強化脫氮工藝在污水處理中的研究與應(yīng)用進展

劉 蕓

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200）

引言

進入到水體環(huán)境體系內(nèi)部的氮元素物質(zhì)數(shù)量的持續(xù)增加，是引致水體環(huán)境發(fā)生富營養(yǎng)化問題的主要原因。最近若干年間，盡管我國持續(xù)開展針對污水處理技術(shù)的改良工作環(huán)節(jié)，但是受復(fù)雜多樣的主客觀因素影響作用，污水處理后具體排放的尾水，依然能夠?qū)﹂_放水體環(huán)境系統(tǒng)施加污染破壞作用，因此，迫切需要擇取和運用適當(dāng)策略展開解決處置環(huán)節(jié)[1]。

1 短程硝化反硝化工藝

所謂短程硝化反硝化技術(shù)工藝（SCND），本質(zhì)上就是在好氧技術(shù)階段針對沿技術(shù)流程涉及的溶解氧物質(zhì)（DO）展開優(yōu)化處理過程，控制維持硝化反應(yīng)技術(shù)過程中獲取的產(chǎn)物，能夠持續(xù)維持在亞硝酸鹽物質(zhì)形態(tài)階段，繼而能夠進入到溶解氧物質(zhì)含量水平較低的技術(shù)環(huán)境之中開展反硝化脫氮技術(shù)處理環(huán)節(jié)，其實際經(jīng)歷的化學(xué)反應(yīng)過程，從氮元素物質(zhì)形態(tài)角度可以具體表示成：NH4+-N→NO2--N→N2。與全程硝化反硝化技術(shù)工藝相對比，短程硝化反硝化技術(shù)工藝中包含的硝化反應(yīng)技術(shù)階段，有效剔除了NO2--N 物質(zhì)形態(tài)向NO3--N 物質(zhì)形態(tài)所發(fā)生的轉(zhuǎn)化技術(shù)過程，客觀上能夠節(jié)約約占總數(shù)25.00%左右的深度硝化技術(shù)處理過程需氧量，同時，在反硝化技術(shù)階段，則能剔除NO3--N 物質(zhì)形態(tài)向NO2--N 物質(zhì)形態(tài)所發(fā)生的轉(zhuǎn)化技術(shù)過程，且客觀上能夠節(jié)約約占總數(shù)40.00%左右的反硝化技術(shù)處理過程碳源物質(zhì)。在充分關(guān)注和考慮到硝化反應(yīng)技術(shù)路徑與反硝化反應(yīng)技術(shù)路徑的縮短過程條件下，因化學(xué)反應(yīng)技術(shù)過程實施速率的顯著提升，說明短程硝化反硝化技術(shù)工藝的運用過程，能夠顯著縮減污水處理技術(shù)系統(tǒng)的總體占地面積。

短程硝化反硝化技術(shù)工藝流程在具體運用過程中能否實現(xiàn)成功啟動狀態(tài)，其關(guān)鍵性要點，在于針對各項過程運行技術(shù)參數(shù)展開優(yōu)化處理環(huán)節(jié)，繼而實現(xiàn)充分富集氨氧化細菌微生物（AOB）的技術(shù)目的，以及全面抑制亞硝態(tài)氮氧化細菌微生物（NOB）的技術(shù)目的，促使氨氧化細菌微生物能夠在完整化反應(yīng)技術(shù)階段推進過程中，成為占據(jù)優(yōu)勢數(shù)量地位的細菌微生物種類，逐步性地將亞硝態(tài)氮氧化細菌微生物淘洗到技術(shù)系統(tǒng)外部，繼而追求實現(xiàn)大量積累蓄積NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的技術(shù)控制目的[2]。

能夠針對短程硝化反硝化技術(shù)工藝施加影響作用的主要因素，涉及DO、pH 值及溫度等因素。DO 參數(shù)項目能夠針對短程硝化反硝化技術(shù)工藝的正?；瘑舆^程，以及短程硝化反硝化技術(shù)工藝維持安全穩(wěn)定運行狀態(tài)發(fā)揮顯著影響作用，在DO 參數(shù)項目所處水平過高，或者是過低條件下，通常會給NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的具體積累過程發(fā)揮抑制性作用。我國學(xué)者胡君杰等控制DO 參數(shù)項目在0.70 mg/L～0.90 mg/L，成功啟動短程硝化反硝化技術(shù)工藝的運作過程，繼而支持NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的平均積累率能夠達到95.60%；在DO 參數(shù)項目數(shù)值＜0.70 mg/L或者是＞0.90 mg/L 條件下，氨氧化細菌微生物的生長過程通常會遭受到一定程度的抑制作用，且其直接表現(xiàn)形式，在于NO2--N物質(zhì)形態(tài)的積累率參數(shù)水平發(fā)生顯著下降。與之相類似的是，我國學(xué)者龍北生等借由通過控制硝化反應(yīng)技術(shù)階段的DO 參數(shù)項目分布在0.70 mg/L～1.00 mg/L，其成功地將NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的積累率穩(wěn)定化地控制在98.00%以上，且能控制維持短程硝化反硝化技術(shù)工藝運行過程的充分穩(wěn)定性。綜合上述分析可知，想要控制維持短程硝化反硝化技術(shù)工藝運行過程的充分穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)將DO 參數(shù)項目的測定數(shù)值嚴格控制在0.50 mg/L～1.00 mg/L。

基于現(xiàn)有的研究成果可知，在pH 值介于7.40～8.30 條件下，氨氧化細菌微生物的活性通常會處在最強狀態(tài)，且其增殖速度也處在最快狀態(tài)，而亞硝態(tài)氮氧化細菌微生物在pH≈7.00 條件下具備最高活性。要通過對技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部pH 值水平的調(diào)節(jié)干預(yù)，充分調(diào)動激發(fā)氨氧化細菌微生物的生物學(xué)活性，在促使其成長變成優(yōu)勢細菌微生物條件下，實現(xiàn)對NO2--N 物質(zhì)形態(tài)積累的技術(shù)目的。遵照學(xué)者Zhang Chaosheng等在研究工作開展過程中獲取的相關(guān)結(jié)果，在pH 值從8.00±0.10 降低到7.50±0.20 條件下，氨氧化過程的實施速率，以及NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的積累速率均會呈現(xiàn)出降低變化，而在pH 值降低到6.50 條件下，氨氧化細菌微生物，以及亞硝態(tài)氮氧化細菌微生物的生物學(xué)活性都會遭受到顯著抑制。而想要控制維持短程硝化反硝化技術(shù)工藝運行過程的充分穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)將pH 設(shè)置在7.80～8.30。

2 厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化技術(shù)工藝（ANAMMOX），最早經(jīng)由來自荷蘭Delft 工業(yè)大學(xué)的學(xué)者A.Mulder 等在1995 年經(jīng)由實驗研究方法完成驗證工作環(huán)節(jié)。在此之后，學(xué)者M.Strous 等針對厭氧氨氧化菌（AnAOB）細菌微生物的基本性生理學(xué)特性，以及分子結(jié)構(gòu)特征展開了系統(tǒng)性的研究環(huán)節(jié)。

在上述研究成果基礎(chǔ)上，有數(shù)量眾多的學(xué)者開展了深入研究工作，且在2002 年建設(shè)形成了全世界范圍內(nèi)第一座ANAMMOX 工程技術(shù)系統(tǒng)。目前，全世界范圍內(nèi)已經(jīng)建設(shè)形成和投入運行使用過程的ANAMMOX 工程技術(shù)系統(tǒng)總數(shù)量已經(jīng)超過200 套。

ANAMMOX 技術(shù)工藝形態(tài)在具體運作過程中發(fā)揮的脫氮技術(shù)原理，主要是AnAOB 物質(zhì)在缺氧技術(shù)環(huán)境下，或者是厭氧技術(shù)環(huán)境下，以CO2物質(zhì)或者是H2CO3物質(zhì)作為碳源，以NH4+-N 物質(zhì)形態(tài)作為電子供體，以NO2--N 物質(zhì)形態(tài)作為電子受體，具體生成NO3--N 物質(zhì)形態(tài)與N2。

與傳統(tǒng)的脫氮技術(shù)工藝對比，厭氧氨氧化技術(shù)工藝實現(xiàn)了對曝氣技術(shù)環(huán)節(jié)的縮減和規(guī)避，且在具體運用過程中不需要另外添加運用碳源物質(zhì)，且能顯著縮減污泥的生成數(shù)量，獲取到廣泛且充足的實際應(yīng)用普及場景。能夠影響改變ANAMMOX 工程技術(shù)系統(tǒng)啟動環(huán)節(jié)成功與否，以及技術(shù)運行過程穩(wěn)定性的因素，具體有物質(zhì)濃度水平、DO 技術(shù)參數(shù)水平，以及機碳源因素等。

AnAOB 物質(zhì)的代謝基質(zhì)物質(zhì)主要涉及NH4+-N物質(zhì)形態(tài)與NO2--N 物質(zhì)形態(tài)。當(dāng)NH4+-N 物質(zhì)形態(tài)與NO2--N 物質(zhì)形態(tài)的濃度參數(shù)項目處在較低水平條件下，可借由適當(dāng)提高其總體濃度的技術(shù)處理方式促進ANAMMOX 反應(yīng)技術(shù)進程，從而實現(xiàn)深度脫氮技術(shù)目標；但NH4+-N 物質(zhì)形態(tài)與NO2--N 物質(zhì)形態(tài)所處濃度水平過高條件下，尤其是高濃度的NO2--N 物質(zhì)形態(tài)能夠針對AnAOB 物質(zhì)發(fā)揮毒性作用，從而對ANAMMOX 技術(shù)工藝的具體執(zhí)行過程發(fā)揮程度顯著的抑制性作用。

3 結(jié)語

綜合梳理現(xiàn)有研究成果可以知道，富營養(yǎng)化問題是最為典型的水體生態(tài)環(huán)境污染問題，借由對適當(dāng)類型的強化脫氮技術(shù)工藝的運用，優(yōu)質(zhì)推進污水處理技術(shù)環(huán)節(jié)，縮減污水內(nèi)部包含的氮元素物質(zhì)含量，能支持獲取良好技術(shù)效果，實現(xiàn)對我國水體生態(tài)環(huán)境的最優(yōu)化保護技術(shù)效果。