好氧颗粒污泥的培养及其对合成氨工业废水处理的研究

★吕继超（浙江省新昌县环境保护局）



好氧颗粒污泥的培养及其对合成氨工业废水处理的研究

★吕继超
（浙江省新昌县环境保护局）

【摘要】我国作为农业大国，每年会消耗大量的含氮化肥，而工业废水处理的工艺能力不足，导致每年有大量的合成氨工业废水排入自然水域中，造成巨大的环境危害。好氧颗粒污泥与传统的活性污泥相比，有更强的杂质沉降能力，同时还特有同步硝化反硝化能力，利用其中含有的好氧细菌和厌氧细菌的物理和化学反应处理工业废水中含的氮元素。本文对好氧颗粒污泥的培养以及其对合成氨工业废水的处理过程做了简要描述，对好氧颗粒污泥的进一步研究有较好的指导意义。

【关键词】好氧颗粒污泥；合成氨；反硝化

中国作为世界上最大的农业大国，每年要消耗十分大量的含氮化肥。含氮化肥中合成氨又是其中最重要的一种，我国的合成氨产量在全世界范围内也是数一数二高的。化肥的工业生产同时又是我国主要的经济带动力之一，同时也是推动我国农业发展的巨大推动力。工业化肥的生产给我国的农业、经济、工业发展都有巨大的好处，但是同时工业废料又会给环境带来污染，带来直接或间接的经济损失，因此需要研究如何处理合成氨的工业废水带来的污染效应。

一、合成氨工业废水的处理现状

合成氨工业废水中含有化肥生产制造过程中各种化学和物理反应产生的工业废料，其中有害的物质有氰化物、硫化物、氨氮和酚类等物质。而这其中的几种污染物又以氨氮为最主要的污染物质。氨氮进入河流或是海洋之后，会被水中的植物所吸收，造成水体富营养化，对水中的生态平衡造成致命性的破坏；氨氮在空气或是水中都

很容易会发生化学反应生成亚硝态氮和硝态氮，化学反应的过程会消耗空气和水中的养分，造成水中动植物的缺氧进而死亡，同时产物还对动植物或是人类造成身体健康的危害。虽然我国制定了严格的合成氨工业废水排放标准，很多企业也制定了相应的政策来治理合成氨，但是由于工业化肥的生产企业本身有能力限制，处理过程又不尽相同，因此在处理过程中还是存在着大大小小的问题的。首先我国的工业化肥加工企业多是个人承包的中小型企业，中小企业的人员、资金、技术各方面都是十分有限的，设备的落后导致氨水和尿素工艺冷凝液回收能力不足，使得排出的废水中的合成氨含量很难达到规定的指标；合成氨企业在实际行动中产生的废水的水质水量波动大，现有的水处理设施的抗冲击符合能力差；合成氨废水的处理需要消耗大量资金，对中小企业来说是一笔很大的开销，很多企业很难有很高的积极性去处理工业废水。

二、好氧颗粒污泥的脱氮原理

由厌氧颗粒污泥的形成机制中，科学家进而发明了好氧颗粒污泥技术。好氧颗粒污泥指的是在水中氧气充足的情况下，微生物会相互聚集，达到一定数量后，会形成一种体积大、密度大的微生物聚集体，这种聚集体就是所谓的好氧颗粒污泥。在通常情况下我们可以将这种微生物聚集体称为生物膜。好氧颗粒污泥与传统的活性污泥相比，有更强的沉降能力，同时还有其没有的反硝化能力。下面对好氧颗粒污泥的特性进行进一步的详细介绍。

好氧颗粒污泥作为一种生物聚集体，同时是在水中发生不同的物理和化学反应，因此对好氧颗粒污泥的研究分为生物、物理和化学性质三个方面。具体来说，包含好氧颗粒污泥的外观形态、微观结构、微生物组成、沉降速度、比重、污泥体积指数（SVI）、比耗氧速率（SOUR）、胞外聚合物（EPS）等方面的研究。

好氧颗粒污泥呈圆球体，其球状结构会导致含氧量由球体的表面到内部会呈线性下降，即在表面以及接近表面的区域溶解氧的浓度最高，逐步沿着球体的半径向球心处延伸则溶解氧的浓度逐渐减低，由此特性人们将好氧颗粒污泥由外到内分为三个区域，分别是好氧区、缺氧区和厌氧区。好氧区内含有好氧细菌，公有两类，分别命名为AOB和NOB，两类细菌会将氨氮氧化为亚硝态氮，而NOB细菌会继续将亚硝态氮氧化生成硝态氮，紧接着亚硝态氮和硝态氮会进入缺氧区和好氧区，这两个区域内含有兼性细菌和厌氧细菌，两种细菌会将亚硝态氮和硝态氮还原，最终产生氮气。好氧颗粒污泥仅靠自身就可以完成同步硝化和反硝化的过程，相对于其他的处理过程大大减少了脱氮的步骤，使得整体过程在提高了效率的同时又大大降低了处理过程的复杂程度。

三、好氧颗粒污泥的培养

目前应用于污水处理的微生物固话技术主要有三种，一是粘附固定法，二是截留固定法，三是自凝聚法。粘附固定法是选定一种载体物质，通常为活性炭或是塑料等物质，利用其吸附性将微生物以生物膜的形式固定在载体物质表面。截留固定法是以光交联聚合物、聚丙烯酰胺等物质形成疏水性凝胶，然后利用凝胶物质固定微生物。自凝聚法则是完全依靠微生物自身所具有的自凝聚性来形成微生物颗粒。好氧颗粒污泥在高溶剂负荷情况下，能够高效地降解污水中的含氮废料，拥有良好的生物活性，相对于其他排污手段而言，可以大大降低投资，并减少排污系统的体积。好氧颗粒污泥的颗粒化是水污染控制技术中的重点和难点问题，一旦这个问题解决，很多问题可以迎刃而解。通常的处理方法是利用好氧细菌生长速度较厌氧细菌快的特点，以普通的活性污泥为接种污泥，以活性炭为载体，在容器中提供充足溶解氧，通过好氧培养来获得好氧颗粒污泥。

四、结语

近年来，好氧颗粒污泥由于其特有的沉降性能以及脱氮效果，受到广大学者的广泛研究。其中主要有好氧颗粒污泥脱氮、硝化好氧颗粒污泥脱氮、短程硝化好氧颗粒污泥脱氮等方面，相信在不久的未来，好氧颗粒污泥可以投入生产使用，丰富高氨氮、低碳氮比废水的处理工艺，为我国的合成氨工业废水的处理带来巨大的经济效益和环境效益。

参考文献:

[1]刘润.好氧颗粒污泥的培养及其对合成氨工业废水处理的研究[D].南京理工大学，硕士学位论文，2014年3月.

[2]宋志伟，梁洋.好氧颗粒污泥的培养及其性能[J].黑龙江科技学院学报，2008,3（18）：164-167.

[3]郑兴灿，李亚新.污水除磷脱氮技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[4]高兰玲.合成氨工业水污染治理技术[J].煤炭与化工，2013,36（4）：150-151.