如何處理印染廢水中的總氮

印染廢水總氮超標如何處理

（蘇州湛清環保科技有限公司，江蘇蘇州，215300）

摘要：本文講述印染廢水中總氮的來源，以及總氮超標的原因。通過使用高效反硝化設備，可以有效去除印染廢水中的總氮，實現廢水的達標排放。

一、印染廢水介紹以及總氮的來源

印染廢水屬于有機性廢水，其所有的污染物和顏色大多數是天然的有機物質以及人工合成的有機物質組成，印染廢水具有以下特征：(1)色度大，（2）水質水溫以及pH變化大，(3)有機物含量比較高，而且含有比較強的毒性，（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染料，染料結構中含有硝基和胺基的基團化物質，我國環保部于2012年10月份制定了《紡織染整工業水污染物排放標準》，于2013年1月1日起正式執行，對于總氮的排放標準是，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、印染廢水現有的總氮去除辦法和瓶頸

現有大多數印染廢水是通過傳統的硝化反硝化方式去除總氮，是利用異養微生物氧化作用將有機氮類物質轉化為氨氮，氨氮再被自養硝化菌氧化為硝態氮，再通過反硝化細菌將硝態氮還原為氣態氮氣，從而達到脫氮的目的。

圖二 印染廢水總氮污染物的相互轉化

其中，含氮有機物首先通過氨化作用，將有機氮轉變為氨氮；在印染廢水中，氨基酸、多肽、蛋白質、尿素等都是有機氮污染物。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化為氨氮以后，在有氧環境條件下，亞硝酸細菌和硝酸細菌將氨氮轉化為硝態氮，這個作用被稱為硝化作用。整個過程分為兩步，首先是以亜硝酸菌、弧菌、螺菌為代表的微生物把氨氮轉化為亞硝態氮；第二步是以硝化球菌和桿菌把亞硝態氮氧化為硝態氮，通常所指的硝化細菌是指兩種細菌的總稱。

第三，是由第二步通過硝化細菌轉化而成的硝態氮在反硝化細菌的作用下，將硝態氮轉化為氮氣的過程。

從反應方程式可以看出。反硝化細菌是利用有機物中的C作為電子供體，通過分解有機碳提供能量，再以硝酸根作為電子受體，將離子型氮源轉化為氣體的氮氣，由此實現有機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化過程中，首先通過氨化將有機氮轉化為氨氮，再通過硝化作用變為硝態氮，最后通過反硝化作用變為氮氣。然而在實際的處理過程中，廢水的總氮往往超標，而氨氮卻是達標的，這是什么原因導致的呢？

引起這一問題主要是卡在了反硝化脫氮環節，微生物通過厭氧反硝化的方式脫除硝態氮。但是由于實際現場的厭氧池中，微生物密度低，印染廢水的毒性大，以及停留時間過短，導致脫氮負荷急劇降低，從而導致厭氧效率低下，總氮最終都轉化為硝態氮，但是硝態氮難以轉化為氮氣。因此總氮超標。

三、高效反硝化脫氮設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，而且效果極度不穩定，因此在總氮的提標上不可行。

湛清環保根據硝態氮的特點，研發推出一款高效脫氮設備，這款設備能夠提升反硝化細菌的密度，增加反硝化細菌降解硝態氮的能力，反應僅需要半小時，就能夠徹底脫氮。其原理圖如下所示：

圖三 湛清環保總氮設備簡略圖

其中，在脫氮環節有以下核心技術：

第一，專業定制的填料；以天然火山石經過表面處理為填料，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菌膜，提升反硝化細菌的密度。

第二，增加氮氣釋放技術；在內部結構增加氮氣釋放模塊，脫氮效率高導致氮氣大量在水體中積累，通過氮氣釋放技術將廢水的氮氣快速脫除，從而有利于微生物繼續將硝態氮轉化為氮氣。

第三，精心培養的反硝化細菌；反硝化細菌經過篩選并經過各種條件的刺激，使得反硝化細菌能夠適應印染廢水高毒性，波動大的特點。

通過以上核心技術的加成，印染廢水只需要在設備中停留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。大大節省了設備的占地面積。

該技術具有以下特點：

脫氮效率高——正常運行脫氮負荷2kg N/m3·d，出水總氮穩定達標

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——全自動控制，無需更換填料，反沖洗水量少、頻率低

污泥產量少——反沖洗排出的少量微生物回流至生化池繼續分解

運行成本低——去除20 mg/L的總氮，噸水成本約0.7元

四、總結

本文主要講述了印染廢水總氮的組成，其中大多數印染廢水氨氮都是達標的，但是硝態氮超標，然而傳統的生化技術對于硝態氮的去除能力有限，導致廢水中仍然殘留100-200mg/L的硝態氮。湛清環保推出的高效脫氮設備，增加反硝化的能力，占地面積小，僅需要停留半個小時就可以徹底脫氮，目前在國內屬于行業領先。