總氮是反應水體富營(yíng)養化的主要指標，是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮和有機氮的總稱(chēng)。水體中硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮含量超標，不但會(huì )使水環(huán)境質(zhì)量惡化，還會(huì )對人類(lèi)以及動(dòng)植物有嚴重的危害作用，如飲用硝酸鹽和亞硝酸鹽含量過(guò)高的水，可使肝癌、食管癌、胃癌的發(fā)病率增高，因為硝酸鹽和亞硝酸鹽在自然條件下有可能轉化為強致癌的亞硝酸胺，GB13456-2012《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準》中對排水中總氮要求控制在15mg/L以下。

　　1、系統概況

　　某鋼廠(chǎng)硅鋼堿廢水處理系統處理來(lái)自生產(chǎn)線(xiàn)機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控制指標及排水水質(zhì)要求，將pH控制在6~9，在處理過(guò)程中采用硝酸作為pH調節劑。

　　2、存在的問(wèn)題

　　在排水水質(zhì)檢測過(guò)程中，發(fā)現MBR出水總氮較高，超出排水控制指標要求，于是連續對處理工藝進(jìn)行取樣化驗，具體數值見(jiàn)表1。

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

　　3、原因分析

　　來(lái)水總氮較低，但到處理工藝末端升高較多，在工藝處理過(guò)程中，引起總氮升高的只有硝酸及生化池投加的氮源，通過(guò)表1數據分析，經(jīng)過(guò)硝酸pH調節后總氮升高較多，而生化后有所減低，稀堿廢水使用硝酸作為pH值調節劑，在現有稀堿廢水處理流程中無(wú)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準。

　　4、解決方案

　　因來(lái)水堿性強，pH調節一般采取硝酸、鹽酸、硫酸等強酸，硝酸引起總氮升高，而鹽酸中氯離子高對生化、MBR膜影響較大，硫酸根對好氧生物處理工藝影響不大，較多廢水處理系統采用硫酸進(jìn)行pH值調節，然后進(jìn)入好氧生化處理，系統運轉良好，可進(jìn)行借鑒。

　　5、可行性分析

　　5.1 微生物營(yíng)養需求

　　稀堿廢水處理系統設計時(shí)，由于考慮到生產(chǎn)來(lái)水中氮源的匱乏，引入硝酸作為pH調節劑的同時(shí)，也能對微生物補充充足的氮源?，F稀堿廢水原水BOD5值在200~500mg/L，對于好氧微生物群體，其所需營(yíng)養比經(jīng)驗值為BOD5：N：P=100:5:1，則氮源需10~25mg/L，根據實(shí)際運行監測，稀堿原水中氮源在5~15mg/L(由來(lái)水及超濾硝酸清洗液貢獻)，不足部分可在接觸氧化池中投加營(yíng)養劑進(jìn)行補充。

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

　　5.2 對生化池的影響

　　稀堿廢水處理生化系統采用接觸氧化工藝降解廢水中有機污染物，屬于好氧生物處理工藝。目前沒(méi)有資料顯示硫酸根離子對好氧生物處理系統存在大的影響，考慮到微生物針對特定環(huán)境的適應性，為維持系統運行的穩定，在使用硫酸替代硝酸過(guò)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(guò)程中，同時(shí)配合生物增效劑和營(yíng)養劑的使用。

　　5.3 對MBR的影響

　　硫酸投加入稀堿廢水處理系統，針對MBR反應器主要擔心有硫酸鈣在膜表面沉積造成膜污堵的風(fēng)險。通過(guò)分析，稀堿廢水系統來(lái)水中鈣硬度(以碳酸鈣計)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為9.1×10^-6，如有硫酸鈣沉淀析出時(shí)，系統中SO₄^2-離子濃度需達到18.2×10^-3~9.1×10^-3mol/L，即873.6~1747.2mg/L，而稀堿廢水來(lái)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、大分子有機物、細菌以及病毒，對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反應器膜表面的沉積概率小，在整個(gè)稀堿廢水處理系統流程中，廢水進(jìn)入MBR反應器之前，需要依次經(jīng)過(guò)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反應器經(jīng)過(guò)連續不斷的運行，有機物和無(wú)機鹽將會(huì )造成膜的污染和結垢，導致跨膜壓差升高，通量下降。為了穩定運行，須定期對膜組件進(jìn)行清洗，清洗方式包括在線(xiàn)清洗和離線(xiàn)槽外清洗，清洗包括針對無(wú)機物的酸性清洗和針對有機污染物的堿性清洗，因此，即使MBR反應器膜上有硫酸鈣沉積物的污染，可通過(guò)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，針對MBR反應器中硫酸鈣在膜表面沉積的風(fēng)險可控。

　　6、改造效果

　　增加一套硫酸加藥系統，取代硝酸，根據PH情況進(jìn)行自動(dòng)調節，使用約半月后，排水總氮逐步降低并達到排水指標要求，見(jiàn)表2所示。

　　7、結語(yǔ)

　　硅鋼廢水種類(lèi)多，水質(zhì)較復雜，廢水處理難度大，隨著(zhù)環(huán)保管控的不斷深入，廢水處理后排水水質(zhì)不斷提升，在日常運行管理中，需加強處理工藝的參數控制及水質(zhì)檢測工作，及時(shí)分析存在的問(wèn)題，并采取相應措施，只有做好精細化管理，才能保證處理水質(zhì)穩定。(來(lái)源：馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源管控中心)