污水脱氮技术浅析

1污水脱氮技术浅析污水脱氮技术浅析刘钰畴(南昌有色冶金设计研究院南昌330002)[内容内容摘要摘要]介绍了各种污水脱氮方法及其基本原理，着重介绍生物法脱氮技术。对污水脱氮的发展趋势做了简要说明。[关键词]富营养化硝化反硝化生物法脱氮随着人类活动的不断增加，环境资源的不断改变，水体氮污染日趋严重，据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%之多，过多的氮化合物进入天然水体将恶化水体质量，影响渔业发展和危害人体健康，氮污染的主要危害为：(1)使水体正常的溶解氧平衡遭受干扰，并进一步促使水质恶化；(2)影响水源水质，增加水处理负担；(3)加速水体的富营养化过程；(4)含氮化合物对人和生物有毒害作用；(5)使水体感官性状恶化，从而降低水体美学价值。氮以有机氮和无机氮两种形态存在于水体中，有机氮有蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等，它们经微生物分解后转为无机氮，水中无机氮指氨氮、亚硝态氮和硝态氮。各种形态氮的相对含量，根据污水的性质而有所不同。近半个世纪以来，人们对转化和去除污水中的氮进行了大量的工作，尝试并运用了各种可行的方法，主要方法有：物理法、化学法、离子交换法、人工湿地法、生物法及它们之间的组合。下面就这些方法作一些简单介绍。1物理法（1）吹脱法：污水中的氨氮是以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)两种形式保持平衡状态而存在：NH3+H2O==NH4++OH—将pH值保持在11.5左右(投加一定量的碱)，让污水流过吹脱塔，使NH3逸出，以达脱氮目的。首先投加石灰调pH值至11.5以促使NH4+—N向NH3—N转化，然后在除氮塔内，空气自下向上吹入塔内，水自上而下喷淋，析出的NH3进入空气中，其去除率可达85%，水得以净化后再回流至格栅前，而除氮塔出来的空气再进入硫酸淋洗塔生成(NH4)2SO4，可作肥料或工业原料，该法虽然操作简便易控，除氨效果稳定，但存在下列问题：pH值过高易生成水垢；游离氨逸散造成二次污染等。（2）电渗析法和反渗透法：这两种方法脱氮效果都好，但对水质要求高，处理成本高，一般极少使用。2（3）过滤法：脱氮效果不理想，一般可作脱氮预处理。2化学法（1）折点加氯法：利用游离氯与污水中的氨作用，生成氮气而去除污水中的氮。2NH4+3HOCL==N2+3CL—+3H2O+5H+在pH值为中性，进行不连续点氯化处理时，进水中的NH4+—N可以在5分钟内去除90%以上，不过出水残留有氯，须附设除余氯的工艺设施，一般可设活性炭过滤设备，其滤层高2~6m，停留时间为半小时较宜。（2）化学混凝法：脱氮效果不够理想，产生的污泥量较大，一般不单独采用该法脱氮。3离子交换法常用斜发沸石作为除氨的离子交换体，它对氨离子的选择优于钙、镁、钠等离子，当日处理水量1000m3(原水中NH4+—N浓度为20mg/L)，去除率标准为80%，再生液中的氨可以以游离氨或分子氮形式排放大气，也可以成氨溶液回收后作肥料，但该法脱氮成本高，不经济，此外还存在再生液处理等问题。4人工湿地法利用农田、卵石床水栽植物进行处理，在澳大利亚新南威尔士的Wyong镇，污水流量为1700m3/d，二级处理出水含氮、磷分别为35mg/L、17mg/L，采用深0.3~1.0m，面积90ha，生长芦苇和阔叶树等植物的沼泽地进行湿地处理，在距湿地系统进口650m处取样，测得氮、磷含量已降至0.03mg/L、0.06mg/L。该法投资少，运行方便，对农村及小城镇很适用，不过过量使用可能造成附近水井、河流、水库中的NO3—增加。5生物法生物法是目前运用最广、最有研究前景的方法，详细介绍如下。生物脱氮是生物法控制氮的一个重要分类。其主要原理是经硝化—反硝化处理，把污水中的氮变成无害的N2排除体系。硝化是污水中的有机氮在生物处理过程中被异氧型微生物氧化解，转化为氨氮，然后由自氧型硝化细菌将其转化为NO3—和NO2—的过程；反硝化是反硝化细菌经厌氧呼吸将NO3—和NO2—还原转化为N2的过程，从而达到脱氮的目的。硝化过程：有机氮氨化菌有机氮NH3+CO2+小分子有机物NH4++O2亚硝酸菌NO2-+H20+H+NO2-+O2硝酸菌NO3-NH4++O2硝化菌NO3-+H20+H+反硝化过程：NO3-同化反硝化NO2-→NO→N2O→N2（占90%以上）NO3-异化反硝化NO2-→X→NH2OH→有机氮5.1影响生物脱氮的环境因素在生物法脱氮中，硝化菌、反硝化菌发挥了重要作用，这些细菌对于生物降解过程有一定的环境条件要求。（1）DO：在缺氧构筑物中，反硝化脱氮的最佳DO为0.5mg/L以下，在好氧构筑物中，有机物好氧代谢，硝化菌将NH4+—N氧化成NHx——N,都需要氧，DO应控制在2mg/L以上。DO的变化，可以明显地影响系统中硝化细菌总量及指示性微生物数量的变化。