污水总氮去除方式

一、现状概述

在水处理(lǐ)中有(yǒu)关氮素经常提到的几个术语包括：总氮(TN)、凯氏氮(TKN)、有(yǒu)机氮、无机氮、氨氮，他(tā)们之间的关系如下：

总氮(TN)=有(yǒu)机氮+无机氮=凯氏氮(TKN)+NOx-N;

无机氮=氨氮(NH3-N,NH4-N)+硝态氮(NO3--N)+亚硝态氮(NO2-N);

凯氏氮(TKN)=有(yǒu)机氮+氨氮(NH3-N,NH4-N)。

污水排放标准中的总氮指标在短短半年内被推上风口浪尖，很(hěn)多(duō)地區(qū)及厂區(qū)成為(wèi)环保督察组重1点监督的对象，而在2018年，这一趋势还会愈演愈烈，更多(duō)的地區(qū)将被纳入重1点监管范围，在这样紧迫的形势下，对氮的处理(lǐ)技术依然以传统活性污泥法应用(yòng)為(wèi)广泛，无奈的是，传统活性污泥法对氮的脱除效率已经不能(néng)满足排放需求，因此众多(duō)企业面临着提标改造的新(xīn)局面。

二、基本原理(lǐ)

在废水脱氮技术中广泛使用(yòng)生物(wù)法进行处理(lǐ)，生物(wù)脱氮是依靠水體(tǐ)中微生物(wù)的生理(lǐ)代謝(xiè)作用(yòng)将不同形态的氮转化為(wèi)氮气的过程，流程為(wèi)：

废水中难降解的有(yǒu)机氮通过水解氨化作用(yòng)，分(fēn)解為(wèi)氨氮(NH3--N,NH4-N)，氨氮在亚硝化作用(yòng)及硝化作用(yòng)下，转化為(wèi)硝态氮(NOX-N)，继而在反硝化作用(yòng)下转化為(wèi)氮气。

三、技术分(fēn)析

目前处理(lǐ)总氮的方法中生化法备受青睐，原因包括起源较早、技术成熟、成本较低等，在我國(guó)几十年的污水处理(lǐ)中，生化法一直占据着主體(tǐ)地位，但工艺上的不足也随着排放标准的提高逐渐显现而出，尤其对氮磷的去除效果仅依靠供给微生物(wù)的自然生理(lǐ)需求以得到一1定程度的减少，在污水中氮磷浓度较高时，依靠传统污泥法往往达不到预想的结果。

当然，在活性污泥法的实践应用(yòng)中也出现了很(hěn)多(duō)变形工艺，包括膜生物(wù)反应器、生物(wù)滤池技术及生物(wù)转盘等，但一方面成本较高，另一方面，技术的不成熟使大多(duō)数企业不愿轻易尝试，因此很(hěn)少有(yǒu)优1质的案例作為(wèi)模范，也很(hěn)少有(yǒu)企业愿意共同尝试寻求技术的实践改进，使这些技术很(hěn)难取得突破性进展。

四、实际应用(yòng)

在实际生产中，根据不同水质需求应对生化脱氮的不同环节进行强化，例如农药生产厂區(qū)产生的废水通常含有(yǒu)大量有(yǒu)机氮，因此需规模较大的水解工艺，将难降解的有(yǒu)机氮转化為(wèi)容易被转化的小(xiǎo)分(fēn)子有(yǒu)机氮，从而转化為(wèi)氨氮。

再如，部分(fēn)電(diàn)镀厂需大量氨水作為(wèi)缓冲剂，因此废水中含有(yǒu)大量氨氮，在这样的情况下，如不对氨氮进行单独处理(lǐ)，会造成生化出水氨氮仍然超标，目前较好的方法有(yǒu)吹脱法和折点加氯法;也有(yǒu)部分(fēn)行业废水中硝酸盐较多(duō)，而对硝态氮的去除方法中只有(yǒu)生化法较為(wèi)成熟，但存在的制约性為(wèi)现有(yǒu)生化技术的脱氮效率较低，当面对高浓度硝态氮是需增建较大规模的厌氧池，基建成本较高且占地面积较大，使整體(tǐ)投资成本大大升高，并较难实现。

五、实现生化占地大幅缩减的总氮处理(lǐ)方法

如上图所示，生物(wù)法的大的弊端是占地面积较大，根本原因是生物(wù)法的处理(lǐ)效率低，以对氮的去除效果而言，一方面脱氮能(néng)力仅為(wèi)0.1kgN/m3，另一方面，实现这一脱氮效率的停留时间少则12h，多(duō)则30d。两者综合之下，污水以贮存方式長(cháng)时间停留在污水站，造成废水堆积，使池體(tǐ)容积在设计时不仅要容纳实际生产水量，还要设计足够盈余，以便应对紧急状况。因此，缩减生化池容积的改进方向归根结底是提高脱氮负荷。(脱氮负荷是指单位时间、单位體(tǐ)积内，微生物(wù)能(néng)够消耗的氮素质量，单位是kgN/m3·d)

生化法提高脱氮负荷可(kě)以从以下几方面入手：

1.菌种选择与驯化：常规反硝化菌活性弱，耐受力差，容易在工业废水的冲击下死亡，对微生物(wù)进行長(cháng)期驯化，物(wù)竞天择可(kě)使菌群提高耐受力，延長(cháng)生理(lǐ)周期，活性的增强可(kě)提升微生物(wù)的代謝(xiè)与繁殖能(néng)力，使微生物(wù)的可(kě)承受脱氮量随之升高。

2.反应器结构：在传统生化中，反硝化环节完成后产生的氮气不溶于水，而堆积的污泥制约着氮气的排出，氮气的滞留又(yòu)会占据微生物(wù)富集的空间，影响微生物(wù)的富集，如此恶性循环，使反应死區(qū)越来越多(duō)，污泥的可(kě)利用(yòng)里越来越低。改进反应器结构，提高氮气排放速率，可(kě)使反应器效率更高。

3.微生物(wù)富集模式：传统活性污泥法中菌體(tǐ)吸附在污泥之上，随污泥悬浮在水體(tǐ)之中，当污水进入池體(tǐ)时，悬浮污泥易被打散随水流排出池體(tǐ)，一方面影响出水水质，另一方面减少了污泥有(yǒu)效利用(yòng)率，目前的改善方式包括生物(wù)接触氧化、生物(wù)移动床及生物(wù)固定床等。