工业污水处理过程节能优化控制方法的研究

在进行工业污水的处理过程中，不仅应该注重环境保护，同时也应该注重水资源的循环再利用，以此来达到良好的节能优化目的。因此，在具体的工业污水处理过程中，一定要做好节能优化控制，以此来获得更好的工业污水处理效果，实现环境的良好保护与资源的有效节约。

1 工业污水处理现状分析

在工业污水处理过程中，磷和氮的去除最为关键，目前，已经可以通过投药混凝的方式达到满意的磷去除效果，但是氮化合物的处理依然是最需要重点解决的问题。由于工业污水中氮化合物有着较小的分子量，难以借助于化学药剂的添加来达到去除效果。如果通过膜处理技术来进行处理，目前只有反渗透膜技术最为有效，但是由于其运行费用很大，所以并不能得到良好的应用和推广。由此可见，要想有效提升工业污水的处理质量，达到良好的节能优化效果，就需要加大力度对相应的处理技术进行研究，以此来实现氮化合物的有效处理。

2 工业污水处理中的节能优化控制方案分析

2.1 生物脱氮机理分析

在工业污水处理过程中，良好的脱氮处理工艺技术是实现工业污水处理中节能优化的一项重要措施。通过相关实践和研究发现，生物脱氮处理技术是实现工业污水氮化合物处理，保障其节能优化效果的有效技术。在通过活性污泥对工业污水进行处理的过程中，虽然有一小部分有机氮被沉淀池过滤除去，但是依然有大部分的无机氮在污水中存在，这些氮元素的主要存在形式是硝态氮化合物以及氨氮的形式。

通常情况下，在对工业污水中的氮元素进行处理时，主要的方式是氮转化，比如硝化、反硝化、氨化以及同化等。工业污水处理过程中的生物脱氮转化见图1。

图1 工业污水处理过程中的生物脱氮转化图

2.1.1 同化处理技术

在通过生化处理技术对工业污水进行处理的过程中，会有一部分的氮被同化，进而成为微生物细胞内的组成部分。虽然在溶菌和内源呼吸作用下，一部分微生物细胞内的氮又会以氮氨或者是有机氮的形态再一次返回到污水中，但是存在于内源呼吸残留物内和微生物细胞中的氮依然会被二沉池内的活性污泥除去。

2.1.2 氨化处理技术

氨化处理技术指的是借助于微生物降解的方式对具有溶解性特征的有机氮化合物进行处理，使其转化为氨氮。而在具体的生物脱氮技术应用中，因为氨化这一过程有着非常高的生化效率，所以通常并不将其作为需要控制的转化步骤。

2.1.3 硝化处理技术

硝化处理技术的本质是借助于有限种类的自养型微生物进行处理，在有氧环境下，亚硝酸盐菌形式的微生物首先会对氨氮进行氧化处理，使其转换为亚硝酸盐，然后再进一步对亚硝酸盐进行氧化，使其转化为硝酸盐。以下是其主要的反应方程式：

2.1.4 反硝化处理技术

反硝化处理技术的本质是借助于一群异养型微生物，在缺氧环境下，将各种有机质用作电子供体，将硝酸盐用作最终电子受体，利用反硝化菌类生物所具备的异化还原特征将氮还原成氮气逸出。以下是其反应方程式：

2.2 工业污水生物脱氮工艺分析

在对工业污水进行生物脱氮处理的过程中，一种常用的方法是活性污泥法，该方法最早应用于1912 年，到现今已经有一百多年的应用历史。在当今的工业污水处理主要工艺和衍生工艺中，依然会将该方法作为基础来进行生物脱氮主要工艺的开发。就目前来看，主要的处理方法包括以下几种：

①三级活性污泥处理法，也就是将硝化处理、反硝化处理以及氨化处理作为基础来进行处理。但是因为处理设备太多，处理流程复杂且冗长，管理不便，且造价很高，此项处理工艺并适合作为节能优化方案来使用。②A/O 缺氧/好氧处理法，该方法也叫做前置反硝化处理法，其工艺流程十分简单，造价低廉，在当今的工业污水处理中的应用也最为广泛。③A2/O 厌氧/缺氧处理法，该方法是将A/O 作为基础来开发的一种处理技术，在缺氧、厌氧以及好氧这三种环境中，通过微生物之间的协同作用，可将工业污水中的有机物、磷和氮有效去除，其流程也十分简单。④氧化沟脱氮处理，这种处理方式又叫做混合推流式反应器处理，这种处理工艺不仅有着非常高的流速，且能够让原来的污水和混合液之间达到迅速混合的效果，保障生物除氮质量。⑤SBR 脱氮处理法，该方法也属于一种推流式的反应器，具体处理中，其曝气也具备二沉池的功能，所以不需要进行二沉池的设置，也不需要进行污泥回流系统的设置。

通过综合这五种典型处理技术的处理效果、经济性等的方面分析可知，A/O 工艺技术的优势更加明显。因此，在对工业污水进行处理的过程中，要想获得良好的节能优化效果，应将A/O 工艺技术作为基础，来实现工业污水处理的良好优化。

2.3 A/O脱氮处理技术流程

A/O 处理技术开发于上世纪八十年代，是当今最为广泛应用的一种生物脱氮处理技术，其处理流程见图2。

图2 A/O 处理技术流程示意图

在通过该处理技术进行工业污水处理的过程中，主要的处理环节是硝化处理以及反硝化处理，主要步骤有以下三步：①将原污水放入到缺氧池内，将污水里的有机物用作电子供体，让内循环回流中的硝态氮得到反硝化脱氮处理，让有机物达到初步降解的效果。②将污水放入到好氧池内，进一步对有机物进行降解处理，在此过程中，氨氮将会发生硝化反应，以硝酸盐的形式被去除。③让好氧池内的沉淀部分以及混合液体同时回流到缺氧池内，让缺氧池在原来的污水中获得足够的有机碳源，同时也可以在回流的液体中获得大量硝态氮，以此来达到良好的反硝化作用，在经过氧化还原之后，硝态氮将会以氮气的形式被释放出来，这样就达到了良好的除氮效果，让工业污水处理实现进一步的节能优化。

在通过该方式进行工业废水的节能优化过程中，其主要的优势包括以下几点：①该工艺流程十分简单，构筑物很少，可实现基建费用的有效节约。②反硝化处理过程中需要的物质可直接在原污水代谢物以及含氮物质中获得，不仅实现碳源费用的有效节约，也可以使其C/N 保持在很高的状态。③在反硝化过程中形成的碱度可以让硝化反应中消耗的碱度得到有效补充，以此来避免碱的大量消耗和此类费用的消耗。④具体处理中，活性污泥始终在缺氧状态和好氧状态之间交替变换，各种的微生物都可以在相应的条件下实现自身作用的充分发挥，而在此过程中，整个系统相当于一个生物选择器，可以对污泥膨胀情况加以有效抑制。

3 结语

通过研究与分析发现，在污水处理中，脱氮效果的保障是一项急需解决的问题。具体处理中，可通过A/O 处理工艺进行良好的脱氮处理，并实现各种辅助添加剂的有效节约，在保障处理效果，提升污水处理质量的同时也实现资源和成本的进一步节约。