在污水處理中作為水體富營養(yǎng)化禍首之一的磷，是污水處理工藝中關(guān)注的重點對象之一，而污水處理中的除磷法又分為化學除磷法和生物除磷法，今天就生物除磷法的基本知識作相關(guān)探討。

生物處理法基本原理：

生物除磷法的基本原理就是利用聚磷菌（也稱除磷菌、磷細菌）的細菌在污水處理的厭氧條件下能充分釋放其細胞體內(nèi)的聚合磷酸鹽；而在好氧條件下，又能超過其生理需要從水中吸收磷，并將其轉(zhuǎn)化為細胞體內(nèi)的聚合磷酸鹽，從而形成富含磷的生物污泥，通過沉淀從污水處理工藝系統(tǒng)中排出，實現(xiàn)污水處理工藝中的生物除磷。

影響因素：

污水處理工藝中生物除磷的影響因素包括：溫度、PH值、厭氧池DO、厭氧池硝態(tài)氮、泥齡、RBCOD含量、糖原。

1、溫度

溫度對污水處理工藝的除磷效果影響不如對生物脫氮過程的影響那么明顯，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度變化不是十分大時，污水處理工藝中的生物除磷都能成功運行。試驗表明，在污水處理時，生物除磷的溫度宜大于10℃，因為聚磷菌在低溫時生長速度會減慢。

2、PH值

當PH值在6.5一8.0時，聚磷微生物的含磷量和吸磷率保持穩(wěn)定，當PH值低于6.5時，吸磷率急劇下降。PH值的突然降低，無論在污水處理工藝中好氧區(qū)還是厭氧區(qū)磷的濃度都會急劇上升，PH降低的幅度越大釋放量越大，這說明PH降低引起的磷釋放不是聚磷菌本身對PH變化的生理生化反應，而是一種純化學的“酸溶”效應，而且PH下降引起的厭氧釋放量越大，則好氧吸磷能力越低，這說明PH下降引起的釋放是破壞性的，無效的。PH升高時則出現(xiàn)磷的輕微吸收。

3、溶解氧

每毫克分子氧可消耗易生物降解的COD3mg,致使聚磷生物的生長受到抑制，在污水處理時難以達到預計的除磷效果。在污水處理工藝中，厭氧區(qū)要保持較低的溶解氧值以更利于厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸，進而使聚磷菌更好的釋磷，另外，較少的溶解氧更有利予減少易降解有機質(zhì)的消耗，進而使聚磷菌合成更多的PHB。

而污水處理工藝中好氧區(qū)需要較多的溶解氧，以更利于聚磷菌分解儲存的PHB類物質(zhì)獲得能量來吸收污水中的溶解性磷酸鹽合成細胞聚磷。厭氧區(qū)的DO控制在0.3mg/l以下，好氧區(qū)DO控制在2mg/l以上，方可確保污水處理的厭氧釋磷好氧吸磷的順利進行。

4、厭氧池硝態(tài)氮

厭氧區(qū)硝態(tài)氮存在消耗有機基質(zhì)而抑制PAO對磷的釋放，從而影響污水處理中好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另一方面，污水處理時硝態(tài)氮的存在會被氣單胞菌屬利用作為電子受體進行反硝化，從而影響其以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進行發(fā)酵產(chǎn)酸，從而抑制PAO的釋磷和攝磷能力及PHB的合成能力。每毫克硝酸鹽氮可消耗易生物降解的COD8.5mg，致使厭氧釋磷受到抑制，一般控制在1.5mg/l以下。

5、泥齡

污泥齡越小，除磷效果越佳。在污水處理中降低污泥齡，可增加剩余污泥的排放量及污水處理工藝系統(tǒng)中的除磷量，從而削減二沉池出水中磷的含量。但對于同時除磷脫氮的生物處理工藝而言，為了滿足硝化和反硝化細菌的生長要求，污泥齡往往控制得較大，這是污水處理中除磷效果難以令人滿意的原因。

6、RBCOD（易降解COD）

研究表明，當以乙酸、丙酸和甲酸等易降解碳源作為釋磷基質(zhì)時，磷的釋放速率較大，其釋放速率與基質(zhì)的濃度無關(guān)，僅與活性污泥的濃度和微生物的組成有關(guān)，該類基質(zhì)導致的磷的釋放可用零級反應方程式表示。而其他類有機物要被聚磷菌利用，必須轉(zhuǎn)化成此類小分子的易降解碳源，聚磷菌才能利用其代謝。

7、糖原

糖原是由多個葡萄糖組成的帶分枝的大分子多糖，是胞內(nèi)糖的貯存形式。如上圖所示聚磷菌中糖原在好氧環(huán)境下形成，儲存能量在厭氧環(huán)境下代謝形成為PHAs的合成的原料NADH并為聚磷菌代謝提供能量。所以在污水處理工藝中延遲曝氣或者過氧化的情況下，除磷效果會很差，因為過量曝氣會在好氧環(huán)境下消耗一部分聚磷菌體內(nèi)的糖原，導致厭氧時形成PHAs的原料NADH的不足。

縱觀以上所述，企業(yè)在污水處理時，針對工藝在處理菌上的選擇，對化學除磷來說就顯得尤為重要！由鴻淳環(huán)�？萍脊�司研發(fā)的第三代污水處理專用菌，是由臺灣微生物實驗室團隊潛心科研27年的科學沉淀成果，投入使用后快速回復系統(tǒng)穩(wěn)定，抗沖擊能力以及適應力強，產(chǎn)品具備超高的效率去除磷、氨氮、COD等污染物質(zhì)，0化學成分，環(huán)保高效，使用后48小時見效，一周達標，系統(tǒng)穩(wěn)定后無需長期投入，為企業(yè)節(jié)省更多污水處理上的經(jīng)濟投入！

環(huán)境臭味成分及特性

臭味物質(zhì)大多是氣相污染物，主要由碳、氫、氧、氮、硫、鹵素等元素構(gòu)成。此外，屬粒狀污染物的金屬燻煙及油煙多帶異味，也可能含臭味物質(zhì)。

就化學結(jié)構(gòu)而言，臭味物質(zhì)分子多因具剩余電子，而有刺激人類嗅覺的特性。因此不飽和烴、氮化物、硫化物、氯烴、含氧烴、植物精油等化合物，都具有特殊味道。其中硫化甲基、硫醇、甲基胺等三類具特異性臭味，為多數(shù)人厭惡，被環(huán)保部門列為惡臭污染物。

生物除臭劑中的微生物成分就是針對消除臭源中的這些臭氣分子而研發(fā)的，生物除臭劑作用下所形成的生物分解層將抑制腐敗菌的生長與繁殖，杜絕臭味氣體的產(chǎn)生。后文將會再著重介紹。

臭味來源

臭味物質(zhì)來源頗為廣泛，就產(chǎn)生機制而言，分為生物分解、化學反應、物理作用等三類；就人類活動而言，則分成生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、商業(yè)等四類。

有機物的生物分解主要是藉微生物及其產(chǎn)生的酵素，在缺氧狀況下，把有機物分解成有機酸、醇、酮及含還原態(tài)硫、氮等臭味物質(zhì)�；瘜W反應是工業(yè)臭味產(chǎn)生的主要機制，例如石油的加氫脫硫反應產(chǎn)生硫醇及硫化氫，加氫脫氮反應產(chǎn)生氨以及樹脂熱裂解產(chǎn)生醇、酮、胺等。物理作用主要是臭味物質(zhì)的相轉(zhuǎn)移，例如油漆溶劑的蒸發(fā)、下水道氣味的逸出、油煙中揮發(fā)性有機物的排放等。

在生活方面，主要臭味源是生活污水及垃圾處理場，主要成分是還原態(tài)硫及氮化物、含氧碳氫化合物等，多數(shù)是有機物分解所產(chǎn)生。在農(nóng)業(yè)方面，主要臭味源是養(yǎng)豬場、養(yǎng)雞場、堆肥場等，主要成分與生活污水及垃圾相似，堆肥場尚含糞臭素等成分。在商業(yè)方面，干洗店、加油站等逸出的干洗油或汽柴油是主要臭味源，瓦斯分裝及鋼瓶檢驗場逸出的著臭劑，也是商業(yè)臭味源。另外，餐館油煙與金屬加工廠焊制的煙霧中含有脂肪酸、乙醛、不飽和烯烴等，也常引發(fā)臭味問題。

臭味控制原理及方法

選擇控制的方法需考量臭排氣流量、臭味成分、濃度、溫度、去除效率等因素，臭氣處理技術(shù)分為物理、化學、生物等三大類，一般可用單一技術(shù)或二種以上技術(shù)組合來完成單一臭氣處理工作。常用的物理法是活性碳吸附或水洗，化學法是化學洗滌、焚化，生物法則包括生物洗滌、生物滴濾、生物除臭劑投放等。

活性碳吸附法

活性碳是最普遍的吸附劑，常使用在低濃度臭氣成分的處理，可以有效除去烴、氯烴、氧烴（甲醛除外）等臭味。這個方法是把有機物吸附在多孔固體表面上而去除臭味。吸附操作溫度宜維持在攝氏40度以下，但若廢氣含有大量水分，活性碳表面會因水汽凝結(jié)，而使污染物質(zhì)吸附效果不佳。此外，灰塵、煙霧、雜質(zhì)等也會影響吸附效果。

化學洗滌法

化學洗滌法是藉由氣－液接觸，使氣相臭味成分轉(zhuǎn)移至液相，并藉化學藥劑與臭味成分的中和、氧化或其他反應去除臭味物質(zhì)。典型的化學洗滌設備內(nèi)部多放置大表面積的充填物，以增加氣、液接觸效果，吸收液從塔頂往下流，廢氣向上噴，臭氣與吸收液經(jīng)充分接觸而反應去除。

可用化學洗滌法處理的臭味物質(zhì)，包括有機硫化物、含氮化合物、有機酸及少數(shù)含氧碳氫化合物等。一般而言，鹼、酸性臭味成分可分別使用酸、堿性溶液中和，不過這方法只能把臭味分子轉(zhuǎn)成鹽類以利于吸收，須再用其他方法把臭味成分破壞或回收。

生物除臭法

生物法是把氣相中有機物傳輸至液相或固相生物膜，由微生物吸收并把它氧化分解為二氧化碳、水等最終產(chǎn)物。

由許多成功的經(jīng)驗知道，低分子量及結(jié)構(gòu)簡單的高水溶性有機物較具生物分解性，而結(jié)構(gòu)復雜的有機物則較難分解。有機物方面，醇、醛、酮及部分較簡單的芳香族類，已確認具生物分解性。無機物方面，硫化氫、氨、甲胺、硫醇、硫化甲基等也很容易被生物分解。多氯烴及多環(huán)芳香等的生物分解性則較低。

生物除臭劑投放

生物除臭劑的出現(xiàn)，意味著化學除臭劑正在一步步推出歷史的舞臺�；瘜W除臭劑無論是氣味掩蓋法還是化學反應法，都不能徹底消除臭味的根源，因為化學除臭劑并沒有杜絕臭源產(chǎn)生的根本。而生物除臭劑則采用有益微生物菌培育技術(shù)進行除臭，由于其使用便捷，時效長，見效快，價格實惠等一些列優(yōu)勢而備受青睞。生物除臭劑作用原理是利用多種培育出來的有益微生物菌附著在臭源表面，通過微生物代謝及其代謝產(chǎn)物形成生物分解層，在短時間內(nèi)產(chǎn)生抗氧化物質(zhì)，抑制腐敗菌的生長與繁殖。作用完成后分解成水和二氧化碳，不對環(huán)境造成二次污染。說白了就是生物除臭劑能從源頭扼殺臭味的產(chǎn)生。

近年來一種依靠先進微生物技術(shù)培育出來的高品質(zhì)菌種，更是以其強勁的耐沖擊、高適應能力而備受關(guān)注，投入使用的范圍包括農(nóng)貿(mào)市場、養(yǎng)殖畜牧、垃圾處理、公共衛(wèi)生、湖泊溝渠、食品加工、餐飲酒店等，這種能應付各種復雜臭源環(huán)境的生物除臭劑，正是來自鴻淳環(huán)�？萍加邢薰�司的高效微生物除臭菌劑。

鴻淳環(huán)�？萍加邢薰�司生產(chǎn)的高效微生物除臭劑，有極強的耐候性；生物除臭劑可用于常年性的持續(xù)惡臭處理，也能從容面對暫時性的高濃度惡臭事件。對氨臭去除率達90%、硫化氫降解率達85%、臭氣濃度降解率達94%。純有益微生物制劑，對人畜誤觸也不會造成危害，安全、環(huán)保、高效，鴻淳環(huán)保公司的微生物除臭劑是你不可錯過的一款消滅臭氣污染的利器！

廢水生物處理方式是以微生物作用為主題的新治理工藝，活性污泥法非常有代表性。本文從活性污泥處理工藝的特點、原理、優(yōu)缺點以及多種不同活性污泥處理技術(shù)運用方式來進行全方位介紹。

廢水生物處理借助環(huán)境工程和化學工程的手段和方法，以微生物作用為主體開發(fā)出了種種用于控制和治理水污染治理的新方法。代表：活性污泥法、生物膜法、厭氧處理法、生物脫氮、除磷等工藝技術(shù)。

所謂“好氧”：是指這類生物必須在有分子態(tài)氧氣(O2)的存在下，才能進行正常的生理生化反應。

所謂“厭氧”：是能在無分子態(tài)氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應的生物。

有機污染物好氧微生物處理的一般途徑

廢水好氧生物處理過程中有機物的代謝及微生物的合成，可用下列基本圖式來表示：

1914年在英國建成第一座活性污泥污水處理試驗廠是目前城市污水處理的主要方法。

一、基礎介紹

1.活性污泥法的特點

曝氣池中污泥濃度一般控制在2—3g/L，廢水濃度高時采用較高數(shù)值；

廢水在曝氣池中的停留時間(HRT)常采用4—8h，視廢水中有機物濃度而定；

回流污泥量約為進水流量的25%—50%左右；

BOD和懸浮物去除率都很高，達到90%—95%左右。

2.作用原理

普通活性污泥法是依據(jù)廢水的自凈作用原理發(fā)展而來的。

3.不足之處

對水質(zhì)變化的適應能力不強；

所供的氧不能充分利用，因為在曝氣池前端廢水水質(zhì)濃度高、污泥負荷高、需氧量大，而后端則相反，但空氣往往沿池長均勻分布，這就造成前端供氧量不足、后端供氧量過剩的情況。

因此，在處理同樣水量時，同其他類型的活性污泥法相比，曝氣池相對龐大、占地多、能耗費用高。

二、階段曝氣活性污泥法

階段曝氣法也稱為多點進水活性污泥法，它是普通活性污泥法的一個簡單的改進，可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。

曝氣池容積同普通活性污泥法比較可以縮小30%左右，但其出水差于普通活性污泥法。

三、漸減曝氣法

克服普通活性污泥法曝氣池中供氧、需氧不平衡另一個改進方法是將曝氣池的供氧沿活性污泥推進方向逐漸減少，這即為漸減曝氣法。

該工藝曝氣池中有機物濃度隨著向前推進不斷降低、污泥需氧量也不斷下降、曝氣量相應減少。

四、吸附再生活性污泥法

吸附再生活性污泥法系根據(jù)廢水凈化的機理，污泥對有機污染物的初期高速吸附作用，將普通活性污泥法作相應改進發(fā)展而來。

特點

回流污泥量比普通活性污泥法多，回流比一般在50%—100%左右；

吸附池和再生池的總?cè)莘e比普通活性污泥法曝氣池小得多，空氣用量并不增加，因此減少了占地和降低了造價；

具有較強的調(diào)節(jié)平衡能力，以適應進水負荷的變化。

缺點是去除率較普通活性污泥法低，尤其是對溶解性有機物較多的工業(yè)廢水，處理效果不理想。

五、完全混合活性污泥法

完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同，但廢水和回流污泥進入曝氣池時，立即與池內(nèi)原先存在的混合液充分混合。

(1)采用擴散空氣曝氣器的完全混合活性污泥法工藝流程；

(2)采用機械曝氣的完全混合活性污泥工藝流程；

(3)合建式圓形曝氣沉淀池。

1.優(yōu)點

微生物的代謝速率甚高；

廢水水力停留時間往往較短，系統(tǒng)的負荷較高；

構(gòu)筑物的占地較省。

2.缺點

導致出水水質(zhì)較差；

較易發(fā)生絲狀菌過量生長的污泥膨脹等運行間題。

六、序批式活性污泥法

序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor，簡稱SBR)是國內(nèi)外近年來新開發(fā)的一種活性污泥法，其工藝特點是將曝氣池和沉淀池合而為一，生化反應雖分批進行，基本工作周期可由進水、反應、沉淀、排水和閑置五個階段組成。

1.SBR特點

構(gòu)造簡單、節(jié)省投資：省去了二沉池、回流裝置和調(diào)節(jié)池等設施，因此基建投資較低。

控制靈活，可滿足各種處理要求：一個周期中各個階段的運行時間、總停留時間、供氣量等都可按照進水水質(zhì)和出水要求而加以調(diào)節(jié)。

活性污泥性狀好、污泥產(chǎn)率低：污泥結(jié)構(gòu)緊密，沉降性能良好。此外在沉降期幾乎是在靜止狀態(tài)下沉淀，因此污泥沉降時間短、效率高。

SBR的運行周期中有一閑量期、污泥處于內(nèi)源呼吸階段，因此污泥產(chǎn)率比較低。

2.CAST工藝

CAST系統(tǒng)的反應池構(gòu)造：l.選擇器；2.厭氧區(qū)；3.主反應區(qū)

作為SBR工藝的一種變型，在CAST系統(tǒng)中污水按一定的周期和階段得到處理。每一循環(huán)由下列階段組成并不斷重復：充水/曝氣、充水/沉淀、撇水、閑置。

特點

工藝簡單，占地面積小，投資較低，沒有二沉池，一般情況下不設調(diào)節(jié)池及初沉池；

曝氣階段生化反應推動力大：這有利于減少曝氣池容積，降低工程投資；

沉淀效果好，可有效防止污泥絲狀膨脹；

運行靈活，抗沖擊能力強，當進行脫氮除磷時，可通過間斷曝氣控制反應池的溶解水平，提高脫氮除磷的效果；

CAST工藝可應用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；

運行穩(wěn)定性好、基質(zhì)去除率較高；

剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。

七、生物吸附氧化法(AB法)

特點

(1)AB法屬于兩段活性污泥法范疇，但通常不設初沉池，以便充分利用活性污泥的吸附作用；

(2)A級和B級的污泥回流是截然分開的，因而在兩級中具有組成和功能均不相同的微生物種群；

(3)A級以極高負荷運行，其污泥負荷率從大于2.0kgBOD/(kgMLSS˙d)，水力停留時間為0.5h左右，對不同進水水質(zhì)，A級可選擇以好氧或缺氧方式運行；

(4)B級則以低負荷運行，其污泥負荷率從小于0.3kgBOD/(kgMLSS˙d)。

八、延時曝氣法

延時曝氣，又稱完全氧化活性污泥法，為長時間曝氣的活性污泥法。采用低負荷方式運行，去除率高，污泥量少。

九、氧化溝

連續(xù)環(huán)式反應池通常簡稱為氧化溝，是活性污泥法的一種改型，屬延時曝氣的一種特殊形式。

特點

運行負荷低，處理深度大；

由于曝氣裝置只設置在氧化溝的局部區(qū)段，離曝氣機不同距離處形成好氧、缺氧以及厭氧區(qū)段，故可具有反硝化脫氮的功能；

污泥沉降性能好，無臭味；

耐沖擊負荷，適應性大；

污泥產(chǎn)量較少；

動力消耗較低，在采用轉(zhuǎn)刷曝氣時，噪聲亦極小。

十、活性污泥法的其他幾種運行方式

1.射流曝氣工藝

利用射流曝氣器充氧的活性污泥法，稱為射流曝氣活性污泥法。

根據(jù)空氣補給的方式，又分為供氣式射流曝氣(由鼓風機提供壓力氣源)和自吸式射流曝氣(利用射流器直接抽吸外界空氣)。

前者效率較高，可達1.6—2.2kgO2/kWh(鼓風機3mm穿孔管中層曝氣時，動力效率一般在1.0kgO2/kWh左右)，但鼓風機會產(chǎn)生一定的噪聲污染；后者動力效率較低，但也已達到1.1——2.0kgO2/kWh，同時可免去鼓風機的設置，徹底消除噪聲的二次污染。

2.純氧曝氣工藝

其特點是以純氧代替空氣曝氣，曝氣池密閉，以提高供氧效率和有機物降解效率。

(1)優(yōu)點

溶解氧飽和值較高，氧傳遞速率快，生物處理的速度得以提高，因此曝氣時間短，僅為1.5—3.0h，污泥濃度約4000—8000mgMLSS/L，處理效果好。

(2)缺點

純氧制備過程較復雜，易出故障，運行管理較麻煩；曝氣池密封，又對結(jié)構(gòu)的要求提高；

進水中混有的易揮發(fā)性的碳氫化合物容易在密閉的曝氣池中積累，因此容易引起爆炸故曝氣池必須考慮防爆措施；

生成的CO2也使氣體中CO2分壓上升，溶解于液體，并導致pH值下降，妨礙生物處理的正常運行，會影響處理效率。

在有現(xiàn)成純氧供應的工業(yè)區(qū)內(nèi)及場地異常緊張的情況下使用該法是合適的。

3.投料式活性污泥法

活性污泥法的各種工藝在運行過程中，最關(guān)鍵之處在于維持活性污泥的活性和凝聚性(沉淀性能)。

而活性污泥的凝聚性能極易受進水水質(zhì)和外界因素的影響，從而導致二沉池出水飄泥等異�，F(xiàn)象。

此時，在曝氣池中投加粉末活性炭、混凝劑或其池化學藥劑，往往會取得很好的效果，這就是所謂的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末活性炭為多，又稱PACT法(粉末活性污泥法)。

石油煉化廢水是污染較嚴重和治理領域中處理難度較大的一類工業(yè)廢水，其特征是高氨氮，污染物成份復雜、濃度高且多為生物難降解有毒有害有機物，水質(zhì)、水量的波動幅度大。相比物理法和化學法，生物法具有去除污染物的種類多，效率高、抗沖擊能力強、處理成本低等優(yōu)點。

目前，針對可生化性差、可生化利用率低的石油煉化廢水，石油煉化企業(yè)通常采用A2/O和A/O等常規(guī)生物脫氮工藝技術(shù)，但這些技術(shù)的氨氮去除負荷低、溶解氧消耗量大，而且由于硝化細菌世代周期長，上述單污泥系統(tǒng)運行方式使氨氮硝化易受復雜的高濃度有機物影響，運行不穩(wěn)定。新型處理技術(shù)，如臭氧氧化技術(shù)，電化學和光化學法與氧化劑(如H2O2,O3和Cl2等)結(jié)合使用的技術(shù)盡管對于污水的處理和回用方面存在一定的優(yōu)勢，但由于能耗和處理費用較高，生產(chǎn)上尚未大量應用。

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下微生物直接以NH4+為電子供體，以NO2-為電子受體的氧化還原反應，產(chǎn)物為N2。隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，厭氧氨氧化技術(shù)以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢受到國內(nèi)外學者的關(guān)注�，F(xiàn)階段國內(nèi)對于石油煉化廢水的處理工藝研究主要集中在A/O生物法曝氣生物濾池、臭氧一曝氣生物濾池、三元微電解-Fenton試劑氧化法、臭氧一固定化生物活性炭濾池和懸浮填料移動床生物膜法等技術(shù)，但關(guān)于將厭氧氨氧化技術(shù)應用到石油煉化廢水的處理和探究對其菌群影響的研究較少。

本實驗利用已具有高效脫氮性能的厭氧氨氧化一反硝化細菌混培物建立生物脫氮反應器進行連續(xù)馴化實驗，旨在探究石油煉化廢水中COD和毒性物質(zhì)對于脫氮處理應用過程中厭氧氨氧化一反硝化細菌混培物的影響。

1、實驗部分

1.1實驗裝置

本實驗裝置由原水箱、上向流移動床厭氧氨氧化反應器、反應器進水泵三部分組成。原水箱總?cè)莘e為20L。反應器材質(zhì)為有機玻璃，形式為圓筒形，內(nèi)徑為42mm，高為400mm。反應器底部為厚度70mm的承托層，由粒徑為2-20mm砂礫石組成。承托層以上裝填80mm高的由厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌為核心的細菌混培菌塊構(gòu)成有效生化反應區(qū)。反應器的總?cè)莘e0.5L，有效反應容積0.11L，運行方式采用上向流。反應器外表面用黑塑料薄膜包裹，以防光線對細菌混培物的負面影響。反應器進水泵為蠕動泵，額定流量為0.2-2.0L/h。具體實驗裝置見圖1。

1.2細菌來源

該反應器中所用厭氧氨氧化一反硝化細菌混培物取自已穩(wěn)定運行6個月的厭氧氨氧化生物濾池反應器。生物濾池運行工況:進水溫度33℃，進水基質(zhì)濃度NH4+-N200mg/L(NO2--N與NH4+-N濃度比為1.0-1.3),TN去除負荷為13.5kg·(m3·d)-1，三氮化學計量比為NH4+-N去除量:NO2--N去除量:NO3--N產(chǎn)生量=1:1.34:0.20。

1.3實驗原水

實驗原水采用人工配制，由石油煉化廢水和基礎配制原水兩部分組成，石油煉化廢水取自天津市大港區(qū)某石化企業(yè)氣浮池出水，基本組分為:NH4+-N濃度為80mg/L,pH為7.45,COD濃度為675mg/L;基礎配制原水由脫除余氯的自來水、NH4Cl,NaNO2,KH2PO4、FeCl3·6H2O和NaHCO3等組成。

配制方法:不同階段配制的實驗原水成分為NH4+-N濃度278.28-229.93mg/L;NO2--N濃度201.51-319.55mg/L(NH4+-N和NO2--N的濃度據(jù)實驗要求按需配制且比例控制在1:1.3左右);KH2PO4濃度10mg/L;NaHCO3濃度200mg/L;FeCl3·6H2O濃度4.0mg/L;COD由石油煉化廢水帶入，不需另行投加。原水的pH值采用2.0mol/L的HCl進行調(diào)節(jié)。原水配制過程中，為了補充微量元索，另投加體積分數(shù)0.17%的滅菌生活污水。原水成分及反應器運行條件見表1。

1.4實驗方法

實驗裝置進水流量為0.4L/h，水溫為(29士1)℃，通過控制石油煉化廢水的添加比例并采用連續(xù)進水的方式，將NO2--N與NH4+-N濃度比控制在1.30左右。通過不同階段石油煉化廢水的添加，實現(xiàn)在不斷增大難降解COD及毒性物質(zhì)濃度的情況下，考察以厭氧氨氧化一反硝化細菌為核心的細菌混培物在脫氮生化過程中對COD和毒性物質(zhì)的耐受能力。同時，以第I階段中NH4+-N去除量和第II階段中反硝化總脫氮量分別作為衡量厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌活性指標和變化標準，探究石油煉化廢水中COD及毒性物質(zhì)對厭氧氨氧化一反硝化細菌混培物的影響。

另外，采用聚合酶鏈式反應(PCR)技術(shù)與倍比稀釋法(MPN)相結(jié)合的MPN-PCR技術(shù)，對馴化前后兩類主要細菌進行計數(shù)，探究馴化前后菌群的數(shù)目變化情況。

考慮到反應體系的水力停留時間為1.25h，而針對該反應體系，重點考察的是石油煉化廢水對于細菌混培物的影響而非脫氮效率，所以實驗中未控制最終出水指標。

1.5分析項目及檢測方法

實驗分析過程中涉及到的分析項目及檢測方法見表2。

MPN-PCR技術(shù)將聚合酶鏈式反應技術(shù)與倍比稀釋法相結(jié)合，選取不同稀釋梯度的樣品分別做4組不同稀釋度的16個平行樣進行PCR擴增，根據(jù)擴增產(chǎn)物特征堿基序列的電泳條帶確定陽性反應，結(jié)果用來計算各樣品的陽性反應數(shù)確定數(shù)量指標，然后從MPN統(tǒng)計計算表中查出相應的細菌近似數(shù)。

1.6數(shù)據(jù)處理及分析方法

當采用分光光度法檢測COD時，由于實驗原理中采用氧化劑和助催化劑，水樣中的還原性物質(zhì)會與氧化劑進行反應，所以測定時，NO2--N可被氧化劑氧化而使測定值比實際值偏高，因此水樣實際COD應扣除由NO2--N所導致的COD誤差。在水樣COD濃度計算中，采用式(1)的數(shù)據(jù)處理方法以消除NO2--N的影響。

當采用MPN-PCR結(jié)果進行分析計算時，按照MPN法的計數(shù)原則，計算樣品中的細菌數(shù)量:統(tǒng)計出現(xiàn)擴增條帶的最后3個連續(xù)的稀釋度(10^x、10^x+1和10^x+2)，根據(jù)這3個稀釋度平行樣中條帶的個數(shù)作為數(shù)量指標(abc)，從“每毫升稀釋液的細菌近似值”MPN表中查詢對應的數(shù)值，采用式(2)的計算公式來計算細菌數(shù)量。

每克菌塊中的細菌數(shù)量(個/g)=(條帶數(shù)量指標對應的數(shù)值x最后3個稀釋度中第1個稀釋度的稀釋倍數(shù)x提取的DNA總量)/菌塊質(zhì)量(2)

2、結(jié)果分析

2.1馴化過程對脫氮過程的影響

厭氧氨氧化反應可能是厭氧氨氧化細菌主要能量代謝途徑，所以反應生化活性主要體現(xiàn)在NH4+-N去除濃度值的變化上。反硝化細菌在反硝化反應中可以利用多種代謝途徑獲取能量，所以反應生化活性主要體現(xiàn)在反硝化總脫氮量(NO2--N和NO3--N)上。根據(jù)實驗方法中建立的標準，分析石油煉化廢水中COD和毒性物質(zhì)對于細菌混培物的影響。各階段的厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌的生化活性見表3。

2.1.1第I一II階段

圖2所示為第I一II階段的脫氮影響。實驗第I階段為細菌混培物的適應期，所以采用與菌種原有環(huán)境相同(生物濾池運行工況)以縮短適應時間、保障處理效果。該階段實驗原水中沒有添加石油煉化廢水，從NH4+-N與NO2--N去除值可以看到厭氧氨氧化反應相對穩(wěn)定，此時的TN去除負荷為11.978kg·(m3·d)，而反硝化細菌總脫氮量相對較小，所以該階段的細菌混培物中主要體現(xiàn)厭氧氨氧化細菌生化活性，而反硝化細菌生化活性存在但不明顯。

第II階段是馴化實驗的初始階段，石油煉化廢水的添加比例較小，原水中COD和毒性物質(zhì)濃度均較低。從圖2中可以看到，該階段中NH4+-N與NO2--N的平均去除值分別增加了1.643和7.052mg/L，反硝化平均總脫氮量卻增加了3.56倍，同時以吸附作用和反硝化反應為主的去除方式可去除原水COD的61.1%左右，其中反硝化反應的去除比例占到45%左右。對于由厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌組成的協(xié)同脫氮系統(tǒng)，添加的COD對反硝化反應產(chǎn)生了明顯的促進作用，而對于厭氧氨氧化反應影響不大，說明該脫氮系統(tǒng)增強了對COD的抗沖擊能力。

2.1.2第III一V階段

從圖3和4可以看出，第III一V階段中伴隨著石油煉化廢水添加比例的增大，原水中COD和毒性物質(zhì)濃度逐漸增加。進行分析時，以第I階段中NH4+-N除量作為NH4+-N理論去除值，以第II階段中反硝化總脫氮量作為反硝化理論總脫氮量，并以此分別作為衡量厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌活性指標和變化標準。

對于厭氧氨氧化細菌，NH4+-N去除平均值出現(xiàn)降低并且變化量逐漸增大，與NH4+-N理論去除值之間的差距依次增大，并且3個階段內(nèi)的NH4+-N去除值均出現(xiàn)了波動，但穩(wěn)定性卻越來越好。說明該階段中厭氧氨氧化細菌生化活性已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的降低且降幅逐漸增大，也表現(xiàn)在整體TN去除負荷依次降低。由于實驗出水中厭氧氨氧化反應的底物NH4+-N和NO2--N均有剩余，所以不斷添加的石油煉化廢水中COD和毒性物質(zhì)對于厭氧氨氧化細菌產(chǎn)生了明顯的不利影響，但隨著馴化階段的進行，細菌混培物對水質(zhì)產(chǎn)生了一定的適應性;對于反硝化細菌，利用原水中COD進行反應后，細菌生化活性出現(xiàn)了明顯增強且脫氮量逐漸增大，但相比反硝化理論總脫氮量的差距越來越大，第V階段的差量約是第III階段的2倍，推測由于石油煉化廢水添加比例的不斷增大，原水中的COD和毒性物質(zhì)濃度均增大，而進水中可利用的NO2--N和NO3--N充足，所以COD濃度的增大一定程度上對于反硝化細菌產(chǎn)生了有利影響，但毒性物質(zhì)濃度的增加對反硝化細菌產(chǎn)生了明顯的負面作用。

另外，從表3中可以看出，第V階段細菌混培物中厭氧氨氧化細菌生化活性達到最低點而反硝化細菌生化活性達到最高點，推測原因:一方面是該階段毒性物質(zhì)作用顯著，厭氧氨氧化細菌的世代時間較長(約為11d)，使得死亡率大于生長率，所以厭氧氨氧化活性出現(xiàn)了明顯下降，并且2種細菌之間產(chǎn)生競爭和相互影響;另一方面由于高濃度COD對厭氧氨氧化細菌產(chǎn)生了明顯沖擊作用，反硝化細菌卻可以利用部分COD保持正常的繁殖速率，使得生長率大于毒性物質(zhì)造成的死亡率，所以反硝化細菌的數(shù)量增加對總體生化活性影響不明顯，并且此時的混培體系中反硝化細菌相對厭氧氨氧化細菌逐漸成為了優(yōu)勢菌種。

2.1.3第VI階段

第VI階段全部由石油煉化廢水組成，原水中高濃度的COD和毒性物質(zhì)均未經(jīng)過稀釋。從圖5和表3中看出NH4+-N平均去除值相比上一階段增加，階段內(nèi)NH4+-N去除值出現(xiàn)波動，并且與NH4+-N理論去除值之間的差距逐漸增大;反硝化平均總脫氮量相比上一階段減少，階段內(nèi)反硝化總脫氮量同樣波動明顯。說明該階段中高濃度COD和毒性物質(zhì)對于細菌混培物中的厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌均產(chǎn)生了明顯的不利影響，但由于長時間的運行可能出現(xiàn)了厭氧氨氧化細菌數(shù)量的增加或細菌適應性的加強，所以反硝化細菌生化活性可以表現(xiàn)在反硝化平均脫氮量上，脫氮量減少了25.6%，而厭氧氨氧化細菌生化活性則可以表現(xiàn)在氨氮的平均去除值上，增加了2.491mg/L。

2.2馴化過程對菌群的影響

采用分子生物學技術(shù)(MPN-PCR)對菌群在馴化階段前后的變化進行分析，該方法最大的優(yōu)點在于可以通過進行PCR體外快速擴增靶序列來取代細菌的分離培養(yǎng)，不但極大地縮短了實驗時間，而且對樣品中不可培養(yǎng)的細菌種類也可進行計數(shù)，從而使得結(jié)果更接近實際數(shù)量。

本實驗首先在DNA提取方面嘗試了改進的十六烷基三甲酸澳化錢(CTAB)/NaCI化學裂解法、改進的傳統(tǒng)蛋白酶K一十二烷基磺酸鈉(SDS)一氯仿異戊醇法(CPSCI法)和改進的溶菌酶-SDS-蛋白酶K細胞裂解法3種提取方法，采用紫外分光光度法對提取的DNA進行定量測定，分別測定260nm和280nm的吸光度值，提取DNA的完整性需要通過瓊脂糖電泳進行檢驗。經(jīng)瓊脂糖電泳驗證，3種方法提取的DNA長度均為23kb左右，條帶輪廓清晰，亮度適宜，沒有明顯的彌散現(xiàn)象，表明提取的細菌基因組DNA質(zhì)量較高，適用于后續(xù)實驗。吸光度值測量使用UV-2550紫外分光光度計，測量結(jié)果如表4。由表4可以看出3種方法的A260/A280比值都大于1.8,蛋白質(zhì)去除效率和DNA提取質(zhì)量較高，3種方法均能夠很好的去除蛋白質(zhì)等有機雜質(zhì)。雖然存在一定程度的RNA干擾，但并不影響后續(xù)PCR的操作。所有3種方法都不需要進行純化，可以直接得到PCR擴增產(chǎn)物，說明這3種方法提取DNA是可行的。從提取的DNA濃度和純度兩方面，綜合考慮最終確定蛋白酶K-SDS法作為提取細菌混培物DNA的方法。

細菌混培物中的厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌擴增所使用的引物見表5,PCR擴增采用25μL體系，各組分:PCRbuffer2.5μL,MgCl22μL,dNTP0.5μL，上下游引物各1μL,Taq聚合酶0.2μL上海生工合成)，模板1μL，無菌雙蒸水補足至25μL。

PCR擴增采用降落PCR(TD-PCR)技術(shù)，采用的擴增程序為:1)厭氧氨氧化細菌:95℃預變性5min;95℃變性30s,60℃退火40s,72℃延伸40s，每個循環(huán)退火溫度降低0.3℃，以上步驟循環(huán)25次;94℃變性30s,55℃退火30s,72℃延伸40s，以上步驟循環(huán)10次;72℃延伸10min;2)反硝化細菌:95℃預變性5min;95℃變性30s,60℃退火40s,72℃延伸1min，每個循環(huán)退火溫度降低1.0℃，以上步驟循環(huán)10次;95℃變性30s,50℃退火40s,72℃延伸1min，以上步驟循環(huán)20次;72℃延伸10min。

經(jīng)過一系列實驗方法和條件的嘗試、摸索和優(yōu)化，得到適用于該細菌混培物最適的DNA提取、PCR擴增和MPN計數(shù)相結(jié)合體系。圖6所示是細菌混培物中厭氧氨氧化和反硝化細菌在馴化實驗前后計數(shù)的電泳圖。

通過計算得到馴化前的厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌數(shù)量為7.549x10^14和3.523x10^6個/g，馴化后的數(shù)量分別為8.212x10^8和4.693x10^16個/g。對比2種細菌在馴化前后的數(shù)量，可以看出對于厭氧氨氧化細菌來說，厭氧氨氧化反應可能是厭氧氨氧化細菌主要能量代謝途徑，由于世代時間長(約為11d)、反硝化細菌數(shù)量的增加和毒性物質(zhì)作用的原因，造成厭氧氨氧化細菌數(shù)量明顯減少和生化活性降低。而對于反硝化細菌來說，由于反應可以利用多種代謝途徑獲取能量，所以基質(zhì)對細菌的影響相對較小，并且利用石油煉化廢水中的COD在細菌增殖上沒有受到影響而使數(shù)量增加，但毒性物質(zhì)對于反硝化細菌的生化活性產(chǎn)生了明顯的抑制。

3、結(jié)論

1)厭氧氨氧化細菌和反硝化細菌的混培脫氮體系的脫氮生化活性并未與細菌數(shù)目的變化情況呈正相關(guān)性變化，說明COD和毒性物質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響。

2)厭氧氨氧化細菌比反硝化細菌對于石油煉化廢水毒性的作用更敏感。由于厭氧氨氧化細菌本身世代周期長，所以初期毒性負效應作用較明顯，但經(jīng)馴化后厭氧氨氧化細菌對于高濃度COD和高毒性物質(zhì)具有一定的適應性。在石油煉化廢水處理中，通過進水負荷的控制，可以實現(xiàn)高于目前常用工藝技術(shù)的脫氮效率并實現(xiàn)節(jié)能。

3)混培脫氮體系在一定程度上可有效地抵抗石油煉化廢水高濃度COD、高毒性物質(zhì)對于厭氧氨氧化生理、生化脫氮過程的負面影響。反硝化細菌的存在對于厭氧氨氧化脫氮體系的穩(wěn)定和出水總氮指標的降低，具有較好的促進和保障作用。

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4、生物法

4.1傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)

傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過硝化、反硝化等一系列反應將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，從而達到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經(jīng)過兩個階段，第一階段為硝化過程，在有氧條件下硝化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過程，在無氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣。傳統(tǒng)生物法去除氨氮的機理如下:

工程應用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化溝以及SBR工藝等，是生物脫氮工業(yè)中應用較為成熟的方法。影響生物脫氮技術(shù)的因素主要有H值、溫度、溶解氧、有機碳源等。沈連峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厭氧/好氧)組合法處理焦化廢水，工程實踐表明，該工藝運行穩(wěn)定且處理效果好，出水水質(zhì)達到GB8978-1996規(guī)定中的二級標準。

吉林化學工業(yè)集團公司污水處理廠采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達到68%。王震等人對二級缺氧一好氧生物脫氮技術(shù)在味精行業(yè)廢水處理中的應用進行檢測，結(jié)果表明，處理效果持續(xù)穩(wěn)定，氨氮的去除率可達到94%以上，實現(xiàn)了味精廢水氨氮達標排放要求。

統(tǒng)生物法處理氨氮廢水具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點。該法也存在一些弊端，如當廢水中C/N比值較低時必須補充碳源，對溫度要求相對嚴格，低溫時效率低，占地面積大，需氧量大，有些有害物質(zhì)如重金屬離子等對微生物有壓制作用，需在進行生物法之前去除，此外，廢水中，氨氮濃度過高對硝化過程也產(chǎn)生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應進行預處理，使氨氮廢水濃度小于300mg/L。傳統(tǒng)生物法適用于處理含有有機物的低濃度氨氮廢水，如生活污水、化工廢水等。

4.2新型生物脫氮技術(shù)

4.2.1同時硝化反硝化(SND)

當硝化與反硝化在同一個反應器中同事進行時，稱為同時消化反硝化(SND)。廢水中的溶解氧受擴散速度限制在微生物絮體或者生物膜上的微環(huán)境區(qū)域產(chǎn)生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢，從而形成同時消化反硝化過程。影響同時消化反硝化的因素有PH值、溫度、堿度、有機碳源、溶解氧及污泥齡等。

楊青等人實驗室小試證明了Carrousel氧化溝中有同時硝化/反硝化現(xiàn)象存在，在Carrousel氧化溝曝氣葉輪之間的溶解氧濃度是逐漸降低的，且Carrousel氧化溝下層溶解氧低于上層。在溝道的各部分硝態(tài)氮的形成和消耗速度幾乎相等，溝道中氨氮始終保持很低的濃度，這就表明硝化及反硝化反應在Carrousel氧化溝中同時發(fā)生。張曄等人研究生活污水的處理。認為CODCr越高，反硝化越完全，TN去除效果越好。溶解氧對同時硝化反硝化的影響較大，溶解氧控制在0.5-2mg/L時，總氮去除效果好。

同時硝化反硝化法節(jié)省反應器，縮短反應時間，能耗低，投資省，易保持pH值穩(wěn)定。

4.2.2短程消化反硝化

短程硝化反硝化是在同一個反應器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然后在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進行反硝化生成氮氣。短程硝化反硝化的影響因素有溫度、游離氨、pH值、溶解氧等。

孫曉杰等人研究了溫度對不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影響。試驗結(jié)果表明:對于不含海水的城市生活污水，提高溫度有利于實現(xiàn)短程硝化，生活污水中海水比例為30%時中溫條件下可以較好地實現(xiàn)短程硝化。Delft工業(yè)大學開發(fā)了SHARON工藝，利用高溫(大約30-4090)有利于亞硝酸菌增殖的特點，使硝酸菌失去競爭，同時通過控制污泥齡淘汰硝酸菌，使硝化反應處于亞硝化階段。

根據(jù)亞硝酸菌與硝酸菌對氧親和力的不同，Gent微生物生態(tài)實驗室開發(fā)出OLAND工藝，通過控制溶解氧淘汰硝酸菌，來實現(xiàn)亞硝酸氮的積累。劉超翔等人采用短程硝化反硝化處理焦化廢水的中試結(jié)果表明，進水COD,氨氮,TN和酚的濃度分別為1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L時，出水COD,氨氮,TN和酚的平均濃度分別為197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相應的去除率分別為83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。

短程硝化反硝化過程不經(jīng)歷硝酸鹽階段，節(jié)約生物脫氮所需碳源。對于低C/N比的氨氮廢水具有一定的優(yōu)勢。短程硝化反硝化具有污泥量少，反應時間短，節(jié)約反應器體積等優(yōu)點。但短程硝化反硝化要求穩(wěn)定、持久的亞硝酸鹽積累，因此如何有效抑制硝化菌的活性成為關(guān)鍵。

4.2.3厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是在缺氧條件下，以亞硝態(tài)氮或硝態(tài)氮為電子受體，利用自養(yǎng)菌將氨氮直接氧化為氮氣的過程。

陳曦等人研究了溫度和PH值對厭氧氨氧化生物活性的影響，結(jié)果表明，該微生物的最佳反應溫度為30℃,pH值為7.8。金仁村等人考察了厭氧氨氧化反應器處理高鹽度、高濃度含氮廢水的可行性。結(jié)果表明，高鹽度顯著抑制厭氧氨氧化活性，這種抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1計)鹽度條件下，未馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照(無鹽水質(zhì)條件)低67.5%;馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照低45.1%。由高鹽度環(huán)境轉(zhuǎn)移到低鹽度環(huán)境〔無鹽水)時，馴化污泥的厭氧氨氧化活性可提高43.1%。但反應器長期運行于高鹽度條件下，容易出現(xiàn)功能衰退。

與傳統(tǒng)生物法相比，厭氧氨氧化無需外加碳源，需氧量低，無需試劑進行中和，污泥產(chǎn)量少，是較經(jīng)濟的生物脫氮技術(shù)。厭氧氨氧化的缺點是反應速度較慢，所需反應器容積較大，且碳源對厭氧氨氧化不利，對于解決可生化性差的氨氮廢水具有現(xiàn)實意義。

5、膜分離法

膜分離法是利用膜的選擇透過性對液體中的成分進行選擇性分離，從而達到氨氮脫除的目的。包括反滲透、納濾和電滲析等。影響膜分離法的因素有膜特性、壓力或電壓、pH值、溫度以及氨氮濃度等。

黃海明等人根據(jù)稀土冶煉廠排放氨氮廢水的水質(zhì)情況，采用NH4C1和NaCI模擬廢水進行了反滲透對比實驗，發(fā)現(xiàn)在相同條件下反滲透對NaCI有較高去除率，而NHCl有較高的產(chǎn)水速率。氨氮廢水經(jīng)反滲透處理后NH4C1去除率為77.3%，可作為氨氮廢水的預處理。反滲透技術(shù)可以節(jié)約能源，熱穩(wěn)定性較好，但耐氯性、抗污染性差。

張亞軍等采用生化一納濾膜分離工藝處理垃圾滲瀝液，使85%-90%的透過液達標排放，僅0%-15%的濃縮污液和泥漿返回垃圾池。Ozturki等人對土耳其Odayeri垃圾滲濾液經(jīng)納濾膜處理，氨氮去除率約為72%。納濾膜要求的壓力比反滲透膜低，操作方便。

電滲析法是利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。氨氮廢水中的氨離子及其它離子在電壓的作用下，通過膜在含氨的濃水中富集，從而達到去除的目的。楊曉奕等采用電滲析法處理高濃度氨氮無機廢水取得較好效果。對濃度為2000-3000mg/L氨氮廢水，氨氮去除率可在85%以上，同時可獲得8.9%的濃氨水。電滲析法運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮的量成正比。電滲析法處理廢水不受pH值、溫度、壓力限制，操作簡便。

膜分離法的優(yōu)點是氨氮回收率高，操作簡便，處理效果穩(wěn)定，無二次污染等。但在處理高濃度氨氮廢水時，所使用的薄膜易結(jié)垢堵塞，再生、反洗頻繁，增加處理成本，故該法較適用于經(jīng)過預處理的或中低濃度的氨氮廢水。

生物膜(MBR)是將生物處理與膜分離有機結(jié)合的一種污水處理技術(shù)。徐瀕龍等設計了以生物膜為核心的厭氧/兼氧/好氧組合工藝，并進行了中試研究。在穩(wěn)定運行階段總水力停留時間平均為84h,硝化池出水氨氮平均為lmg/L，去除率為99.5%，達到了排人管網(wǎng)的標準。生物膜法具有脫氮效率高，占地面積小，污泥量少，出水可直接循環(huán)使用等生物處理與膜分離的共同優(yōu)點。運用生物膜法要注意保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。

6、離子交換法

離子交換法是通過對氨離子具有很強選擇吸附作用的材料去除廢水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫石及交換樹脂等。沸石是一種三維空間結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴，其中斜發(fā)沸石對氨離子有強的選擇吸附能力，且價格低，因此工程上常用斜發(fā)沸石作為氨氮廢水的吸附材料。影響斜發(fā)沸石處理效果的因素有粒徑、進水氨氮濃度、接觸時間、pH值等。

金相燦等研究了4種填料(天然沸石、陶粒、蛙石和土壤)對氨氮的吸附行為，結(jié)果表明沸石對氨氮的吸附效果明顯，蛙石次之，土壤與陶粒效果較差。沸石去除氨氮的途徑以離子交換作用為主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3種填料的離子交換作用和物理吸附作用的效果相當。4種填料的吸附量在溫度為15-35℃內(nèi)均隨溫度的升高而減小，在pH值為3-9范圍內(nèi)隨pH值升高而增大，振蕩6h均達到吸附平衡。蔣建國等探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮可行性。

實驗研究結(jié)果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力，當沸石粒徑為30-16目時，氨氮去除率達到了78.5%，且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。同時指出沸石對氨氮的吸附速度較低，在實際運行中沸石一般很難達到飽和吸附量。張曦等研究了生物沸石床對模擬村鎮(zhèn)生活污水中各形態(tài)氮及COD等污染物的去除效果。結(jié)果表明，生物沸石床對氨氮去除效果明顯且穩(wěn)定，去除率大于95%，對硝態(tài)氮的去除則受水力停留時間的影響較大。

離子交換法具有投資小、工藝簡單、操作方便、對毒物和溫度不敏感、沸石經(jīng)再生可重復利用等優(yōu)點。但處理高濃度氨氮廢水時，再生頻繁，給操作帶來不便，因此，需要與其他治理氨氮的方法聯(lián)合應用，或者用于治理低濃度氨氮廢水。

7、土壤灌溉

土壤灌溉是將低濃度氨氮廢水直接作為肥料使用的方法。對于有些含有病菌、重金屬、有機及無機等有害物質(zhì)的氨氮廢水需經(jīng)預處理將其去除后再進行灌溉。土壤灌溉要求氨氮濃度一般為幾十毫克每升。

概述：本文講述工業(yè)循環(huán)水的排污特點，工業(yè)循環(huán)水由于濃縮導致總氮高。但是因為加入大量的阻垢劑和殺菌滅藻劑，總氮比較難被微生物降解，湛清環(huán)保設計的HDN脫氮設備可以快速脫氮，使循環(huán)水的總氮達到10mg/L以下。

一、工業(yè)循環(huán)水為什么總氮高

工業(yè)循環(huán)利用的冷卻水稱為循環(huán)水，冷卻水在冷卻生產(chǎn)設備或產(chǎn)品的過程中，水溫升高，雖然其物理性狀變化不大，但長期循環(huán)使用后，水中某些鹽分濃縮、塵土積累、微生物滋長，造成設備、管道內(nèi)垢物沉積或?qū)�金屬設備管道腐蝕，因此需要定期排污，這類排出的水被稱為循環(huán)冷卻排污水。

由于工業(yè)循環(huán)水所使用的水大部分是地下水，而地下水中富集了大量的硝酸鹽，因此經(jīng)過濃縮以后，水中的硝酸鹽大量積累，導致循環(huán)水總氮高。以下圖為例，各地區(qū)地下水中的硝酸鹽濃度在10mg/L左右，經(jīng)過濃縮以后，總氮濃度高達30-40mg/L。

二、工業(yè)循環(huán)水總氮難以處理的原因

根據(jù)工業(yè)循環(huán)水的特點，主要是以下兩個層面造成循環(huán)水總氮難以處理。

第一，工業(yè)循環(huán)水加入了大量的阻垢劑和殺菌滅藻劑。防止結(jié)垢問題，一般在循環(huán)體系中會加入大量的阻垢劑，而這類物質(zhì)會影響微生物脫氮的效果。

第二，工業(yè)循環(huán)水一般以地下水作為原水，除了總氮以外，其他指標都比較低，COD在10-30mg/L之間變化，原先不作為廢水進行處理，直排水體。大部分公司現(xiàn)有的廢水處理體系不能夠消化循環(huán)水的總氮。因此需要新建污水站，采用厭氧-好氧-二沉池的工藝進行脫氮處理，占地面積大，脫氮效率低。

三、湛清HDN工藝處理循環(huán)水總氮

蘇州湛清環(huán)保經(jīng)過三年對生化法處理工業(yè)廢水的深入研究，提出一項穩(wěn)定實現(xiàn)總氮達標的HDN反硝化技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上解決了污泥回流的復雜性，并根據(jù)水力流態(tài)特性加速了氮氣的排放，使整體結(jié)構(gòu)的反應死區(qū)幾近乎無，并特地引進荷蘭本土反硝化菌，用三年時間加以馴養(yǎng)并擇優(yōu)篩選富集，最終培養(yǎng)出一類可適應工業(yè)廢水高毒性、高濃性特質(zhì)的反硝化菌，使反硝化速率大大提升，并在短時間內(nèi)可實現(xiàn)迅速富集；另外，通過對數(shù)百種材質(zhì)填料試用分析后，通過改性并與培養(yǎng)出的反硝化菌相互匹配，研發(fā)出一種具有更加豐富微觀孔道且反硝化菌更易附著富集的專屬定制填料，實現(xiàn)了總氮的快速、高效提標。

脫氮效率高——正常運行脫氮負荷1kg N/m³·d，出水總氮穩(wěn)定達標

占地面積小——10t/h的處理量，降低20mg/L總氮，占地面積僅6㎡

易操作維護——全自動控制，無需更換填料，反沖洗水量少、頻率低

污泥產(chǎn)量少——反沖洗排出的少量微生物回流至生化池繼續(xù)分解

運行成本低——去除20 mg/L的總氮，噸水成本小于1元

四、案例介紹

山東某化工廠產(chǎn)生800噸/天的工業(yè)循環(huán)冷卻水，其中循環(huán)水總氮濃度在30-50mg/L之間波動，原先考慮用厭氧-好氧-沉淀的工藝進行處理，占地面積大，湛清環(huán)保經(jīng)過小試-中試以后，驗證了技術(shù)可行性，經(jīng)過設計，上了兩套總氮處理設備進行處理循環(huán)水總氮，目前出水總氮穩(wěn)定在10mg/L以下，達到外排標準。

為了更好的了解污水處理的運行和處理方式，我們專門請了老師來為我們專門講解。

生物池，此生物池的處理方法是活性污泥法，利用厭氧區(qū)，聚磷菌處于優(yōu)勢菌種進行除磷。在缺氧區(qū)，利用反硝化作用進行脫氮。而且生物池中好氧區(qū)是底部連通型的，底部有曝氣盤。規(guī)格6m深，面積3萬8平米每個。其中生物池中的活性污泥停留的時間是11—12小時。

然后是二沉池，直徑38m ，深4m，運用四周進，四周出。上部有刮泥機，進行泥水分離。

隨后重點講述UCT工藝。UCT工藝與傳統(tǒng)的A/0工藝類似，反應池由厭氧、缺氧、好氧三部分組成，其基本原理是原污水和含磷回流污泥進入?yún)捬醴磻�池進行磷的釋放和吸收低分子量有機物;在缺氧池，以進水中的有機物為碳源，利用混合液回流帶入的硝酸鹽進行反硝化脫氮;然后從缺氧池進入曝氣池，進一步去除BOD， 進行硝化反應和磷的過量吸收;在沉淀池中進行泥水分離，富磷污泥通過排剩余污泥把磷排出處理系統(tǒng)，達到生物除磷的目的。

厭氧池:厭氧發(fā)酵菌將污水中的可生物降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化為VFA 這類分子量較低的發(fā)酵中間產(chǎn)物。聚磷菌利用其合成自身的細胞質(zhì)，大量繁殖。

缺氧池:反硝化細菌利用好氧區(qū)中回流液中的硝酸鹽以及污水中的有機基質(zhì)進行反硝化，達到同時除磷脫氮的效果。

好氧池:聚磷菌在利用污水中殘留的有機基質(zhì)的同時，主要通過分解其體內(nèi)貯存的PHB所放出的能量維持其生長，同時過量攝取環(huán)境中的溶解態(tài)磷。硝化菌將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化成為硝酸鹽。

UCT工藝與A2/0工藝不同之處在于沉淀池污泥回流到缺氧池而、不是回流到厭氧池，這樣可以防止由于硝酸鹽氮進入?yún)捬醭兀�破壞厭氧池的厭氧狀態(tài)而影響系統(tǒng)的除磷率。增加了從缺氧池到厭氧池的混合液回流，由缺氧池向厭氧池回流的混合液中含有較多的溶解性BOD，而硝酸鹽很少，為厭氧段內(nèi)所進行的有機物水解反應提供了最優(yōu)的條件。在實際運行過程中，當進水中總凱氏氮TKN與COD的比值高時，需要降低混合液的回流比以防止N03-進入?yún)捬醭�。但是如果回流比太小，會增加缺氧反應池的實際停留時間，而實驗觀測證明，如果缺氧反應池的實際停留時間超過1h，在某些單元中污泥的沉降性能會惡化

最后我們收集了生物二沉池中的水質(zhì)來進入陳三橋污水處理廠內(nèi)的實驗室進行測量，水質(zhì)處理后的水質(zhì)符合：SS指標20、總N指標10、BOD指標10、氨氮指標5.也收集了一些活性污泥，進行簡單研究。

小結(jié)：通過這次社會實踐，我們對污水處理

過程有了進一步的認識，使我在學生階段能夠程度深入學習活性污泥法的處理工藝. 有利于把課本知識與實踐相結(jié)合，為以后從事環(huán)保工作打下良好的基礎�；钚晕勰喾ㄊ悄壳疤幚沓鞘泻凸�業(yè)污水普遍采用的好氧生化處理技術(shù).其工藝流程較為簡單,處理成本低,而處理效果好,BOD/COD去除率高,因而能得到廣泛的青睞。

氨氮廢水處理方法

前言：氨氮廢水處理方法是什么？這是很多人的疑惑，其實也不難的，下面為就大家簡單講講最有效，最快速解決氨氮廢水方法~

污水氨氮超標怎么辦？【希潔環(huán)�！�

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污水中氨氮形式：廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩大類，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等等。共分四種：有機氮.氨氮.亞硝酸氮（NO2-）和硝酸氮（NO3-）。而自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮(NO3-）為主。高氨氮廢水的一般的形成是由于氨水和無機氨共同存在所造成的，一般上ph在中性以上的廢水氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用，ph在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由于無機氨所導致。

生態(tài)環(huán)境：氨氮對水生物起危害作用的主要是游離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，并隨堿性的增強而增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密切關(guān)系，一般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強，對魚的危害類似于亞硝酸鹽。

生物處理法：就是我們常說的生物脫氮，主要包括氨化、硝化、反硝化最終以氮氣從水中脫出。生物脫氮現(xiàn)在又很多成熟的工藝，在水處理中非常常見。

化學法除氨氮：是根據(jù)廢水中污染物的性質(zhì)，必要時投加某種化工原料（氨氮去除劑SN-1），在一定的工藝條件下（溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等）進行化學反應，使廢水中污染物生成溶解度很小的沉淀物或聚合物，或者生成不溶于水的氣體產(chǎn)物，從而使廢水凈化，或者達到一定的去除率。選擇合適的化工原料也很重要。

氨氮廢水處理方法最快速的方法是投加氨氮去除劑SN-1，無需改變原有工藝流程，直接投加，去除劑96%以上。

——責任編輯：希潔化學

咨詢工程師：189-2617-3730（微信同步）

焦化廢水處理一直是國內(nèi)外污水處理領域的一大難題。廢水中污染物組成復雜，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴和氧硫氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。

目前，國內(nèi)80％的焦化廠普遍采用的是以傳統(tǒng)生物脫氮處理為核心的焦化廢水工藝流程。分為預處理、生化處理以及深度處理。預處理主要采用物理化學方法，如除油、蒸氨、萃取脫酚等；生化處理工藝主要為A/O、A2/O等工藝；深度處理主要工藝有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。

下面，江蘇帕斯瑪?shù)男【帉�為您講解一下我們常用的幾種處理方法：

物理處理法

1、吸附法

吸附法是利用多孔性吸附劑吸附污水中的一種或幾種溶質(zhì)，使污水得到凈化。活性炭是最常用的一種吸附劑，活性炭吸附法適用于污水的深度處理。

2、混凝和絮凝沉淀法

混凝法是向污水中加入混凝劑并使之水解產(chǎn)生水合配離子及氫氧化物膠體，中和污水中某些物質(zhì)表面所帶的電荷，使這些帶電物質(zhì)發(fā)生凝集，是用來處理污水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低污水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化污水的深度處理。 該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。

3、Fenton試劑法

Fenton試劑是由H2O2和Fe2+混合得到的一種強氧化劑，由于其能產(chǎn)生氧化能力很強的61OH自由基，在處理難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機污水時，具有反應迅速，溫度和壓力等反應條件緩和且無二次污染等優(yōu)點。因此，近30年來越來越受到國內(nèi)外環(huán)保工作者的廣泛重視。

生化處理法

生化處理法是一種利用微生物氧化分解污水中有機物的方法，常作為焦化污水處理系統(tǒng)中的二級處理。

1、A/O與A2/O法

目前國內(nèi)主要采用A/O與A2/O工藝及其變異型脫氮工藝進行焦化污水的脫氮處理，脫氮效果較好。Min Zhang等對A-A-O工藝與A-O工藝進行了比較，實驗表明：A-A-O工藝在NH3-N去除和反硝化方面均優(yōu)于A-O工藝，特別是反硝化率方面A-A-O工藝是A-O工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化污水就是對原A-O工藝優(yōu)化后，采用了A-A-O工藝。目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，但由于條件控制復雜，投資費用高，為保證處理效果，運行中污泥及污水回流量較大，增加了動力消耗，且內(nèi)循環(huán)液帶入大量溶解氧，使反硝化池內(nèi)難于保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化過程降低了脫氮效率。

2、SBR法

SBR池兼均化、沉淀、生物降解及終沉等功能于一體。國內(nèi)外對SBR法研究的結(jié)果表明此法工藝簡單、運行費用低、運行管理簡單，同時不必設調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。SBR反應池生化反應能力強，處理效果好，能有效地防止污泥膨脹，耐沖擊負荷能力強，工作穩(wěn)定性強。用它來處理焦化污水，NH3-N的去除率達60%，傳統(tǒng)SBR法對焦化污水降解效率不高。

3、氧化溝技術(shù)

隨著氧化溝技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列脫氮技術(shù)與氧化溝技術(shù)相結(jié)合的污水處理工藝流程。按照運行方式，氧化溝可以分為連續(xù)工作式、交替工作式和半交替工作式。連續(xù)工作式氧化溝，如帕斯韋爾氧化溝、卡魯塞爾氧化溝。奧貝爾氧化溝在我國應用比較多，這些氧化溝通過設置適當?shù)娜毖醵巍⒑醚醵味寄苋〉幂^好的脫氮效果。

化學處理法

1、催化濕式氧化技術(shù)

催化溫式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)N2和CO2排放。該技術(shù)的研究始于20世紀70 年代，是在Zim-merman的濕式氧化技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點。但是，由于其催化劑價格昂貴，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，國內(nèi)很少將該法用于污水處理。

2、臭氧氧化法

臭氧是一種強氧化劑，能與污水中大多數(shù)有機物，微生物迅速反應，同時還可起到脫色、除臭、殺菌的作用。該法不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于污水的深度處理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。

3、光催化氧化法

光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應，產(chǎn)生具有較強反應活性的電子(空穴對)，這些電子(空穴對)遷移到顆粒表面，便可以參與和加速氧化還原反應的進行。光催化氧化法對水中酚類物質(zhì)及其他有機物都有較高的去除率。在最佳光催化條件下，控制污水流量為3600mL/h，就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下，且檢測不出多環(huán)芳烴。

水資源危機是當今世界面臨的重要問題，水資源的嚴重匱乏已經(jīng)成為制約我國國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。燃煤火電廠是我國工業(yè)用水的大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業(yè)用水中約40%用于燃煤火電廠，燃煤火電廠每年排水約占全國工業(yè)企業(yè)排放量的10％。隨著生態(tài)文明建設號角的吹響，“廢水零排放”在火電企業(yè)越來越多地被提及，火電廠廢水零排放要求利用先進的水處理技術(shù)，實施廢水處理后回用，真正實現(xiàn)火電廠廢水零排放，這將是發(fā)電企業(yè)節(jié)約水資源、降低環(huán)境污染、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

零排放并不是說不排放水，而是不將有害物質(zhì)通過水體排放到自然環(huán)境中，電廠生產(chǎn)使用的水資源最終以蒸汽的形式排放到環(huán)境中，或者在電廠內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)中留存，這樣大大提高了水資源利用率，同時避免自然環(huán)境遭到污染水體的污染，保證居民用水安全。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，目前以及今后的水資源將會一直處于相對匱乏的狀態(tài)，污水零排放是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。零排放對水處理技術(shù)的要求非常之高，需要很高的技術(shù)投入，因此其資金投入與嚴格的管理制度與監(jiān)管制度是必不可少的。

江蘇帕斯瑪環(huán)境科技有限公司研究的脫硫廢水的零排放處理工藝是：常規(guī)處理出水入EDR濃、淡水分離，淡水入調(diào)節(jié)池與循環(huán)系統(tǒng)排水、生活污水、經(jīng)預處理的工業(yè)廢水、初期雨水等混合，入AO生化池生物脫氮，生物處理出水采用“UF+RO”的中水回用工藝，RO淡水入鍋爐補給水處理系統(tǒng)進水端，RO濃水回流至EDR進水端，EDR濃水入蒸發(fā)析鹽設備。

在現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活中，合理運用燃煤電廠脫硫廢水零排放處理工藝，能夠有效降低污水排放量，提高水資源利用率，全面提高企業(yè)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。當前社會發(fā)展形勢下對環(huán)境保護的要求不斷提高，燃煤電廠脫硫廢水零排放處理工藝的應用勢在必行，為建設清潔環(huán)保型燃煤電廠提供可靠的技術(shù)支持，推進整個社會的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

公司網(wǎng)址：脫硫廢水處理系統(tǒng)

想知道污水處理市場的發(fā)展起源嗎？想了解更多有關(guān)污水處理設備的最新信息嗎？在這個特殊的教師節(jié)日子里，相信你已經(jīng)被各種各樣“祝師福”刷屏。作為一個敬業(yè)的水處理公眾號，當然也不忘帶你領略一番污水處理市場來時的路，追溯其師出何處？

早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。但由于當時需求性不強，我國生活污水仍以農(nóng)業(yè)灌溉為主。
 

二級處理階段，有機物的處理工藝主要有生物膜法和活性污泥法，但隨著在實際生產(chǎn)中的廣泛應用和技術(shù)上的不斷革新改進，20世紀40-60年代，活性污泥法逐漸取代了生物膜法，成為污水處理的主流工藝。并且又在活性污泥法中衍生了出了一系列的脫氮除磷工藝。

這些脫氮除磷工藝包括：除磷、脫氮、A2O、氧化溝、SBR、CASS、MSBR和新型脫氮除磷技術(shù)（ANAMMOX-SHARON 組合工藝）。
 

然而在第三級處理階段時，隨著生活質(zhì)量的提高，污水處理廠的側(cè)重點不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水質(zhì)。膜技術(shù)開始顯現(xiàn)其獨特優(yōu)勢。生物膜技術(shù)又重新被重視起來，目前，應用較多的膜處理技術(shù)主要有微濾、超濾、反滲透和膜生物反應器（MBR）技術(shù)。

回顧整個歷史過程，城市生活污水處理的足跡隨著人類健康的需求、水環(huán)境質(zhì)量的變化、污水的處理程度在一級級的加深，同時也在鞭策污水處理設備的操作、占地、程序步驟、能源資源的投入一點點地簡化。我們希望未來我們擁有更先進的技術(shù)為環(huán)境帶來最大限度的潔凈，也希望人們能更加愛惜身邊環(huán)境，防污大于截污。

以上便是華清朗意環(huán)保小編在此教師節(jié)之際為你帶來的水處理時代梳理，真誠希望對你理解水處理的發(fā)展史有用。我們也將秉承質(zhì)量至上，客服為尊的宗旨，繼續(xù)為你們服務！如果你還有更多關(guān)于污水處理設備的疑問，請關(guān)注華清朗意環(huán)保微信公眾號吧~ 我們將很樂意為你解答。

氧化溝工藝

　　氧化溝是活性污泥法的一種變形，其池體狹長，故稱為氧化溝。氧化溝有多種構(gòu)造型式，典型的有：A：卡羅塞式；B：奧巴爾型；C：交替工作式氧化溝；D：曝氣—沉淀一體化氧化溝
氧化溝技術(shù)已廣泛應用于大中型城市污水處理廠，其規(guī)模從每日幾百立方米至幾萬立方米，工藝日趨完善，其構(gòu)造型式也越來越多。

氧化溝工藝的優(yōu)點：

進出水裝置簡單；污水的流態(tài)可看成是完全混合式，由于池體狹長，又類似于推流式；BOD負荷低，處理水質(zhì)良好；污泥產(chǎn)率低，排泥量少；污泥齡長，具有脫氮的功能。

缺點：
但氧化溝工藝與SBR和普通活性污泥工藝比較，能耗高，且占地面積較大。

A/O法

　　即厭氧—好氧污水處理工藝，流程如下：
生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內(nèi)設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。

A/O法的優(yōu)點：

①體積負荷高，停留時間短，節(jié)約占地面積；
②生物活性高；
③有較高的微生物濃度；
④污泥產(chǎn)量低；
⑤出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；
⑥動力消耗低；
⑦不產(chǎn)生污泥膨脹；

⑧掛膜方便，可間歇運行；
⑨工藝運行簡單，操作方便，抗沖擊負荷能力強。

缺點：
目前存在的問題主要是池內(nèi)填料間的生物膜有時會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，尚待改進。研究的方向是針對不同的進水負荷控制曝氣強度，以消除堵塞；其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質(zhì)合適的填料。

SBR法

　　由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，并衍生出許多種新型SBR處理工藝。

SBR工藝優(yōu)點：

出水水質(zhì)較好；不產(chǎn)生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。
缺點：

　　其缺點是池容和設備利用率低，占地面積較大、運行管理復雜，自控水平要求高。

曝氣生物濾池

　　曝氣生物濾池是 90 年代初興起的污水處理新工藝，已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行。該工藝具有去除 SS 、 COD 、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除 AOX （有害物質(zhì)）的作用其特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好：運行能耗低，運行費用省。

BAF工藝的優(yōu)點：
1 、總體投資省，包括機械設備、自控電氣系統(tǒng)、土建和征地費；
2 、占地面積小，通常為常規(guī)處理工藝占地面積的80% ，廠區(qū)布置緊湊，美觀；
3 、處理出水質(zhì)量好，可達到中水水質(zhì)標準或生活雜用水水質(zhì)標準；
4 、工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動力消耗低，處理單位污水的電耗低；
5 、過濾速度高，處理負荷大大高于常規(guī)處理工藝；
缺點：

曝氣生物濾池運行維護較復雜，尤其是填料的反洗與更換，從而導致運行費用也較高。

MBR工藝

　　膜-生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，省掉二沉池。

MBR的技術(shù)優(yōu)勢：
1、出水水質(zhì)好

2、 工藝參數(shù)易于控制，能實現(xiàn)HRT與SRT的完全分離

3、 設備緊湊，省掉二沉池，占地少

4、 剩余污泥產(chǎn)量少

5、 有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖

6、 克服了常規(guī)活性污泥法中容易發(fā)生污泥膨脹的弊端

系統(tǒng)可采用PLC控制，易于實現(xiàn)全程自動化
缺點：

MBR工藝造價相對較高，為普通污水處理工藝的1.5-2.0倍。國產(chǎn)膜片質(zhì)量較差、使用時間較短，進口膜片價格過高，運行維護及更換費用較高

各種工藝之比較

　　為了降低投資和運行成本，因地制宜地進行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必要的。進行多種工藝方案的比較，包括投資費用、運行費用、占地面積、出水水質(zhì)、后期管理等各方面進行系統(tǒng)的比較，因地制宜的選擇適合的工藝。

在生活污水中的應用

　　隨著我國水處理工藝技術(shù)的不斷改進，近兩年A-O、BAF及MBR工藝應用越來越廣，前些年氧化溝工藝的應用較多，造價較低，適用于土地資源較豐富的地區(qū)。

占地面積與總池容

　　氧化溝與SBR工藝占地面積較大，A-O、BAF工藝占地面積較小，MBR占地面積最�。�為普通工藝占地面積的60%）。

投資費用

　　相比較而言，氧化溝、SBR投資費用最低，A-O較低，MBR和曝氣生物濾池造價相對較高，BAF較普通工藝高出25%左右，MBR根據(jù)膜的不同，價格相差較大（采用國產(chǎn)膜，總投資較普通工藝高出40%左右，進口膜則要高80%）。

運行成本及管理

SBR自動化程度要求較高；氧化溝自動化程度較低；BAF反洗等很難實現(xiàn)自動化操作，需人工操作，則人工費較高；若不考慮折舊費，單從人工費、電費、藥劑費來考慮每日運行費用，MBR最低，為0.35元/d左右，BAF、A-O在0.50元/d左右；若考慮折舊費，考慮到MBR和BAF維護及更換費用較高，則其運行費用比A-O要高。

出水水質(zhì)

MBR 、BAF、A-O工藝出水水質(zhì)較好，可滿足回用標準，耐沖擊負荷較高，運行穩(wěn)定。

結(jié)論

　　每項工藝技術(shù)都有其優(yōu)點、特點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，因此，要根據(jù)現(xiàn)場情況做出適宜的選擇。根據(jù)甲方提供的相關(guān)資料，在可利用面積較少的前提下，不推薦使用氧化溝和SBR工藝。
同時，為了降低投資和運行成本，確保出水水質(zhì)，根據(jù)技術(shù)上合理，經(jīng)濟上合算，管理方便，運行可靠且有利于近、遠期結(jié)合的原則，進行工藝方案的優(yōu)化抉擇。

——責任編輯：希潔化學

污水氨氮超標原因

1.生化池中溫度過低，導致菌種活性不高，分解能力下降；

2.生化池中污泥的泥齡太長；

3.分頓控制時間短，難控制；

4.硝化反應沒有控制好PH等。

解決辦法：

(1) 減少進水量，減小內(nèi)回流比，延長好氧單元的實際水力停留時間，提高硝化效果密切關(guān)注其他水質(zhì)指標及污泥指標的變化;

(2) 盡量避免出現(xiàn)污泥解體或污泥膨脹現(xiàn)象;若出現(xiàn)該情況則應迅速向系統(tǒng)中投加氓凝劑或鐵鹽，改善污泥絮凝及沉降性能;

(3) 關(guān)注 pH 及 TP 情況，盡量保證系統(tǒng)處于弱堿性環(huán)境，必要時向系統(tǒng)中投加適量的Na2C03以補充硝化所需的堿度;

(4) 若反應器內(nèi)TP濃度顯著低于平時水平，則應向系統(tǒng)中補充適當?shù)牧姿岫�氫餌或磷肥，改善污泥的絮凝效果及硝化能力;

(5) 加大外回流比、維持生化單元相對較高的 污泥濃度，提高系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力;

(6) 適當提高 DO 濃度 (2.5 -4.0 mglL) ，改善 硝化效果;

(7) 待這部分污泥進入二沉池后，減少外回流量并增大剩余污泥排放量，將此部分污泥盡快進行無害化處理;

(8) 若條件允許，可以分別測定污泥呼吸指數(shù) 及硝化速率，協(xié)助超標原因的判斷;

(9) 加大取樣化驗分析頻次，檢驗所采取的應 急措施對出水水質(zhì)的改善效果，否則應更換其他方法或多種方法聯(lián)用，盡量縮短處理系統(tǒng)的恢復時間。

常用的氨氮超標處理方法：

生物脫氮法：

生物法除氮的工藝很多，通常有AO、AAO、UCT工藝以及生物膜、生物濾池跟氧化溝，每種工藝都包括有厭氧段和好氧段。

AAO工藝主要是通過厭氧、缺氧、好氧交替運行來達到脫氮的效果，因為絲狀菌不能大量增殖，所以一般不會發(fā)生污泥膨脹的現(xiàn)象，SVI值一般小于100。在運行中勿需投藥，但要在厭氧缺氧段需要不斷攪拌以增加溶解氧，減少停留時間，防止出現(xiàn)污泥大量釋磷。具有運行費用低的特點，但是脫氮效果也很難再進一步提高。

希潔氨氮去除劑：

投加希潔氨氮去除劑，無需改變原有工藝流程，可直接投加，操作簡單方便，藥劑主要是通過跟游離氨和銨離子形成氮氣來達到去除的效果，希潔氨氮去除劑具有投加量少，對氨氮的去除率髙，處理結(jié)果穩(wěn)定，不會產(chǎn)生二次污染。同時還有脫色、降低COD等輔助功能，具體投加量可以根據(jù)實際情況來調(diào)整，成本可控。

——責任編輯：希潔化學

流化床填料特點：

流化床填料是采用優(yōu)質(zhì)的共聚材料，長時間浸泡在廢水不會降解，也不會對微生物有毒害作用，優(yōu)于采用其它諸如聚氯乙烯等材料。

特殊的結(jié)構(gòu)，空心填料結(jié)構(gòu)為內(nèi)外共有三層空心圓，每個圓內(nèi)有1條棱，外有36條棱，經(jīng)多次研究開發(fā)成功，采用一次成型。 高的比表面積，普通微生物比表面積為90-180，空心填料的比表面積可達600，雙比面積高達860以上，由于具有高的比表面積，則單位容積內(nèi)生物量就高，可以達到水力停留時間短的目的。

微生物的高活性。在填料的表面生長的微生物膜由于填料流化碰撞。曝氣沖刷使微生物處于高活性的對數(shù)增長期，處理效率高， 空心填料為飄浮型，更換方便，使用壽命長，脫氮、分解有機物能力強，達到去除氨氮目的。

訂貨請明確所需填料流化床填料規(guī)格型號、數(shù)量等。

更多流化床填料相關(guān)內(nèi)容請瀏覽：流化床填料,流化床填料價格|報價-廣州市綠燁環(huán)保設備有限公司

石化廢水主要是指在石油煉化、加工過程中產(chǎn)生的廢水，該類廢水具有水量大、水質(zhì)復雜、有機污染物濃度高、毒性大，難生物降解等特點，屬于較難處理的工業(yè)廢水，對環(huán)境污染嚴重。

中國目前每年的工業(yè)廢水排放量超過2.1×1010t，石化廢水排放量大約占3%-4%。石化廢水的二級處理一般采用活性污泥法為主的處理工藝，處理后的出水COD一般在100mg·L-1左右。石化工業(yè)園區(qū)內(nèi)有些裝置出水含磷較高，如丁苯橡膠廢水，造成最終二級出水中TP濃度偏高。隨著世界各國對水體水生態(tài)和飲用水安全標準的提高，中國政府于2015年7月實施《石油化學工業(yè)污染物排放標準》(GB31571-2015)，二級出水中COD、TP等主要有機污染物濃度達標壓力較大，我國大部分石化綜合污水廠面臨著深度處理的技術(shù)需求。

曝氣生物濾池(BAF)是一種膜法生物處理工藝，可以用于SS去除，有機物去除，硝化除氮、反硝化脫氮和除磷等，具有比表面積大、有機負荷高、工藝簡單、過濾作用好及易于反沖洗等特點，在國內(nèi)外污水深度處理中已廣泛應用。臭氧由于其強氧化性(氧化還原電位為2.07V，在水中僅比氟原子、氧原子和羥基自由基低)，能夠顯著地改變有機物的分子結(jié)構(gòu)，提高廢水的生化性，在污水處理方面研究一直備受關(guān)注。

臭氧和BAF組合工藝既發(fā)揮了化學氧化的有效性，又兼顧了生物處理的經(jīng)濟型，在石化廢水深度處理方面有廣闊的應用前景。近年來，臭氧和BAF組合工藝在工業(yè)廢水深度處理中得到了廣泛應用，并且發(fā)現(xiàn)BAF-臭氧組合工藝更適合于石化二級出水的深度處理。但是目前研究多集中于COD處理效果，對TP處理效果研究很少。由于BAF的結(jié)構(gòu)導致生物除磷的效果非常有限，需要投加鐵鹽等除磷藥劑來強化除磷。

為了同時降低COD與TP濃度，以達到最新排放標準要求，本研究探究了投加FeSO4·7H2O的BAF-臭氧強化組合工藝對石化二級出水的處理效果，同時在機制上對處理過程中有機物的相對分子質(zhì)量及種類變化情況進行了探討，以期為BAF-臭氧組合工藝原位投加FeSO4·7H2O強化處理石化二級出水的應用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1、材料與方法

1.1試驗用水和試驗裝置

1.1.1試驗用水

試驗用水取自某石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠二級出水，園區(qū)內(nèi)主營石油化工兼有少量化肥廠，該廠承接了園區(qū)內(nèi)60余套生產(chǎn)裝置排放的廢水，采用水解酸化、A/O法進行生化二級處理，水質(zhì)隨不同裝置的檢修具有一定的波動性。試驗期間主要水質(zhì)特征為：pH6-8，COD60-120mg·L-1，NH4+-N的平均值為5.83mg·L-1，TP的平均值為1.37mg·L-1。

1.1.2試驗裝置及運行

試驗裝置為有機玻璃制作的上向流BAF-臭氧，共兩組(投加FeSO4·7H2O組為1號，不投加FeSO4·7H2O的對照試驗組為2號)，其尺寸及結(jié)構(gòu)相同。BAF-臭氧組合工藝裝置如圖1所示，BAF反應柱和臭氧反應柱內(nèi)徑分別為70mm和100mm，高度均為1.6m，內(nèi)部填充火山巖濾料，填充高度分別為0.8m和0.7m。反應器均使用蠕動泵BT-100型創(chuàng)銳作為進水泵，BAF反應柱在底部曝氣，采用曝氣泵、流量計控制曝氣量，BAF使用蠕動泵投加FeSO4·7H2O。臭氧制備以工業(yè)級純氧作為氧氣源、山美水美YG-5臭氧發(fā)生器、防腐蝕臭氧專用流量計、LIMICEN臭氧濃度監(jiān)測儀組合運行。

圖1 反應器流程示意

1號和2號兩組試驗同時進行，根據(jù)課題組前期研究，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為9mg·L-1時強化除磷效果較好，確定BAF段工藝參數(shù)HRT=1h，氣水比3:1，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為9mg·L-1;課題組前期研究表明投加量為10mg·L-1時臭氧氧化效果較好，確定臭氧投加量為10mg·L-1，HRT=30min。石化廢水二級出水有機污染物種類較多、水質(zhì)變化較大，工藝連續(xù)運行10d觀察污染物去除效果。

1.2測試指標與測試方法

1.2.1常規(guī)指標分析方法

試驗分析的常規(guī)指標COD、NH4+-N和TP等，均采用國家標準分析方法進行測定。廢水中有機物分子量分級采用超濾法，具體操作參照文獻進行。

1.2.2三維熒光分析方法

采用日本日立公司出產(chǎn)的HITACHIFL-7000型三維熒光分光光度計對所取的水樣進行三維熒光測定。為防止水樣中的非溶解性顆粒對水樣測定的影響，水樣需先經(jīng)過0.45μm醋酸纖維膜過濾，再進行測定。激發(fā)波長200-500nm與發(fā)射波長為250-550nm，狹縫寬度5nm，等高線寬度10nm，掃描速率為12000nm·min-1的條件下，測定樣品的三維熒光光譜特性。數(shù)據(jù)采用Origin軟件進行處理，以等高線圖表征。

1.2.3 GC-MS測試方法

采用文獻中方法對水樣進行預處理后，經(jīng)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀定性分析(Agilent7890，美國)，所測得圖譜與NIST質(zhì)譜圖數(shù)據(jù)庫進行對比獲得樣品信息。HP-5MSUI型色譜柱，對水樣進行半揮發(fā)性有機物定性分析。采用毛細色譜柱HP-5MS，30m×250μm×0.25μm;升溫程序：初始溫度40℃保持3min，以8℃·min-1的速率升溫至200℃保持3min，然后以10℃·min-1的速率升溫到280℃保持1min，后運行溫度300℃;載氣流速9mL·min-1的高純氦氣(>99.999%);分流比5∶1;進樣口溫度260℃。質(zhì)譜條件：電離方式為電子轟擊源，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，EI源為70eV。掃描方式為全掃描，質(zhì)量掃描范圍29-350m/z，溶劑延遲時間2.5min。

2、結(jié)果與討論

2.1組合工藝運行效果

2.1.1組合工藝對COD的去除

1號、2號組合工藝對COD的去除效果如圖2所示。進水COD平均濃度為82.91mg·L-1，1號BAF出水COD平均濃度為73.61mg·L-1，臭氧出水平均濃度為39.63mg·L-1，平均去除率為52.20%;2號BAF出水COD平均濃度為76.91mg·L-1，臭氧出水平均濃度為53.85mg·L-1，平均去除率為35.05%。1號組合工藝COD去除率較2號組合工藝高17.15%，F(xiàn)e2+的投加對組合工藝中BAF段和臭氧段COD去除效果均有提高，對臭氧段提高效果最為明顯。

1號組合工藝中，BAF段對COD的去除效率較2號BAF段高4%左右，F(xiàn)eSO4·7H2O對COD的去除有一定的促進作用。這是由于投加FeSO4·7H2O增加了濾料的截留能力;Fe2+帶正電荷，促進了有機物向帶負電的微生物細胞膜表面的遷移;同時Fe也是微生物生長所需要的一種金屬元素，適量的Fe會促進微生物的代謝作用。由圖2可以看出，COD的去除主要集中于臭氧工藝段，其中1號組合工藝臭氧平均去除率為40.98%，2號組合工藝臭氧平均去除率為27.81%，投加鐵鹽后臭氧對COD的去除效果明顯升高。這是因為投加FeSO4·7H2O后，BAF出水含有Fe2+和Fe3+，這兩種離子是常見的臭氧氧化均相催化劑，Sauleda等提出了Fe2+催化分解臭氧形成·OH的機制，見反應式(1)和(2)。

臭氧在Fe離子催化作用下形成的·OH與有機物的反應速率更高、氧化性更強，可以氧化臭氧單獨氧化無法降解的小分子有機酸、醛等，可以將有機物完全礦化，提高污水中有機物的去除率。

2.1.2組合工藝對TP的去除

1號、2號組合工藝對TP的去除效果如圖3所示。進水TP平均濃度為1.37mg·L-1，1號BAF出水TP平均濃度為0.46mg·L-1，臭氧出水平均濃度為0.39mg·L-1，TP平均去除率為71.50%;2號BAF出水TP平均濃度為1.27mg·L-1，臭氧出水平均濃度為1.10mg·L-1，TP平均去除率為19.69%。1號組合工藝TP去除率明顯高于2號組合工藝，這說明FeSO4·7H2O的投加對BAF-臭氧組合工藝去除TP有非常明顯的促進作用，由圖3可以看出，TP的去除主要在BAF段進行。

圖3 組合工藝對TP的去除效果

1號BAF段TP平均去除率為66.52%，較2號BAF段高約60%，這是因為鐵鹽是一種高效的化學除磷藥劑，化學強化除磷和生物協(xié)同除磷相結(jié)合，大大促進了除磷效果，與課題組前期研究得出的FeSO4·7H2O能有效強化BAF對石化二級出水除磷作用結(jié)論一致。經(jīng)過臭氧的氧化，出水TP的濃度繼續(xù)降低。大分子有機物在無機膠體顆粒(正磷酸鹽沉淀)表面形成有機物保護層，造成雙電層排斥作用，使膠體的穩(wěn)定性增加。而臭氧氧化可使大分子有機物轉(zhuǎn)化至小分子物質(zhì)，將稠環(huán)芳烴的多環(huán)結(jié)構(gòu)和共軛鍵的物質(zhì)斷裂、加成，破壞有機物對膠體保護作用，使得膠體脫穩(wěn)后沉降被臭氧段濾料截留。與2號臭氧段相比，1號臭氧段TP去除效率有所升高，但是升高幅度較小。

2.2不同分子量有機物去除特性

BAF降解和臭氧氧化對廢水中有機物的相對分子質(zhì)量的變化有顯著影響。圖4是兩個反應器對不同分子量有機物的去除情況比較。從中可以看出，原水中溶解性有機物主要集中在相對分子質(zhì)量小于1×103之內(nèi)，經(jīng)過BAF-臭氧組合工藝處理后，兩組工藝出水有機物總量大幅下降。

圖4

BAF-臭氧處理前后相對分子質(zhì)量分布及TOC對比

經(jīng)過BAF處理后，兩組工藝各梯度的相對分子質(zhì)量有機物都有一定去除，其中分子量3×103-5×103的有機物去除最為明顯。1號組合工藝BAF段出水各分子量有機物去除效率高于2號組合工藝，這是由于FeSO4·7H2O在水解過程中形成的Fe2+、Fe3+高價態(tài)正電荷離子通過靜電引力，可置換膠體顆粒表面較多的低價正離子，使雙電層變薄，進而使得排斥勢壘減弱直至消失，膠體顆粒發(fā)生凝聚作用，因此，F(xiàn)eSO4·7H2O在水解過程中形成的Fe2+、Fe3+絡合物能與廢水中的膠體顆粒絮凝沉，可有效地去除廢水中的有機物。與BAF段出水趨勢相反，兩組工藝臭氧段出水中相對分子質(zhì)量3×103-5×103的有機物所占比例升高，而大分子有機物(相對分子質(zhì)量>5×103的有機物)總量大幅下降，這可能是因為臭氧將相對分子質(zhì)量5×103以上的有機物破碎分解，生成部分相對分子質(zhì)量3×103-5×103的有機物。由圖4(b)中看出，原水相對分子質(zhì)量小于1×103的有機物占52%左右，經(jīng)過BAF-臭氧處理后，1號、2號組合工藝臭氧段出水中相對分子質(zhì)量小于1×103的有機物所占百分比分別為75.39%和65.38%，較臭氧氧化前顯著升高。這是由于O3臭氧具有極強的氧化性，破壞CC、NN、CO等不飽和鍵，可將大分子物質(zhì)氧化成低毒、易降解小分子、甚至徹底礦化為CO2和H2O。

圖5 BAF-臭氧處理石化二級出水前后三維熒光圖

1號組合工藝臭氧氧化效率高于2號組合工藝，這是因為1號組合工藝BAF出水中含有一定量的Fe2+、Fe3+絡合物，這些物質(zhì)作為催化劑，臭氧在其表面被吸附富集，并與催化劑表面羥基基團作用，羥基基團促進臭氧分解，形成的·OH使有機物的降解速率更高。

2.3三維熒光光譜特征研究

石化二級出水、1號、2號工藝各段出水中溶解性有機物三維熒光光譜如圖5所示，其主要熒光峰有3個，其中，F(xiàn)lu1為色氨酸類芳香族蛋白質(zhì)熒光峰;Flu2為類溶解性微生物代謝產(chǎn)物熒光峰;Flu3為類腐殖酸的熒光峰。通過進一步分析三維熒光光譜的數(shù)據(jù)矩陣，得到各熒光峰的位置及對應的熒光強度(FI)見表1。Flu4表征水樣中總熒光峰，其熒光強度是水樣中Flu1-Flu3熒光峰的熒光強度之和。石化二級出水經(jīng)過2號工藝BAF處理后各熒光峰強度提高，這是因為一些溶解性微生物代謝產(chǎn)物例如多糖、蛋白、腐殖質(zhì)物質(zhì)在BAF處理中產(chǎn)生，而這些物質(zhì)均有一定的熒光性。加鐵鹽的1號BAF出水總熒光峰Flu4強度比石化二級出水略低，這是由于鐵元素是微生物所需的微量元素，一定量的FeSO4·7H2O可促進微生物代謝，增強微生物活性，導致BAF生化作用增強，而類溶解性微生物代謝產(chǎn)物和類腐殖質(zhì)均屬于生化性較強的物質(zhì)，更容易被BAF去除，所以Flu2和Flu3的熒光峰強度較石化二級出水均有降低。

然而Flu1的熒光峰強度較石化二級出水升高，首先因為石化廢水中所含的有機物多以苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu)有機物、π—π共軛雙鍵的不飽和有機物為主，BAF工藝并不能夠有效去除毒性較大的類芳香族蛋白質(zhì)，其次BAF生化反應產(chǎn)生的微生物次生代謝產(chǎn)物具有一定熒光性，從而導致Flu1熒光峰強度升高。兩組工藝的臭氧段出水中，F(xiàn)lu1、Flu2、Flu3的熒光峰強度均有明顯的降低，而且Flu3藍移了5-10nm。藍移主要是由大分子有機物分解為小分子有機物或者稠環(huán)芳香烴的多環(huán)結(jié)構(gòu)分解破壞引起的。從本研究結(jié)果來看，由于O3的強氧化性，將難降解有機物大分子氧化為小分子物質(zhì)，將稠環(huán)芳烴的多環(huán)結(jié)構(gòu)及共軛雙鍵破壞，導致各類熒光峰強度的降低以及Flu3的藍移。其中1號臭氧段出水熒光峰強度明顯低于2號臭氧段出水，這是由于進水中鐵離子對臭氧催化，產(chǎn)生氧化性更強的·OH，提高了對有機物的氧化去除能力。因此投加鐵鹽能夠強化BAF-臭氧組合工藝對石化污水廠二級出水的處理效果。

表1 廢水中三維熒光主要峰位置和強度

2.4特征有機物去除情況研究

500mL原水、1號工藝出水、2號工藝出水，液液萃取其中半揮發(fā)性有機物，經(jīng)GC-MS進行定性分析。圖6為原水、1號工藝出水、2號工藝出水氣相色譜圖。從中可以看出，石化二級出水經(jīng)過BAF-臭氧組合工藝處理后，不僅峰高有所降低，且峰的數(shù)量減少明顯，經(jīng)過與MS數(shù)據(jù)庫對比，石化二級出水檢出主要有機物約123種，其中含不飽和鍵的物質(zhì)占80%以上，主要為環(huán)烷烴，鹵代烴、苯系物等難降解物質(zhì)，這些物質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，并且具有一定的生物毒性。BAF-臭氧處理前后廢水中檢出的主要特征有機污染物(即面積歸一，百分比之和大于95%的有機物)，統(tǒng)計如表2所示。進水中檢出主要特征污染物為21種，經(jīng)處理后1號工藝、2號工藝出水檢出主要特征污染物分別為5種和7種。

從物質(zhì)種類的數(shù)量看，1號工藝處理效果好于2號工藝。為了更直觀比較兩組工藝的處理效果，挑選存在于原水、1號工藝出水、2號工藝出水中的共同特征有機物作為代表物質(zhì)進行對比，對比指標以色譜峰的積分面積來衡量物質(zhì)的相對去除，對比結(jié)果見表3所示。1-氯-3-甲基-2-丁烯和氯乙醛縮乙二醇在原水、1號工藝和2號工藝出水中均存在，經(jīng)2號BAF-臭氧處理后，1-氯-3-甲基-2-丁烯和氯乙醛縮乙二醇去除率分別為20.7%和74.7%，而1號BAF-臭氧工藝對這兩種物質(zhì)的去除率分別提高了21.3%和5.6%，這是由于臭氧氧化對含不飽和鍵有機物去除效率較高，其中1號工藝通過投加鐵鹽，不僅會促進BAF微生物的代謝，對有機物的去除有一定促進作用，而且BAF出水中殘留的Fe2+和Fe3+能對臭氧氧化起到均相催化效果，氧化效率更高，進一步提高有機物去除效率。BAF-臭氧工藝在鐵鹽的雙效耦合作用下，能夠達到更好的處理效果。

圖6 BAF-O3組合工藝處理前后水樣的GC-MS圖譜

表2 石化二級出水BAF-臭氧組合工藝處理前后主要有機物統(tǒng)情況

表3 AF-臭氧組合工藝進出水中典型特征有機物去除對比

3、結(jié)論

(1)FeSO4·7H2O能有效強化BAF-臭氧組合工藝對石化二級出水處理效果。本研究中，在二級出水COD平均濃度82.91mg·L-1，TP平均濃度1.37mg·L-1，臭氧投加量10mg·L-1條件下，投加濃度為9mg·L-1的FeSO4·7H2O對組合工藝處理效果有明顯提升。投加FeSO4·7H2O后BAF-臭氧組合工藝出水COD去除率提高17.15%，除磷效率提高51.81%。

(2)經(jīng)過BAF-臭氧組合工藝處理后，相對分子質(zhì)量小于1×103的不飽和有機物所占比例呈上升趨勢。BAF段反應器處理后出水各相對分子質(zhì)量有機物都有一定的去除，其中相對分子質(zhì)量3×103-5×103的有機物去除最為明顯;經(jīng)臭氧段工藝后，大分子有機物總量大幅下降。投加FeSO4·7H2O后，各分子量有機物去除率均得到提升。

(3)通過三維熒光分析得到石化廢水二級出水溶解性有機物主要為類芳香蛋白質(zhì)和類腐殖酸，投加FeSO4·7H2O后，BAF-臭氧組合工藝出水中各類物質(zhì)熒光峰強度均降低，鐵離子對臭氧催化，產(chǎn)生氧化性更強的·OH，提高了對有機物的氧化去除能力。

(4)經(jīng)過GC-MS圖譜和有機物統(tǒng)計分析，BAF-臭氧處理后廢水中含不飽和鍵的有機物去除明顯，投加FeSO4·7H2O后，BAF-臭氧工藝在鐵鹽的雙效耦合作用下，處理后出水中有機物的種類減少，濃度降低。

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由于冬季低溫的影響，中國北方污水處理廠常面臨季節(jié)性TN超標的問題。此外，受制于市政污水低碳氮比的水質(zhì)特性，污水處理廠也面臨著異養(yǎng)反硝化不充分而導致的TN超標問題。與異養(yǎng)反硝化相比，硫自養(yǎng)反硝化是以還原態(tài)硫為電子供體，NO3-N為電子受體進行的自養(yǎng)反硝化過程，能夠有效地去除水中的NO3-N。硫自養(yǎng)反硝化因無需外加碳源、運行成本低、污泥產(chǎn)量少、效率高、工藝簡單等優(yōu)點而得到廣泛關(guān)注。

目前，Li等將硫自養(yǎng)反硝化工藝應用于低溫、低碳氮比條件下污水處理廠氮污染物的去除，并達到了90%以上的氮去除效果。另一方面，硫自養(yǎng)反硝化過程作為冬季或低碳比條件下的脫氮保障工藝，常面臨季節(jié)性、間歇性運行的操作方式。但是針對硫自養(yǎng)反硝化工藝饑餓忍耐后能力恢復及其對微生物菌群結(jié)構(gòu)影響的研究卻鮮見報道。

近年來，分子生物學作為有效手段用來研究污水處理過程中微生物群落結(jié)構(gòu)特性，如變形梯度凝膠電泳、克隆文庫和高通量測序等。MiSeq高通量測序以Illumina的測序技術(shù)為基礎，通過可逆終止試劑方法對數(shù)百萬個基因片段同時進行大規(guī)模平行測序，具有分析結(jié)果精確、高速等特點，被廣泛應用于污水處理過程中微生物結(jié)構(gòu)和多樣性研究。

本文以顆粒硫磺和黃鐵礦的硫自養(yǎng)反硝化反應器為研究對象，探究反應器在經(jīng)過30d饑餓忍耐后的恢復情況，并利用MiSeq高通量測序?qū)︷囸I忍耐前后反應器中細菌群落的變化情況進行分析，以期為污水處理廠脫氮保障工藝的季節(jié)性、間歇性運行提供技術(shù)參考。

1、材料與方法

1.1試驗裝置

硫自養(yǎng)反硝化工藝采用降流式生物濾池，試驗裝置示意圖如圖1所示。反應器為密封的有機玻璃柱，內(nèi)徑140mm，高度1170mm，填充高度500mm，有效容積5.94L。進水口距柱底600mm，沿反應器不同高度處分別設置取填料口，取填料口距填料頂部的距離分別是100mm和300mm。

圖1 試驗裝置示意

試驗共設2個反應器(分別記為1號、2號)，1號反應器加入硫磺和白云石的混合物，2號反應器加入黃鐵礦和白云石的混合物。2個反應器中的填料均按1:1的體積比混合裝填，硫磺、黃鐵礦和白云石的粒徑均為5-10mm。其中，硫磺/白云石的填充區(qū)域孔隙率為45.9%，黃鐵礦/白云石為44.1%。

1.2進水水質(zhì)和接種污泥

本試驗用水為人工模擬污水廠尾水，水質(zhì)指標為:NO3--N濃度為30mg·L-1，NH4+-N濃度為2mg·L-1，TP濃度為1mg·L-1，COD濃度為18-23mg·L-1，pH為6.8-7.2。接種污泥取自高碑店污水處理廠二沉池回流污泥。

1.3反應器運行方式

反應器在低溫下運行85d，主要分為穩(wěn)定期、饑餓期和恢復期:穩(wěn)定期(1-30d)，正常進水，反應器穩(wěn)定運行，平均溫度為12℃;饑餓期(31-60d)，停止進水，反應器處于饑餓狀態(tài)，平均溫度12.8℃;恢復期(61-85d)，恢復進水，反應器進入恢復期，平均溫度為14℃。饑餓期結(jié)束后及恢復期采集反應器中的污泥樣品(1號饑餓期A1、恢復期A2;2號饑餓期B1、恢復期B2)進行MiSeq高通量測序分析，分析反應器饑餓期及穩(wěn)定期細菌群落的變化情況。

1.4測試指標和方法

1.4.1水質(zhì)指標的測定

反應器運行期間，定期采樣進行水質(zhì)指標的測定，檢測項目包括硝酸鹽氮(NO3--N)、亞硝氮(NO2--N)、總氮(TN)、總磷(TP)等。其中NO3--N采用紫外分光光度法測定;NO2--N采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法測定;TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定;TP采用鉬酸鹽分光光度測定。試驗所用分光光度計為HACHDR5000紫外可見分光光度計。生物量采用脂磷法測定。

1.4.2微生物多樣性的測定

DNA的提取與PCR的擴增:為了探究系統(tǒng)的細菌群落，在反應的饑餓期和恢復期進行取樣。采用E.Z.N.A.SoilDNA試劑盒(美國Omega公司)，按照試劑盒說明書提供的操作步驟提取。提取的DNA用1%瓊脂凝膠電泳進行檢測。PCR的擴增區(qū)域為16SrRNA的V3-V4區(qū)，細菌16SrRNA擴增引物采用通用引物(338F/806R)。引物名稱和引物序列分別是338F(ACTCCTACGGGAGGCAGCAG)和806R(GGACTACHVGGGTWTCTAAT)。PCR反應體系:Forwardprimer(10μmol·L-1)，2μL;Reverseprimer(10μmol·L-1)，2μL;dNTPs(2.5mmol·L-1)，4μL;10×PCRbuffer，5μL;PyrobestDNAPolymerase(2.5U·μL-1)，0.3μL;補充ddH2O至50μL。反應程序:先95℃預熱5min;然后進行25個循環(huán)(95℃變形30s，56℃退火30s，72℃延伸40s)，最后72℃延伸10min。用AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒(Axygen公司)回收PCR產(chǎn)物，經(jīng)Tris-HCl洗脫后，用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測。根據(jù)電泳結(jié)果。將PCR產(chǎn)物用QuantiFluorTM-ST(Promega公司)進行定量，按照每個樣品的測序量要求，進行相應比例的混合。

MiSeq文庫構(gòu)建與測序:用高通量測序平臺IlluminaMiSeq對擴增產(chǎn)物進行MiSeq高通量測序。測序得到的PEreads根據(jù)overlap關(guān)系進行拼接，同時過濾掉低質(zhì)量的reads，區(qū)別樣品后進行OUT聚類分析和物種分類學分析。

生物多樣性和分類學分析:首先將序列按照彼此的相似性歸為操作分類單元(OTU)。按照97%相似性進行OUT聚類，采用RDPclassifier對97%相似水平的OUT代表序列進行分類學分析。利用MOTHUR軟件對樣品覆蓋率(coveragepercentage)，ACE，Chao豐富指數(shù)以及Shannon多樣性指數(shù)進行計算。同時為了保證分析的高可信度，根據(jù)SILVA106庫中的參考序列對OUT進行種屬鑒定，種屬比對的可信度閾值設定為80%。

2、結(jié)果與討論

2.1反應器運行情況

穩(wěn)定期、饑餓期和恢復期的硫自養(yǎng)1號和2號反應器進出水水質(zhì)的變化情況如圖2所示。進水NO3--N、NO2--N、TN和TP平均濃度分別為30.00、0.01、35.88和1.00mg·L-1。穩(wěn)定期，反應器在低溫下(12℃)運行30d后，1號反應器出水NO3-N、NO2-N、TN和TP濃度分別為1.78、0.03、2.87和0.91mg·L-1，TN去除率為91.9%，1號反應器具有較高的脫氮效果。2號反應器出水NO3-N、NO2-N、TN和TP濃度分別為11.32、0.11、13.10和0.14mg·L-1，TN和TP去除率分別為63.49%和86.41%。2號反應器具有同步脫氮除磷的效果。

圖2 饑餓前后反應器NO3--N、NO2--N、TN、TP的變化

反應器穩(wěn)定運行后，停止進水，進入饑餓期。經(jīng)過30d的饑餓忍耐后，反應器在低溫下(14℃)恢復進水，進入恢復期。由圖2可以看出，饑餓忍耐后，1號反應器出水NO3-N增加到27.87mg·L-1，2號反應器出水NO3-N增加到26.56mg·L-1。但隨著反應器的恢復，出水NO3-N濃度逐漸降低，1號反應器經(jīng)5d的恢復(第65d)，出水NO3--N和TN濃度分別為0.38mg·L-1和2.37mg·L-1，去除率分別為98.8%和93.6%;2號反應器經(jīng)11d的恢復(第71d)，出水NO3-N和TN濃度分別為10.51mg·L-1和12。91mg·L-1，去除率為66.40%和65.57%。其次，在恢復期2個反應器的出水NO2-N濃度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，恢復初期均出現(xiàn)NO2--N的積累。由圖2可知，1號反應器恢復期第3d(第63d)出水NO2-N濃度為2.17mg·L-1;2號反應器恢復期第5d(第65d)，出水NO2-N濃度為0.37mg·L-1。隨著反應器穩(wěn)定運行，最終1號反應器NO2-N濃度下降到0.1mg·L-1以下，2號反應器有0.1mg·L-1NO2-N的積累量。此外，饑餓忍耐未對2號反應器TP的去除效果產(chǎn)生明顯的影響。原因如下，2號反應器對磷的去除主要是通過黃鐵礦中的鐵與磷結(jié)合形成鐵磷沉淀物及鐵的氧化物和氫氧化物對磷有吸附作用，饑餓條件下并未明顯影響這一物理化學過程。結(jié)果表明，與1號反應器相比，2號反應器的恢復時間略長，但2個反應器都能在低溫、短期內(nèi)恢復到正常處理效果。

饑餓期(第60d)及恢復期(第85d)反應器不同高度處微生物量的變化如表1所示。從中可知，1號和2號反應器饑餓忍耐后不同高度處微生物量均低于恢復期。分析原因，主要是饑餓期間反應器中部分微生物對饑餓環(huán)境的忍耐能力差，裂解死亡;部分細菌因營養(yǎng)物質(zhì)缺乏而進入休眠狀態(tài)，不能進行生長繁殖。反應器恢復進水后，生物膜的活性和生長可得到不同程度的恢復，使得微生物量有所增加，同時反硝化性能得以恢復。

表1 饑餓忍耐前后反應器不同高度處生物量的變化/nmol·g

2.2微生物多樣性的分析

利用MiSeq平臺對A1、A2、B1、B2這4個污泥樣品進行高通量測序，分別獲得39989、39302、45227、61572條優(yōu)化序列。將優(yōu)化序列截齊后與SILVA106庫比對后進行聚類，在97%的相似性下分別獲得3188、3412、1734、1976個OUTs。并且4個污泥樣品的覆蓋率(Good'scoverage)均在95%以上，表明本研究中構(gòu)建的序列庫可以覆蓋細菌群落的多樣性(見表2)。

表2 樣品的物種豐富度和多樣性分析

Chao指數(shù)和Shannon指數(shù)表示微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。群落豐富度用Chao指數(shù)描述，其值越高表明群落物種的豐富度越高;Shannon指數(shù)可以反映樣品的多樣性程度，其值越高表明群落物種的多樣性越高。表2顯示，4個污泥樣品的Chao和Shannon指數(shù)均為A2>A1>B2>B1。結(jié)果表明，1號反應器中的物種豐度和多樣性均高于2號反應器。分析原因，主要是黃鐵礦/白云石反應器(2號)中所用硫源為黃鐵礦，其硫含量低于硫磺。這使得硫磺/白云石反應器(1號)中的硫自養(yǎng)反硝化菌群因得到充足基質(zhì)而更好的生長。即由于基質(zhì)含量的不同，黃鐵礦/白云石反應器中的自養(yǎng)反硝化菌種的生長受到一定的限制。另一方面，經(jīng)過30d的饑餓忍耐后，硫磺/白云石和黃鐵礦白云石2個反應器中微生物豐富度和多樣性明顯低于恢復期。分析原因，主要是饑餓期部分微生物對饑餓環(huán)境的忍耐能力差，裂解死亡，部分細菌因營養(yǎng)物質(zhì)缺乏而進入休眠狀態(tài);恢復期生物膜的活性和生長可得到不同程度的恢復。這與上述反應器中微生物量饑餓期低于恢復期的變化是一致的。

2.3群落結(jié)構(gòu)分析

基于SILVA數(shù)據(jù)庫的分類信息，對饑餓期及恢復期污泥樣品的高通量測序數(shù)據(jù)進行了門、綱、屬水平上的分類分析。門分類水平上，4個污泥樣品共檢測出39個類群，門水平上的大量類群(相對豐度大于1%)如圖3所示。從中可知，A1和A2樣品中Proteobacteria為優(yōu)勢菌群，豐度分別為89.70%和89.77%，其次為Bacteroidetes(5.88%和5.60%)和Chlamydiae(1.21%和1.71%)，其他菌類比例相對較低(相對豐度小于1%)。B1和B2樣品中Proteobacteria為優(yōu)勢菌群，比例分別為51.82%和55.42%。此外，Bacteroidetes、Chlamydiae、Chloroflexi、Actinobacteria、Acidobacteria、Chlorobi、Planctomycetes、Verrucomicrobia、Gemmatimonadetes也是B1和B2樣品中主要的門類(相對豐度大于1%)。結(jié)果表明，1號和2號反應器在生物群落結(jié)構(gòu)和豐度上具有比較明顯的差異。兩組反應器最主要的優(yōu)勢菌門雖均為Proteobacteria，但其相對豐度存在明顯的差異，且2號反應器在門水平上的主要類群較為多樣。此外，每組反應器饑餓期和穩(wěn)定期豐度變化不大。

圖3 門水平上群落結(jié)構(gòu)

綱分類水平上，1號和2號反應器中共檢測出68個類群，其中7個類群為主要的綱，如圖4所示。A1和A2樣品中主要的綱類為β-Proteobacteria，豐度為73.42%和69.15%，且β-Proteobacteria中的一些細菌是與污泥反硝化相關(guān)的[20-22];其次為α-Proteobacteria、γ-Proteobacteria、Sphinggobacteria、Chlamydiae(相對豐度大于1%)。B1和B2樣品中主要的綱類為α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、γ-Proteobacteria。此外B1和B2污泥樣品中還含有的δ-Proteobacteria、Ignavibacteria、Chlorobia、Actinobacteria、Anaerolineae、Acidobacteria、Gemmatimonadetes、Phycisphaerae。圖4表明，不同樣品中類群結(jié)構(gòu)及豐度差異性較大，1號反應器中β-Proteobacteria的相對豐度高于2號反應器，2號反應器中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的相對豐度則高于1號反應器。

圖4 綱水平上群落結(jié)構(gòu)

屬分類水平上，1號和2號反應器大量類群如圖5所示。在屬水平上，2個反應器中共檢測出296個細菌類群。其中A1和A2樣品中主要屬類為Sulfobacillus、Variovorax以及Thiobacillus，其豐度分別35.67%、8.82%、19.54%(A1)和31.98%、13.25%、11.86%(A2)。其中，Sulfobacillus是噬酸且耐熱的硫化物礦石氧化菌，也是亞鐵離子氧化菌。Thiobacillus為革蘭氏陰性細菌，是目前被報道最多的用于還原NO3-N的硫氧化細菌，可用于硫自養(yǎng)反硝化處理市政污水和地下水中的NO3-N。此外，A1和A2樣品中的主要類群(相對豐度大于1%)還包括Thermomonas、Ferruginibacter、Denitratisoma、Sulfurimonas、Rhizobium。

圖5 屬水平上群落結(jié)構(gòu)

與A1和A2樣品相比，B1和B2樣品中的主要類群包括Sulfobacillus、Variovorax、Thiobacillus、Denitratisoma、Ferruginibacter、Neochlamydia、Woodsholea、Blastocatella、Bradyrhizobium、Sulfuritalea等菌屬。并且不同時期反應器中某些菌屬的相對豐度有一定的差別，如B1和B2樣品中Sulfobacillus和Thiobacillus在饑餓期和恢復期的相對豐度分別為0.06%、4.88%(B1)和3.89%、0.70%(B2)。

3、結(jié)論

(1)顆粒硫磺/白云石和黃鐵礦/白云石反應器經(jīng)過30d的饑餓期后，分別需要5d和11d就可使NO3--N去除率恢復饑餓前的水平，且恢復期初期均出現(xiàn)NO2--N的積累現(xiàn)象。兩個反應器在短時間內(nèi)均能恢復穩(wěn)定運行，在低溫條件仍能保持良好的脫氮效果。

(2)高通量測序結(jié)果表明，黃鐵礦/白云石反應器的細菌群落的豐度和多樣性低于硫磺/白云石反應器。經(jīng)過30d的饑餓忍耐后，兩個反應器的細菌群落的豐度和多樣性均略低于恢復期。

(3)微生物群落結(jié)構(gòu)的分析表明，顆粒硫磺/白云石和黃鐵礦/白云石硫自養(yǎng)反應器的優(yōu)勢菌門均為Proteobacteria，主要的綱類均為β-Proteobacteria。顆粒硫磺/白云石反應器中存在起主要反硝化作用的Thiobacillus。

南水北調(diào)中線工程是實現(xiàn)我國水資源優(yōu)化配置的重大戰(zhàn)略工程，對于緩解京津冀地區(qū)水資源短缺以及促進京津冀地區(qū)經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展具有十分重要的意義。中線工程水源地（丹江口水庫及漢江上游）的水質(zhì)安全受到全社會的高度關(guān)注。

面源污染是指地表污染物在降水沖刷作用下，通過徑流過程進入江河、湖泊、水庫等水體造成的污染，來源通常包括農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)村生活污水、養(yǎng)殖業(yè)和水土流失等。由于面源污染沒有得到有效控制，目前水源地河流及丹江口水庫的總氮 (TN) 和硝態(tài)氮 (NO3–‒N) 含量仍居高不下，水體存在較高的富營養(yǎng)化及水華暴發(fā)風險。

河岸帶濕地是河流水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，具有較強的污染物削減能力，也是治理面源污染最經(jīng)濟有效的措施之一。河岸帶濕地可以通過反硝化、厭氧氨氧化、植物吸收以及土壤固定等多種途徑削減氮污染。反硝化途徑是指在厭氧或缺氧條件下，反硝化細菌將NO3–‒N還原成一氧化二氮（N2O）和氮氣（N2）的過程，被認為是濕地最重要的脫氮過程。非生物因子 (土壤性質(zhì)、水質(zhì)和地形地貌等) 和生物因子 (功能微生物和植被) 都與反硝化過程密切相關(guān)，但目前研究人員對土壤性質(zhì)如何影響河岸帶濕地反硝化速率還缺乏足夠了解。

中國科學院武漢植物園博士生熊梓茜在劉文治副研究員、劉貴華研究員的指導下，以南水北調(diào)中線工程水源地的20處河岸帶濕地為對象，研究了漢江河岸帶濕地的反硝化脫氮能力及其控制因素。

研究人員發(fā)現(xiàn)，漢江干流河岸帶濕地的潛在反硝化速率普遍偏低，且存在較強的季節(jié)和空間變化，春夏季濕地的反硝化速率顯著高于秋冬季，而河岸帶的反硝化速率顯著低于水庫灘涂。濕地反硝化速率與土壤含水量、硝態(tài)氮和總碳濃度、nirK和nirS基因豐度以及植物多樣性都顯著正相關(guān)。路徑模型 (Path analysis) 分析進一步證明，土壤性質(zhì)可以直接或通過改變反硝化細菌的豐度來間接調(diào)控河岸帶濕地的反硝化速率。

科研人員表示，實施土壤改良和植被恢復等生態(tài)工程可有效提升中線水源地濕地的脫氮能力，維護水源地的水質(zhì)安全，并確保實現(xiàn)“一江清水送北京”。

該研究得到了國家自然科學基金(31270583、31570463) 和中國科學院重點部署項目(ZDRW-ZS-2016-7) 的支持。研究結(jié)果以“Edaphicconditions regulate denitrification directly and indirectly by alteringdenitrifier abundance in wetlands along the Han River, China”為題，在線發(fā)表于學術(shù)期刊Environmental Science & Technology。

圖1 南水北調(diào)中線水源地典型河岸帶濕地景觀

圖2 生物和非生物因子影響濕地反硝化速率的路徑分析

作者劉文治，系中國科學院武漢植物園副研究員

當代社會是一個飛速發(fā)展的社會，隨著現(xiàn)代化工業(yè)進程和城市化建設的加劇，生產(chǎn)和生活中的廢水及污水量也越來越大，水中的污染物種類也越來越復雜。為了保護人們耐以生存的自然環(huán)境，國家制定了相應的污水廢水排放標準，因此，選擇一個好的污水處理設備也成了重中之重的問題。

一體化污水處理設備之所以越來越備受青睞，是因為它有不少的優(yōu)點。一體化污水處理設備占地小，投入少，可根據(jù)處理不同的廢水的種類定制工藝和設備，維護方便簡單等。正因為以上種種優(yōu)點，一體化污水處理設備也成為了環(huán)保行業(yè)中的大紅人。

今天，我們就來看看一體化污水處理設備是如何處理廢水的。

生產(chǎn)排放的污水經(jīng)管網(wǎng)系統(tǒng)匯集后，經(jīng)粗格柵后進入后續(xù)處理系統(tǒng)。粗格柵主要用來攔截污水中的大塊漂浮物，以保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行及有效減輕處理負荷，為系統(tǒng)的長期正常運行提供保證。

隨后，污水會進入污水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設置了預曝氣系統(tǒng)，可提高整個系統(tǒng)的抗沖擊性，及減少污水在厭氧狀態(tài)下的惡臭味，同時可減少后續(xù)處理單元的設計規(guī)模，污水池內(nèi)設置潛污泵，用以將污水提升送至后續(xù)處理單元。

污水從污水調(diào)節(jié)池出來以后，會進入缺氧池。缺氧池內(nèi)設置了彈性填料，用于攔截污水中的細小懸浮物，并去除一部分有機物。該缺氧池經(jīng)回流后的硝化液在此得到反硝化脫氮，提高了污水中氨氮的去除率。經(jīng)缺氧處理后的污水進入好氧生物處理池。

在這之后，污水會進入接觸氧化池，原污水中大部分有機物在此得到降解和凈化，好氧菌以填料為載體，利用污水中的有機物為食料，將污水中的有機物分解成無機鹽類，從而達到凈化目的。好氧菌的生存，必須有足夠的氧氣，即污水中有足夠的溶解氧，以達到生化處理的目的。

污水經(jīng)過生物接觸氧化池處理后出水自流進入二沉池，以進一步沉淀去除脫落的生物膜和部份有機及無機小顆粒，沉淀池是根據(jù)重力作用的原理，當含有懸浮物的污水從下往上流動時，由重力作用，將物質(zhì)沉淀下來。經(jīng)過二沉池沉淀后的出水更清澈透明。

污水經(jīng)沉淀后，病毒及大腸桿菌指標仍末達到排放標準，為了消滅病毒及大腸桿菌，投加氯片消毒劑進行消毒處理，采用折板形式依靠自身重力，直接排放附近市政管道。

常見污水處理工藝的優(yōu)缺點分析

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)污水處理工藝大約在30種左右，而占比率居于前六位的污水處理工藝分別是：氧化溝工藝、A2/O工藝、傳統(tǒng)活性污泥法工藝、SBR工藝、A/O工藝以及生物膜法工藝。以上的工藝有的在處理污水成效方面比較突出，但在經(jīng)濟投入方面耗損太大；而有的工藝處理效果不算理想，但卻因為經(jīng)濟投入少而被大規(guī)模接受使用，今天我們就針對這些工藝分析一下各自的優(yōu)缺點。

1. 氧化溝工藝

簡單來說屬于活性污泥處理法的一種變型。

優(yōu)點：簡化預處理，占地面積少；有較好的脫氮除磷效果。

缺點：和傳統(tǒng)活性污泥處理法一樣，在解決污泥的二次污染處理上，并沒有進一步的解決污泥處理問題。

2. A2/O工藝

通過厭氧—缺氧—好氧進行生物脫氮除磷的工藝。

優(yōu)點：工藝成熟，運行穩(wěn)定，有機污染物去除率較高，擁有較好的耐沖擊負荷，污泥沉降性能好。

缺點：反應池容積比A/O脫氮工藝還大，污泥回流量大，能耗較高，沼氣回收利用經(jīng)濟效益差，污泥滲出需進行化學除磷。

3. 傳統(tǒng)活性污泥法工藝

利用活性污泥去除污水中有機物的處理工藝過程。

優(yōu)點：工藝成熟，運行經(jīng)驗豐富，有機物的去除率高，曝氣池耐沖擊負荷能力較低，適用于處理進水水質(zhì)穩(wěn)定、要求較高的大城市污水處理廠。

缺點：供氧大于需氧，造成浪費；污泥曝氣池停留時間長，容積大占地廣，建設費用高以及電耗大，不利于經(jīng)濟考慮。脫氮除磷率低。

4. SBR工藝

SBR工藝核心是反應池，是集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，適用于間歇性排放和流量變化大的場所。

優(yōu)點：生化反應推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧，好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好，沉淀時間短，效率高，出水質(zhì)量好，耐沖擊，工藝調(diào)整運行靈活，設備少，造價低。

缺點：間歇周期運行，自控要求高，電耗增大，脫氮除磷效率不高，污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。

5. A/O工藝

同時具有降解有機物及脫氮作用的工藝，且運行方便。

優(yōu)點：效率高，流程簡單，投資省，操作費用低。

缺點：沒獨立污泥回流系統(tǒng)，不能培養(yǎng)出獨特功能的污泥，降解率低，提高脫氮效率就須加大內(nèi)循環(huán)比，因此加大了運行費用，缺氧狀態(tài)不理想，影響反硝化效果。

6. 生物膜法工藝

土壤凈化過程的人工強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機物污染物，對廢水中的氨氮還具有一定的硝化功能。

優(yōu)點：微生物多樣化，生物食物鏈長，有利于提高污水處理效果和單位面積處理負荷，優(yōu)勢菌群分段運行，提高污染物降解率和脫氮除磷效果。耐沖擊負荷，對水量和水質(zhì)變動有較強適應性，污泥沉降性好，適合低濃度污水處理，易維護，耗能低。

缺點：對環(huán)境要求較高，載體比表面積對生物膜處理效果有很大影響，如選用的濾料比表面積達不到要求，需增大處理池面積，投資費用將增大。

所以總結(jié)以上工藝，主要有三點是企業(yè)需要關(guān)心的：

1. 所使用的工藝在脫氮除磷率方面是否達到滿意的預期效果

2. 所使用的工藝在電耗、人員操作與設備擴容方面是否有利于企業(yè)經(jīng)濟效益

3. 所使用的工藝的時效性，如使用微生物菌處理污水，就要考慮所選用菌類功能的全面性，能否長時間適應和處理復雜的污水問題，一款好的菌類能為企業(yè)解決很多問題。

這些都是企業(yè)在針對各自使用的工藝時需要考慮到的問題。

聲明：圖片及部分文字素材取自網(wǎng)絡

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)污水處理工藝大約在30種左右，而占比率居于前六位的污水處理工藝分別是：氧化溝工藝、A2/O工藝、傳統(tǒng)活性污泥法工藝、SBR工藝、A/O工藝以及生物膜法工藝。以上的工藝有的在處理污水成效方面比較突出，但在經(jīng)濟投入方面耗損太大；而有的工藝處理效果不算理想，但卻因為經(jīng)濟投入少而被大規(guī)模接受使用，今天我們就針對這些工藝分析一下各自的優(yōu)缺點。

1. 氧化溝工藝

簡單來說屬于活性污泥處理法的一種變型。

優(yōu)點：簡化預處理，占地面積少；有較好的脫氮除磷效果。

缺點：和傳統(tǒng)活性污泥處理法一樣，在解決污泥的二次污染處理上，并沒有進一步的解決污泥處理問題。

2. A2/O工藝

通過厭氧—缺氧—好氧進行生物脫氮除磷的工藝。

優(yōu)點：工藝成熟，運行穩(wěn)定，有機污染物去除率較高，擁有較好的耐沖擊負荷，污泥沉降性能好。

缺點：反應池容積比A/O脫氮工藝還大，污泥回流量大，能耗較高，沼氣回收利用經(jīng)濟效益差，污泥滲出需進行化學除磷。

3. 傳統(tǒng)活性污泥法工藝

利用活性污泥去除污水中有機物的處理工藝過程。

優(yōu)點：工藝成熟，運行經(jīng)驗豐富，有機物的去除率高，曝氣池耐沖擊負荷能力較低，適用于處理進水水質(zhì)穩(wěn)定、要求較高的大城市污水處理廠。

缺點：供氧大于需氧，造成浪費；污泥曝氣池停留時間長，容積大占地廣，建設費用高以及電耗大，不利于經(jīng)濟考慮。脫氮除磷率低。

4. SBR工藝

SBR工藝核心是反應池，是集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，適用于間歇性排放和流量變化大的場所。

優(yōu)點：生化反應推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧，好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好，沉淀時間短，效率高，出水質(zhì)量好，耐沖擊，工藝調(diào)整運行靈活，設備少，造價低。

缺點：間歇周期運行，自控要求高，電耗增大，脫氮除磷效率不高，污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。

5. A/O工藝

同時具有降解有機物及脫氮作用的工藝，且運行方便。

優(yōu)點：效率高，流程簡單，投資省，操作費用低。

缺點：沒獨立污泥回流系統(tǒng)，不能培養(yǎng)出獨特功能的污泥，降解率低，提高脫氮效率就須加大內(nèi)循環(huán)比，因此加大了運行費用，缺氧狀態(tài)不理想，影響反硝化效果。

6. 生物膜法工藝

土壤凈化過程的人工強化，主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機物污染物，對廢水中的氨氮還具有一定的硝化功能。

優(yōu)點：微生物多樣化，生物食物鏈長，有利于提高污水處理效果和單位面積處理負荷，優(yōu)勢菌群分段運行，提高污染物降解率和脫氮除磷效果。耐沖擊負荷，對水量和水質(zhì)變動有較強適應性，污泥沉降性好，適合低濃度污水處理，易維護，耗能低。

缺點：對環(huán)境要求較高，載體比表面積對生物膜處理效果有很大影響，如選用的濾料比表面積達不到要求，需增大處理池面積，投資費用將增大。

所以總結(jié)以上工藝，主要有三點是企業(yè)需要關(guān)心的：

1. 所使用的工藝在脫氮除磷率方面是否達到滿意的預期效果

2. 所使用的工藝在電耗、人員操作與設備擴容方面是否有利于企業(yè)經(jīng)濟效益

3. 所使用的工藝的時效性，如使用微生物菌處理污水，就要考慮所選用菌類功能的全面性，能否長時間適應和處理復雜的污水問題，一款好的菌類能為企業(yè)解決很多問題。

這些都是企業(yè)在針對各自使用的工藝時需要考慮到的問題。

聲明：圖片及部分文字素材取自網(wǎng)絡

現(xiàn)在鴻淳環(huán)�？萍忌�產(chǎn)的第三代微生物菌劑就能解決以上的問題。臺灣微生物研究室27年技術(shù)沉淀成果，超高去除氨氮、COD等污染物質(zhì)，去除率最高可達95%，微生物降解原理，高效、環(huán)保、操作便捷；一次性投入，系統(tǒng)穩(wěn)定后無需持續(xù)添加。為您的企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。

總氮處理原理的實際應用
一、總氮處理相關(guān)概念
總氮處理包括氨氮處理、硝氮處理及有機氮處理，三者可以分別處理，也可以統(tǒng)一進行處理，在實際生產(chǎn)中，由于工業(yè)廢水的復雜性，不同行業(yè)的廢水往往有很大差別，例如：紡織行業(yè)使用大量顏料，造成廢水中硝氮含量巨大；電鍍行業(yè)使用氨水做緩沖劑，造成廢水中氨氮偏高，而農(nóng)藥行業(yè)，利用大量有機物進行合成，使廢水中含有大量有機氮。由此可知，對不同行業(yè)的不同廢水不能一概而論，而要有針對性的對癥去除。

二、總氮去除的兩種思路
1.不同形態(tài)分別處理
1.1氨氮的去除方法
（1）生物法
硝化反應：氨首先在亞硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，在硝化菌的作用下，進一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮。
（2）氨吹脫法
水中的氨氮，多以氨離子和游離氨的狀態(tài)存在，兩者保持平衡，平衡關(guān)系為：
NH3+H2O→NH4++OH-
這一關(guān)系受pH的影響，當pH等于7時，氨氮多以NH4+的形式存在，而當pH為11時，則可促使氨從水中逸出。
（2）陽離子交換樹脂法
沸石（天然離子交換樹脂）成本低，對NH4+具有選擇吸附能力，脫氮率可達90%-97%。
（3）折點加氯法
將Cl2（氯氣）或Na（ClO）（次氯酸鈉）加入水中，把污水中NH4+-N氧化為N2氮氣的化學脫氮工藝。
2 NH4++3HOCl→N2+5H++3Cl-+3H2O
1.2有機氮的去除方法
（1）生物降解法
氨化反應：有機氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。
（2）高級氧化法
包括紫外氧化、臭氧氧化等，成本較高。
（3）物理吸附法
有機氮的吸附效果主要取決于溶解性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和吸附材料的表面負荷。在實際應用中，大部分有機氮不能被吸附，因此效果欠佳。
1.3硝態(tài)氮的去除方法
（1）生物法
反硝化作用：硝酸氮和亞硝酸氮在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮的過程。應用較為廣泛。
（2）離子交換法
是指硝酸根離子與樹脂上的氯離子或碳酸氫根離子發(fā)生交換從而被樹脂吸附的過程，存在的問題是常規(guī)強堿性陰離子交換樹脂對硫酸根的選擇能力最強。當廢水中硫酸根濃度較高時，樹脂將優(yōu)先選擇吸附硫酸根，而針對硝酸根離子的專用樹脂仍在開發(fā)研究。
（3）化學法
由于硝酸根的大多數(shù)鹽類均為易容物質(zhì)，因此常規(guī)化學沉淀法并不可行，而化學還原法包括電化學還原法及活潑金屬還原法，成本較高，且工藝并不成熟。
2.統(tǒng)一處理
1.1傳統(tǒng)工藝--活性污泥法
傳統(tǒng)活性污泥法包括一級物化處理和二級生化處理，構(gòu)筑物包括格柵、沉砂池、初淀池、生化池、二沉池、絮凝池、沉淀池、消毒池等。整體工藝成熟但繁瑣冗雜，需較多的基建設備，占地面積龐大，且對氮的脫除效率較低。
1.2新興工藝--湛清HDN工藝
新興湛清HDN工藝為傳統(tǒng)工藝的升級工藝，從脫氮效率到占地面積，再從操作維護到后續(xù)處理均進行了改革及突破。HDN工藝實現(xiàn)了對傳統(tǒng)脫氮效率的20倍提升，即：2.0kgN/m3.d，而占地面積僅需6m2，無需設置二沉池等配套裝置，污泥產(chǎn)量大幅減少，同時實現(xiàn)了自動控制，節(jié)省了人力成本，并使運行成本可以控制在1元/噸水以下，在總氮排放標準迅速提高的一年內(nèi)解決了很多老廠改造及園區(qū)新建工程的工藝缺陷，在多種廢水處理中實現(xiàn)了應用。

了解污水處理，共建美麗鄭州

美麗鄭州探訪小隊的第四站，來到了滎陽污水處理廠。經(jīng)過大巴車一個多小時的顛簸，我們的車靠邊停到了一條小路上，下車后我們一路同行，伴隨著蜻蜓蝴蝶的飛舞，伴隨著野花的清香，和這陣陣蟬鳴穿過了一條蘆葦叢生的石子路，便到達了滎陽第二污水處理廠的門口。

滎陽市污水處理廠于2014年建設，河南滎陽市污水處理廠采用較為先進的污水處理工藝， 其設計規(guī)模為2.5萬立方米每日， 先期日處理規(guī)模達到2.5萬立方米每日，屬于小型污水處理廠，大型污水處理廠日處理規(guī)模大概為10萬立方米。建設規(guī)模：脫氮改造3萬噸∕天；污泥處理處置24噸∕天。 資金來源：財政+自籌資金。 總投資額：約1200萬元。滎陽市污水處理廠建成后將極大地改善了周圍水體環(huán)境，對治理水污染，保護當?shù)亓饔蛩�質(zhì)和生態(tài)平衡具有十分重要的作用。

主體工藝為氧化溝主體工藝，出水標準滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》排放一級A標準，處理水可直接外排，可以澆灌果樹，灌溉農(nóng)田，可以養(yǎng)魚，用于市政綠化和道路灑水。

一級處理（物理處理）：粗格柵、細格柵、曝氣沉砂池

二級處理（生物處理）：厭氧過程除磷、氧化溝主體工藝除去氨氮

三級處理（深度處理）：殺菌、外排時加消毒劑

滎陽市第二污水處理廠的污水先經(jīng)過污水提升泵房進行提后，在經(jīng)過粗格柵、細格柵進行一級物理處理，滎陽污水處理廠的粗格柵柵條間隔為3.5厘米，細格柵柵條間隔為0.5毫米。日柵渣量一般情況下小于1千斤（下雨時情況有變）。

厭氧池：厭氧不需要曝氣，不再充氧。厭氧池的主要作用為除氮，可以做到部分除磷，消解有機氮。通過厭氧菌和厭氧聚磷菌的作用，實現(xiàn)部分除磷。厭氧池的底部有兩個攪拌器，作用是把水攪拌均勻，不沉淀。厭氧池為生物除磷，攪拌器可使厭氧聚磷菌分布均勻，充分發(fā)揮作用。厭氧池只能出去很小一部分磷，剩下的磷在三級處理中加藥處理。

厭氧池比較渾濁是因為里面泥比較多，并不是因為添加了什么東西。除氮是通過二沉池回流，厭氧硝化的作用。后期加除磷劑。

厭氧池中的水來自曝氣沉砂池，污泥通過污泥泵回流的作用來自二沉池，厭氧池中的泥進一步流到氧化溝。

實現(xiàn)生化占地大幅縮減的總氮處理方法
（蘇州湛清環(huán)�？萍加邢薰�司 江蘇 215300）
總氮的去除在幾十年的污水處理進程中仍以生物法占據(jù)主導地位，生物法以其較低的成本和穩(wěn)定的效果等優(yōu)勢得到大范圍的應用，并且，生物法可同步控制多項指標，包括污水中的氮磷、COD、SS等，末端的生化池可保證出水水質(zhì)較物化出水更為清澈。
如上圖所示，生物法的最大的弊端是占地面積較大，根本原因是生物法的處理效率低，以對氮的去除效果而言，一方面脫氮能力僅為0.1kgN/m3，另一方面，實現(xiàn)這一脫氮效率的停留時間少則12h，多則30d。兩者綜合之下，污水以貯存方式長時間停留在污水站，造成廢水堆積，使池體容積在設計時不僅要容納實際生產(chǎn)水量，還要設計足夠盈余，以便應對緊急狀況。因此，縮減生化池容積的改進方向歸根結(jié)底是提高脫氮負荷。（脫氮負荷是指單位時間、單位體積內(nèi)，微生物能夠消耗的氮素質(zhì)量，單位是kgN/m3•d）
生化法提高脫氮負荷可以從以下幾方面入手：
1.菌種選擇與馴化：常規(guī)反硝化菌活性弱，耐受力差，容易在工業(yè)廢水的沖擊下死亡，對微生物進行長期馴化，物競天擇可使菌群提高耐受力，延長生理周期，活性的增強可提升微生物的代謝與繁殖能力，使微生物的可承受脫氮量隨之升高。
2.反應器結(jié)構(gòu)：在傳統(tǒng)生化中，反硝化環(huán)節(jié)完成后產(chǎn)生的氮氣不溶于水，而堆積的污泥制約著氮氣的排出，氮氣的滯留又會占據(jù)微生物富集的空間，影響微生物的富集，如此惡性循環(huán)，使反應死區(qū)越來越多，污泥的可利用里越來越低。改進反應器結(jié)構(gòu)，提高氮氣排放速率，可使反應器效率更高。
3.微生物富集模式：傳統(tǒng)活性污泥法中菌體吸附在污泥之上，隨污泥懸浮在水體之中，當污水進入池體時，懸浮污泥易被打散隨水流排出池體，一方面影響出水水質(zhì)，另一方面減少了污泥有效利用率，目前的改善方式包括生物接觸氧化、生物移動床及生物固定床等。
在眾多改進工藝中，將各方面不足加以改進后即為湛清HDN工藝。
湛清HDN工藝-核心技術(shù)
專業(yè)定制填料 天然玄武巖經(jīng)過改性，表面親水性提高，具有更豐富的微觀孔道結(jié)構(gòu)。反硝化微生物更容易附著在填料孔隙中，單位體積內(nèi)的微生物數(shù)量得到大幅提升。 
氮氣釋放技術(shù) 濾池內(nèi)部流態(tài)經(jīng)過特殊優(yōu)化設計，建立了順暢的排氣微通道，促使生成的氮氣快速從內(nèi)部排出，減少反應器死區(qū)及無效空間，提高了反應器穩(wěn)定性和脫氮效率。
高效脫氮菌種 由荷蘭引進，近三年馴化，對工業(yè)廢水有極好的耐受性，能在專屬填料中保持超強活性并快速富集。 
HDN工藝的脫氮效率經(jīng)改造后高達2.0kgN/m3•d，占地面積縮減至10平方米以下，是污水處理中總氮去除工藝里冉冉升起的新星。