水体富营养化的生物治理

水体富营养的生物治理
0408210026 许方迪水体富营养化作用是指含大量氮、磷(含N>0.2—0.3mg/L,P>0.01—0.02mg/L)的工业污水或生活废水排入江河、湖泊或海域中时，水体出现的富营养状态。

当富营养水体有适当的生物、水文、气象条件时．水体中的藻类等浮游生物发生暴发性增殖，使大面积的水域被藻类所覆盖．阻碍了水体与大气的接触，导致水中溶解氧的降低，而且某些藻类还会产生毒素。

而藻类的代谢死亡，微生物分解藻体及其它有机物也要耗去水中大量的溶解氧。

从而使水域产生大面积缺氧导致水体腐败发臭造成灾害，有的已成为公害．引起全球关注。

水体呈现富营养化形成赤潮等灾害的主要原因是水中氮、磷等污染物质含量的增加，所以国家对污水排放中氨、磷量有较严格的要求．污水综合排放标准GB8978-96中规定：NH3一N<15mg/L。

磷酸盐(以磷计)<0.5 mg/L.
我国地表水体富营养化状况及其原因
20世纪90年代以前我国水体富营养化并不十分明显，但是90年代以后情况就比较严重。

东海、南海多次大面积出现赤潮，全国湖泊约有75％的水域受到N、P的严重污染，部分河流水域也出现富营养化，最为严重的是滇池，可以说是成了一个久治不愈的顽症。

该湖自出现富营养化以来，采用了许多种防治措施，已花费巨额资金，但仍然没有明显好转。

最近几年，江苏的太湖也出现了严重的富营养化。

目前，我国地表水体富营养化的地理分布，主要集中在经济比较发达、人1：1比较集中的城市附近，但随着经济发展，水体富营养化存在向农村扩展的趋势。

引起这些地区地表水体富营养化的污染源主要可分为两大类：外源和内源。

外源也叫外部污染源，所谓外部污染源是指污染水体的污染物来自水体以外的其他环境中的污染源，如大气降水进入地表水体、废污水的排放等。

内源，主要是指那些引起地表水体富营养化的污染物质来自水体内部的污染源。

富营养化水体的脱氮除磷
水体富营养化防治的关键是控制水中氮、磷的含量。

1.生物硝化一反硝化脱氨这一方法是利用硝化和反硝化细菌的作用，通过人工控制条件，在常规污水好氧生化处理系统基础上增加缺氧段，达到去除水中氮的目的，此法主要用于工业废水的处理．全过程可分为两个阶段，第一阶段是硝化阶段，其目的是在人工强力曝气条件下，使污水中有机氮、磷、NH4+等转化为NO3—或NO2—．该过程可由一般好氧处理设施来完成．第二阶段是反硝化阶段，即兼性厌氧的反硝化细菌在厌氧条件下，将NO3—和NO2—转化为N2，并从水中逸出，从而达到脱氮的目的．其处理流程如图1所示：
第一阶段中，由于微生物的同化作用使部分氮、磷转化为细胞物质，可在沉淀中经污泥沉淀
—，将在第二阶段去除．由于反硝化细菌为化能异作用从水中去除；大部分氮被氧化为NO
3
养菌，必须以有机化合物为能源，以NO3—为代谢中的电子受体，将NO3—转化为N2。

而由于第一阶段处理后出水中有机碳含量很低，因此要在第二阶段加入有机碳来满足反硝化细菌的需要．据报道，当污水中C／N<3：1时，反硝化作用受到抑制．一般应考虑用成本低的简单有机化合物为补充碳源．以甲醇为碳源时，反硝化作用过程为：
从上式可以看出，甲醇可被氧化为CO
2，而NO
3
—被还原为游离态氮．
第一阶段要求在好氧条件下，由传统的二级处理(活性污泥法等)来完成；第二阶段要求在厌氧条件下，需将脱氮池设为封闭形式，并在适当位置设置排气孔，以便于脱氮过程中
的N
2和CO
2
排出．最后，沉淀池与脱氮池之间设置曝气池来完成水中N
2
的吹脱，以防止沉淀
池污泥上浮及在好气条件下氧化多余的甲醇．其生物硝化一反硝化作用脱氮流程如图2所示：
2.缺氧好氧除磷废水中的磷最普通的存在形式是有机磷化物、正磷酸盐和聚合磷酸盐。

聚合磷酸盐在水中逐渐水解为正磷酸盐，而有机磷化物被细菌分解则释放正磷酸盐。

在缺氧阶段．兼性菌繁殖降解有机物，而聚磷菌吸收水解产物中的甲酸、乙酸、丙酸及酸类等有机物作营养物．同时将体内贮存的磷酸盐以PO
4
——P的形式释放出来，以便获得能量。

在
好氧阶段，聚磷菌将体内贮存的有机物氧化分解，产生能量，同时将污水中的PO
4
——P超量吸收至体内．以聚磷酸盐的形式贮存，在剩余污泥中排放．从而达到生化除磷目的。

混凝法除磷一级和二级生化处理最多只能去除20％-30％的磷．其余的磷应采用其它方法来去除。

用混凝法除磷是有效的．采用的混凝剂有聚铝或聚铁。

混凝剂可以在废水处理流程某一处理段加入。

如：初沉池、生物滤池、曝气池或上沉池之前等。

但对某一个具体废水处理厂来说，选在某一段投加混凝剂．效果可能是最好的关键因索是，不论在那一段投加混凝剂，其除磷效果，取决于生物絮体和分散沉淀物的分离去除效果
脱氮除磷工艺综述
水体富营养化的解决方法有外部控制及内部控制营养盐两种。

内部控制营养盐主要是通过增加深水层的含氧量防止上述营养盐类的回复；外部控制营养盐的方法主要是利用微生物的生理代谢过程去除水中营养盐。

常用的方法有以下几种方法：
一.Ludzack—Ettinger工艺
该工艺首次提出利用污水中可生物降解的有机物作为反硝化的碳源，由两个串连的反应器组成，工艺流程见下图1—1：
污水在第一个反应器中只搅拌不充氧、维持缺氧状态。

第二个反应器进行曝气使含碳有机物氧化并产生硝化作用。

两个反应器只是部分分离，其流体保持相连。

由于两个反应器间的混合作用，使第二个反应器含有硝酸盐的混合液与第一个反应器的缺氧混合液间可以进行液体
交换，使进入第一个反应器的硝态氮还原成氮气。

由于两个反应器间液体交换缺乏控制，因此影响脱氮效果。

二.A／0工艺
该工艺由厌氧池／缺氧池／好氧池／沉淀池组成工艺流程见下图1-2：
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧的发酵细菌将污水中大分子有机物转化为小分子发酵产物，聚磷细菌将菌体内积聚的聚磷盐分解。

随后污水进入缺氧池，停留时间可为0.5—1.0小时，反硝化菌就进行反硝化以去除碳和氧。

在厌氧池和缺氧池都设有搅拌混合器，以防污泥的沉淀。

接着污水进入曝气的好氧池，以去除可降解的有机物，这时的聚磷细菌吸收周围环境中溶解性磷，以聚磷盐的形式在体内储存起来，最后进入沉淀池使泥水分离，排放出的剩余污泥的含磷量可达到6%以上，泥龄以5—10天为佳，整个系统BOD去除率98%以上，总氮去除率80%以上，总磷去除率95%以上。

三.序批式活性污泥法（SBR）工艺
SBR工艺是一种将初沉、反应和一次沉淀各工序在同一反应器中进行，按时间顺序进行污水处理，整个处理过程分为初沉、进水、反应、出水、休闲五个时期。

具有结构简单，投资省，操作管理方便等优点，近来已研制出各种型号的自动监测系统，操作时可按水质情况调整各时段时间，已有许多报道指出SBR工艺具有良好的脱氮、磷效果。

一般BOD去除率90％以上，总氮去除率70％以上，总磷去除率98％以上。

四.氧化沟工艺
氧化沟的脱氮除磷，主要是利用沟内溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟内产生交替循环的好氧区、缺氧区和厌氧区，从而达到脱氮和除磷的目的。

五.二池间歇暴气工艺
二池间歇暴气工艺由两个反应池直接相连，最后由一个沉淀池所构成，二池容积相等，各池内设搅拌器，二池周期的反复进行暴气和搅拌，形成厌氧、缺氧和好氧区。

每次循环周期120分钟，第一反应池暴气35min，为消化过程。

搅拌85min,主要是放磷过程，其次是反消化脱氮，在第二反应池暴气80min，搅拌40min，进行低浓度的硝化、脱氮和磷的吸收过程，污水经过暴气、搅拌以及污泥的吸收后，磷的含量几乎可以过到0，去氮率达90%，BOD去除率达95%，总磷去除率达90%。

六.其它脱氮除磷工艺
此外，另有一些工艺也取得了良好的脱氮除磷效果。

如生物陶粒反应工艺的氨氮去除率达90%：膜—生物反应工艺的氨氮去除率达97%以上：OMNIFLO型定序间歇暴气工艺在低温故6摄氏度时,其氨氮去除率达95%以上;间歇暴气循环生物滤池脱氮率达70%-80%;Schreibei工艺的总氮去除率达90%以上,磷的去除率达70%-890%.
我国水域环境质量日益下降,尤其是富营养化程度逐年加重,治理工作到了刻不容缓的地步,只有结合水体实际情况,对水体进行综合研究,找出最合理的治理方法加以治理,我们身边的环境才能加以改善.。