廢水中營(yíng)養(yǎng)元素的去除分析

王丹蕾

前言

隨著當(dāng)前工業(yè)農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)民生均呈現(xiàn)出飛速的發(fā)展，然而，與此同時(shí)，由于環(huán)保問(wèn)題治理存在一些紕漏，導(dǎo)致我國(guó)環(huán)境問(wèn)題日益突出。尤其是水體富營(yíng)養(yǎng)化，極大程度的污染了我國(guó)有限的水體資源

為此，我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2018年著力凈化養(yǎng)殖環(huán)境，完善養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污處理設(shè)備和流程，減少由于養(yǎng)殖問(wèn)題造成的水體污染，將水源邊、村舍邊劃為禁養(yǎng)區(qū)，同時(shí)劃出部分區(qū)域?yàn)橄摒B(yǎng)區(qū)，要求養(yǎng)殖從業(yè)者搬離禁養(yǎng)區(qū)，在限養(yǎng)區(qū)建設(shè)糞污處理達(dá)標(biāo)的新建場(chǎng)舍，以盡快實(shí)現(xiàn)改善當(dāng)前環(huán)境壓力的目標(biāo)。

1?水體中營(yíng)養(yǎng)元素的危害

1.1?氨氮消耗水體中溶解氧

水體中溶解氧具有極其重要的作用。其能夠?yàn)轲B(yǎng)殖動(dòng)物的提供充足的氧氣來(lái)源，尤其是水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，水體缺氧會(huì)造成水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的大規(guī)模死亡，出現(xiàn)巨額經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)溶解氧通過(guò)氧化還原能力，促進(jìn)水體中有害物質(zhì)的分解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水體自?xún)?，諸如減少氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)的含量。當(dāng)然，如果這類(lèi)有毒物質(zhì)載量過(guò)大，必然會(huì)降低水腫溶解氧的比例，打破原有的生態(tài)平衡，造成毒害物質(zhì)的積累

2、含氮化合物對(duì)有機(jī)體產(chǎn)生毒害

2.1?氨氮是水產(chǎn)養(yǎng)殖的災(zāi)難

氨氮在水中共有兩種存在形式。第一種是以溶解氨的形式存在，脂溶性，這類(lèi)形式本身會(huì)對(duì)水生生物有毒。第二種是以銨離子的形式存在，這類(lèi)形式對(duì)水生生物無(wú)毒。然而當(dāng)未經(jīng)處理的廢水排入水中，攜帶大量氨氮進(jìn)入水體，魚(yú)類(lèi)將這類(lèi)有毒物質(zhì)吸入身體，會(huì)直接導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)有害物質(zhì)的代謝壓力，過(guò)高的血氮濃度也會(huì)讓pH升高，當(dāng)pH發(fā)生變化，必然會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)的酶活性發(fā)生變化，同時(shí)降低血紅蛋白運(yùn)輸氧氣的能力，同時(shí)使魚(yú)類(lèi)的表皮組織受到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)的氣體交換系統(tǒng)受阻，發(fā)生缺氧或窒息而死。

3?氨氮的消除途徑

3.1?硝化和脫氮

氨被亞硝化細(xì)菌氧化成亞硝酸，亞硝酸再被硝化細(xì)菌氧化成硝酸，成為硝化作用。整個(gè)過(guò)程必須有氧氣參與，當(dāng)水中氧氣濃度較低時(shí)，硝化過(guò)程的速度顯著下降。因此，在廢水中氧氣不足的條件下，反硝化細(xì)菌可以把硝酸轉(zhuǎn)化為亞硝酸、次硝酸、羥胺或氮時(shí)，這也就是硝酸還原過(guò)程。

2、藻類(lèi)和植物的吸收

由于水生植物可以將廢水中的銨離子轉(zhuǎn)變成氨基酸，因此藻類(lèi)及其他的水生植物也是廢水凈化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要手段。

3、揮發(fā)及泥底吸收

廢水中由于氨氮濃度高、采取增氧措施等情況下，都會(huì)有助于廢水中氨氮濃度的降低，然而，這種作用是極其微弱的。泥底土壤的離子可以與銨離子相結(jié)合，而當(dāng)廢水被不斷攪動(dòng)起來(lái)，水下的沉積物會(huì)被懸浮，銨離子會(huì)被釋放出來(lái)。

4、礦化及回到生物體內(nèi)

所謂礦化，即部分氨氮以有機(jī)物的形式存在于池底土壤中，這些有機(jī)物質(zhì)分解后又回到水中，分解速度依賴(lài)于溫度、pH、溶氧以及有機(jī)物質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量。進(jìn)入水生動(dòng)物體內(nèi)即當(dāng)水中氨氮濃度高時(shí)，氨能夠進(jìn)入水生生物體內(nèi)。

4?氨氮的控制方法

4.1?清淤、干塘

每年養(yǎng)殖結(jié)束后，進(jìn)行清淤、干塘，曝曬池底，使用生石灰、強(qiáng)氯精、漂白粉等池底徹底消毒，可去除氨氮，增強(qiáng)水體對(duì)pH緩沖能力，保持水體微堿性。

4.2?加換新水

換水時(shí)最快速、有效的途徑，要求加入的新水水質(zhì)良好，新水的溫度、鹽度等盡可能與原池水相近

4.3?增加池塘中的溶氧

在池塘中使用“粒粒氧”、“養(yǎng)底”等池塘底部增氧劑，可保持池塘中的溶氧充足，加快硝化反應(yīng)，降低氨氮的毒性。

4.4?加強(qiáng)投飼管理

選用優(yōu)質(zhì)蛋白原料，使用具有更高氨基酸消化率的飼料，避免過(guò)量投喂，提高飼料的能量、蛋白比，并在飼料中定期添加“EM菌”及“活性干酵母”可調(diào)整水生生物腸道菌群平衡，產(chǎn)生酵母菌素，通過(guò)改善水生生物對(duì)飼料的利用率而間接降低水中氨氮等有害化學(xué)物質(zhì)的含量。

4.5?池塘中定期施用水體用微生態(tài)制劑

在養(yǎng)殖過(guò)程中定期使用“光合細(xì)菌”、“降氨靈”等富含硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌等有益微生物菌的水體用微生態(tài)制劑，并配合拋灑“粒粒氧”等池塘底部增氧劑，增加池底溶氧，直接參與水體中氨氮、亞硝酸鹽等的去除過(guò)程，將有害的氨氮氧化成藻類(lèi)可吸收利用的硝酸鹽。

5去除方法

5.1?物化脫氮技術(shù)

5.1.1?空氣吹脫法

實(shí)際濃度和平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下，從液相到氣相，實(shí)現(xiàn)去除氨氮的目的。

5.1.2?折點(diǎn)加氯法

將氯氣或次氯酸鈉投入污水，將廢水中的氨氮氧化成N2的化學(xué)脫氫工藝。這種方法存在一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，出水氨氮濃度控制在0.1mg/L，可以通過(guò)深度處理，去除廢水中的氮元素，達(dá)到更好的清除目的。

5.2?沸石脫氮

5.2.1?機(jī)理

沸石本身屬于多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附以及離子交換性能，同時(shí)由于我國(guó)天然沸石儲(chǔ)存量非常大，因此本身造價(jià)非常便宜。然而沸石具有選擇性吸附能力，利用沸石的吸附能力除去廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有廣闊的前景。但是由于沸石吸附屬于物理吸附，僅僅是將水相中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸附下來(lái)，無(wú)法完全除去，因此依據(jù)當(dāng)前的技術(shù)將沸石脫氮技術(shù)，演化為生物沸石技術(shù)，也就是利用沸石的多孔結(jié)構(gòu)，幫助微生物生長(zhǎng)，從而利用微生物進(jìn)行脫氮處理。這也就是當(dāng)前所說(shuō)的生物脫氮技術(shù)。

5.2.2?方案

第一，晴天上午施用沸石粉10-15kg/畝米，2小時(shí)后潑灑光合細(xì)菌2-4L/畝米。夜間8-10點(diǎn)釋放粒粒氧。

第二，第一天上午潑灑磷肥（過(guò)磷酸鈣）5-10斤/畝，第二天上午用降氨靈250-300g/畝米浸泡2小時(shí)后潑灑。當(dāng)天夜間施放粒粒氧。

5.3?生物除磷技術(shù)

廢水中通常含有大量磷，目前對(duì)于磷的去除主要還是利用微生物的方法，也就是通過(guò)聚磷菌在無(wú)氧條件下釋放磷，在有氧條件下實(shí)現(xiàn)磷的累積。在廢水中去除磷的流程主要有兩個(gè)方面組成，第一步是將廢水里溶解的磷析出，由溶解狀態(tài)變?yōu)椴蝗芙獾臓顟B(tài)，第二步是通過(guò)將不溶解的磷直接除去，從而降低廢水中的磷含量。

5.4?同步脫氮除磷技術(shù)

這種方法主要依靠方法和裝置的共同完成。也就是活性污泥法與生物膜法的水處理同步進(jìn)行。這種方法首先將廢水先由厭氧區(qū)進(jìn)行處理，之后轉(zhuǎn)入缺氧區(qū)，最后到達(dá)好氧區(qū)形成混合液，并再次轉(zhuǎn)入缺氧區(qū)進(jìn)行脫氮，其余流入沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離，上清液即為凈化水;沉淀的污泥會(huì)被吸入污泥區(qū)，而后送入?yún)捬鯀^(qū)與新廢水混合后實(shí)現(xiàn)活性污泥法在的特性，實(shí)施除磷。

其中，厭氧區(qū)的作用主要是釋放磷，使污水中磷濃度升高，溶解性有機(jī)物被吸收而使BOD₅下降。缺氧區(qū)將氮離子還原為氮?dú)忉尫胖量諝?，但磷的變化不大。好氧區(qū)中有機(jī)物被微生物分解，有機(jī)氮被氨化繼而硝化，降低了氨氮含量，而磷含量主要依靠聚磷菌的過(guò)量攝取而實(shí)現(xiàn)凈化目的。

5.5?廢水中營(yíng)養(yǎng)元素回收技術(shù)

SPRR法是基于MAP結(jié)晶法改進(jìn)研發(fā)，該方法通過(guò)富集MAP晶體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素去除的目的。

小結(jié)

廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除意義重大，因此需要行業(yè)各界投入大量智力、財(cái)力進(jìn)行研發(fā)，當(dāng)前的主流思路仍然是生物沸石的氮磷同步去除，在以后的發(fā)展方向，必然會(huì)偏向于將廢水中營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行回收在利用，當(dāng)然，這存在一個(gè)前提就是將這項(xiàng)工藝的費(fèi)用有效降低，才能夠?qū)⑵鋺?yīng)用到廢水凈化的現(xiàn)實(shí)當(dāng)中。相信，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我國(guó)廢水營(yíng)養(yǎng)元素的去除工藝，必然會(huì)有飛躍式的發(fā)展，讓我國(guó)的廢水處理工藝達(dá)到世界的前沿。

參考文獻(xiàn)

[1]趙冉冉.?生物多樣性對(duì)污水中營(yíng)養(yǎng)元素去除的影響[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（12）：183-185.

[2]李巧霞. 人工濕地去除污水中磷的影響因素分析[J]. 河南建材，2016（5）：91-92.

[3]朱輝，何國(guó)慶. 利用金針菇發(fā)酵處理淀粉工業(yè)廢水的效果評(píng)定及產(chǎn)物營(yíng)養(yǎng)成分分析[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，1999（6）：55-57.

（作者單位：浙江誠(chéng)德檢測(cè)研究有限公司）