高效脱氮与除磷技术的创新发展趋势

在工业污水处理流程中，脱氮和除磷是两个关键环节，它们对于保护环境、维护生态平衡至关重要。随着对水资源的需求日益增长，以及对环境影响的重视，高效脱氮与除磷技术的研究和应用正迎来新的发展机遇。本文将探讨这些技术的创新发展趋势，并分析其在工业污水处理流程中的作用。

引言

工业污水处理流程是一系列复杂且精细化工过程，它们旨在从废水中去除有害物质，以达到一定标准后排放到环境中，或进行再利用。其中，脱氮和除磷是两项核心任务，因为它们能够有效控制废水中的营养物质含量，从而防止eutrophication（营养盆地化）的发生。

脱氮技术概述

物理法：气浮法与空气氧化法

物理方法通过改变溶液中的化学状态来实现脱氮，如使用气浮设备分离悬浮固体或通过空气氧化反应使nitrogen-fixing微生物活跃。然而，这些方法通常需要大量能耗，而且操作条件受限。

化学法：常规药剂添加

化学方法则涉及向废水中加入适当剂量的化学药剂，使其与nitrate或ammonia发生反应生成无毒无害物质如nitrite或nitrate。此种方式虽然简便易行，但可能导致第二次净化问题以及副产物产生。

生物法：厌氧消化与通风曝气系统

生物方法依赖于特定微生物群落，在缺氧条件下消耗nitrogen-containing compounds（N-源）。这包括厌氧消化过程，即在没有足够酸性条件下的anaerobic conditions下，微生物代谢产生二甲基亚砜，而不是硫酯。这一过程通常会伴随严重的问题，如硫醇、硫酸盐等副产品生成。在有机载体上进行aeration后，可以进一步降低剩余N-源浓度并转变为更稳定的形式，比如硝酸盐。

除磷技术概述

物理法：沉淀、过滤和颗粒捕集

物理方法主要依靠物理力-field force将phosphorus-containing particles从溶液中分离出来，这包括沉淀、过滤和颗粒捕集等手段。例如，用铁或者铝作为共价络合剂，将phosphorus结合成不溶性的相，然后通过沉淀回收。但这种方式存在于大型工厂可能无法经济地实施的问题，同时也容易引起其他元素迁移现象，如铁介电陶瓷表面涂层上的iron(III)形成了iron(II)还原成Fe3O4时会释放出PO4^3-,增加了总P含量.

化学法：添加抑制剂/螯合剂/缓冲材料及其它特殊用途药品。

化学方法可通过各种抑制器/螯合剂/缓冲材料减少phosphorus进入生态系统。一种常见的手段是在进入供给区域之前先加以去除；另一种策略则是直接改进既有的排放管道，以确保所有排出的廢液都经过了适当程度的预处理。这可以避免潜在地破坏自然界内已建立起来的大循环体系，并同时阻止未来的汙染扩散到海洋地区.

高效脱氮与除磷新技术

随着科技不断进步，对传统脏泥固定碳生产率限制较大的反思促使科学家寻求新的解决方案之一就是采用模拟自然界自净能力的一种称为“生长激活者” (GACs, Activated Carbon Growth) 的专门设计用于吸附有机污染物的大型碳结构，该结构被证明具有极好的adsorption性能，其中包括对某些难以去除的人类活动所造成的有毒残留部分比如PCBs（聚苯乙烯）等高度致癌性及持久性雌激素替代式分子 (EDCs, Endocrine Disruptors) 的吸附能力，使得GACs成为当前最强大工具之一用于提高大规模工业廢料處理设施效率并安全水平提升。

此外，一些公司正在开发使用光合作用菌株培育出的亲生的光合作用生物膜修饰为纯粹基于植物生命力的新一代绿色清洁能源解决方案，他们能够像真实植物一样进行CO2吸收并释放出丰富多样的O2，同时还可以提供一个全面的深度浸入式概念模型用于识别最佳绿色清洁能源战略选择，以满足未来全球范围内广泛而持续增长需求但又不会危害地球本身健康状况的情况下最大限度减少我们人类活动带来的负面影响。

此外，还有一些公司正在开发利用单细胞藻类进行基础设施项目之超级神奇螺旋桨动力装置——这是目前最接近实现“永动机”的设备，其工作原理基于一种名叫 “空间时间曲线” 的理论，该理论认为，只要能找到一个正确方向，就可以让任何类型机械装置运行不停，无需任何能源输入，只不过每个周期结束后都会回到初始位置重新开始一次循环，所以他们仍然需要考虑如何获取必要驱动力，但是如果成功的话，那么他们就完全克服了我们现在必须依赖燃烧柴油、石油或者核能这一切巨大的成本压力，有助于明显减少我们的温室气体排放，从而帮助我们达成《巴黎协定》目标即限制全球平均温度升幅至1.5摄氏度以上1.0摄氏度以下。

最后，不同国家之间为了应对自己国家不同阶段紧急情况采取不同的措施，例如中国政府已经宣布2025年前完成全国范围内30%城市生活垃圾焚烧发电站工程计划，也就是说至少30%城市生活垃圾焚烧发电站要建好，不仅能够有效利用大量不可回收垃圾，还能够减轻城乡间运输压力，大幅提高资源利用率，大幅降低因运输造成的事故风险，而且还能提供更多稀缺热能给人们使用，有利于提高居民生活水平，加速我国可持续发展道路建设，为世界各国共同努力维护地球环境健康作出了贡献。

结语：

由于现代社会日益增长的人口数量以及消费习惯，这导致了一种越来越迫切的问题，即如何才能保障饮用水质量？答案很简单——只能借助于快速、高效且经济实用的技巧来管理那些由人类活动产生的一个庞大的废弃物资库存。高效脱氮和除磷系统是一个关键组成部分，因为它们允许企业继续生产商品，同时保持社区卫生安全。但是，我们必须记住，在追求财富增长时不能忽视我们的责任，也就是保护地球母亲，让她继续供应我们所需，而不是毁灭她。如果你读完这个文章，你就会发现尽管挑战艰巨，但实际上拥有许多工具把握掌控未来。而今朝之事，与千秋之梦何其相关！