印染廢水總氮超標(biāo)如何處理
（蘇州湛清環(huán)保科技有限公司，江蘇蘇州，215300）
摘要：本文講述印染廢水中總氮的來源，以及總氮超標(biāo)的原因。通過使用高效反硝化設(shè)備，可以有效去除印染廢水中的總氮，實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。
一、印染廢水介紹以及總氮的來源
印染廢水屬于有機(jī)性廢水，其所有的污染物和顏色大多數(shù)是天然的有機(jī)物質(zhì)以及人工合成的有機(jī)物質(zhì)組成，印染廢水具有以下特征：(1)色度大，（2）水質(zhì)水溫以及pH變化大，(3)有機(jī)物含量比較高，而且含有比較強(qiáng)的毒性，（4）氨氮濃度高，主要是前面印花工藝中使用了尿素作為印花助劑，以及部分使用含氮染料，增加了印染廢水的處理難度。
其中總氮主要來源于尿素和含氮的有機(jī)染料，染料結(jié)構(gòu)中含有硝基和胺基的基團(tuán)化物質(zhì)，我國環(huán)保部于2012年10月份制定了《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，于2013年1月1日起正式執(zhí)行，對于總氮的排放標(biāo)準(zhǔn)是，總氮直接排放20(35)mg/L，總氮間接排放是30(50)mg/L。
圖一 印染廢水污染物的來源
二、印染廢水現(xiàn)有的總氮去除辦法和瓶頸
現(xiàn)有大多數(shù)印染廢水是通過傳統(tǒng)的硝化反硝化方式去除總氮，是利用異養(yǎng)微生物氧化作用將有機(jī)氮類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮再被自養(yǎng)硝化菌氧化為硝態(tài)氮，再通過反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮還原為氣態(tài)氮?dú)?，從而達(dá)到脫氮的目的。
圖二 印染廢水總氮污染物的相互轉(zhuǎn)化
其中，含氮有機(jī)物首先通過氨化作用，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡?/strong>；在印染廢水中，氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、尿素等都是有機(jī)氮污染物。尿素中，含有47%氨氮，在印花過程中常用作膨化劑以及溶劑。
第二，在含氮污染物通過氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮以后，在有氧環(huán)境條件下，亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，這個(gè)作用被稱為硝化作用。整個(gè)過程分為兩步，首先是以亜硝酸菌、弧菌、螺菌為代表的微生物把氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮；第二步是以硝化球菌和桿菌把亞硝態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮，通常所指的硝化細(xì)菌是指兩種細(xì)菌的總稱。
第三，是由第二步通過硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化而成的硝態(tài)氮在反硝化細(xì)菌的作用下，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。
從反應(yīng)方程式可以看出。反硝化細(xì)菌是利用有機(jī)物中的C作為電子供體，通過分解有機(jī)碳提供能量，再以硝酸根作為電子受體，將離子型氮源轉(zhuǎn)化為氣體的氮?dú)?，由此?shí)現(xiàn)有機(jī)物的分解以及氮的去除。
通過以上分析可以看出，在印染廢水總氮的轉(zhuǎn)化過程中，首先通過氨化將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，再通過硝化作用變?yōu)橄鯌B(tài)氮，最后通過反硝化作用變?yōu)榈獨(dú)?。然而在?shí)際的處理過程中，廢水的總氮往往超標(biāo)，而氨氮卻是達(dá)標(biāo)的，這是什么原因?qū)е碌哪兀?
引起這一問題主要是卡在了反硝化脫氮環(huán)節(jié)，微生物通過厭氧反硝化的方式脫除硝態(tài)氮。但是由于實(shí)際現(xiàn)場的厭氧池中，微生物密度低，印染廢水的毒性大，以及停留時(shí)間過短，導(dǎo)致脫氮負(fù)荷急劇降低，從而導(dǎo)致厭氧效率低下，總氮最終都轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，但是硝態(tài)氮難以轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。因此總氮超?biāo)。
三、高效反硝化脫氮設(shè)備去除印染廢水總氮
從第二段描述可知，需要通過提高厭氧微生物反硝化的效率，才能夠降低總氮，傳統(tǒng)方式通過增加厭氧池的體積來改善，占地面積過大，而且效果極度不穩(wěn)定，因此在總氮的提標(biāo)上不可行。
湛清環(huán)保根據(jù)硝態(tài)氮的特點(diǎn)，研發(fā)推出一款高效脫氮設(shè)備，這款設(shè)備能夠提升反硝化細(xì)菌的密度，增加反硝化細(xì)菌降解硝態(tài)氮的能力，反應(yīng)僅需要半小時(shí)，就能夠徹底脫氮。其原理圖如下所示：
圖三 湛清環(huán)?？偟O(shè)備簡略圖
其中，在脫氮環(huán)節(jié)有以下核心技術(shù)：
第一，專業(yè)定制的填料；以天然火山石經(jīng)過表面處理為填料，填料的比表面積很大，使得單位面積上富集大量的反硝化細(xì)菌膜，提升反硝化細(xì)菌的密度。
第二，增加氮?dú)忉尫偶夹g(shù)；在內(nèi)部結(jié)構(gòu)增加氮?dú)忉尫拍K，脫氮效率高導(dǎo)致氮?dú)獯罅吭谒w中積累，通過氮?dú)忉尫偶夹g(shù)將廢水的氮?dú)饪焖倜摮瑥亩欣谖⑸锢^續(xù)將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?
第三，精心培養(yǎng)的反硝化細(xì)菌；反硝化細(xì)菌經(jīng)過篩選并經(jīng)過各種條件的刺激，使得反硝化細(xì)菌能夠適應(yīng)印染廢水高毒性，波動(dòng)大的特點(diǎn)。
通過以上核心技術(shù)的加成，印染廢水只需要在設(shè)備中停留15-30分鐘，即可徹底脫氮，并且針對總氮濃度在500以下的廢水，均能夠去除。大大節(jié)省了設(shè)備的占地面積。
該技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
脫氮效率高——正常運(yùn)行脫氮負(fù)荷2kg N/m3·d，出水總氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)
占地面積小——10t/h的處理量，降低20mg/L總氮，占地面積僅3㎡
易操作維護(hù)——全自動(dòng)控制，無需更換填料，反沖洗水量少、頻率低
污泥產(chǎn)量少——反沖洗排出的少量微生物回流至生化池繼續(xù)分解
運(yùn)行成本低——去除20 mg/L的總氮，噸水成本約0.7元
四、總結(jié)
本文主要講述了印染廢水總氮的組成，其中大多數(shù)印染廢水氨氮都是達(dá)標(biāo)的，但是硝態(tài)氮超標(biāo)，然而傳統(tǒng)的生化技術(shù)對于硝態(tài)氮的去除能力有限，導(dǎo)致廢水中仍然殘留100-200mg/L的硝態(tài)氮。湛清環(huán)保推出的高效脫氮設(shè)備，增加反硝化的能力，占地面積小，僅需要停留半個(gè)小時(shí)就可以徹底脫氮，目前在國內(nèi)屬于行業(yè)領(lǐng)先。
