一文三圖----詳細(xì)解說總氮的深度去除

  總氮的深度去除在近年來的環(huán)保水處理領(lǐng)域中成為一顆耀眼的新星。縱觀我國近百年的水處理史，氮磷去除可稱之為污染物指標(biāo)先行的鼻祖，從簡單物化除渣到分解有機(jī)物，再到覺醒氮磷污染的意識并采取相應(yīng)措施，接著出臺相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)，然后到依據(jù)各類標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)總氮的深度去除，水中氮類污染物的治理逐步被大眾熟知并重視。

  1881年，首座厭氧生物反應(yīng)器在法國誕生，至此拉開生物法脫氮的序幕，此后，盡管針對氮磷污染物的生物處理法幾度進(jìn)化，但由于氮類污染物的特殊性質(zhì)，主體工藝仍采用生物代謝原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。

  我國早期的生物脫氮工藝多用于生活污水治理，活性污泥法于1921年傳到中國，隨之中國建立首座污水處理廠，緊跟其后的是水體富營養(yǎng)化問題的逐步凸顯，于是在活性污泥法的基礎(chǔ)上，衍生出一系列脫氮除磷工藝，以滿足日益增長的多維度脫氮訴求，如AO、A2O、AB、AO-A2O、SBR、ICEAS工藝等，發(fā)展到近幾年，UASB、MBR、MBBR、HDN-FT、HDN-GS、HDN-LS工藝逐步開始廣泛應(yīng)用于廢水特性更加復(fù)雜、微生物抑制性更強(qiáng)的工業(yè)污水脫氮進(jìn)程中。

1.污水總氮的深度去除思路

1.1污染物細(xì)分

  眾所周知，氮類污染物為水體含氮化合物的集合體，統(tǒng)稱為總氮，簡稱TN，其有四類形態(tài)分布在自然界之中，包括大分子有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮以及亞硝態(tài)氮，其中由于亞硝態(tài)氮的活潑性，多數(shù)情況下可自行轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，因此，處理水中氮類污染物，基本上可劃分為有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮的分類去除。

  下面詳細(xì)解說三類含氮污染物的化學(xué)性質(zhì)及處理工藝：

有機(jī)氮：

  有機(jī)氮常為大分子有機(jī)物，可通過化學(xué)法進(jìn)行高級氧化處理，或通過生物氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮后去除。

氨氮：

  氨氮可根據(jù)濃度高低選擇相應(yīng)的處理方法，對于高濃度氨氮，可生化性差，經(jīng)過氨吹脫法可基本去除，對于低濃度氨氮廢水，吹脫法無明顯去除效果，可采用生物轉(zhuǎn)化法實(shí)現(xiàn)去除。

硝態(tài)氮：

  硝態(tài)氮可用NO₃-N表示，硝酸鹽幾乎全部是可溶鹽，因此不適應(yīng)使用化學(xué)沉淀法轉(zhuǎn)化，可用于處理硝酸鹽的方法大致分為兩類：物化法—離子交換、反滲透過濾，以及生化法---反硝化。目前國內(nèi)外大多數(shù)企業(yè)采用生物反硝化法轉(zhuǎn)化硝態(tài)氮。

  值得一提的是，在自然界的活性污泥床中，三者以及亞硝態(tài)氮之間存在一定的轉(zhuǎn)化關(guān)系，階梯式由有機(jī)氮向氨氮，再向亞硝態(tài)氮，然后轉(zhuǎn)向硝態(tài)氮。

  可以說，在采用生物脫氮時，可概括為總氮中各類形態(tài)含氮物質(zhì)轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮后的處理，巧合的是，硝態(tài)氮可由特定菌種分解為無害氮?dú)饣貧w大氣中，而整條轉(zhuǎn)化線耗時較長、條件較苛刻的正是硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化。

1.2工藝選擇

  總氮的深度處理可先從廢水特性大致區(qū)分后進(jìn)行。

1.3末端治理

  在我國氮磷治理的發(fā)展中，從市政污水開始，工業(yè)廢水也多數(shù)采用相應(yīng)工藝對生產(chǎn)廢水進(jìn)行氮磷去除，然，隨著國內(nèi)外環(huán)保大趨勢的逐步演變，越來越多的國家開始加強(qiáng)對氮類污染物排入河流的量控，就我國，從氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)到較近幾年不斷提升的總氮排放標(biāo)準(zhǔn)，AO系工藝已淪為脫氮眾多工藝中的下下之策。

  相較而言，為實(shí)現(xiàn)總氮的深度去除，綜合考慮投資成本的情況下，生物濾池工藝更加適用。在不斷進(jìn)化的生物濾池法中，以HDN工藝性能較好，效率較高。

  末端治理是基于現(xiàn)有設(shè)施的提標(biāo)工程，多用于建設(shè)有一定規(guī)模的生物處理設(shè)施，但不滿足部分現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)的各類污水廠，在后端進(jìn)行二次處理，使目標(biāo)污染物達(dá)標(biāo)去除。HDN工藝即用于總氮的深度處理，可采取AO系+HDN或HDN+AO系兩種方式。

2.相關(guān)案例

2.1項(xiàng)目背景

  山西某合成氨企業(yè)以煤為原料，將氮?dú)?、氫氣合成為氨，生產(chǎn)廢水中氨氮含量較高，而生產(chǎn)工序中包含的高溫高壓制氨環(huán)節(jié)，需使用大量冷卻用水進(jìn)行冷卻，是廢水中硝態(tài)氮不斷濃縮，致使硝態(tài)氮不斷增高，綜合之下，該合成氨企業(yè)產(chǎn)生大量總氮廢水。

2.2廢水分析

  兩股廢水中生產(chǎn)廢水較為復(fù)雜，多與冷卻水混合后排入綜合池統(tǒng)一進(jìn)行生化處理，前期好氧工藝對氨氮轉(zhuǎn)化效果明顯，但后端厭氧環(huán)節(jié)無法有效對硝態(tài)氮進(jìn)行去除，該廠在AO工藝后端增加MBR工藝，仍無明顯效果。

2.3處理思路

  就該廠情況，使用HDN工藝替代MBR工藝做末端提標(biāo)處理，具體類型為HDN-FT高效脫氮設(shè)備，有效針對硝態(tài)氮進(jìn)行厭氧環(huán)境下的反硝化，同時此工藝較高的脫氮負(fù)荷使建筑面積大大縮小，極大的彌補(bǔ)的現(xiàn)有脫氮技術(shù)的多種缺陷。