后置反硝化生物濾池處理生活污水的研究

鄭志超

（深圳市清泉水業(yè)股份有限公司，廣東 深圳 518116）

0 引言

反硝化生物濾池一般會分為兩段對其進行處理，它將過濾功能和生物脫氮功能結(jié)合在一起，并有效應用于當前的污水處理之中，能有效控制污水含有的多個元素，從而改善出水水質(zhì)。將其與硝化濾池相關(guān)工藝進行結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)污水廠出水達標排放。與其他的工藝相比，該項工藝具有成本低、反沖洗率低以及方便管理等特點，而且它自身不會占據(jù)過多的面積，工作效果也比較理想。在近幾年的污水提標改造或新建中，反硝化生物濾池成為大家重點研究的工藝之一。

1 反硝化生物濾池的作用以及類型

1.1 反硝化生物濾池的作用原理

通常情況下，反硝化生物濾池都是以水處理填料為載體，依靠生物膜對污染物進行處理，它通過微生物的反硝化作用來實現(xiàn)污水脫氮。

一般參與反硝化的過程都是兼性細菌，它根據(jù)不同的生命活動體能夠?qū)崿F(xiàn)不同能源處理，通常都會以自養(yǎng)或異養(yǎng)的形式存在，它自身的活性程度以及范圍會影響它自身的脫氮能力。它的電子供體種類相對比較多，自養(yǎng)反硝化的氣體和硫自身都可以形成電子供體，再通過反硝化菌來實現(xiàn)整合，從而為微生物提供生長的能量。一般情況反硝化的電子種類比較少，它們在污水處理時會優(yōu)先把氧氣當作電子受體。如果電子受體種類較多的情況下它會將亞硝酸當作電子受體。大部分情況下，在廢水的處理中可以將一部分有機物當作電子受體進行處理，從而實現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，以此達到凈化的目的。

1.2 后置反硝化濾池

后置反硝化濾池一般常被用于有機物濃度低、總氮比較高的工況之中。進入后置反硝化濾池的污水通常來自于前面的曝氣生物濾池，這樣污水中的氨氮被氧化為硝酸鹽氮，隨后通過后置反硝化濾池進行反硝化脫氮。在整個工作的過程中不需要回流系統(tǒng)就可以實現(xiàn)脫氮工作，這樣能節(jié)省一部分的運行成本。但是濾池自身的有機物濃度不高，需要在工作的過程中向濾池內(nèi)部投入碳源來保證脫氮工作。從當前污水處理的趨勢來看，后置反硝化濾池具有較強的研究價值，使一部分專業(yè)人士投入對其的研究之中。

2 后置反硝化生物濾池實驗研究

2.1 實驗材料以及方法

材料方面選擇運用工業(yè)葡萄糖、氯化銨、碳酸氫鈉、氯化鈣等，如圖1 所示。

圖1 試驗裝置流程

濾柱是通過玻璃材質(zhì)所制成，高度為1800mm，內(nèi)徑為70mm，一般每個400mm 可以設置一個取樣口，每個取樣口都有測定的試管，可以實現(xiàn)反沖操作，在過濾方面采用陶粒作為濾料。

在整個試驗的過程中采用濾柱進行串聯(lián)，將曝氣生物濾池中的原水流向平衡水箱之中，在整個過程中利用物理的原理將原水流入濾柱的底部，它通過一級濾柱中的原水由下向上流動，并在硝化與反硝化中實現(xiàn)工作，在整個工作的原理過程中一級主要是通過硝化反應去除部分有機物，從而使二級濾柱實現(xiàn)反硝化反應。二級處理主要是實現(xiàn)反硝化反應。在整個過程中，二級濾柱采用濃度為99%的甲醇作為加外碳源。

2.2 結(jié)果與討論

甲醇是不含氮的有機物，能夠作為生物降解使用，從而可以被反硝化菌充分利用。通過試驗發(fā)現(xiàn)利用葡萄糖作為碳源時，能夠去除總氮4.2mg/L，同時將碳氮比控制在6～7 左右，當甲醇作為碳源時，能夠去除總氮2.86mg/L。在試驗過程中總氮的濃度控制在38.7mg/L，考慮到更好的反硝化效率，同時還要節(jié)省經(jīng)濟，可以利用20mg/L 的甲醇引入其中作為外加碳源。

實驗中一級濾柱的進水量為20L/h,曝氣量為1L/min，二級濾柱進入水量為20L/h，分別向其投入20mg/L 的甲醇，并向第二組中注入原水。原水中的總氮濃度為39.3～45mg/L，通過一二級的處理后，總氮濃度降為8.7mg/L 左右，總?cè)コ试?7.86%～80.67%。

一級濾柱中總氮的濃度有所降低，這是因為濾料生物膜的內(nèi)層以及濾料的空隙中存在厭氧，這能夠?qū)偟幸欢ǖ娜コЧ?，而且過濾的吸附作用也會降低總氮。在對比后發(fā)現(xiàn)第一組比第二組的反硝化速率有所提高，所以相比之下，第一組的總氮去除率更高，達到相應的污水排放標準。

3 不同因素對反硝化生物濾池的影響

3.1 碳源對反硝化生物濾池處理效果的影響

當前隨著時代的不斷發(fā)展，反硝化生物濾池在污水廠得以廣泛使用，而且還在不斷的改造升級中，當前多被用于污水深度處理。如果在污水處理的過程中碳源不足，則需要投入相應的外加碳源，以確保濾池能夠穩(wěn)定高效運行。一般情況下，若污水中的碳源相對比較少，而且總氮的比例值低于5，則需要對濾池投入相應的碳源。

當前，大部分國家都會將液態(tài)碳源作為相應的碳源并實現(xiàn)外加碳的處理，這樣的方式能夠更好地處理污水，但是在成本的投入方面相對比較多。以往傳統(tǒng)的有機碳源在處理污水的過程中成本很高，同時還有可能帶來二次污染，在近幾年的發(fā)展中專業(yè)人員給予足夠的重視，相應的專業(yè)人員不斷的投入精力去研究新型碳源。目前受到大家關(guān)注的新型碳源有蘆葦、棉花等，它們能有效應用于相應的領域之中。

部分專家對城市污水二級處理進行實驗分析，同時利用不同的碳源進行對比分析，并將反硝化生物濾池的處理結(jié)果記錄，發(fā)現(xiàn)玉米芯的脫氮能力相對比較強，1g 玉米芯就可以去除2～3g 的氮。一些其他的碳源在使用的過程中發(fā)揮并不穩(wěn)定，沒有明確固定的數(shù)值。這也說明玉米芯作為當前碳源有較強的使用價值，而且在成本方面也比較理想。有人將陶粒和石英砂作為填料進行實驗，并對乙酸鈉和甲醇二者展開相應的試驗，對反硝化生物濾池的處理能力做出分析，發(fā)現(xiàn)甲醇作為碳源時不僅效果十分理想，而且成本也比較低。

3.2 PH 與溫度對反硝化濾池處理效果的影響

PH 與溫度是反硝化繁殖代謝的關(guān)鍵點，選取適當?shù)腜H 以及溫度能夠確保反硝化濾池處理的穩(wěn)定進行。反硝化菌一般的PH 一般控制在6～8 為最佳，溫度最合適為20～30℃之間。若超出此范圍則說明反硝化菌的增長速率以及代謝能力受到影響，從而致使反硝化效率受到一定的影響，因此，需要充分考慮池內(nèi)PH 的影響。

相應的技術(shù)人員對PH 與反硝化濾池處理的關(guān)系進行分析，通過試驗表明，如果能夠?qū)H 控制在8 左右，則反硝化濾池對污水中的硝態(tài)氮處理能力極強，可以達到99.4%。相應的，技術(shù)人員對污水廠的二級處理進行試驗，并通過反硝化濾池實現(xiàn)相應的操作，通過試驗發(fā)現(xiàn)當反硝化濾池的水溫控制在20～25℃的范圍內(nèi)，其效果十分理想，能夠在5d 之內(nèi)完成處理工作。

3.3 溶解氧對反硝化濾池處理效果的影響

反硝化濾池處理中反硝化過程需要在缺氧的環(huán)境中進行處理，當溶解氧較多時反硝化菌會進行有氧呼吸，同時還會對有機物進行降解，從而使水中的一部分污染物得到凈化。另外，還能有效提高反硝化菌的代謝能力，從而減少碳源的過多浪費。溶解氧還會形成抑制在反硝化菌種實現(xiàn)還原。一般情況下應該確保氧濃度小于0.5mg/L，這樣才能確保反硝化濾池的穩(wěn)定運行。

相應的技術(shù)人員利用向量機做出試驗，進行粒子運算后并對PID 控制技術(shù)進行對比。通過結(jié)果調(diào)查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)能夠預測出水中的污染濃度，同時還能利用相應的工藝對污水中溶解氧的濃度進行控制，從而滿足當前工業(yè)用水的處理需求，同時還能有效提高自身的運行效率，并為企業(yè)節(jié)省一定的成本。

當前，我國多采用BAF 的組合工藝來處理當前城市的污水問題，不過目前來看在處理的過程中也存在一定的問題，特別是在后置反硝化的處理過程中，其極大地降低反硝化生物濾池的處理效率。相應的技術(shù)人員應該重視當前存在的問題，并針對存在的問題展開進一步的深度研究。

4 結(jié)語

綜上所述，在近幾年的發(fā)展中環(huán)境污染給我國的發(fā)展帶來極大的影響，特別是水污染給許多工業(yè)發(fā)展都帶來不便。反硝化生物濾池具有較強的脫氮能力，而且其占地面積相對比較小，同時在投資等方面不需要過多的資金，而且即便是在多種因素的影響下，它仍然能夠發(fā)揮出自身的作用，發(fā)揮較強的污水處理性能，以此滿足當前污水治理的各項要求，同時還有較大的潛力，相應的技術(shù)人員應該進一步對其進行研究，以此推動該項技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。