銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案
生豬養(yǎng)殖廢水中含有高濃度懸浮物和有機污染物，主要來源于豬尿、豬糞和沖欄水。生豬養(yǎng)殖廢水中有高濃度氨氮和總磷，未經(jīng)妥善處理，會嚴重污染環(huán)境。養(yǎng)殖廢水可生化性高，厭氧生化能有效削減廢水中有機污染物，是高效、低廉且適用性強的技術(shù)。經(jīng)過厭氧處理后，廢水中氨氮達900mg/L，甚至3200mg/L左右。過高的氨氮會抑制甲烷菌的生長，同樣也會影響好氧微生物的生長，進而導致出水水質(zhì)惡化，不能達標排放。因此，如何有效降低廢水中的氨氮，是保障廢水達標處理的關(guān)鍵。
氮，是保障廢水達標處理的關(guān)鍵。目前廢水脫氮的工藝主要有分為物化法和生物法。物化法主要有氨吹脫、折點氯化工藝和磷酸銨鎂沉淀工藝，生物法主要有厭氧氨氧化、硝化一反硝化和人工濕地植物吸收。江蘇銘盛環(huán)境設(shè)備從處理效果、運行成本等角度出發(fā)，對脫氮工藝進行綜述。
1、物化法
1.1 氨吹脫工藝
氨吹脫本質(zhì)上是不同形態(tài)的氨在企業(yè)向之間的傳質(zhì)過程。在堿性條件下，水中NH4+會轉(zhuǎn)換成游離氨(NH3)逸散出來，從而達到去除廢水中氨氮的目的。該方法操作簡單，占地面積小，常用于處理高濃度氨氮廢水。氨氮吹脫效率與pH值、溫度和曝氣量緊密相關(guān)。單純曝氣吹脫最優(yōu)pH一般為11左右，游離氨在氨氮中占比達90％。在20-50℃溫度區(qū)間，氨氮吹脫率與溫度呈正比，而當溫度繼續(xù)升高，吹脫率增長有限。因此，如何控制pH、溫度和氣液比同樣也是養(yǎng)殖廢水氨吹脫的關(guān)鍵。
傳統(tǒng)氨吹脫工藝調(diào)堿和加溫分別消耗大量藥劑和能耗，導致成本居高不下。因此，采用材料或裝置組合進行吹脫的工藝也應(yīng)用而生。填料可以增大氣液接觸面積，提高氨氮吹脫效率。超聲波和負壓蒸發(fā)結(jié)合吹脫也能取得很好的效果。
1.2 折點氯化工藝
折點氯化即在酸性條件下，向水中通入氯氣，最后生成次氯酸根，次氯酸跟與氨離子反應(yīng)生成氮氣的方式去除水氨氮。該工藝不受水溫影響，反應(yīng)迅速。折點氯化法對氯氣的消耗量比較大，而且，在不控制pH的情況下，水中容易殘留有毒的含氯副產(chǎn)物。此外，由于氯氣以及氯氣溶于水后生成的次氯酸根具有強氧化性，其在氧化氨氮的同時也會氧化水中的有機物。沼液中往往含有較高的水溶性有機物和懸浮物，會大量消耗氯氣及次氯酸根，往往不能達到理想的去除氨氮的效果。因此，折點氯化工藝常用于污水處理末端氨氮的深度處理，同時具有殺菌的效果，且其處理成本高昂，對于大水量的污水處理是不可接受的。
1.3 磷酸銨鎂沉淀工藝
磷酸銨鎂沉淀又稱鳥糞石，即Mg2+、NH4+-N和PO43+按摩爾比1：1：1生成難溶于水的磷酸銨鎂，通過往廢水中添加鎂鹽，能同時去除磷和氨氮。盡管添加鎂鹽成本高，且會提高廢水中鹽濃度可能會影響微生物生長，但是磷酸銨鎂化學沉淀工藝操作簡單，反應(yīng)速度快，磷酸銨鎂可用作阻燃劑和緩釋肥，具有很高的經(jīng)濟價值，從廢水中回收的磷酸銨鎂可以間接降低廢水處理的運行費用。因此，針對氨氮和磷濃度高的養(yǎng)殖廢水，磷酸銨鎂沉淀工藝具有很高的應(yīng)用空間。
用鎂鹽回收廢水中磷的效率與鎂鹽和磷的比例、pH值有很大關(guān)聯(lián)。畜禽廢水中往往存在諸多能與Mg2+生成難溶解無的陰離子，如OH-和CO32-，這會導致Mg2+的額外消耗。在實際畜禽廢水中，當n(Mg)：n(P)為1.1~6：1時，廢水中磷的去除效果最好，Mg2+與PO43+的反應(yīng)對pH值比較敏感，pH為8.0～9.5比較適宜磷酸銨鎂結(jié)晶的生成。當pH高于10，Mg3(PO4)2為主要產(chǎn)物，pH高于11則會生成Mg(OH)2，雖然這會提高P的去除，但是對于氨氮的去除則毫無意義，同時也會消耗過多的堿，增加運行成本。
2、生物法
與物化法相比，生化法處理養(yǎng)殖廢水成本低廉，最大的運行費用即為維持微生物某些生存條件所產(chǎn)生的電費。因此，生物脫氮工藝廣為應(yīng)用，也一直是科學研究的熱點。
2.1 厭氧脫氮工藝
厭氧氨氧化即在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物將氧化NH4+-N為氮氣的過程。厭氧氨氧化是近年來發(fā)展的一種新的生物脫氮工藝，有無需外加碳源、能耗低、產(chǎn)泥量少等優(yōu)點。厭氧氨氧化以亞硝化.厭氧氨氧化工藝(Sharon-Anammox)和完全自養(yǎng)脫氮工藝(CANON)應(yīng)用最為廣泛。Sharon-mnammox分為兩個階段，首先在無氧條件下，部分氨氮被氧化成亞硝態(tài)氮，剩余氨氮與亞硝態(tài)氮在厭氧氨氧化菌的作用下生產(chǎn)氮氣，從而達到脫氮目的。Anammox菌是主要的厭氧氨氧化菌，然而大量研究表明，過高的有機負荷會抑制Anammox菌的活性。因此，Sharon-Anammox普遍運用于低負荷的市政污水處理，或者厭氧反應(yīng)較為徹底的沼液處理。
CANON是一種低氧的厭氧氨氧化工藝，在缺氧條件下，氨氮先被氧化成亞硝態(tài)氮，然后被氧化成硝態(tài)氮，最后生成氮氣，此過程硝化反硝化菌接替參與完成工作。在CANON工藝中，亞硝化菌和氨氧化菌均自養(yǎng)，無需外加碳源，但是該過程對溶解氧濃度非常敏感，因此要嚴格控制溶解氧低于0.2mg/L。SBR是最具代表性的CANON工藝，研究表明，SBR在一個反應(yīng)周期中能夠?qū)?5％左右的氨氮轉(zhuǎn)換成氮氣去除，氨氮最大負荷最大達達0.45g·L-1·d-1(以N質(zhì)量計)。以上兩種厭氧氨氧化工藝均能有效降低運行成本，但是其受有機負荷和溶解氧的影響明顯，而這兩點因素最終歸結(jié)于氨氧化菌種的敏感性。
2.2 硝化-反硝化工藝
硝化-反硝化工藝如同步硝化反硝化、短程硝化反硝化等，均屬于異養(yǎng)微生物脫氮工藝。同步硝化反硝化微生物比傳統(tǒng)硝化反硝化微生物生長速率更快，意味著可以縮短脫氮工序的水力停留時間，節(jié)約建設(shè)成本。短程硝化反硝化即微生物能直接利用亞硝酸鹽進行反硝化，脫氮速率快，HRT短，剩余污泥少。聶春芬等采用短程硝化反硝化處理畜禽廢水，通過控制溶解氧為3~4mg/L，水力停留時間為10小時，TN去除率達最高達87.32％。無論厭氧氨氧化還是硝化反硝化，特異菌種或菌群在脫氮的過程中發(fā)揮著不容忽視的作用。
利用微生物進行高效脫氮能夠有效降低運行成本，是未來高氨氮廢水的發(fā)展方向。但是微生物容易受到溶解氧、pH、溫度和營養(yǎng)競爭等影響，因此，還有諸多的問題有待解決。人工篩選出來的特異性菌種仍有待實際工程應(yīng)用檢驗。
2.3 人工濕地工藝
上述工業(yè)廢水處理工藝能夠去除廢水中大部分的氨氮和磷，但出水水質(zhì)遠遠低于地表水最低要求，長期排放任會污染地表水和地下水。人工濕地中植物可以直接吸收利用水中氮磷作為自身生長的營養(yǎng)元素，也可通過根系分泌物間接去除水中的營養(yǎng)元素。廢水中過高的有機負荷會急劇消耗水中的溶解氧，導致植物爛根，因此沼液不能直接進入人工濕地，人工濕地常應(yīng)用于末端深度處理。不同的植物對于氮磷的去除效果不一，如沉水植物、挺水植物和浮水植物不僅因為自身對氮磷利用能力不一樣，還因為其處于水中的三維空間位置，對氮磷的去除效果亦有差異。
3、生豬養(yǎng)殖廢水沼液脫氮技術(shù)的前景與展望
生豬養(yǎng)殖廢水中含有高濃度氮磷是生豬養(yǎng)殖方式所導致的必然結(jié)果。厭氧生化是該養(yǎng)殖廢水不可回避的處理工藝，其必然導致有機氮向無機氮轉(zhuǎn)換，進而導致廢水氨氮濃度升高。諸多養(yǎng)殖廢水處理工藝的核心難題均在于對廢水中氮的去除。微生物脫氮成本低廉，但受溫度、pH和營養(yǎng)競爭影響明顯，是廢水氮穩(wěn)定去除的隱患。物化法成本高昂，但不受溫度和場地限制。植物法受季節(jié)性影響從而導致脫氮效果不穩(wěn)定也是不可回避的問題。因此，采用物化.生化.植物相結(jié)合，合理優(yōu)化各工序之間的銜接，降低運營成本，穩(wěn)定出水水質(zhì)，是未來生豬養(yǎng)殖廢水處理新工藝發(fā)展的方向之一。
