試論脫氮工藝在化工污水處理中的應用

周 俊

（安徽三江水務工程有限公司，安徽 合肥 230601）

近年來，我國對環境污染治理問題加大關注力度，并針對石油化工生產的污染物排放標準進行了規劃。化工污水需要應用相應的技術進行處理，去除污水中的污染物質，且排出的污水必須達到設定的排放標準。反硝化新技術經過多年的使用和創新，得到了廣泛的應用，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，因此對其進行研究具有現實意義。

1 傳統A/O生物脫氮工藝

1.1 工藝原理

化工污水處理中A/O生物脫氮工藝應用的時間比較長，這種工藝屬于傳統模式的脫氮技術類型。A/O生物脫氮工藝就是利用微生物將污水中的有機氮轉化成氮氣，將氨態氮轉化成NxO。整體的脫氮流程包括氨化反應、硝化反應和反硝化反應三個階段，每個階段的運行均具備獨立性，需要應用沉淀池和污泥回流裝置，并配備專用的反應器[1]。其中前置反硝化反應需要在缺氧池裝置中實現，硝化反應要配備好氧池，當污水進入處理系統中后，會從缺氧池經過好氧池后與沉淀池的污泥進行同步回流，最后到缺氧池。然后，污泥與好氧池混合液的回流能夠為缺氧池與好氧池補充微生物數量，讓其能夠實現硝化反應，產出硝酸鹽物質。當污水與混合液進入缺氧池之后，內部的碳源有機物含量就會達到比較豐富充足的狀態，推動反硝化反應的實現，反應完成之后的出水會進入好氧池，在池內完成BOD5的降解反應。

1.2 存在的問題

傳統A/O生物脫氮工藝在實際應用期間，因所有反應器結構的建設材質都是鋼筋和混凝土，所以在工藝運行期間傳質效果比較低，單位容積狀態下，污染物質的去除率也不高，處理的負荷水平處于偏低的狀態。因此，通常需要加大反應器的容積，來強化污染物質去除的質量，這樣就會使鋼筋混凝土反應器建設的規模比較大，成本比較高。并且脫氮流程的運行時間比較久，需要配備的裝置比較紛雜，附屬設備種類也比較多，所以在脫氮的過程中需要長期對堿度和碳源進行補足，總體工藝應用的成本較高。

2 新型脫氮工藝設計與運行效果分析

2.1 硝化-反硝化工藝

2.1.1 工藝設計

在硝化-反硝化工藝設計期間需要對能耗、溶解氧、沉淀池的污泥以及硝化菌繁殖、酸堿消耗等內容進行綜合考量。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-反硝化工藝運行的能耗問題，脫氮系統需要設置兩個系統，其中一個是污泥回流系統，另一個是內回流系統。兩個系統中內回流系統運行的回流比基本都會超過200%，最高時能達到400%，應用成本與性能會因此顯著提升。在進行工藝革新設計時，需要針對回流泵進行改良，增加變頻控制功能，來對脫氮期間的回流比進行控制，實現降低能耗。另外，溶解氧在硝化反應環節含量比較多，它跟著回流直接進入缺氧池內部，這樣會對反硝化反應造成不良的影響。在進行工藝設計時需要對硝化反應環節運行期間的溶解氧含量進行控制，不能超過4 mg/L，還要將硝化反應尾部的曝氣量進行降低，達到減少回流當中的溶解氧含量。在缺氧池區域，要增設水下攪拌器裝置，對污水與空氣的接觸進行一定防控，應用攪拌器也能提升污水攪拌的充分性，以此就能夠將缺氧池內部的溶解氧控制在0.5 mg/L以內[2]。

2.1.2 運行效果

通過上述對硝化-反硝化工藝設計的優化改良，總氮的去除率有了顯著的提升，基本都能夠達到80%以上。新工藝要求脫氮裝置的進水總氮質量濃度最少為30 mg/L，最高不超過70 mg/ L，出水的總氮質量濃度均在9.23 mg/L以下的水平，這樣經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準，整體脫氮運行的質量和效率都比較優良。

2.2 厭氧脫氮工藝

2.2.1 工藝設計

厭氧脫氮工藝是將化工污水放置在厭氧的狀態下，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，實現讓氨氮產生氧化反應，最終生成氮氣，硝酸鹽和亞硝酸鹽經過還原反應也轉換成氮氣。這種工藝是應用生物反應原理實現脫氮，是生物脫氮工藝的創新體現。

2.2.2 運行效果

厭氧脫氮工藝作為新型的化工污水脫氮工藝，在實際應用中使用的各項裝置規模都比較小，具有良好的經濟性，但在工藝裝置運行時，對自動化控制系統的建設水平要求比較高。由于創新型技術的實踐應用時間還相對較短，因此在實際運行時還沒有達到成熟的水平，各項裝置在運行期間產生波動的概率比較大，所以運行穩定性是厭氧脫氮工藝實踐應用當中需要重點強化的問題。若是工藝運行期間裝置出現波動的情況，需要采取修復措施幫助其恢復運行，這樣會需要消耗大量的時間，因此還需對工藝技術進行進一步的研發創新，才能得以廣泛的應用。

2.3 大孔樹脂吸附工藝

2.3.1 工藝設計

大孔樹脂吸附工藝也是現代化工污水處理廠在創新脫氮工藝期間比較常用的技術手段，其工藝設計期間會對進水與出水的水質特點進行全面分析，在建設期間需要重點對TN指標進行強化[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，運用其功能來吸附化工污水當中的硝酸根、亞硝酸根離子等物質，將大孔樹脂吸附脫氮裝置污水中的總氮物質進行分離和濃縮處理，最終消除總氮物質。在吸附一段時間或者吸附量達到一定水平之后，可以使用氯化鈉溶液來促進樹脂物質的再生，使樹脂重新恢復到良好的脫氮狀態，因而可以實現樹脂的循環利用。

在脫氮工藝流程運行過程中，污水經過反硝化深床濾池處理后進入大樹脂吸附脫氮裝置，由樹脂進行吸附處理之后，再流到消毒池當中，就能夠直接達到排放標準。吸附達到飽和狀態的樹脂會進入到再生裝置內，與氯化鈉溶液進行混合，實現再生恢復吸附能力，然后持續的為樹脂吸附脫氮裝置補充樹脂含量。

2.3.2 運行效果

大孔樹脂吸附脫氮工藝的應用，能夠明顯減少污水中TN的濃度，對廢水中的多種污染物質都能夠實現良好的吸附和去除，讓排出的水質保持良好的穩定狀態。大孔樹脂吸附脫氮工藝再與生物脫氮工藝結合進行應用，能夠全面提升工藝脫氮的質量，其運行期間的抗干擾能力也比較強，溫度變化不會對其產生明顯的作用，并且也能夠很好地面對沖擊負荷，保持穩定的運行狀態，達到促進化工污水脫氮率的大幅度提升。

3 結論

化學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行中各有優缺點，今后脫氮工藝的發展還需要不斷地創新和改進。