化肥工业废水生物脱氮技术的研究进展

陈富盼　徐红杰

摘要：随着生产技术的发展和人们生活水平的提高，水资源污染日益严重。人们也意识到加强水资源保护和对污水进行处理的重要作用。但随着科学技术的发展，传统废水处理方法已不再满足工作的需求。因此，应该利用新科学技术进行处理。基于此，本文将着重分析探讨化肥工业废水生物脱氮技术，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

关键词：化肥工业；废水；生物脱氮

1、传统生物脱氦技术

传统的生物脱氮是一个全程硝化-反硝化的过程。其优点是参与这些反应的微生物在不同的反应器内生长增殖，细菌生长环境条件适宜，各自回流经沉淀池泥水分离污泥，反应速度快且反应比较彻底。但同时也存在处理设备多、流程较长、构筑物较多、占地面积大、基建投资高、系统抗冲击能力弱、硝化菌增殖慢、需要较大的曝气池、硝化液回流动力消耗大等缺点。传统的生物脱氮技术都是将硝化和反硝化过程设置在不同的反应器中进行（如A/O），或者是让二者在不同时刻于同一反应器中进行（如SBR）。

1.1A/O工艺

A/O工艺流程简单、无需外加碳源就能充分反硝化、易于控制污泥膨胀、运行管理方便、同时很容易利用原厂改建，近年来已得到了越来越广泛的应用。图1为A/0前置反硝化脱氮工艺流程图。

与其它工艺相比，A/O前置反硝化脱氮工艺的主要优点是：（1）缺氧池位于工艺的前端，其中的反硝化细菌能够充分利用污水中的有机物进行反硝化作用。一方面，减少了反硝化所需外加碳源的投加量；另一方面，还可以有效地降低好氧池的有机负荷，从而保证好氧池中的硝化细菌处于优势地位，确保硝化作用充分进行；（2）系统中的微生物通过污泥回流交替处于好氧、缺氧状态，有利于碱度产生与消耗的平衡，有利于生物除氮；（3）好氧池处于缺氧池的后端，可进一步去除反硝化过程中剩余的有机物，保证出水COD稳定达标。同时，A/0工艺也存在着硝化液回流导致的能耗高、占地面积大等缺点。

虽然有很多新的脱氮工艺不断被开发与应用，但是A/0工艺仍然是目前污水厂生物脱氮的主流工艺，它具有运行管理方便、技术成熟、运行经验丰富等特点。

1 2SBR工艺

序批式活性污泥法（sequencing batch reactor，SBR）是由美国Irvine公司在20世纪70年代开发的一套间歇式活性污泥系统。其处理过程包括5个阶段，即进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段，所有的过程均在一个反应器内完成。SBR因工艺简单、运行灵活、基建和运行费用低，近年来已成为国内外竞相研究和开发的热门污水生物处理技术。

有学者通过对曝气时间和交替次数的调整，研究了间歇曝气SBR系统的脱氮除磷效果，确定最佳工艺为：厌氧1.5h、好氧1.0h、缺氧1.0h、好氧20min、缺氧1.0h、好氧20min。结果表明，该系统对COD、总氮、氨氮和磷的去除率分别高达88%、89%、100%和100%。

2、新型生物脱氮技术

2.1同时硝化反硝化工艺

近年来不断有报道发现同时硝化和反硝化现象并证实了好氧条件下能够发生反硝化作用的功能菌，而且在硝化细菌纯培养、混合培养和处理垃圾渗滤液的研究中也发现了好氧反硝化现象。上述研究发现打破了传统理论认为的硝化反应和反硝化反应必须保证在好氧（硝化反应）和缺氧（反硝化）两种不同环境下完成的观点。目前，同时硝化反硝化机理尚未有一致的解释，主要有以下三种解释，即宏观环境解释、微观环境解释和生物学解释。

2.2短程硝化.反硝化生物脱氮工艺

国内外一些学者通过研究不同温度、pH、游离氨、溶解氧、游离羟氨以及水力负荷、有害物质和污泥泥龄等因素选择性的抑制硝化菌，进一步利用短程硝化一反硝化工艺处理消化上清液、垃圾渗滤液高氨氮废水。虽然有很多因素会导致硝化过程中亚硝酸根的积累，但目前对此现象的理论解释还不充分，试验结果也不尽相同（如游离氨和溶解氧的抑制浓度水平等）。因此，控制和维持亚硝酸根的积累还有待进一步的探索。

2.3厌氧氨氧化工艺

自20世纪80年代末发现存在厌氧氨氧化现象以后，荷兰Delft技术大学Lluyver生物技术实验室于20世纪90年代中期开发了厌氧氨氧化技术。该方法是在缺氧或厌氧条件下，微生物利用亚硝态氮或硝态氮作为电子受体，以氨氮作为电子供体，将两种氮素同时转化为氮气的自养生物脱氮过程。1999年Jetten等根据物料衡算和化学计量估算出了厌氧氨氧化总反应方程式，如下所示：

和传统的硝化一反硝化工艺相比，厌氧氨氧化工艺有两个显著的优点：（1）厌氧氨氧化是完全由自养菌完成，无需外加有机碳源作为电子供体；（2）厌氧氨氧化的生物产量很低，这将大大降低污泥产量从而减少了处理污泥的费用。实验室研究表明当C/N比低于2：1时厌氧氨氧化菌竞争力大大提高，有可能会超过异养反硝化菌成为优势菌，同时也说明厌氧氨氧化有可能会用于处理有机物和氨氮共存的废水。

总而言之，随着经济建设的加快，人們对水资源的需求越来越大，随着用水量的加大和水资源的急剧恶化，人们也逐渐意识到水资源的保护以及对污水进行科学处理的重要作用。传统的废水处理方法使得大量的污水得以再利用，大大节约了水资源，但是在经济发展和科學技术的进步下，传统的废水处理法已经不能满足污水处理工作的需求，这就需要相关部门研制新的技术满足社会生产的需要，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。