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(NH

4+)和游离氨(NH

3

)两种形式保持平衡状态而存在：

NH

3+H

2

O==NH

4

++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NH

3

逸出，以达脱氮目的。

首先投加石灰调pH值至11.5以促使NH

4+—N向NH

3

—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NH

3

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(NH

4)

2

SO

4

，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。

（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。

2NH

4+3HOCL==N

2

+3CL—+3H

2

O+5H+

在pH值为中性，进行不连续点氯化处理时，进水中的NH

4

+—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NH

4

+—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NO

3

—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N

2

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NO

3—和NO

2

—的过程；反硝化是反硝化

细菌经厌氧呼吸将NO

3—和NO

2

—还原转化为N

2

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NH

3+CO

2

+小分子有机物

NH

4++O

2

亚硝酸菌NO

2

-+H

2

0+H+

NO

2-+O

2

硝酸菌NO

3

-

NH

4++O

2

硝化菌NO

3

-+H

2

0+H+

反硝化过程： NO

3- 同化反硝化NO

2

-→NO→N

2

O→N

2

（占90%以上）

NO

3- 异化反硝化NO

2

-→X→NH

2

OH→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NH

4+—N氧化成NH

x

——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。当混合液中的DO 浓度低时，氮硝化过程的指示性微生物数量少，氮的硝化效果差；反之，则指示性微生物数量多，氮的硝化率也随之提高。但由于高浓度溶解氧对硝化菌有一定的抑制作用，故DO一般控制在大于2mg/L的条件下偏低为宜。

（2）营养物质的量是影响生物脱氮的重要因素，在氮的硝化过程中，由于硝化细菌在生活中不需要有机养料，较高的有机负荷会影响硝化细菌的生长，从而使硝化率降低，所以一