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摘要：生化法是一种比较经济的去除废水中总氮的方法，但传统的反硝化法去除率低，运行成本高，难以满足新标准。许多工业废水，B/C比一般小于0.2,生化降解性差，由于排放标准总氮(TN)指标有较高要求(TN ≤15 mg/L)，造成处理时为了保证硝化与反硝化作用，需要投加碳源，提高B/C比。因此为了达到排放标准和降低运营成本,通过大量的实验，结合实际工程项目和科学研究的方法、设备进行了降低反硝化溶解氧和加速放电残余气体的反硝化作用。开发了一种无硝化液回流、溶解氧含量低、总氮去除率高的工艺方法。
关键词：废水；脱除总氮；技术
1废水脱除总氮工艺
1.1工艺介绍
有些污水中有毒和有害的成分很高，它对反硝化细菌有很强的毒性，传统的缺氧好氧(A-O)工艺适用于低污染物含量的废水处理，因此，在A-O生物脱氮工艺基础上，对缺氧好氧工艺组合进行了调整：无硝化液回流的后反硝化过程称为好氧-缺氧(O-A)过程。O-A工艺将硝化好氧反应置于第一阶段，降解水中的有毒有害物质，将氨氮完全硝化；后期进行反硝化缺氧反应，加入碳源提供电子给体，使硝酸盐还原为氮气，溢出水体，达到去除水中总氮的目的。该工艺组合的最大特点是对总氮的去除率高。因原水中BOD极低，投加甲醇,醋酸或葡萄糖等作为碳源，但硝化液回流消除造成的损失和整体系统的运营成本仍在减少。
1.2实施效果
采用O-A工艺去除废水中的总氮。经过1年多的运行调试，总氮脱除的实际效果如图1所示。从图1可以看出，水的总氮含量为(30±5)mg/L，反硝化的总氮去除率可以稳定达到标准，总氮去除率值为(12±3)mg/L。
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图1O-A工艺脱除废水中总氮的实际效果
2强化脱除总氮技术研发
2.1惰性气体吹脱反硝化工艺段废水溶解氧技术
因为O -硝化好氧过程部分的过程(例如,曝气生物滤池)使用曝气改善溶氧,氧脱氮过程后(即缺氧反硝化生物滤池)入水中溶解氧浓度达到4-5 mg / L,投入碳源，部分的碳源将与溶解氧反应,导致浪费碳源，影响脱氮效果，而且容易造成反硝化生物滤池堵塞，导致整个生物滤池系统难以连续运行。为了提高整个生物过滤系统的反硝化效果，研究了反硝化缺氧段水中高浓度溶解氧的去除方法。
2.1.1工艺选择及原理
采用加热、加入除氧剂、注入惰性气体等方法可降低水中的溶解氧。根据操作难度和技术经济程度，选择氮气抽提的方法来降低水中溶解氧。此方法的原理为亨利定律，即采用一种气体介质破坏两相平衡而建立新的气液平衡状态，使溶液中的某一组分由于分压降低而解析出来，以达到分离物质的目的。试验中，通过在后置的反硝化缺氧工艺段通入惰性气体氮气，降低水中氧分压，使水中溶解氧析出变成气态氧，从而使溶解氧含量降低。由于氮气不可能达到100%纯度，且与水也不可能完全充分接触，通入氮气后水中仍会存在部分溶解氧。
2.1.2可行性研究
对硝化好氧生物滤池的出水进行充氮气试验，试验结果如表1所示。
表1硝化好氧生物滤池出水充氮气试验结果
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由表1可以看出，硝化好氧生物滤池原水出
水中溶解氧浓度为8.2mg/L。注入氮气后，水中溶解氧浓度迅速下降。氮气处理10min后，水中溶解氧浓度降低至痕量。可见，用氮气还原水中溶解氧的方法是可行的。
2.1.3现场应用效果
将氮气吹脱反硝化工艺段废水溶解氧技术应用于现场生产中，对通入氮气气提后的溶解氧和总氮指标变化情况进行研究。
（1）溶解氧变化情况
表2通氮气前后反硝化滤池滤料层沿程溶解氧分布情况
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现场制作各种滤层采样器，将氮气送入反硝化过滤器。10min后记录反硝化过滤层溶解氧沿工艺的变化。投氮前后反硝化滤层中溶解氧分布如表2所示。由表2可以看出，通入氮气后水中溶解氧浓度下降非常明显；吹脱10min后，整个滤料层在距离底部1200mm高度已形成溶解氧小于1.0mg/L的缺氧环境，满足反硝化需要废水中溶解氧浓度小于1.0mg/L的环境要求，在1200mm滤料层上方可实现完全反硝化；吹脱停留时间越长，溶解氧降低越多。设计时应考虑废水在进入滤料层之前的吹脱停留时间，使其不少于10min，以便能将溶解氧彻底去除。同时，由于废水连续运行，氮气需随着废水的不断进入而连续进行吹脱。
（2）总氮指标变化情况
通入氮气后进出水总氮浓度变化情况如图2所示。由图2可以看出，系统通入氮气后，总氮去除均值为（17±3）mg/L，在原有基础上多去除总氮5mg/L。由于通入氮气对反硝化起曝气作用，反硝化滤池堵塞板结情况得到缓解，反硝化滤池气水联合反洗时间由原来的每隔1天反洗一次，延长为1个月反洗一次，系统由不连续生产变为连续生产，有效防止了强烈反洗对滤板造成的破坏。
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图2通入氮气后进出水总氮浓度变化情况
2.1.4惰性气体吹脱反硝化工艺段废水溶解氧技术的特点
（1）通入氮气后可使废水快速形成缺氧环境，满足反硝化需要废水中溶解氧浓度小于1mg/L的环境要求；
（2）反硝化菌在有碳源条件下反应活跃，可在原有基础上多去除总氮5mg/L；
（3）虽然增加了氮气使用量，但减少了反洗电费消耗和碳源使用量，总体运行费用未增加。
2.2反硝化生物滤池反洗余气加速排放技术
反硝化，是指反硝化细菌在缺氧条件下降低硝酸盐，释放出分子氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。在反硝化生物滤池的实际运行中，较高的溶解氧值会加剧活性污泥的内源性呼吸，造成活性污泥的大量消耗，不利于反硝化反应。此外，还会增加反硝化过程的能耗，降低设备运行的经济效率。
反硝化生物滤池需在一定的使用周期内进行反冲洗，包括气洗、气水洗、水洗三个过程。反硝化生物滤池完成反冲洗后，滤板下方进水室会积存一定厚度的空气层，只能通过滤头进入滤料中慢慢排放，会造成反硝化生物滤池中溶解氧不能快速降低，影响反硝化反应的效果。因此，需要研究一种能够在反洗后快速排出反洗过程中剩余空气的技术，使反硝化生物滤池在最短时间内恢复反硝化功能，从而提高反硝化反应效率。
2.2.1装置结构及工作原理
为了实现反硝化生物滤池反洗余气的加速排放，研制了反硝化生物滤池反洗余气加速排放装置，该装置的结构如图3所示。
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图3反硝化生物滤池反洗余气加速排放装置
该装置的工作原理为：反硝化生物滤池自下向上依次为进水室、滤料层和清水层，滤板设于进水室与滤料层之间；土建施工时，在靠近池壁一侧的滤板内竖直埋设排气管，排气管的底部穿过滤板后伸入滤板下方进水室用于收集反洗后的余气，排气管的顶部向上延伸至清水层上方；排气管与滤板安装处设防水翼环，防水翼环与排气管焊接后埋设在滤板中；排水管顶部设自动排气阀，自动排气阀与反硝化生物滤池自动控制系统连接；反硝化生物滤池反洗过程为气洗、气水洗、水洗，反洗后滤板下方进水室顶部积存有空气形成空气层；自动排气阀处于常闭状态，当反洗结束后通过反硝化生物滤池自动控制系统控制自动排气阀开启，排气管将空气层内的空气收集后通过自动排气阀直接排至大气中，避免这部分空气通过滤头和滤料层缓慢释放对反硝化反应的不利影响；滤板下方的空气排净后，关闭自动排气阀。
2.2.2反硝化生物滤池反洗余气加速排放技术的特点
（1）与现有反硝化生物滤池反洗后依靠滤头将系统中空气缓慢排出相比，此技术能快速将滤板下方积存的空气排出，使反硝化生物滤池溶解氧快速降低，系统迅速恢复正常工作状态。
（2）装置结构简单，实施方便，投资少，自动化程度高。
结束语
采用O-A（好氧-缺氧）工艺与惰性气体吹脱反硝化工艺段废水溶解氧技术、反硝化生物滤池反洗余气加速排放技术相结合的方式处理废水，废水中总氮去除效果明显，处理后的水可达到新环保标准的外排要求，适用范围广、投资运行成本低、处理效果好、环保作用大，具有推广和应用价值。
参考文献
[1]王津，苑辉，侍浏洋，等.焦化废水生物强化处理工艺研究[J].工业水处理，2017，37（08）：41-45.
[2]洪欣娟，张雪，闫哲，等.焦化废水生物强化处理及工艺优化[J].中国冶金，2017，27（03）：62-66.