氮、磷元素的大量排放會造成水體的富營養(yǎng)化，因此我國將氨氮和總磷作為評價污水處理廠處理效果的重要考核指標。目前污水處理以生物脫氮為主，其脫氮原理為經(jīng)過好氧硝化、缺氧反硝化，將污水中的氮元素轉(zhuǎn)化為無害的氮氣。
常見的脫氮工藝有A2/O、SBR等。在污泥的回流比及混合液的回流比為50-100%和100%下，對NH4+-N的去除率在60-70%，傳統(tǒng)的A/O或A2/O工藝要達到較好脫氮效果，必須要求有400%高的回流比，能耗高。2015年國家新環(huán)保法的頒布和“水十條”的出臺，使氮、磷等污染物的排放標準更為嚴格，對于總氮較高的各類廢水，傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法很難達到國家排放標準。
接觸氧化法脫氮
接觸氧化法具備傳統(tǒng)活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點，基本工藝由接觸氧化池和沉淀池兩部分組成，具體情況根據(jù)進水水質(zhì)和處理效果選用一級接觸氧化池或多級接觸氧化池，如圖1、圖2。
圖1 一級接觸氧化工藝流程圖
圖2 二級接觸氧化工藝
填料是生物接觸氧化工藝的核心，其性能對廢水處理過程的效率、能耗、穩(wěn)定性及可靠性均有直接影響?，F(xiàn)在市場上常用的是組合填料和彈性填料，但其掛膜量少，處理效果不佳，抗沖擊能力低。國外的TBR填料性能良好，處理效果較理想，但其價格偏高，大部分企業(yè)難以承受，因此有必要開發(fā)一種性能良好的脫氮填料，使其能去除廢水處理系統(tǒng)中的NH4+-N和TN，使高氮廢水經(jīng)處理后能達到GB18918-2002的一級排放的A標準。
高效脫氮填料性能優(yōu)勢
對于生物脫氮來說，最重要的影響因素有4點，分別是碳源、pH值、溶解氧、溫度四項。
高效脫氮填料由有機和無機復合材質(zhì)合成，傳質(zhì)良好，生物膜膜內(nèi)形成DO梯度，生物膜外層為好氧環(huán)境、中間為缺氧層和內(nèi)部為厭氧環(huán)境，形成無數(shù)個微觀的A2/O工藝。
在高效脫氮填料懸浮組合A2/O工藝的運行過程中，通過水解酸化池的出水可提高生化性，無論在A/O池運用處于O池(好氧)或A(缺氧)狀態(tài)，均可以保持較高的O池(好氧)或A(缺氧)SND的狀態(tài)，可以在表面進行硝化作用，而由于內(nèi)部逐漸降低O2的濃度，從而保持絮體內(nèi)部一定深度的缺氧層不被氧氣穿透，產(chǎn)生反硝化作用。
硝化作用的產(chǎn)物可直接作為反硝化作用的底物被去除，避免了培養(yǎng)過程中硝酸鹽的積累對硝化細菌的抑制，以及由于硝化作用造成的pH值下降，形成同步硝化反硝化(SND),從而加速硝化反應(yīng)的進程，生物脫氮工藝將更加簡化而效能卻大為提高，因而能達到遠高于傳統(tǒng)A2/O工藝的脫氮率。
反硝化菌是異養(yǎng)微生物，其反硝化過程需要碳源。高效脫氮填料生物膜內(nèi)部存在厭氧層，可對難降解的大分子有機污染物進行開環(huán)斷鏈作用后為反硝化細菌提供營養(yǎng)源，充分利用水體中原有的有機碳源，無需外加碳源。
現(xiàn)有的傳統(tǒng)活性污泥和接觸氧化工藝在冬季脫氮效果極差。在環(huán)境溫度-20℃和水溫8-12℃下，活性污泥系統(tǒng)不利于硝化菌生長。高效脫氮填料固定化效果好，能形成微生物分布梯度，對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應(yīng)能力，在低溫條件下可以穩(wěn)定運行，保持較高脫NH4+-N和TN的效果。
對比傳統(tǒng)活性污泥工藝剩余活性污泥產(chǎn)量高，研發(fā)的高效脫氮填料具有更強的微生物親和性，填料上MLSS高達20g/L，形成一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，可以形成多條較長的食物鏈，如細菌→原生動物→后生動物。起捕食者的作用，它們捕食細菌，將污泥轉(zhuǎn)化為能量、水和二氧化碳，可以使活性污泥減量化50%，在水中使用壽命可達10年以上。
高效脫氮填料具有掛膜快、掛膜量多、使用壽命長、抗沖擊能力強、沖擊后恢復時間短等特點，彌補國內(nèi)高性能脫氮填料的空白，提升了生物接觸氧化工藝的性能，為高NH4+-N污水處理提供了技術(shù)支撐，加快了企業(yè)排污治理水平，對改善我國水環(huán)境質(zhì)量有著重要的應(yīng)用價值。
原標題：“0”碳源＋低溫穩(wěn)定運行，污水脫氮進入新時代！
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