废水中营养元素的去除分析

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　　前言
　　随着当前工业农业的不断发展，我国经济民生均呈现出飞速的发展，然而，与此同时，由于环保问题治理存在一些纰漏，导致我国环境问题日益突出。尤其是水体富营养化，极大程度的污染了我国有限的水体资源
　　为此，我国农业农村部在2018年着力净化养殖环境，完善养殖场的粪污处理设备和流程，减少由于养殖问题造成的水体污染，将水源边、村舍边划为禁养区，同时划出部分区域为限养区，要求养殖从业者搬离禁养区，在限养区建设粪污处理达标的新建场舍，以尽快实现改善当前环境压力的目标。
　　1 水体中营养元素的危害
　　1.1 氨氮消耗水体中溶解氧
　　水体中溶解氧具有极其重要的作用。其能够为养殖动物的提供充足的氧气来源，尤其是水产养殖行业，水体缺氧会造成水产养殖生物的大规模死亡，出现巨额经济损失。同时溶解氧通过氧化还原能力，促进水体中有害物质的分解，进而实现水体自净，诸如减少氨氮、亚硝酸盐、硫化氢等有害物质的含量。当然，如果这类有毒物质载量过大，必然会降低水肿溶解氧的比例，打破原有的生态平衡，造成毒害物质的积累
　　2、含氮化合物对有机体产生毒害
　　2.1 氨氮是水产养殖的灾难
　　氨氮在水中共有两种存在形式。第一种是以溶解氨的形式存在，脂溶性，这类形式本身会对水生生物有毒。第二种是以铵离子的形式存在，这类形式对水生生物无毒。然而当未经处理的废水排入水中，携带大量氨氮进入水体，鱼类将这类有毒物质吸入身体，会直接导致鱼类有害物质的代谢压力，过高的血氮浓度也会让pH升高，当pH发生变化，必然会导致体内的酶活性发生变化，同时降低血红蛋白运输氧气的能力，同时使鱼类的表皮组织受到破坏，进而导致鱼类的气体交换系统受阻，发生缺氧或窒息而死。
　　3 氨氮的消除途径
　　3.1 硝化和脱氮
　　氨被亚硝化细菌氧化成亚硝酸，亚硝酸再被硝化细菌氧化成硝酸，成为硝化作用。整个过程必须有氧气参与，当水中氧气浓度较低时，硝化过程的速度显著下降。因此，在废水中氧气不足的条件下，反硝化细菌可以把硝酸转化为亚硝酸、次硝酸、羟胺或氮时，这也就是硝酸还原过程。
　　2、藻类和植物的吸收
　　由于水生植物可以将废水中的铵离子转变成氨基酸，因此藻类及其他的水生植物也是废水净化营养物质的主要手段。
　　3、挥发及泥底吸收
　　废水中由于氨氮浓度高、采取增氧措施等情况下，都会有助于废水中氨氮浓度的降低，然而，这种作用是极其微弱的。泥底土壤的离子可以与铵离子相结合，而当废水被不断搅动起来，水下的沉积物会被悬浮，铵离子会被释放出来。
　　4、矿化及回到生物体内
　　所谓矿化，即部分氨氮以有机物的形式存在于池底土壤中，这些有机物质分解后又回到水中，分解速度依赖于温度、pH、溶氧以及有机物质的数量和质量。进入水生动物体内即当水中氨氮浓度高时，氨能够进入水生生物体内。
　　4 氨氮的控制方法
　　4.1 清淤、干塘
　　每年养殖结束后，进行清淤、干塘，曝晒池底，使用生石灰、强氯精、漂白粉等池底彻底消毒，可去除氨氮，增强水体对pH缓冲能力，保持水体微碱性。
　　4.2 加换新水
　　换水时最快速、有效的途径，要求加入的新水水质良好，新水的温度、盐度等尽可能与原池水相近
　　4.3 增加池塘中的溶氧
　　在池塘中使用“粒粒氧”、“养底”等池塘底部增氧剂，可保持池塘中的溶氧充足，加快硝化反应，降低氨氮的毒性。
　　4.4 加强投饲管理
　　选用优质蛋白原料，使用具有更高氨基酸消化率的饲料，避免过量投喂，提高饲料的能量、蛋白比，并在饲料中定期添加“EM菌”及“活性干酵母”可调整水生生物肠道菌群平衡，产生酵母菌素，通过改善水生生物对饲料的利用率而间接降低水中氨氮等有害化学物质的含量。
　　4.5 池塘中定期施用水体用微生态制剂
　　在养殖过程中定期使用“光合细菌”、“降氨灵”等富含硝化细菌、亚硝化细菌等有益微生物菌的水体用微生态制剂，并配合抛洒“粒粒氧”等池塘底部增氧剂，增加池底溶氧，直接参与水体中氨氮、亚硝酸盐等的去除过程，将有害的氨氮氧化成藻类可吸收利用的硝酸盐。
　　5去除方法
　　5.1 物化脱氮技术
　　5.1.1 空气吹脱法
　　实际浓度和平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下，从液相到气相，实现去除氨氮的目的。
　　5.1.2 折點加氯法
　　将氯气或次氯酸钠投入污水，将废水中的氨氮氧化成N2的化学脱氢工艺。这种方法存在一个优点，出水氨氮浓度控制在0.1mg/L，可以通过深度处理，去除废水中的氮元素，达到更好的清除目的。
　　5.2 沸石脱氮
　　5.2.1 机理
　　沸石本身属于多孔结构，具有良好的吸附以及离子交换性能，同时由于我国天然沸石储存量非常大，因此本身造价非常便宜。然而沸石具有选择性吸附能力，利用沸石的吸附能力除去废水中营养物质具有广阔的前景。但是由于沸石吸附属于物理吸附，仅仅是将水相中的营养物质吸附下来，无法完全除去，因此依据当前的技术将沸石脱氮技术，演化为生物沸石技术，也就是利用沸石的多孔结构，帮助微生物生长，从而利用微生物进行脱氮处理。这也就是当前所说的生物脱氮技术。
　　5.2.2 方案
　　第一，晴天上午施用沸石粉10-15kg/亩米，2小时后泼洒光合细菌2-4L/亩米。夜间8-10点释放粒粒氧。
　　第二，第一天上午泼洒磷肥（过磷酸钙）5-10斤/亩，第二天上午用降氨灵250-300g/亩米浸泡2小时后泼洒。当天夜间施放粒粒氧。 　　5.3 生物除磷技术
　　废水中通常含有大量磷，目前对于磷的去除主要还是利用微生物的方法，也就是通过聚磷菌在无氧条件下释放磷，在有氧条件下实现磷的累积。在废水中去除磷的流程主要有两个方面组成，第一步是将废水里溶解的磷析出，由溶解状态变为不溶解的状态，第二步是通过将不溶解的磷直接除去，從而降低废水中的磷含量。
　　5.4 同步脱氮除磷技术
　　这种方法主要依靠方法和装置的共同完成。也就是活性污泥法与生物膜法的水处理同步进行。这种方法首先将废水先由厌氧区进行处理，之后转入缺氧区，最后到达好氧区形成混合液，并再次转入缺氧区进行脱氮，其余流入沉淀区进行泥水分离，上清液即为净化水;沉淀的污泥会被吸入污泥区，而后送入厌氧区与新废水混合后实现活性污泥法在的特性，实施除磷。
　　其中，厌氧区的作用主要是释放磷，使污水中磷浓度升高，溶解性有机物被吸收而使BOD5下降。缺氧区将氮离子还原为氮气释放至空气，但磷的变化不大。好氧区中有机物被微生物分解，有机氮被氨化继而硝化，降低了氨氮含量，而磷含量主要依靠聚磷菌的过量摄取而实现净化目的。
　　5.5 废水中营养元素回收技术
　　SPRR法是基于MAP结晶法改进研发，该方法通过富集MAP晶体，从而实现对营养元素去除的目的。
　　小结
　　废水中营养物质的去除意义重大，因此需要行业各界投入大量智力、财力进行研发，当前的主流思路仍然是生物沸石的氮磷同步去除，在以后的发展方向，必然会偏向于将废水中营养元素进行回收在利用，当然，这存在一个前提就是将这项工艺的费用有效降低，才能够将其应用到废水净化的现实当中。相信，在不远的将来，我国废水营养元素的去除工艺，必然会有飞跃式的发展，让我国的废水处理工艺达到世界的前沿。
　　参考文献
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　　（作者单位：浙江诚德检测研究有限公司）
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