賀莉麗 董齊 郭婉琛 元佳俊

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步及人民生活質(zhì)量水平的顯著提高，生態(tài)環(huán)境問題愈加嚴(yán)重，水體富營(yíng)養(yǎng)化就是其中之一， 水體富營(yíng)養(yǎng)化是由工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的含氮量廢水過多導(dǎo)致的，因而，水質(zhì)處理必不可少的重要環(huán)節(jié)之一廢水去氮，本文對(duì)于含氮廢水中污染物去除的常規(guī)方法做了比較，并探索討論了對(duì)此類廢水更理想的處理方案。

關(guān)鍵詞：脫氮;處理方法;物化法;生物法;硝化反硝化

氮是廢水中常見的污染指標(biāo)，見于金屬冶煉、石油化工、化肥、養(yǎng)殖等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水以及垃圾處理過程產(chǎn)生的有機(jī)廢水[[[1]董建威，高濃度含氮廢水處理技術(shù)研究，廣東化工[J]，2014，41卷，15期：166-167.]]。隨著科技的發(fā)展和人民生活質(zhì)量水平的提高，水體富營(yíng)養(yǎng)化問題形勢(shì)十分嚴(yán)峻，而水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一是水中 氮元素含量的上升。因而，降低水體含氮量是水質(zhì)處理不可或缺的一部分[[[2]盧俊平等.氨氮廢水穩(wěn)定亞硝化技術(shù)研究[J].中國(guó)給水排水，2010.26（11）.80-83.]]。

目前含氮廢水的處理技術(shù)分為傳統(tǒng)脫氮和新型脫氮兩種技術(shù)類型。傳統(tǒng)脫氮技術(shù)分為膜分離、沉淀、吸附等物化處理手段 和A2O、SBR、生物轉(zhuǎn)盤、氧化溝等生物處理手段;新型脫氮技術(shù)分為厭氧氨氧化、短程硝化反硝化、固定化技術(shù)、同時(shí)硝化反硝化等[[[3]張偉，舒金鍇，含氮廢水處理技術(shù)研究[J]，2018，27（2）：20-24.]]。

本文通過查閱大量文獻(xiàn)資料，對(duì)比各類處理方案及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于含氮廢水中污染物去除的常規(guī)方法做了比較，并探索 討論了對(duì)此類廢水更理想的處理方案。

1、物理法

物理處理手段對(duì)氮的去除率低，因此聯(lián)用化學(xué)處理手段，稱為物化法，主要包含膜分離法、沉淀法、吸附等。

1.1吸附法

吸附法是利用多孔結(jié)構(gòu)、比表面積較大的吸附劑對(duì)于廢水中污染物的吸附作用進(jìn)行水處理。因成本低而易操作，廣泛應(yīng)用于在廢水預(yù)處理、三級(jí)處理以及應(yīng)急處理中。唐朝春等[[[] 唐朝春，許榮明，吸附法初戀氮廢水研究進(jìn)展.應(yīng)用化工[J]，2019，48（1）：156-160.]]比較膨潤(rùn)土、生物質(zhì)炭、粉煤灰及沸石等幾種吸附材料對(duì)氨氮的吸附量及去除率，得出沸石黏土類吸附材料因其較強(qiáng)穩(wěn)定性及表面活化改性，是比較理想的氨氮吸附材料，并提出幾種較前沿的吸附材料，如高分子材料及納米材料等。胡金玲等[[[] 胡金玲，馬文靜等，精細(xì)與專用化學(xué)品[J]，2019，27（9）：11-15.]]使用LS-40做了陽離子交換樹脂靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于濃度為30mg/L的 模擬廢水，樹脂投加量16mL/L，反應(yīng)時(shí)間15min，去除率可以達(dá)到90%以上。

1.2沉淀法

沉淀法是指磷酸銨鎂沉淀法，產(chǎn)物俗稱鳥糞石，可做緩釋肥進(jìn)行二次應(yīng)用。因工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度快，且產(chǎn)物可實(shí)現(xiàn)氨氮循環(huán)再利用而廣泛應(yīng)用。文艷芬等[[[] 文艷芬，唐建軍，周康跟.MAP化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的工藝研究.工業(yè)用水與廢水[J]，2009（6）：33-36.]]運(yùn)用沉淀法脫氮，在鎂：氮：磷=1.2：1：1.2，25-35℃，pH=10條件下，20min，1000mg/L廢水的去除率達(dá)到了98.7%。

1.3膜分離法

膜分離法[[[] 銀瑰，劉維榮，楚廣.氨氮廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀分析及新動(dòng)向.中國(guó)錳業(yè)[J]，2018（6）：1-4.]]是指利用膜的選擇性分離功能，實(shí)現(xiàn)氨氮與廢水分離。因效果穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，回收率高及膜的循環(huán)再利用得到運(yùn)用，常用的膜分離有電滲析、RO及納濾。

2、生物法

生物法處理含氮廢水，是利用微生物在有氧條件下發(fā)生氧化作用來實(shí)現(xiàn)，即在氨化菌的作用下有機(jī)氮化合物發(fā)生氨化作用再在硝化菌的作用下發(fā)生硝化反應(yīng)，最后在反硝化細(xì)菌的作用下發(fā)生反硝化還原成氮?dú)狻Ｉ锓摰饕?SBR、A2O、氧化溝、生物轉(zhuǎn)盤等。王凱等[[[] 王凱， 武道吉， 陳舉欣， 等. SBR處理滲濾液深度脫氮的影響因素研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)， 2016， 36（11）： 3287-3294.]]通過研究得出，有效增加攪拌時(shí)間，減少曝氣時(shí)間、減少硝化時(shí)間會(huì)極大的提高整體脫氮效率，滲濾液碳氮比大于4∶1時(shí)，可實(shí)現(xiàn)深度脫氮。

生物法具有操作簡(jiǎn)單、效率高且無二次污染等特點(diǎn)，但生物法對(duì)于溫度、碳含量、溶解氧、pH及有毒物質(zhì)要求高，且反應(yīng)周期長(zhǎng)，基于此，科研人員開展了進(jìn)一步的改進(jìn)研究，延伸出了新型脫氮工藝。

3、新型脫氮工藝

新型脫氮工藝包括厭氧氨氧化、同時(shí)硝化反硝化、固定化技術(shù)、短程硝化反硝化等。

3.1厭氧氨氧化

它指的是在規(guī)定的缺氧條件下，微生物將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。傳統(tǒng)的生物法是基于將氨氮在硝化菌的作用下生成氧化成硝氮或亞硝態(tài)氮，然后在反硝化菌的作用下還原反應(yīng)成氮?dú)?，?dāng)廢水中含有有機(jī)碳源不足時(shí)需要外加碳源，且有污泥量大、耗氧量高等弊端，而厭氧氨氧化能夠針對(duì)性地克服這些弊端，更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。厭氧氨氧化菌作為能夠有效且充分利用亞硝態(tài)氮氧化氨氮反應(yīng)產(chǎn)生的的新菌種，受到科研工作者的重視。厭氧氨氧化工藝的脫氮效果及其穩(wěn)定性會(huì)受到諸多因素的影響如 溫度、PH、COD 和重金屬等。鄭平等[[[] 鄭平，張蕾.厭氧氨氧化菌的特征與分類.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版[J]，2009，35（5）：473-481.]]對(duì)厭氧氨氧化菌進(jìn)行系統(tǒng)研究，獲得突破性進(jìn)展，不僅純化了多種厭氧氨氧化酶，更提出了厭氧氨氧化的代謝模型，成功分離并鑒別了5屬9種厭氧氨氧化菌。

3.2同時(shí)硝化反硝化

傳統(tǒng)脫氮工藝在硝化反應(yīng)曝氣過程中發(fā)現(xiàn)了氮素?fù)p失，科研工作者后續(xù)研究證實(shí)了在有氧條件下反硝化反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)硝化反硝化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，即硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)容器中各處供氧不均勻條件下，在各自不同的微小區(qū)域內(nèi) 同時(shí)進(jìn)行。硝化反應(yīng)產(chǎn)物繼續(xù)進(jìn)行反硝化，而反硝化過程產(chǎn)生堿度，使pH升高，為硝化過程提供所需條件。因此不用投放堿度材料，降低了生產(chǎn)成本，并且硝化反應(yīng)過程迅速，脫氮成效明顯。同步硝化反硝化的基礎(chǔ)理論為以下三種，第一種宏觀環(huán)境理論，第二種微生物理論和第三種微環(huán)境理論。張蔚萍等[[[] 張蔚萍，陳建中.低碳高濃度含氮廢水的生物脫氮技術(shù).環(huán)境保護(hù)[J]，2003（5）：20-21，44.]]調(diào)查顯示，同時(shí)硝化反硝化脫氮技術(shù)已經(jīng)成功運(yùn)用于丹麥、荷蘭和意大利等國(guó)家的污水廠。

3.3固定化技術(shù)

它是將微生物固定在一定的載體上，利用微生物代謝處理水中氨氮引起反應(yīng)法。因其反應(yīng)穩(wěn)定、具有較理想去除率、環(huán)保而擁有廣闊前景。陳圳等[[[] 陳圳，安立超，戴昕.固定化微生物處理高濃度氨氮廢水的技術(shù)研究[J].南京大學(xué)，2017.]]研究了固定化微生物技術(shù)對(duì)于某廠安氮廢水的中式運(yùn)行，結(jié)果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定后固定化微生物可以良好處理進(jìn)水濃度為120-220mg/L的安氮廢水，氨氮去除率可以穩(wěn)定在85%。丁一等[[[] 丁一，侯旭光，郭戰(zhàn)勝等.固定化小球藻對(duì)海水養(yǎng)殖廢水氮磷的處理[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2019，39（1）：336-342.]]研究了海藻酸鈉作為載體，氯化鈣為交聯(lián)劑，小球藻最佳固定化條件及其對(duì)海水養(yǎng)殖廢水氨氮和磷酸鹽的處理效果，結(jié)果顯示，最佳固定化條件下，氨氮去除率達(dá)到63.26%，并能同時(shí)間實(shí)現(xiàn)磷去除率62.76%。尚海等[[[] 尚海，薛林貴，固定化微藻對(duì)廢水中氮、磷的去除及其特性研究[J].蘭州交通大學(xué)，2018.]]以淀粉核球藻、蛋白核小球藻及四尾柵藻為材料，以海藻酸鈉和聚乙烯醇為固定化載體，固定化微藻處理模擬氨氮廢水，在對(duì)工藝條件優(yōu)化情況下，氨氮去除率可以達(dá)到64%。

3.4短程硝化反硝化

它是指通過改變?nèi)芙庋跫皽囟鹊葘?shí)驗(yàn)條件把硝化反應(yīng)限定在亞硝化階段，避免傳統(tǒng)脫氮過程中亞硝酸鹽被氧化成硝酸鹽，最終被還原成亞硝酸鹽，縮短了反應(yīng)時(shí)間，節(jié)省了氧供應(yīng)，降低碳源使用量，同時(shí)，大大減少了污泥生成量。史曉琳等[[[] 史曉琳，石先陽等，MBBR不同填料掛膜啟動(dòng)及短程硝化特性研究[J].水處理技術(shù).]]研究表明，選擇物價(jià)便宜且來源廣泛的玉米棒、蘆葦、和麥稈做為固體碳源，并選用2種填料進(jìn)行掛膜，對(duì)短程硝化反硝化脫氮進(jìn)行了系統(tǒng)研究，最終以K2為填料的反應(yīng)器對(duì)于氨氮去除率達(dá)到了94.46%。

科學(xué)技術(shù)一直在進(jìn)步，科研工作者開始探索多種工藝相結(jié)合的可能性，彌補(bǔ)各種工藝的缺陷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)更高濃度、更復(fù)雜、更難處理含氮廢水的處理方案。陳辰等[[[] 陳辰，劉振通等，短程硝化（SHARON）聯(lián)合厭氧氨氧化膜生物工藝（ANAMMBR）處理氨氮廢水的研究[J].北京工業(yè)大學(xué)，2019.]]通過將膜生物反應(yīng)器與厭氧氨氧化裝置連接形成的ANAMMBR工藝，大幅度提升了厭氧氨氧化菌富集速度，研究了短程硝化啟動(dòng)及影響因素、厭氧氨氧化啟動(dòng)及兩裝置連接后對(duì)厭氧氨氧化裝置的影響。銀瑰等[[[] 銀瑰，劉維榮，楚廣.氨氮廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀分析及新動(dòng)向.中國(guó)錳業(yè)[J]，2018（6）：1-4.

作者簡(jiǎn)介：賀莉麗（1985—），女，漢，山西太谷人，太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院學(xué)生工作部部長(zhǎng)助理，廣西大學(xué)化學(xué)碩士畢業(yè)，環(huán)境工程專業(yè)。

]]研究提出，新型氨氮廢水處理工藝在微電解、微博輔助技術(shù)、濕式氧化、芬頓法、超聲波氧化、負(fù)壓脫氮等技術(shù)應(yīng)用方面也有成功的示范案例。隨著科技進(jìn)步及科學(xué)工作者不斷探索，將研發(fā)出新型處理技術(shù)，使含氮廢水的處理方案朝高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的方向逐步發(fā)展。