1.污水處理國內(nèi)外現(xiàn)狀

水是人類必不可少的資源之一。世界人口的劇增和水資源的相對缺乏，地球?qū)⒚媾R越來越嚴(yán)重的水環(huán)境污染問題。

西方一些發(fā)達(dá)國家，很早就實(shí)現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化，相應(yīng)的環(huán)境問題特別是水資源污染的問題也較早的顯現(xiàn)出來。十九世紀(jì)以來，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相繼出現(xiàn)了環(huán)境污染和社會(huì)公害等問題。這些國家政府高度重視，并且投入了大量的人力、物力、財(cái)力，進(jìn)行污水處理的研究，建設(shè)了大量污水處理廠。

美國是目前世界上污水處理廠最多的國家，平均每5000人就有1座污水處理廠，其中78%為二級生
物處理廠；英國共有污水處理廠大約8000座，平均7000人1座，幾乎全部是二級生物處理廠；日本城市污水處理廠約為630座，平均20萬人一座，但其中二級處理廠及高級處理廠占98.6%；瑞典是目前世界上污水處理設(shè)施最普及的國家，其下水道普及率占99%以上，平均5000人1座污水處理廠，其中，91%為二級生物處理廠。

這些國家的經(jīng)驗(yàn)表明，大力興建二級污水處理廠對改善水體衛(wèi)生情況起了很大的作用，這些國家在研究水處理的新理論和新工藝的同時(shí)，也重視污水處理自控系統(tǒng)的研究，先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。一些發(fā)達(dá)國家經(jīng)過幾十年的努力，污水處理率已經(jīng)達(dá)到了80%~90%，成功的解決了來自于城市和工業(yè)的水污染問題。同時(shí)一些國家開始重視污水的回用，如以色列的污水回用率達(dá)到了100%。

同發(fā)達(dá)國家相比，我國的污水處理起步較晚，無論數(shù)量、規(guī)模、普及率還是機(jī)械化、自動(dòng)化程度，都存在著較大的差距。目前，還處于發(fā)展階段。前幾年國家環(huán)境保護(hù)總局曾對我國55個(gè)城市的5000多套工業(yè)廢水處理設(shè)施進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查。結(jié)果表明，運(yùn)行效果好的只占不到一半，而建成后沒能運(yùn)行或處理能力達(dá)不到設(shè)計(jì)能力一半的設(shè)施竟占一半以上。所以，我國的污水處理技術(shù)還處于較低的水平。

另外，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不均衡，資金匱乏，投資力度不足等諸多因素，導(dǎo)致目前發(fā)達(dá)國家大批水處理企業(yè)大舉進(jìn)軍我國水處理市場。國內(nèi)某些城市污水處理廠全套引進(jìn)國外的設(shè)備和技術(shù)，雖然取得了很好的效果，但全部引進(jìn)國外技術(shù)存在以下問題：1、引進(jìn)費(fèi)用昂貴；2、維護(hù)費(fèi)用昂貴，維護(hù)不方便；3、沒有結(jié)合我國的國情；4、不利于培養(yǎng)我國的相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員。為了改變我國污水處理技術(shù)現(xiàn)狀，政府和研究機(jī)構(gòu)都傾注了較大的注意力，非常重視開展這方面的研究。國家自然科學(xué)基金列出專項(xiàng)資金支持開展污水處理的研究。

3.含氮廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

含氮廢水處理方法有兩大類，一類是物理化學(xué)處理方法，如：蒸餾法、氣體吹脫法、反滲透過濾法、膜吸收法、離子交換法、折點(diǎn)加氯法、電化學(xué)處理方法等；另一類是生化處理技術(shù)，主要是借助好氧菌和厭氧菌的硝化和反硝化作用。傳統(tǒng)的生化脫氮技術(shù)，雖然理論研究和實(shí)踐技術(shù)很成熟，但由于自身原因存在一定的缺陷。

在我國，含氮廢水主要來源于農(nóng)林灌溉廢水和工業(yè)廢水，其中工業(yè)含氮廢水量大、濃度高、分布集中，是我國急需研究的主要含氮廢水處理來源。由于我國含氮廢水處理領(lǐng)域起步較晚，而每年含氮有機(jī)廢水排放量又大，目前還需要加強(qiáng)對含氮廢水處理工藝的研究，現(xiàn)在我國含氮廢水處理領(lǐng)域主要面臨氮去除不徹底，處理能耗物耗高，成本大等問題。因此，隨著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對環(huán)保要求越來越高，我們需要一方面對現(xiàn)有的處理技術(shù)做出更多的工藝優(yōu)化、技術(shù)改進(jìn)提高處理效率降低處理成本；另一方面探討開發(fā)出更多科學(xué)、高效、低成本既能去除含氮物質(zhì)，又能資源化回收利用處理廢水的技術(shù)。

低濃度含氮廢水主要來自牲畜廢水、生活污水、少部分工業(yè)廢水。目前針對低濃度氨氮廢水高效脫氮技術(shù)主要分為物化法和生化法，處理有機(jī)和無機(jī)低濃度含氮廢水技術(shù)主要有生化技術(shù)、離子交換法、折點(diǎn)加氯法、化學(xué)沉淀法等。人工濕地污水處理技術(shù)是近年來受到廣泛關(guān)注的一種污水生態(tài)處理方法，具有強(qiáng)去除氮磷污染物能力、基礎(chǔ)運(yùn)行成本低、抗沖擊負(fù)載等優(yōu)點(diǎn)。2010年環(huán)保部頒發(fā)的《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》，表明人工濕地污水處理技術(shù)已受廣泛關(guān)注，但是，也存在一些沒有解決的問題。電化學(xué)法處理含氮廢水是近幾年出現(xiàn)的一種處理方法，已經(jīng)受到國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。氮的去除主要有兩種方式：一、簡介電化學(xué)氧化方式，首先在陽極處氯離子被氧化變成游離氯，作為一種強(qiáng)化劑溶解在廢水中，然后與氨氮反應(yīng)將氨氮氧化去除；二、直接電化學(xué)氧化方式。

國內(nèi)外關(guān)于電化學(xué)氧化法處理復(fù)雜含氮廢水已有一定研究成果，Lee等使用電化學(xué)法處理低濃度含氮水質(zhì)，得到結(jié)論：電化學(xué)法能短時(shí)間內(nèi)去除模擬污水中的氮源，且該過程經(jīng)擬合發(fā)現(xiàn)為一級反應(yīng)。徐麗麗等人研究了不同電極材料對電化氧化法處理含氮廢水的氨氮去除效果。這些研究結(jié)論都表明電化學(xué)氧化可以有效的脫除氮，對其他污染源如COD和S也有很好的去除作用；另外，還可以去除生物廢水中的一些有毒物質(zhì)。與其他廢水處理技術(shù)相比，電化學(xué)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，電化學(xué)法不需要加入化學(xué)藥劑；可以單獨(dú)處理廢水，也可以聯(lián)合其他方法處理廢水：自動(dòng)化操作能力強(qiáng)，無二次污染；電化學(xué)法是處理氨氮廢水的一種新型趨勢。

隨著科技社會(huì)的發(fā)展以及人類環(huán)境保護(hù)意識越來越強(qiáng)，如何將污染物質(zhì)能源化再利用、資源化再回收，提高廢水處理能力和效益，降低物耗能耗以及處理成本已經(jīng)成為水處理行業(yè)的一個(gè)焦點(diǎn)。生物脫氮技術(shù)主要是利用微生物的脫氮活性，而傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)通常存在氨氮負(fù)載過高導(dǎo)致出水濃度不達(dá)標(biāo)，有機(jī)物被大量消耗，剩余污泥大幅度增加，消耗大量能量等問題。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)一些微生物不僅可以去除氨氮物質(zhì)還可以去除硫化物，例如脫氮硫桿菌、脫氧硫小硫菌等。生物脫氮法脫氮過程不僅受到微生物其自我轉(zhuǎn)化能力影響還受一些其他因素的影響，如廢水中其他污染元素的影響。AnShjiie等人認(rèn)為廢水里硫化物的濃度會(huì)影響脫氮效率。厭氧氨氧化菌在低氧條件下可以同時(shí)分解含氮化合物以及硝酸鹽，此外厭氧氨氧化菌在缺氧條件下甚至可以利用空氣組分中的二氧化氮分解含氮化合物和硝酸鹽。此外，越來越多研究表明，氨氮源的硝化反應(yīng)除主要由自養(yǎng)菌完成以外，還可以由，一些特殊異養(yǎng)菌完成；而反硝化過程不只可以在缺氧條件下進(jìn)行，一些細(xì)菌也能在氧量充足條件下完成反硝化過程。借助于這些新型微生物的特性深入研究，以及現(xiàn)代微生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來在以微生物作為主要組成部分的傳統(tǒng)微生物技術(shù)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展了短程硝化．反硝化技術(shù)、生物膜SBR法、A/O新工藝、厭氧氨氧化技術(shù)等新型生脫氮技術(shù)。

根據(jù)含氮廢水中氮濃度的高低，以及廢水中氮的存在形式即有機(jī)態(tài)氮或無機(jī)態(tài)氮，往往會(huì)選擇不同的廢水處理技術(shù)。一般說來，簡單生物脫氮技術(shù)、折點(diǎn)加氯法、化學(xué)沉淀法等常用來處理低濃度有機(jī)含氮廢水；人工濕地技術(shù)、電化學(xué)法、氣提吹脫法、一些新型生物脫氮技術(shù)等則常用來處理中高濃度氨氮廢水。實(shí)際上其中一些含氮廢水處理技術(shù)既適合處理低濃度含氮廢水，又適合處理中高濃度的含氮廢水；這就需要實(shí)際應(yīng)用中考慮實(shí)際情況，綜合考慮處理廢水對象、處理要求、處理經(jīng)濟(jì)成本、環(huán)保要求等選擇合適的含氮廢水處理工藝。

近年來，一些研究表明某些外部條件可以用于促進(jìn)微生物針對廢水的脫氮作用。如一些新發(fā)展起來的借助于外界條件促進(jìn)氨氮氧化過程，如超聲氧化法、超臨界水氧化法、光催化氧化法等；這些新型技術(shù)或多或少已經(jīng)漸漸受到研究人員的關(guān)注，并且做出了一定的研究，但還需要進(jìn)一步完善。

4.結(jié)論

21世紀(jì)以來，各方面對保護(hù)水資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展呼聲越來越強(qiáng)烈，促使著人們加快關(guān)于氨氮廢水處理技術(shù)的研究與推廣應(yīng)用。未來的難降解高含氮有機(jī)廢水處理必將朝著低能耗、低物耗、低成本、處理效果高效、無二次污染以及資源化循環(huán)利用，工藝、操作簡單等方向邁進(jìn)。

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