廢水處理中硝酸對(duì)總氮的影響

　　總氮是反應(yīng)水體富營養(yǎng)化的主要指標(biāo)，是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和有機(jī)氮的總稱。水體中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮含量超標(biāo)，不但會(huì)使水環(huán)境質(zhì)量惡化，還會(huì)對(duì)人類以及動(dòng)植物有嚴(yán)重的危害作用，如飲用硝酸鹽和亞硝酸鹽含量過高的水，可使肝癌、食管癌、胃癌的發(fā)病率增高，因?yàn)橄跛猁}和亞硝酸鹽在自然條件下有可能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)致癌的亞硝酸胺，GB13456-2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)排水中總氮要求控制在15mg/L以下。

　　1、系統(tǒng)概況

　　某鋼廠硅鋼堿廢水處理系統(tǒng)處理來自生產(chǎn)線機(jī)組排放的堿性清洗廢水、廢液以及濃堿含油乳化液廢水系統(tǒng)超濾出水，主要工藝流程如圖1所示。

　　由于廢水處理生化池pH控制指標(biāo)及排水水質(zhì)要求，將pH控制在6~9，在處理過程中采用硝酸作為pH調(diào)節(jié)劑。

　　2、存在的問題

　　在排水水質(zhì)檢測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)MBR出水總氮較高，超出排水控制指標(biāo)要求，于是連續(xù)對(duì)處理工藝進(jìn)行取樣化驗(yàn)，具體數(shù)值見表1。

　　從表1中可看出，稀堿廢水處理后總氮超出排放標(biāo)準(zhǔn)，雖然水處理站有其它廢水處理后合并達(dá)標(biāo)排放，但該股廢水處理還需提升水質(zhì)。

　　3、原因分析

　　來水總氮較低，但到處理工藝末端升高較多，在工藝處理過程中，引起總氮升高的只有硝酸及生化池投加的氮源，通過表1數(shù)據(jù)分析，經(jīng)過硝酸pH調(diào)節(jié)后總氮升高較多，而生化后有所減低，稀堿廢水使用硝酸作為pH值調(diào)節(jié)劑，在現(xiàn)有稀堿廢水處理流程中無反硝化生物脫氮工藝的情況下，造成排放水中總氮濃度(主要是投加硝酸引入的硝酸鹽引起)升高甚至超出排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、解決方案

　　因來水堿性強(qiáng)，pH調(diào)節(jié)一般采取硝酸、鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸，硝酸引起總氮升高，而鹽酸中氯離子高對(duì)生化、MBR膜影響較大，硫酸根對(duì)好氧生物處理工藝影響不大，較多廢水處理系統(tǒng)采用硫酸進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)，然后進(jìn)入好氧生化處理，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，可進(jìn)行借鑒。

　　5、可行性分析

　　5.1 微生物營養(yǎng)需求

　　稀堿廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，由于考慮到生產(chǎn)來水中氮源的匱乏，引入硝酸作為pH調(diào)節(jié)劑的同時(shí)，也能對(duì)微生物補(bǔ)充充足的氮源?，F(xiàn)稀堿廢水原水BOD5值在200~500mg/L，對(duì)于好氧微生物群體，其所需營養(yǎng)比經(jīng)驗(yàn)值為BOD5：N：P=100:5:1，則氮源需10~25mg/L，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)，稀堿原水中氮源在5~15mg/L(由來水及超濾硝酸清洗液貢獻(xiàn))，不足部分可在接觸氧化池中投加營養(yǎng)劑進(jìn)行補(bǔ)充。

　　因此，從好氧微生物群體所需營養(yǎng)考慮，稀堿原水中所含氮源，并配合營養(yǎng)劑的使用，完全能滿足微生物群體對(duì)氮源的需求，可降低因投加硝酸向系統(tǒng)引入過多硝酸鹽造成總氮超標(biāo)的環(huán)保壓力。

　　5.2 對(duì)生化池的影響

　　稀堿廢水處理生化系統(tǒng)采用接觸氧化工藝降解廢水中有機(jī)污染物，屬于好氧生物處理工藝。目前沒有資料顯示硫酸根離子對(duì)好氧生物處理系統(tǒng)存在大的影響，考慮到微生物針對(duì)特定環(huán)境的適應(yīng)性，為維持系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定，在使用硫酸替代硝酸過程中將采取循序漸進(jìn)的替代方式，使微生物得到足夠時(shí)間的馴化，在替代方案實(shí)施過程中，同時(shí)配合生物增效劑和營養(yǎng)劑的使用。

　　5.3 對(duì)MBR的影響

　　硫酸投加入稀堿廢水處理系統(tǒng)，針對(duì)MBR反應(yīng)器主要擔(dān)心有硫酸鈣在膜表面沉積造成膜污堵的風(fēng)險(xiǎn)。通過分析，稀堿廢水系統(tǒng)來水中鈣硬度(以碳酸鈣計(jì))在50~100mg/L，折算成Ca2+離子濃度在0.5×10³~1.0×10³mol/L。經(jīng)查硫酸鈣的溶度積常數(shù)為9.1×10^-6，如有硫酸鈣沉淀析出時(shí)，系統(tǒng)中SO₄^2-離子濃度需達(dá)到18.2×10^-3~9.1×10^-3mol/L，即873.6~1747.2mg/L，而稀堿廢水來水pH值正常在10.0~12.0，中和至pH值7.0時(shí)，消耗硫酸產(chǎn)生的SO₄^2-離子濃度最高在480mg/L左右，同時(shí)MBR反應(yīng)器采用的是超濾膜組件，超濾膜主要用于去除懸浮物、膠體、大分子有機(jī)物、細(xì)菌以及病毒，對(duì)Ca2+離子和SO₄^2-離子截留率小，不會(huì)造成兩種離子在MBR池的濃度累積。因此，從Ca2+離子和SO₄^2-離子濃度分析，硫酸鈣在MBR反應(yīng)器膜表面的沉積概率小，在整個(gè)稀堿廢水處理系統(tǒng)流程中，廢水進(jìn)入MBR反應(yīng)器之前，需要依次經(jīng)過混凝和絮凝、氣浮、接觸氧化等處理工序，硫酸絕大部分在混凝池投加，即使因濃度高形成硫酸鈣不溶物，在混凝和絮凝、氣浮工序中也將會(huì)得到良好的去除。MBR反應(yīng)器經(jīng)過連續(xù)不斷的運(yùn)行，有機(jī)物和無機(jī)鹽將會(huì)造成膜的污染和結(jié)垢，導(dǎo)致跨膜壓差升高，通量下降。為了穩(wěn)定運(yùn)行，須定期對(duì)膜組件進(jìn)行清洗，清洗方式包括在線清洗和離線槽外清洗，清洗包括針對(duì)無機(jī)物的酸性清洗和針對(duì)有機(jī)污染物的堿性清洗，因此，即使MBR反應(yīng)器膜上有硫酸鈣沉積物的污染，可通過正常的酸性清洗進(jìn)行消除。

　　綜上，硫酸投加入稀堿廢水處理系統(tǒng)，針對(duì)MBR反應(yīng)器中硫酸鈣在膜表面沉積的風(fēng)險(xiǎn)可控。

　　6、改造效果

　　增加一套硫酸加藥系統(tǒng)，取代硝酸，根據(jù)PH情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使用約半月后，排水總氮逐步降低并達(dá)到排水指標(biāo)要求，見表2所示。

　　7、結(jié)語

　　硅鋼廢水種類多，水質(zhì)較復(fù)雜，廢水處理難度大，隨著環(huán)保管控的不斷深入，廢水處理后排水水質(zhì)不斷提升，在日常運(yùn)行管理中，需加強(qiáng)處理工藝的參數(shù)控制及水質(zhì)檢測(cè)工作，及時(shí)分析存在的問題，并采取相應(yīng)措施，只有做好精細(xì)化管理，才能保證處理水質(zhì)穩(wěn)定。(來源：馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源管控中心)