處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磷的回收。

1.2 污水氮磷去除的重要性

對(duì)于農(nóng)村污水處理而言，作為環(huán)境治理的重點(diǎn)內(nèi)容，一些較為成熟的設(shè)備可以實(shí)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(guān)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(jià)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(jié)合微生物理論技術(shù)探究方法，對(duì)其處理方案進(jìn)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(dòng)生物反應(yīng)器的方法，以便達(dá)到污水去除的目的，最終形成穩(wěn)定、有效的污水處理技術(shù)，從而解決農(nóng)村污水處理問題，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展[1]。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)裝置

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

2.2 試驗(yàn)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(yīng)該分析傳統(tǒng)的生物氮磷去除方法，進(jìn)行反應(yīng)器的利用，從而達(dá)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(shù)，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(yīng)器和厭氧/缺氧反應(yīng)器中，進(jìn)行污水的接種處理。通常狀況下，在好氧反應(yīng)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(diǎn)。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(yàn)中，人們要培養(yǎng)傳統(tǒng)除磷菌，然后在進(jìn)行厭氧/缺氧運(yùn)行，從而達(dá)到反硝化聚磷菌培養(yǎng)的目的。

2.2.2 亞硝酸細(xì)菌培養(yǎng)馴化技術(shù)

在農(nóng)村污水處理中，通過構(gòu)建亞硝酸菌馴化方法，人們可以實(shí)現(xiàn)間歇性曝氣的檢驗(yàn)。間歇曝氣的狀態(tài)，會(huì)使硝化細(xì)菌減小的概率逐漸增加，因此，檢測人員應(yīng)該重視亞硝酸細(xì)菌的影響因素。通常，該階段的亞硝酸間歇曝氣時(shí)間需要維持在8 h，每隔45 min進(jìn)行停曝及曝氣的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換4次，然后進(jìn)行靜沉出水的處理[2]。在系統(tǒng)運(yùn)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(dá)到96%、95%，在穩(wěn)定一段時(shí)間后，進(jìn)行反應(yīng)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(gè)階段。

第一階段：厭氧/好氧階段。傳統(tǒng)的聚磷菌具有較強(qiáng)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(dá)到厭氧/好氧交替的最終目的。而且，在集中以O(shè)2為主的電子受體后，可以獲得除磷菌，整個(gè)周期為8 h，其中的反應(yīng)時(shí)間可以進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在系統(tǒng)運(yùn)行的初始階段，系統(tǒng)運(yùn)行效率相對(duì)較高，之后吸磷的效果會(huì)逐漸降低，2 h后不會(huì)出現(xiàn)吸磷現(xiàn)象。針對(duì)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(gè)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(huì)吸收水分中的O2并及時(shí)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(huì)取得良好除磷效果，其中COD（化學(xué)需氧量）以及磷酸鹽的變化應(yīng)該得到相關(guān)人員的關(guān)注。當(dāng)進(jìn)水COD濃度維持在100.83 mg/L時(shí)，磷酸鹽濃度為100.83 mg/L，在系統(tǒng)不斷運(yùn)行中，聚磷菌吸收COD的能力會(huì)逐漸增強(qiáng)，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(dá)到更好的除磷效果，需要在整個(gè)階段補(bǔ)充充足的碳源，以便達(dá)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(yùn)行39 d后，將氧氣作為電子受體的反硝化磷酸會(huì)逐漸增大，該階段將亞硝酸作為主要試劑，實(shí)現(xiàn)厭氧結(jié)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(gè)過程處理的誘導(dǎo)劑，將反應(yīng)周期設(shè)定為8 d，然后達(dá)到馴化的目的。在該階段反應(yīng)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(shí)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(dá)到菌種培養(yǎng)的目的。但是，在整個(gè)處理過程中，將NH4+控制在NO2-階段相對(duì)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(xì)菌產(chǎn)生毒素，嚴(yán)重降低氧化菌的數(shù)量。在下一階段系統(tǒng)運(yùn)行中，如果缺少足夠的硝化細(xì)菌，就會(huì)降低溶解氧，并抑制其細(xì)菌活性。在污水處理一段時(shí)間后，間歇曝氣反應(yīng)器的消化細(xì)菌會(huì)逐漸減少，但是，亞硝化細(xì)菌不會(huì)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(yùn)行狀態(tài)。在連續(xù)曝氣狀態(tài)，運(yùn)行開始階段，氨氮去除率較高。

2.4 亞硝化細(xì)菌富集效果分析

亞硝酸鹽是在亞硝化細(xì)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(xì)菌，會(huì)使其逐步成為氧化硝酸鹽，并實(shí)現(xiàn)多種亞硝酸的積累，從而得到優(yōu)勢細(xì)菌，充分保障短程硝化的有效實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，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(xì)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(shí)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(yīng)，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(qiáng)的抵抗厭氧條件，因此，可以進(jìn)行大量采集，促進(jìn)亞硝酸的細(xì)菌富集，并促進(jìn)短程反硝化對(duì)污水中氮磷的有效去除。

3 結(jié)語

在農(nóng)村污水氮磷去除的過程中，短程反硝化技術(shù)的運(yùn)用，可以有效提高氮磷去除效率，提高物質(zhì)的反應(yīng)效率，并逐漸提高亞硝化的整體概率。在去除氮磷的同時(shí)，該技術(shù)可以充分滿足富集亞硝化細(xì)菌的運(yùn)行需求，并逐漸達(dá)到脫氧效果。因此，短程反硝化技術(shù)，可以提升污水去除效果，實(shí)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(duì)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(xué)學(xué)報(bào)，2012，27（3）：408-412.