关键词：实验废液；分类处理；再生技术
中图分类号：G64；O6文献标识码：B
引言
化学桩裸是使用还原剂使镍离子还原成金属裸，并在镇件表面沉积的过程随着镀液的自动控制的飞速发展，化学被操以成为目前国内外发展速度最快的表面处理技术之一，并在航空航天、汽车、化工、机械、纺织、食品、军事、电子和计算机等工业部门广泛应用。化学铰镍技术的应用范围和生产规模不断扩大，由此产生的环境问题越来越严重化学镀镍的最大缺点是镀液使用若千周期后，副产物含量不断升高，造成镀液性能恶化，镀层质量下降。一般个周期后，被层出现针孔，艘液变混浊，导致化学镀裸镀液的报废，如果将含大鎳、磷和有机物的化学被镶废液不经处理就排放，不仅对环境造成严重污染，而且对资源也是极大的浪费。
1、化学镀镍废液的处理
1.1化学沉淀法
化学沉淀法是一种传统而实用的方法，它是通过向废液中投入适宜的沉淀剂，在一定的pH值条件下，沉淀剂与废液中的有害物质反应生成不溶性物质，凝聚、沉降、液固分离，从而除去废液中的有害污染物。经典的化学沉淀工艺是向废液中投入石灰乳或苛性钠，使镀液pH值升至12，此时废液中绝大部分镍离子及重金属污染物沉淀析出。Parker对苛性钠与石灰的沉淀效果进行了比较，发现使用石灰乳处理产生的沉淀体积虽然较大，但处理效果优于采用苛性钠的处理方法，此外，石灰乳还能同废液中的亚磷酸根形成钙盐沉淀，去除大部分的磷。黑龙江大学的孙红、赵立军等人在pH=12、温度80℃的条件下，用石灰乳处理来自工厂的化学镀镍废液，时间1h，处理后废液中镍离子含量降低到1mg/L，达到国家排放标准。对于含磷废水，济南大学王士龙等人用沸石进行处理，磷去除率可达90%，取得了良好的效果。除石灰乳之外，有效的沉淀剂还有：硫酸亚铁、硫酸铝、硫化钠、硫化亚铁等无机物，以及二烷基二硫代氨基甲酸盐（DTC）和不溶性淀粉黄原酸醋（ISX）等有机物，DTC可在较宽的pH（3～10）范围内有效地沉淀镍离子，使废液中的镍离子质量分数降低到1×10-6%以下。每克ISX可在pH（3～11）条件下吸附沉淀约50mg镍离子，但这2种新型的有机沉淀剂价格较高，主要用于处理低浓度的废水。
1.2纤维、颗粒吸附材料处理法
因纤维状吸附材料直径小（<10μm），比表面积大，具有吸附率高，吸附速度快和洗脱率高、渗透稳定性极好等优点，人们开始将其应用于废水的处理。安徽工程科技学院吴之传等人用聚丙烯腈改性制备偕胺肟纤维材料（AOCF），对含镍废水、废液中的镍离子进行吸附去除[23]，研究表明，AOCF对镀镍废液中的镍离子吸附最佳条件为pH=2.5、吸附时间80min；静态吸附AOCF用量为5.0g时，可1次性处理废液100mL，累积处理300mL，处理后废液中的镍离子含量<1.0mg/L，吸附后的AOCF可以再生、重复使用。郑礼胜用陶粒吸附处理含镍废水[24]，在pH为3～10之间、镍含量≤200mg/L的废水，按镍/陶粒重量比为1∶400投加，镍去除率可达99%。
1.3电渗析法
电渗析处理化学镀镍溶液的研究起步较晚，是上世纪末才发展起来的一项新技术。其原理是用镀铂钛板作阳极，不锈钢板作阴极，在电场力的作用下，溶液中的阴、阳离子分别透过阴、阳离子交换膜，从而达到去除有害离子的目的。哈尔滨工业大学的李朝林、周定等人进行了电渗析法脱除化学镀镍废液中亚磷酸盐的研究。在工作电压100V，电流4.5～6.0A，电解质流量55L/h的条件下，通过电渗析处理3h，镀镍废液中的亚磷酸根、硫酸根离子、钠离子等有害物质进入浓室被去除，处理后镀液中少量损失的硫酸镍、次亚磷酸钠经补加达正常水平，镀速仍有15μm/h，镀层外观光亮，耐蚀性能好。
2、化学镀镍废液碳酸钙过滤离子交换法再生技术
2.1再生原理
在进行化学工程废液处理和再生时，要先用碳酸钙滤床对化学镀镍废液进行过滤，在过滤过程中能够将镀液中的氢离子充分的与碳酸钙进行反应，将反应产生的硫酸钙等沉淀物沉淀到沉淀槽内，然后再用氨水来对废液的pH值进行调节，最后进行静置处理。再利用第一阳注和第二阳注交替的方法，通过第一阳注时其实现钠离子的饱和，达到相应的交换条件促使废液得到净化。
2.2影响化学镀镍废液再生技术的因素
为了更好的对化学废液的再生技术进行研究，做了一些实验在来验证。通过实验数据表明，对化学镀镍废液再生技术的影响因素主要有4个。第一个，温度。镍磷的去除率受温度的影响会发生很大的变化，当温度升高时，去除率也随着温度的升高再不断地增加。通过大量数据的表明，当环境温度在90℃时，从经济的角度来看，去除率最为理想。第二，时间。在化学废液的再生中，时间也是重要的影响因素。时间在2h以内去磷的效果最为理想，因此，在化学废液再生中，把2h作为最佳的时间。第三，pH值。溶液的酸碱性也会影响废液的再生。中性溶液中镍磷的去除效果最佳，也就是说当pH值大于7时，就会导致镍离子的损失增加，因此，把pH=7作为最佳的操作范围。第四，流速。流速也会对化学废液的再生产生影响，当流速增加时，磷离子的去除效率就会降低，当流速在0～1.1m/h内变化的效果不是很明显，因此把1.1m/h流速视为最佳，也即是说在进行化学废液再生时，控制流速在1.1m/h。
2.3再生镀液的施镀效果
在对镀镍废液进行过再生处理以后，在一定条件下就可以进行施镀。为了进一步验证施镀的效果，并采用增量法测定对其沉淀速度进行测量，同时对镀层进行耐腐蚀性和硬度的测量。如果测量的结果显示，镀层的效果和原液中的施镀的效果类似，并且镀层具有不脱落、不起层和较高的结合性，则说明化学镀镍废液的再生工作顺利完成。
关键词：氨氮废水处理磷酸铵镁化学沉淀法要点
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1007-3973（2013）004-123-02
1前言
目前水体污染超标比较严重的是氨氮废水的排放，其来源遍及很多地域，排放出来的有毒物质会给水中生物带来生病威胁。国家对于氨氮废水的处理方式多种多样，化学沉淀法因其工艺手法简易，净化水体污染效率高，反应速度快等特点而被国内外重视利用，广泛利用到氨氮废水处理当中，其原理就是在废水中投入沉淀剂，与氨氮发生反应，生成难溶于水的物质，从而进行沉淀分离，这过程也叫做脱氧。
2高浓度氨氮的危害
废水排放中含有的高浓度氨氮，是水环境中氮的表现形态，对水体影响极大，它一旦跟水体进行接触就会给水体造成污染，我们经常会在一些江河湖泊中发现藻类的存在，特别是流动速度缓慢河流更容易被氨氮污染，造成藻类植物的大量繁殖，致使水体缺少氧气，危机鱼类乃至水生动植物的生命，引发水质质量的异变，其呈黑色液体，江河因此会附上恶臭，加大了自来水处理厂的工作量，难度大大提高；某些金属物质在遇到氨氮时会被大量的腐蚀，金属物质就不耐用，破坏了金属的使用寿命；在对污水进行回收利用时，用水设备与输水管道中的微生物会充分利用氨氮来进行生命的再度繁殖，大量的微生物结垢堵塞管道，致使污水处理不能完成，引发污水循环倒流；工业中水的循环利用以及对水的消毒都要用到含有氯的消毒水，在进行消毒时，氯与氨氮相遇产生化学反应，生成氯胺，氯的消毒效果就不明显，提高了消毒时对氯物质量的需求；氧化后的氨氮有可能存在饮用水中，长期饮用可能会得高铁血红蛋白症，同样它在人体中会自动转换为亚硝胺，有致癌作用，严重威胁了人们的身体健康。所以人类在处理高浓度氨氮废水问题上要高度重视，化学沉淀法是一项比较经济的废水处理技术。
3对化学沉淀法的理解
（1）化学沉淀法的工作原理。废水中通常都含有某种离子，在一定常温下，具有难解的含盐液，其浓度达到一般值，称之为常数，这种物质会对水造成某种程度上的污染。为解决水中的这种离子，可以向水中放入某种化学药剂，使其产生难溶于水的含盐化学物质，并将其进行沉淀，形成沉淀物，降低水体中离子的含量，这就是化学沉淀法的工作原理。并不是所有废水当中的离子都能使用化学沉淀法进行分离，最主要是找到适用的沉淀剂。
（2）化学沉淀的使用方法。不同的水体离子所需的化学沉淀剂不同，硫化物沉淀法、氢氧化物沉淀法、碳酸盐沉淀法等是经常使用的化学沉淀法。硫化物是大多数金属的沉淀物，使用硫化沉淀法对废水处理可以有效去除残留的金属，但是在固体液态分离比较难，且购买费用高，竟而不被广泛使用；溶度体积小的氢氧化合物，在遇到水中化学剂时，在水中的阳离子会转化为氢氧化合物，被沉淀下来物质，然后进行处理，它作为一种经济实惠的石灰用材，一般不用在废水循环利用处理当中；碳酸盐当中许多离子的溶度体积都小，可将碳酸盐放入到相对浓度高的离子废水中，沉淀出来的碳酸盐可进行回收再利用。
4化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的研究
4.1磷酸铵镁沉淀脱氧处理高浓度氨氮废水原理的分析
（1）通常情况下不与阴离子发生反应的氨基很难形成沉淀物质，但是它的一些带盐物质会利用复盐生成能使其沉淀的物质，从而能将氨基消除。磷酸铵镁以一个水晶方式存在，它的相对密度低，极容易溶于水，在温度较高的情况下分解成焦磷酸镁，在工业上运用广。通过实验研究，磷酸铵镁沉淀脱氧处理高浓度氨氮废水是可靠之举，在废水中投入含有镁与氨基物质的化学剂，使它们发生化学反应，生成磷酸铵镁，在温度较低状况下它的溶解度很小，在废水中分离出来呈白色晶体粉末状态，有时它也会呈乳状，大小不一，利用重力的下沉上升，过滤残留下沉淀物，最后把氨氮从废水中分离出来。在特殊废水中，也可以利用磷酸铵镁沉淀法，因为磷酸铵镁中含有大量的磷物质，可以对缺少磷营养的废水进行补充，满足微生物的营养需求，使水中微生物的生命得到保障。
（2）另一方面其对废水中氨氮的浓度具有抑制作用，致使氨氮的浓度大幅度降低，提高废水水体质量，保持水体的干净。废水中垃圾物质渗水液组成成分繁琐复杂，因而不能直接运用生物处理方法进行处，理磷酸铵镁处理法在高浓度氨氮废水中有比较好的先天条件PO43-和Mg2+离子在废水中发生化学效应，生成难溶于水的沉淀物质，无论是何种复杂的水质，都能很清楚的看出沉淀物的产生；随着Mg2+的不断增大，在同一水体下离子会聚集起来，形成一个主体，致使水中分解出来的化学沉淀物浓度降低，因此磷酸铵镁不仅具有沉淀作用，还有降低氨氮处理后残留物浓度的作用。每种物质都有其缺点，同样一些物质也会严重影响到磷酸铵镁的沉淀，这需要进一步的研究。磷酸铵镁沉淀法脱氧与废水中氨氮反应的效率较快，沉淀彻底，而且操作方便简单，应广泛的利用到高浓度氨氮废水处理中。
关键词脱氮除磷硝化菌反硝化菌聚磷菌泥龄
中图分类号：O613.62文献标识码：A文章编号：
1A2/O工艺概述
1.1工艺概述
污水处理中，为了同时达到脱氮除磷的目的，在具有硝化功能的A/O工艺基础上，增加一个厌氧区，设置于缺氧池之前，形成厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺，即A2/O工艺，其工艺简图如图1：
图1A2/O工艺
废水首先进入厌氧区，兼性发酵细菌将废水中可生物降解有机物转化为发酵产物。聚磷菌可将菌体内储存的聚合磷酸盐分解，释放的能量供其在厌氧环境中生存，另一部分能量供其吸收废水中的低分子有机物，并以PHB（聚-β-羟丁酸）的形式贮存在细胞内。废水进入缺氧区后，反硝化菌利用硝化液回流带来的硝酸盐及废水中的有机物进行反硝化，达到去除COD和脱氮的目的。接着废水进入好氧区，聚磷菌利用废水中剩余的可生物降解有机物的同时，分解体内存储的PHB，产生的能量供自身的生长繁殖，此外还吸收周围环境中的溶解性磷酸盐，并以聚合磷酸盐的形式储存于体内，这样就降低水中磷的浓度。废水中的有机碳经过厌氧区、缺氧区，分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，进入好氧区时浓度已较低，有利于自养硝化菌的生长，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐；部分有机碳被好氧异养菌降解，使出水的有机物含量达到排放标准。剩余污泥中储存有大量的聚磷菌，随剩余污泥排出水体。
2A2/O工艺脱氮和除磷功能的矛盾
A2/O工艺脱氮和除磷功能的内在固有矛盾就是聚磷菌、硝化菌和反硝化菌在碳源需求、泥龄、有机负荷上存在着矛盾和竞争，很难达到在同一系统中同时高效去除氮和磷。
2.1厌氧环境下反硝化菌和聚磷菌对碳源有机物的竞争
厌氧环境下反硝化菌和聚磷菌对碳源有机物的竞争是A2/O工艺的最主要的矛盾。如果厌氧区中存在较多的硝酸盐，反硝化菌会以碳源有机物为电子供体进行反硝化，消耗水中碳源有机物，影响聚磷菌合成PHB，进而影响到后续除磷效果。一般而言，要同时达到脱氮和除磷的目的，城市污水中COD/TN≥4.5。当低于此4.5时，反硝化效果受到碳源有机物浓度的限制，大量未被反硝化的硝酸盐随回流污泥进入厌氧区，干扰厌氧释磷的正常进行，最终影响到整个营养盐去除系统的稳定运行。
2.2泥龄
硝化菌的一个突出特点是繁殖速度慢，世代时间长。在冬季，硝化菌繁殖所需的时间可长达30天以上；即使在夏季，泥龄小于5天的活性污泥法中的硝化作用也十分微弱。而聚磷菌为短世代时间微生物，为探讨泥龄对生物除磷工艺的影响，Rensink等（1985）发现泥龄与除磷效率的关系，如表1
表1泥龄与除磷效率的关系
由上表可知，聚磷菌所需的泥龄很短。泥龄在4.6天左右时，系统仍能维持较好的除磷效果。此外，排放剩余污泥是生物除磷的唯一渠道，为保证系统的除磷效果，需要维持较高的污泥排放量，降低系统的泥龄。显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在矛盾，若泥龄太长，不利于除磷；泥龄太短，硝化菌无法生存，这种矛盾，使得A2/O工艺很难同时达到氮、磷的高效去除。
2.3污泥负荷与硝酸盐
A2/O工艺回流污泥全部进入厌氧区，为了维持较低的污泥负荷，要求有较大的污泥回流比（一般在40%-100%），方能保证系统有良好的硝化效果，但回流污泥污泥也将大量的硝酸盐带入厌氧区，而聚磷菌放磷的条件是厌氧状态，同时要求有溶解性BOD存在。但当厌氧区存在大量硝酸盐时，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱氮完全后才开始磷的厌氧释放，这就减少了厌氧区进行磷的释放的有效容积，使除磷效果较差，而脱氮效果较好。反之，如果好氧区硝化作用不好，则随回流污泥进入厌氧区的硝酸盐减少，改善了厌氧区的厌氧环境，使磷能充分厌氧释放，除磷效果较好，但由于反硝化程度差，脱氮效果不好。
3A2/O工艺脱氮和除磷功能的对策
为解决A2/O工艺在脱氮除磷上的矛盾，可以通过以下方法，提高其效果：
（1）针对废水中碳源不足情况，可以向废水中补充碳源（甲醇），提高COD/TN值，或通过改变进水方式，为反硝化和除磷重新分配碳源。
（2）降低硝酸盐对聚磷菌的释磷，通过改变污泥回流方式，将二沉池中的污泥回流至缺氧池，增加缺氧池到厌氧池的混合液回流。由于缺氧池中反硝化作用已使得硝酸盐浓度大大降低，有效降低对聚磷菌释磷的影响。
参考文献
1污水生物处理：原理、设计与模拟.MogensHenze，等编.施汉昌等译.中国建筑工业出版社，2011.9..
【关键词】MBR；脱氮除磷；膜污染；污泥活性
0.导语
膜生物反应器（MBR）作为污水处理发展技术过程中典型的处理工艺之一，一起占地面积小、出水质量高、操作管理简便、运行稳定的特点在实际运用中发挥了巨大的作用。不仅适用于生活污水的处理，在工业废水的处理中也广泛使用。在MBR反应器中，实现了依靠膜技术，使泥水分离，配合一些配套工艺共同运行可以使处理成本大大降低。本文介绍了MBR目前各方面的研究情况以及其未来发展的前景。
1.膜生物反应器的简述
在污水处理，水资源再利用领域，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。其中，使用的膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜)；按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
2.MBR在脱氮除磷中的研究进展
目前MBR在国内外的研究发展很快,但自身脱氮率仅为40%～60%;在除磷方面,效果也不理想,很多都要对膜生物反应器的出水进行化学处理才能满足相应的污水排放标准。
2.1MBR脱氮工艺及处理效果
常规的生物脱氮工艺是建立在硝化以及反硝化的过程中来实现的，通过硝化细菌和反硝化细菌的协同作用，但是由于脱氮要求较高的停留时间，在处理较高浓度氨氮废水中，水池的容积偏大，不仅增加了投资，而且占用了大量土地资源。在MBR工艺中，由于微笑膜孔的截留作用，使得微生物大量停留在反应器中，不改变容积的情况下，大大增加污泥龄。
国内外对于含氨氮废水的处理方法主要采用生物脱氮处理法。国内外对低浓度含氨氮废水的研究已经比较成熟。对高浓度氨氮废水处理方面由MBR膜的完全截留作用使得膜生物反应器的水力停留时间和污泥停留时间可以完全分开，同时反应器维持很高的MLSS使得反应器里硝化菌的大量积累有了可能，为处理高浓度氨氮废水创造了条件。
袁丽梅[2]等人设计一种交替式缺氧/厌氧膜生物反应器(AAAM)的脱氮除磷反应器，试验结果表明:AAAM工艺能够高效去除营养物，对COD、总氮、总磷的平均去除率分别为93%、67.4%和94.1%。
李春杰等[3]在利用SMSBR处理焦化废水时发现，在相当长的污泥龄的条件下，氨氮亚硝化较为全面，而氨氮硝化效果不明显，使NO2--N积累。进一步研究表明，短程硝化并非由氮的浓度和氮负荷引起,是由于硝化菌的生长速率明显低于亚硝化菌的生长速率。
2.2MBR除磷工艺及处理效果
传统MBR反应器中，由于缺乏绝对厌氧的条件，对于释磷过程十分不利。即使用间歇式曝气MBR反应器，对于磷的去除效果也并不理想。基于以上缺点，在实际处理过程中，往往加以配套设施，强化除磷。如添加一部分厌氧或者缺氧的反应装置。
何圣兵等人在传统MBR反应器的基础上，配合厌氧装置，在静态试验的基础上调整各个阶段的工艺运行参数，进行了为期6个月的连续性试验。结果如下：对COD、TP、SS、NH3-N和TN的平均去除率分别为92.50%、84.25%、100%、94.09%和85.33%。
3.MBR存在的主要问题
MBR工艺中存在许多待解决的问题,如投资成本高、能耗大、膜污染、氮磷去除效果不理想、缺乏成熟的设计规范、优化的运行参数等,阻碍MBR工艺在实际中的应用。
3.1膜污染
所谓膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。
艾翠玲[4]在水力停留时间(HRT)为5h、溶解氧浓度(DO)为3mg/L、抽吸/停止时间为12min/6min、污泥浓度为5g/L、温度20℃条件下发现,当操作压力达到0.13MPa以前,废水的膜通量随操作压力的增加而增加,之后,随着操作压力的增加,膜通量增幅很小。
李艳芬[5]等人将膜生物反应器采用序批式的方式运行来处理模拟生活污水,控制其他条件不变，改变厌氧好养的时间,考察了各类膜污染控制方法的效果。结果表明,采用空曝气的清洗方法,可以使膜压差下降8.4kPa;采用空曝气加0.5%的NaClO溶液在线药洗的方法可以使膜压差下降14.18-19.19kPa;先用自来水冲洗,再用0.8%的NaClO浸泡的清洗方法可以使膜压差下降31.99kPa。
3.2脱氮除磷效果差
由于MBR反应器在泥水分离方面效果很好，所以很有效的保持了反应器内的生物量以及延长了硝化菌的停留时间，所以在对于氨氮的处理方面效果很好。但是，由于反硝化需要缺氧环境，所以在MBR反应器中，由于曝气作用，对于反硝化有很大影响。所以，未配套有厌氧或缺氧装置的MBR反应器反硝化的效果并不理想，所以对于总氮的处理效果也不尽如人意。
张捍民等在将序批式膜生物反应器与传统膜生物反应器的处理效果进行对比后指出,进水COD/TN为18.3-32.2时,SBMBR对氨氮和总氮的平均去除率分别为92.2%和91.5%,硝化和反硝化效果都很好;而CMBR对总氮平均去除率为30.5%,反硝化效果较差,但此时的氨氮平均去除率为93.3%,说明CMBR脱氮的限制性步骤是反硝化。
李进等人通过对于产生污泥膨胀对MBR反应器脱氮除磷的影响中发现，由于丝状菌对有机物、氮、磷的亲和能力均强于絮状菌,在有氧的条件下,丝状菌的同化作用和硝化细菌的异化作用竞争有限的基质,使氨氮的去除效果得以提高。但对于TN的去除中，TN的去除率下降。
3.3污泥活性降低
膜生物反应器的SRT一般在30天以上,较长的SRT可以获得较高的污泥浓度MLSS,进而降低污泥产率并减小反应器体积。然而,污泥龄过长,可能会引起污泥的菌体细胞活性降低,Shin和Kang等报道了以合成污水为处理对象,在污泥停留时间为15天和44天的运行条件下,活细胞的比例分别为55%和32%。
4.MBR的发展展望
对于MBR膜工艺，在实际应用当中，应该注重膜质量的提升和成本的降低，努力开发新型制造工艺，继而使MBR工艺更为广泛的应用。其次，在脱氮除磷方面，筛选高效菌种、研发配套工艺都是未来的发展目标，以实现高效脱氮除磷。在控制膜污染问题上，一方面可以着手开发高性能、抗污染的各类型膜；另一方面，可从操作条件方面着手,如投加凝聚剂等改善活性污泥的聚集状态,投加填料、定期排泥以维持系统内悬浮污泥浓度,采用恒通量过滤、适宜曝气强度、高膜面流速等延缓污染,再配合物理清洗、化学清洗恢复通量,延长膜寿命。[科]
【参考文献】
［1］于水利，赵方波.膜生物反应器技术发展沿革与展望[J]．工业用水与废水，2006，37(2)：1-6．
［2］袁丽梅,张传义,张雁秋,奚旦立.交替式缺氧/厌氧膜生物反应器的脱氮除磷效能[J].中国给排水，2006,22:14-17.
［3］李春杰.焦化废水的一体化膜--序批式生物反应器处理研究[J].上海环境科学,2001,20(1):24-27.
关键词：化学沉淀法高浓度氨氮磷酸氨镁废水处理
一、引言
实验原水取自某精密合金公司的高浓度氨氮废水，氨氮的超标排放是水体富营养化的主要原因之一。目前对氨氮废水处理的技术有：化学沉淀法、生物法、折点加氯法、离子交换法、氨吹脱法等等。生物脱氮法占地面积大，合适用处理低浓度氨氮废水；吹脱法容易造成吹脱塔堵塞，并且吹脱出大量有毒有害的挥发性气体，易造成环境二次污染。化学沉淀法所需反应时间短，操作简单，并且不产生有毒气有害气体，磷酸氨镁沉淀法沉淀产物可回收用肥料、化学试剂、阻火剂及水泥黏接剂等。
磷酸氨镁化学沉淀法已日益受至重视，得至国内外学者的广泛研究。其原理是在废水中加入沉淀MgSO4和Na2HPO4·12H2O与NH4+反应生成MgNH4PO4·6H2O沉淀（简称MAP，俗称鸟粪石），通过重力沉淀使MAP从废水中分离，从而实现去除废水中氨氮污染物。
MAP沉淀法已有对工业废水应用案例，但氨氮沉淀工艺条件，如PH值、沉淀药剂的投加比例，反应时间等，对氨氮的去除效果有很大的影响。因此，本实验针对某精密合金公司高浓度氨氮废水进行研究。
二、材料与方法
1.实验仪器及试剂
2.实验方法
3.检测分析方法
三、结果分析
1.pH值影响
2.搅拌时间影响
3.投药量的影响
原水氨氮浓度2275mg/L，原水pH为9.33时。化学沉淀法中n（Mg2+）：n（PO43+）：n（NH4+）投药量对对氨氮去除效率的影响。pH调整至9.5、搅拌时间40min的条件下，加药量按氨氮的浓度进行调整Na2HPO4·12H2O和MgSO4。研究n（Mg2+）：n（PO43+）：n（NH4+）对此种高浓度废水去除率最佳的投药比例。结果如表一所示。
从上表可以看出，原水浓度2275mg/L时最佳的去除效果的投药比例为Mg：P：N为1.4：1.3：1去除去率为94.1%。一级MAP化学沉淀处理后出水氨氮浓度为135mg/L，并未能达到排放标准（查看参考文献[6]）。一级出水浓度较高二级MAP化学沉淀处理，结果表明二级MAP化学沉淀处理的投药比例及去除效和一级相同。
原水经过二级MAP化学沉淀反应后，原水浓度从2275mg/L降至8.0mg/L，原水经过二级化学沉淀处理后能达到排放标准。
四、结论
根据以上实验结果得出最佳的工艺条件参数：反应搅拌时间为40min，pH值为9.5，Mg：P：N的投药摩尔浓度比例为1.4：1.3：1。在此条件下经过二级处理，初始浓度2275mg/L氨氮废水，反应沉淀后氨氮浓度可降至8.0mg/L，二级MAP化学反应沉淀去除率达99.65%。
MAP化学沉淀法在处理某精密合金公司高浓度氨氮废水时适应性很好，反应速度快，氨氮沉淀较好。
参考文献
[1]国家环境保护总局，水和废水监测分析方法（第四版），中国环境科学出版社？北京2002.12.
[2]文艳芬，唐建军，周康根，MAP化学沉淀法去处理氨氮废水的工艺研究，工业用水与废水，2008.
[3]高健磊，闫怡新，吴建平，王会芳，化学沉淀法处理高浓度氨氮废水工艺条件研究，2008.
[4]闵敏，黄种买，化学沉淀法去除养猪场废水中氨氮的试验研究，化学与生物工程.
关键词：生物脱氮除磷技术；污废水；除磷效果；污水处理；脱氮率；磷源污染物文献标识码：A
中图分类号：X703文章编号：1009-2374（2016）17-0075-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.17.036
伴随着我国经济的飞速增长，我国水资源污染问题越来越严重，地球环境劣化及水体富营养化问题，导致污水处理难度增加。为了改善污水处理问题，需要解决传统处理工艺中去除氮、磷效率差的问题，而且传统处理工艺还存在成本高的问题，因此污水处理厂需要加强对污废水生物脱氮除磷技术的研究，以期实现我国污废水处理的高效性、经济性、节能性，从而促进我国环境保护更进一步发展。
1生物脱氮除磷技术的工作原理
1.1生物脱氮机理
在进行生物脱氮研究时可以发现，过去认为生物脱氮是利用厌氧区设置或控制过程的方式，实现厌氧环境的形成，从而以硝化反硝化作用起到脱氮的作用。而随着科技的进步，如今最新研究却发现厌氧反应器存在废水氨氮含量指标减少问题，好氧条件下出现同时硝化反硝化作用等，这些现象都是传统生物脱氮理论无法解释的现象。从微环境角度分析，微生物絮体表层溶解氧浓度高，其传递受阻，加上微生物消耗溶解氧，导致微生物絮体内形成厌氧环境和兼氧环境，随后由于搅动使微环境出现变换，最终进入微生物厌氧、兼氧、好氧等不断交替，产生硝化反硝化作用。另外，异氧硝化菌和好氧反硝化菌可以在不用厌氧、兼氧、好氧等不断交替下，单纯在厌氧条件下发生硝化作用。根据相关研究可知，在亚硝化菌作用下可以实现将氨转化为氮。
1.2生物除磷机理
生物除磷由聚磷菌完成，是指利用在厌氧环境下，聚磷菌会释放磷，聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐，并从中获得能量，吸收污水中易降解的化学需氧量。而在有氧环境下，其则会摄取磷，即在好氧或缺氧条件下，聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体，氧化代谢内贮物质PHB或PHV等，过量地从无水中摄取磷酸盐，其中一部分转化为聚磷，作为能量贮于胞内，并进行富磷污泥的排除，从而起到除磷的作用。通过研究可知，进行废水生物除磷，聚磷菌必须先在厌氧条件下进行释放磷，随后才能够在有氧条件下提取磷，最后达到除磷的效果。其中在厌氧环境下，聚磷菌释放磷水平不会对最终的除磷效果产生大的影响，其主要与有机物类型和硝酸根离子含量有关。
随着相关研究人员加强对生物除磷的研究，可以认为在缺氧环境下将硝酸根离子作为电子受体内的聚羟基脂肪酸酯并进行磷的摄取，从而达到反硝化和加大摄取磷的目的。虽然该种工艺的研究还不够完善，其将会在未来逐渐得到全新的开发，从而降低化学需氧量，有效提高除磷效果。
2污废水生物脱氮除磷的工艺类型
2.1生物脱氮技术
污废水生物脱氮技术主要是利用相应的设备创建好氧、缺氧环境，实现硝化反硝化脱氮。本文主要分析了三种生物脱氮工艺：
（1）活性污泥脱氮工艺。活性污泥脱氮工艺是目前应用最普遍的生物脱氮技术，其最初在实验室一直到生产应用，应用一直比较频繁。目前最常见的活性污泥脱氮工艺主要有厌氧-好氧工艺法、厌氧-缺氧-好氧工艺法、序批式活性污泥法及氧化沟工艺。厌氧-好氧工艺法主要是通过设置厌氧和好氧环境，使含氮有机物在好氧环境下出现氨化、硝化反应，在厌氧环境下出现反硝化反应，从而使其能够产生硝化反硝化作用，达到脱氮的目的。厌氧-好氧工艺法具有操作简单、范围小、对污泥膨胀控制比较明显等优势，但其存在脱氮效果差，不能够承受较大冲击负荷力。厌氧-缺氧-好氧工艺法是在传统方法中增加缺氧环境，污水在厌氧环境下实现将大分子有机物转化为小分子，在缺氧环境下，实现反硝化脱氮，在好氧环境下，有机物浓度较低，保障硝化菌的生长，从而达到脱氮目的。序批式活性污泥法具有成本低、控制污泥膨胀、去除氮磷效果明显。如今随着科技的发展，通过机械和控制装置进行该方法的应用，可以有效实现厌氧-缺氧-好氧组合，并且可以免去回流过程，具有经济性。氧化沟工艺是利用反应器实现硝化反硝化作用，从而达到脱氮目的。
（2）生物膜脱氮工艺。生物膜脱氮工艺主要适用于小型生产或试验中，其主要是将生物转盘、滤池等生物膜设计成脱氮反应器，从而起到脱氮作用。目前主要有浮动床生物膜反应器脱氮系统、浸没式生物膜反应器脱氮系统、三级生物滤池脱氮系统等，相比较活性污泥脱氮工艺，生物膜脱氮系统更加具有稳定性、产泥量少等优势，但其存在耗能大问题。虽然生物膜脱氮工艺具有一定的优势，且其在城市污水工程中具有明显的效果，但是还存在一定问题需要改善。生物膜脱氮工艺的经济性和高效性，使其在未来的发展中将会得到广泛应用。
（3）生物脱氮新工艺。生物脱氮新工艺主要包括短程硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺、全程自养脱氮工艺、限氧自养硝化-反硝化工艺等。短程硝化反硝化工艺主要是通过对氨氮氧化的控制，使其处在亚硝化阶段，随后反硝化，达到脱氮目的。短程硝化反硝化工艺具有流程简单、节省碳源、动力消耗的优势。厌氧氨氧化工艺是指在厌氧环境下，实现氨氧化还原为氮气。全程自养脱氮工艺主要适用于高浓度含氮废水，其通过对反应器溶解氧浓度的控制，起到控制氨氧化和反硝化比率的作用，通过提高反硝化速率可以提高脱氮法应。限氧自养硝化-反硝化工艺主要是通过控制溶解氧，并控制反硝化处在亚硝酸根离子阶段，最后通过氧化反应，形成氮气，实现脱氮目的。
2.2生物除磷技术
污废水生物除磷技术主要是从最开始在生产过程中发现的超量吸磷现象，通过研究和实践后，污废水生物除磷技术逐渐得到应用，其中目前应用比较广泛的生物除磷技术有厌氧-缺氧-好氧工艺法、氧化沟工艺、序批式活性污泥法、侧流除磷工艺、改良同步脱氮除磷工艺等。厌氧-缺氧-好氧工艺法主要是通过创设厌氧环境、缺氧环境和好氧环境，使聚磷菌达到释放磷、采集磷等作用。另外，如果采用缺氧环境、厌氧环境和好氧环境的布置方式，则可以起到更加明显的除磷效果，主要是由于在厌氧环境下硝酸盐负荷，从而使其在厌氧条件下利用吸磷动力，达到除磷目的。氧化沟工艺主要是利用反应器创设缺氧环境、厌氧环境和好氧环境，从而达到除磷目的。序批式活性污泥法主要通过曝气控制系统创设时间上缺氧环境、厌氧环境和好氧环境，最终通过排放富磷污泥达到除磷目的。侧流除磷工艺主要使用在污泥回流系统中创设厌氧环境，并与化学除磷法结合，从而起到良好的除磷效果。改良同步脱氮除磷工艺主要是通过进水和污泥在厌氧池混合，实现有效释放磷，并在后续构筑物聚磷，从而达到除磷目的。生物除磷技术主要是通过创设厌氧环境，使聚磷菌有效释放磷，从而达到除磷的效果。
2.3生物脱氮除磷技术
同时进行污废水脱氮和除磷是目前主要的研究方向，主要是由于硝化反硝化作用实现了除磷效果，从而可以达到同时除磷。因此结合生物脱氮技术和生物除磷技术，实现同时脱氮除磷功能的生物技术主要有厌氧-缺氧-好氧工艺法、氧化沟工艺、序批式活性污泥法、侧流除磷工艺、改良同步脱氮除磷工艺等。上述生物脱氮除磷技术不仅能够实现去除有机物和悬浮物等传统处理工艺要求，还能够达到脱氮除磷的目的，其主要是通过创设缺氧环境、厌氧环境和好氧环境空间或时间交替变化，有效提高脱氮除磷效率。目前在污废水中对生物脱氮除磷技术的应用越来越广泛。
3污废水生物脱氮除磷技术的发展趋势
我国对生物脱氮除磷技术的研究较晚，并没有对该种技术有足够的重视。随着时代的进步，如今我国对污废水生物脱氮除磷技术的研究越来越深入，并促使其向生物性和工艺改革方向发展，以起到脱氮除磷高效率和低能耗的作用。一般生物脱氮除磷系统中，由于硝化菌和聚磷菌存在泥龄的矛盾，因此需要注重利用改进工艺，实现除磷和脱氮在空间和时间的分开，通过对除磷和脱氮分别创设缺氧环境、厌氧环境和好氧环境实现生物脱氮除磷。另外还需要加强对有机碳源的研究，即探索能够使反硝化速率加快的可替代有机碳源，从而提高脱氮效率。利用微生物动力学特性，可以实现亚硝酸菌和硝酸菌的动态竞争，然而对于活性污泥的膨胀问题、沉降性能等还有待研究。
4结语
综上所述，随着工业发展和人们生活中污废水的增多，如何有效进行污废水处理成为相关单位考虑的重要问题。如果脱氮除磷技术不够完善，很容易导致水体富营养化，因此需要加强对生物脱氮除磷技术的研究。通过上述分析可知，同时实现生物脱氮技术和生物除磷技术的处理工艺，能够有效解决水体富营养化问题，并保障高效性和经济性。
参考文献
[1]刘强，徐德兰，张学杨.生态式膜生物反应器处理生活污水的中试研究[J].工业水处理，2015，（12）.
[2]赫俊国，冯靖涵，王越飞，等.缺氧-厌氧-井型曝气工艺对生活污水的脱氮除磷效能与经济性分析[J].给水排水，2016，（1）.
[3]王萍，张恩栋，孙慧超，等.固定化光合细菌脱氮除磷能力研究[J].广东化工，2015，（23）.