胡萍

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 江蘇蘇州 215163）

廢水生物脫氮除磷機(jī)理與技術(shù)研究的進(jìn)展

胡萍

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心 江蘇蘇州 215163）

隨著近代生物學(xué)領(lǐng)域不斷的擴(kuò)展以及生物技術(shù)的不斷更新掌握，廢水生物脫氮除磷的技術(shù)也在不停進(jìn)步，目前在生物脫氮除磷領(lǐng)域方面主要發(fā)展的技術(shù)有：短程硝化反硝化技術(shù)、同時(shí)硝化反硝化技術(shù)、厭氧氨氧化技術(shù)和反硝化除磷技術(shù)等等。本文主要針對(duì)生物脫氮除磷技術(shù)的機(jī)理和工藝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，展開研究。

生物脫氮；脫氮除磷；進(jìn)展研究

隨著時(shí)代的進(jìn)步經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市發(fā)展也加快了步伐，城市污水也成了目前城市發(fā)展需要解決的問題。大多數(shù)城市污水在處理的時(shí)候往往會(huì)忽視對(duì)氮和磷成分的處理，隨意的排放影響地表水至的健康問題，導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化。針對(duì)解決這一問題的傳統(tǒng)生物除磷脫氮方法，在眾多研究學(xué)者的不停探索下，也在不斷進(jìn)步發(fā)展成為高效、低耗和工藝簡(jiǎn)單的脫氮除磷工藝。

1 廢水脫氮除磷

1.1 生物脫氮

在傳統(tǒng)的生物脫氮理論中普遍認(rèn)為生物脫氮是在設(shè)置厭氧區(qū)或是通過過程為背景的情況下，產(chǎn)生硝化和反硝化作用，實(shí)現(xiàn)生物脫氮。隨著現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)脫氮理論的現(xiàn)象，在硝化過程中異養(yǎng)菌也能參與其中，在厭氧反應(yīng)器之中的NH3-N也在不斷減少，并且硝化反硝化可以在好氧的條件下同時(shí)作用。站在微環(huán)境理論的角度分析，是由于微生物體內(nèi)的溶解氧梯度，也就是絮體表層有著較高濃度的溶解氧如：硝化菌、好氧菌，在溶解氧受阻的過程中以及絮體外層微生物的消耗過程中失去大部分溶解氧，逐漸形成對(duì)反硝化菌繁殖有利的兼氧和厭氧環(huán)境。并且在曝氣的過程中不斷攪動(dòng)控制微環(huán)境不斷發(fā)生變化，有利于硝化反硝化作用發(fā)生。站在生物學(xué)的角度看，微生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了在完全厭氧的環(huán)境下，對(duì)于好氧反硝化菌和異養(yǎng)硝化菌來說，也可以產(chǎn)生硝化作用。并且研究者表明，當(dāng)亞硝化菌產(chǎn)生作用的情況下，將NO2當(dāng)做電子受體，可以把氨轉(zhuǎn)化。這些以生物學(xué)理論和微環(huán)境理論為基礎(chǔ)鋪墊得出的新研究成果，成為了生物脫氮的新機(jī)理。

1.2 生物除磷

生物除磷的技巧，主要是利用活性污泥法處理污泥，讓聚磷菌在厭氧的條件下釋放部分磷，然后通過在有氧條件下提取，從而達(dá)到除去富磷污泥的除磷效果。生物除磷的主要過程都是有統(tǒng)稱為聚磷菌的一類微生物完成，聚磷菌在厭氧環(huán)境中利用細(xì)胞中的聚磷水解獲取所需能量，同時(shí)通過如：揮發(fā)性脂肪酸（VFA）等等在污水中容易講解的有機(jī)物，從而合成貯能物質(zhì)聚β羥基丁酸（PHB），PHB在氧化細(xì)胞中儲(chǔ)藏，并且發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量和污水中提取的磷酸鹽合成高能物質(zhì)ATP，另一部分能量轉(zhuǎn)化成聚磷，在細(xì)胞中作為能量物質(zhì)而貯存。經(jīng)過專家研究發(fā)現(xiàn)，聚磷菌厭氧釋放磷是在廢水生物除磷工藝中好氧吸收并除磷的前提，但是水中有機(jī)物類型與NO3含量才是聚磷菌是否可以有效釋放磷的決定要素。近年來隨著生物脫磷工藝方面展開的探討，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了“兼性厭氧反硝化除磷細(xì)菌”，一種在缺氧的條件也能利用NO3作為在電子受體氧氣胞中貯存PHA的細(xì)菌，是現(xiàn)除磷工藝發(fā)展的新道路。

2 生物脫氮除磷工藝研究

2.1 厭氧-好氧活性污泥工藝（A/O工藝）

目前脫氮工藝中采用較為普遍的就是活性污泥脫氮，A/O工藝與一般活性污泥法不同之處在于，不在曝氣池前端部分的1/3區(qū)域中充入氧氣，讓那部分的氨氮和DO都小于0.2mg/L，形成厭氧釋磷區(qū)域。同時(shí)將磷放入混合液之中，讓活性污泥大量吸收混合液中的磷，降低污水之中的含磷量，通過二次固液分離之后排除其余含磷成分的污泥，從而完成除磷以及去除BOD的任務(wù)。A/O整個(gè)工藝流程都比較簡(jiǎn)單并且需要空間設(shè)施較小，對(duì)于污泥的膨脹也容易控制，但也有著脫氮效率不高，耐沖擊的負(fù)荷能力較弱的不足之處。

2.2 生物膜脫氮工藝

目前生物膜脫氮還處于試驗(yàn)階段，利用生物流化床、生物轉(zhuǎn)盤和生物濾池等等反應(yīng)器，設(shè)計(jì)開發(fā)了三角生物濾池脫單系統(tǒng)、浮動(dòng)床生物脫氮系統(tǒng)和浸沒式生物膜反應(yīng)器脫氮系統(tǒng)。生物膜脫氮工藝相比于傳統(tǒng)脫氮工藝，有著產(chǎn)泥量小，穩(wěn)定性強(qiáng)以及污泥濃度高的特點(diǎn)，不足之處在于生物膜脫氮需要的能耗較大。處于研究階段的生物膜脫氮工藝仍舊面對(duì)許多問題，是否能應(yīng)用在城市的污水工程之中仍需要更加深入開發(fā)考察。

2.3 生物除磷工藝

20世紀(jì)60年代科學(xué)家因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)超量的吸磷現(xiàn)象從而展開大量基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)研究和工程運(yùn)行中的實(shí)踐，從而發(fā)展了污水生物除磷技術(shù)。目前在工程中被投入廣泛運(yùn)用的技術(shù)有：A/O工藝、SBR工藝、A2/O工藝、氧化溝工藝、Phostrip工藝和改良后的UCT工藝。這些改良后的生物除磷工藝都具有兩個(gè)相同的特點(diǎn)：提供真正的厭氧環(huán)境給聚磷菌從而進(jìn)行高效釋磷；使聚磷菌與其他微生物競(jìng)爭(zhēng)的過程中具有有力的位置，達(dá)到有效除磷的目的。不過目前發(fā)展生物除磷工藝，仍需要重視聚磷菌特性方面和生物除磷機(jī)理方面的研究，實(shí)現(xiàn)高效低耗除磷。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)生物脫氮除磷這一工藝我國(guó)開始于1970～1980年代，發(fā)展起步較晚所以目前更應(yīng)該結(jié)合我國(guó)的實(shí)際國(guó)情注重研究開發(fā)高技術(shù)、高經(jīng)濟(jì)效益、低能耗的脫氮除磷工藝，解決關(guān)于水體富營(yíng)養(yǎng)化的問題。有利于保障水源不被污染，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)人體安全健康，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)發(fā)展和諧社會(huì)的進(jìn)步。

[1]黃利彬,劉永亮,惠靈靈.分段進(jìn)SBR工藝脫氮除磷特性試驗(yàn)研究[J].山西建筑,2007(25).

[2]侯金良,康勇.城市污水生物脫氮除磷技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2007,(03).