試論脫氮工藝在化工污水處理中的應(yīng)用

周 俊

（安徽三江水務(wù)工程有限公司，安徽 合肥 230601）

近年來，我國對環(huán)境污染治理問題加大關(guān)注力度，并針對石油化工生產(chǎn)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)劃?；の鬯枰獞?yīng)用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行處理，去除污水中的污染物質(zhì)，且排出的污水必須達(dá)到設(shè)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。反硝化新技術(shù)經(jīng)過多年的使用和創(chuàng)新，得到了廣泛的應(yīng)用，例如硝化-反硝化工藝、厭氧脫氮工藝以及大孔樹脂吸附工藝等，因此對其進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 傳統(tǒng)A/O生物脫氮工藝

1.1 工藝原理

化工污水處理中A/O生物脫氮工藝應(yīng)用的時間比較長，這種工藝屬于傳統(tǒng)模式的脫氮技術(shù)類型。A/O生物脫氮工藝就是利用微生物將污水中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成NxO。整體的脫氮流程包括氨化反應(yīng)、硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)三個階段，每個階段的運(yùn)行均具備獨(dú)立性，需要應(yīng)用沉淀池和污泥回流裝置，并配備專用的反應(yīng)器[1]。其中前置反硝化反應(yīng)需要在缺氧池裝置中實(shí)現(xiàn)，硝化反應(yīng)要配備好氧池，當(dāng)污水進(jìn)入處理系統(tǒng)中后，會從缺氧池經(jīng)過好氧池后與沉淀池的污泥進(jìn)行同步回流，最后到缺氧池。然后，污泥與好氧池混合液的回流能夠?yàn)槿毖醭嘏c好氧池補(bǔ)充微生物數(shù)量，讓其能夠?qū)崿F(xiàn)硝化反應(yīng)，產(chǎn)出硝酸鹽物質(zhì)。當(dāng)污水與混合液進(jìn)入缺氧池之后，內(nèi)部的碳源有機(jī)物含量就會達(dá)到比較豐富充足的狀態(tài)，推動反硝化反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)完成之后的出水會進(jìn)入好氧池，在池內(nèi)完成BOD5的降解反應(yīng)。

1.2 存在的問題

傳統(tǒng)A/O生物脫氮工藝在實(shí)際應(yīng)用期間，因所有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的建設(shè)材質(zhì)都是鋼筋和混凝土，所以在工藝運(yùn)行期間傳質(zhì)效果比較低，單位容積狀態(tài)下，污染物質(zhì)的去除率也不高，處理的負(fù)荷水平處于偏低的狀態(tài)。因此，通常需要加大反應(yīng)器的容積，來強(qiáng)化污染物質(zhì)去除的質(zhì)量，這樣就會使鋼筋混凝土反應(yīng)器建設(shè)的規(guī)模比較大，成本比較高。并且脫氮流程的運(yùn)行時間比較久，需要配備的裝置比較紛雜，附屬設(shè)備種類也比較多，所以在脫氮的過程中需要長期對堿度和碳源進(jìn)行補(bǔ)足，總體工藝應(yīng)用的成本較高。

2 新型脫氮工藝設(shè)計(jì)與運(yùn)行效果分析

2.1 硝化-反硝化工藝

2.1.1 工藝設(shè)計(jì)

在硝化-反硝化工藝設(shè)計(jì)期間需要對能耗、溶解氧、沉淀池的污泥以及硝化菌繁殖、酸堿消耗等內(nèi)容進(jìn)行綜合考量。這種工藝分為短程和同步兩種類型，其中短程硝化反硝化工藝是經(jīng)NH4＋-N→NO2－-N→N2完成，整個過程較全程硝化反硝化工藝時間大大縮短。同步硝化反硝化工藝原理如圖1所示。

圖1 同步硝化反硝化工藝原理

針對硝化-反硝化工藝運(yùn)行的能耗問題，脫氮系統(tǒng)需要設(shè)置兩個系統(tǒng)，其中一個是污泥回流系統(tǒng)，另一個是內(nèi)回流系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)中內(nèi)回流系統(tǒng)運(yùn)行的回流比基本都會超過200%，最高時能達(dá)到400%，應(yīng)用成本與性能會因此顯著提升。在進(jìn)行工藝革新設(shè)計(jì)時，需要針對回流泵進(jìn)行改良，增加變頻控制功能，來對脫氮期間的回流比進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)降低能耗。另外，溶解氧在硝化反應(yīng)環(huán)節(jié)含量比較多，它跟著回流直接進(jìn)入缺氧池內(nèi)部，這樣會對反硝化反應(yīng)造成不良的影響。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時需要對硝化反應(yīng)環(huán)節(jié)運(yùn)行期間的溶解氧含量進(jìn)行控制，不能超過4 mg/L，還要將硝化反應(yīng)尾部的曝氣量進(jìn)行降低，達(dá)到減少回流當(dāng)中的溶解氧含量。在缺氧池區(qū)域，要增設(shè)水下攪拌器裝置，對污水與空氣的接觸進(jìn)行一定防控，應(yīng)用攪拌器也能提升污水?dāng)嚢璧某浞中?，以此就能夠?qū)⑷毖醭貎?nèi)部的溶解氧控制在0.5 mg/L以內(nèi)[2]。

2.1.2 運(yùn)行效果

通過上述對硝化-反硝化工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化改良，總氮的去除率有了顯著的提升，基本都能夠達(dá)到80%以上。新工藝要求脫氮裝置的進(jìn)水總氮質(zhì)量濃度最少為30 mg/L，最高不超過70 mg/ L，出水的總氮質(zhì)量濃度均在9.23 mg/L以下的水平，這樣經(jīng)過處理后的化工污水，總氮含量符合國家要求的化工污水排放標(biāo)準(zhǔn)，整體脫氮運(yùn)行的質(zhì)量和效率都比較優(yōu)良。

2.2 厭氧脫氮工藝

2.2.1 工藝設(shè)計(jì)

厭氧脫氮工藝是將化工污水放置在厭氧的狀態(tài)下，微生物能夠讓硝酸鹽或亞硝酸鹽成為電子受體，讓氨氮作為電子供體，實(shí)現(xiàn)讓氨氮產(chǎn)生氧化反應(yīng)，最終生成氮?dú)?，硝酸鹽和亞硝酸鹽經(jīng)過還原反應(yīng)也轉(zhuǎn)換成氮?dú)?。這種工藝是應(yīng)用生物反應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)脫氮，是生物脫氮工藝的創(chuàng)新體現(xiàn)。

2.2.2 運(yùn)行效果

厭氧脫氮工藝作為新型的化工污水脫氮工藝，在實(shí)際應(yīng)用中使用的各項(xiàng)裝置規(guī)模都比較小，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但在工藝裝置運(yùn)行時，對自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)水平要求比較高。由于創(chuàng)新型技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用時間還相對較短，因此在實(shí)際運(yùn)行時還沒有達(dá)到成熟的水平，各項(xiàng)裝置在運(yùn)行期間產(chǎn)生波動的概率比較大，所以運(yùn)行穩(wěn)定性是厭氧脫氮工藝實(shí)踐應(yīng)用當(dāng)中需要重點(diǎn)強(qiáng)化的問題。若是工藝運(yùn)行期間裝置出現(xiàn)波動的情況，需要采取修復(fù)措施幫助其恢復(fù)運(yùn)行，這樣會需要消耗大量的時間，因此還需對工藝技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)創(chuàng)新，才能得以廣泛的應(yīng)用。

2.3 大孔樹脂吸附工藝

2.3.1 工藝設(shè)計(jì)

大孔樹脂吸附工藝也是現(xiàn)代化工污水處理廠在創(chuàng)新脫氮工藝期間比較常用的技術(shù)手段，其工藝設(shè)計(jì)期間會對進(jìn)水與出水的水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，在建設(shè)期間需要重點(diǎn)對TN指標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)化[3]。在整體工藝中，需要在反硝化深床濾池的后端部位安裝大孔樹脂吸附脫氮裝置，運(yùn)用其功能來吸附化工污水當(dāng)中的硝酸根、亞硝酸根離子等物質(zhì)，將大孔樹脂吸附脫氮裝置污水中的總氮物質(zhì)進(jìn)行分離和濃縮處理，最終消除總氮物質(zhì)。在吸附一段時間或者吸附量達(dá)到一定水平之后，可以使用氯化鈉溶液來促進(jìn)樹脂物質(zhì)的再生，使樹脂重新恢復(fù)到良好的脫氮狀態(tài)，因而可以實(shí)現(xiàn)樹脂的循環(huán)利用。

在脫氮工藝流程運(yùn)行過程中，污水經(jīng)過反硝化深床濾池處理后進(jìn)入大樹脂吸附脫氮裝置，由樹脂進(jìn)行吸附處理之后，再流到消毒池當(dāng)中，就能夠直接達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。吸附達(dá)到飽和狀態(tài)的樹脂會進(jìn)入到再生裝置內(nèi)，與氯化鈉溶液進(jìn)行混合，實(shí)現(xiàn)再生恢復(fù)吸附能力，然后持續(xù)的為樹脂吸附脫氮裝置補(bǔ)充樹脂含量。

2.3.2 運(yùn)行效果

大孔樹脂吸附脫氮工藝的應(yīng)用，能夠明顯減少污水中TN的濃度，對廢水中的多種污染物質(zhì)都能夠?qū)崿F(xiàn)良好的吸附和去除，讓排出的水質(zhì)保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)。大孔樹脂吸附脫氮工藝再與生物脫氮工藝結(jié)合進(jìn)行應(yīng)用，能夠全面提升工藝脫氮的質(zhì)量，其運(yùn)行期間的抗干擾能力也比較強(qiáng)，溫度變化不會對其產(chǎn)生明顯的作用，并且也能夠很好地面對沖擊負(fù)荷，保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到促進(jìn)化工污水脫氮率的大幅度提升。

3 結(jié)論

化學(xué)廢水脫氮工藝是污水治理的重要措施。本文介紹的各種脫硝工藝在運(yùn)行中各有優(yōu)缺點(diǎn)，今后脫氮工藝的發(fā)展還需要不斷地創(chuàng)新和改進(jìn)。