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3.1.2活性炭吸附工艺

活性炭吸附法是技术上可靠，经济上可行的物化处理方法，其原理是利用活性炭巨大的表面积吸附水中的有机物，在国外已经有多年的生产应用实践，一般对活性污泥法二级出水先进行混凝沉淀和过滤，然后进行活性炭吸附，炭塔的出水的COD可达到10mg/L左右，吸附的COD同活性炭的重量比可以达到0.3～0.8，运行效果都比较理想，因此采用活性炭处理污水厂二级出水从技术看是成熟、可靠的。

但是，活性炭吸附处理二级出水也存在一些障碍，其主要问题是活性炭的再生。在运行过程中，活性炭的吸附容量会逐渐饱和，必须进行再生或更换。再生方法通常为热再生法，需要经过干化、有机物热解、活化三个过程，其中活化温度达到820℃以上，设备较为复杂，对于活性炭用量不大的系统，设置活性炭再生设备在经济上是不合算的，在这种情况下，将饱和的活性炭运回活性碳厂再生更经济，国内一些活性炭生产厂已经开展了此项业务。

3.1.3臭氧氧化+生化处理工艺

对于可生化性很差的污水，单独采用生化处理方法达不到高的COD处理效果，因此出现了化学氧化+生化处理工艺，其中的氧化剂主要采用臭氧，由于臭氧是一种很强的氧化剂，它可以将很多复杂的有机物氧化为简单的有机物，使不可生物降解的成分转化为可生物降解的成分，在这个过程中，臭氧被分解为氧，没有其它有害物质的产生。对于后续的生化处理单元，一些研究人员提出了生物活性炭工艺，一方面活性炭作为微生物载体用来生长生物膜，另一方面活性炭用来吸附难降解的有机物质，进一步降低污水中的COD。应用表明，该工艺对于污水中有机物的深度去除是有效果的，但也存在一定的问题，一是活性炭仍然需要再生，如果不进行再生，饱和后的活性炭只能起普通生物载体的作用;如果进行再生，则前一阶段培养起来的生物膜将被破坏掉。第二个问题是经过沉淀、过滤处理的二级出水中仍然有30～40mg/L的COD，投加臭氧的浓度相应增大，运行成本增加。第三，国内目前还不能生产大容量的臭氧发生器，基建投资大，运行管理复杂。

如果将这种工艺用于循环冷却系统的补充水处理，则未必能达到理想的运行效果。首先，当有机物种类不同时，微生物的生长状态会有很大的差异，如果有机物成分中可以生化降解的比例高，微生物的基质浓度相应的高，微生物繁殖快，并最终导致微生物粘垢的大量产生。相反，如果有机物成分中可生化降解的比例小，则可以作为微生物基质的数量少，稳定条件下微生物生长数量少。因此在补充水的COD组成中，对微生物繁殖起决定作用的是可生化降解的成分。经过充分的生化处理后，水中所含的绝大部分可生化降解的有机物已经被去除，在这种条件下，即使COD浓度较高，采取适当的措施后可以避免将其作为循环系统的补充水而产生微生物大量繁殖的问题。第二，投加臭氧后，难降解或不可生化降解的有机物得到一定程度的分解，转化为可生物降解的有机物，使得污水的可生化性提高。如果不进行进一步的生化处理，必将在循环冷却系统中引起微生物的大量繁殖，因此将投加臭氧作为后置的去除COD措施是不合理的。即使再经过生化处理，这部分可生化降解的有机物可以得到大部分去除，出水中的COD也相应的降低，但臭氧处理后的生化装置出水的BOD则不一定降低，根据前面的分析，将其作为循环系统补充水补到循环冷却系统后，微生物的繁殖程度不一定降低。第三，采用臭氧处理的基建成本和运行费用都很高，理论上去除1mg/L的COD需要3mg/L的臭氧，而根据相关试验，氧化1mg/L氨氮17～20mg/L臭氧，考虑到将有机物部分氧化时投加的臭氧数量可以减少，但要达到理想的效果臭氧投加浓度应远远高于微污染给水处理，基建投资和运行费用都将很高。

综合对比，采用生化处理进一步降解污水中的COD是最经济的处理工艺，其缺点是处理后出水的COD浓度难于达到很低的水平，当要求的COD值很低时，仍需要采取其它措施;活性炭吸附工艺是一项技术可靠、经济上可行的方法，出水的COD可达到10mg/L左右的水平，缺点是需要定期再生，如附近有活性炭生产厂提供换炭业务时，活性炭吸附工艺是一种较理想的污水深度处理方法;对于臭氧预处理+生化处理方法，虽然能够使出水COD达到较低的水平，但作为循环冷却系统补充水不一定能够减少粘垢的产生量，同时采用臭氧处理还会大大增加基建投资和运行费用，运转管理也将复杂化，因此在实际工程中应慎重考虑。

3.2氨氮的去除

目前含氨氮废水的处理技术有:生物硝化法、离子交换法、吹脱法、液膜法、氯化或吸附法以及湿式催化氧化法等，对于氨氮浓度为几十mg/L的二级生化出水，以生物硝化法、吹脱法和离子交换法应用最多，当氨氮浓度不高时则宜采用氯化法。

3.2.1生物硝化法脱氨

生物硝化脱氨是利用硝化菌和亚消化菌在好氧条件下将氨转化为硝酸盐的过程。这两种细菌都是化能自养菌，在有氧条件下，亚硝化菌首先将氨氧化为亚硝酸盐，然后硝化菌再将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。国内众多的污水处理厂都具有生物硝化功能来去除污水中的氨氮，对于专门考虑生物硝化的处理设施，可将污水中的氨氮脱除到2mg/L以下。实际工程中，生物硝化同深度去除COD是同一构筑物中完成的，相关研究表明，采用矿物质载体的接触氧化工艺处理炼油厂二级生化处理出水，经过112h的反应，当进水氨氮为20mg/L左右时，出水氨氮可以达到3mg/L以下。

应该说明的是，生物硝化脱氨只能将氨氮转化为硝酸盐，总氮量并没有减少，如果回用工艺对总氮有要求，应增设反硝化单元。

3.2.2吹脱除氨

氨吹脱是首先将污水的pH调节到10.8～11.5，再使污水以水滴的形式逆流同大量空气进行传质，进而将水中的氨氮以NH3的形式扩散到大气中的方法。这种除氨工艺简单，容易控制，但存在二个主要问题:

(1)氨的吹脱效率随pH值的关系很大，为了达到较高的氨氮去除率，必须对污水的pH值调节到碱性，需要投加碱，原水中酸度越高，调节pH消耗的碱量越大;脱氨后的污水还要降pH调整到中性，需要投加酸或CO2，这将增加运行费用，同时还增加了污水中的溶解性固体含量。

(2)氨吹脱的效率同水温、气温有很大的关系，温度越低，氨的脱除效率越低，20℃时，典型的氨去除率为90%～95%，而10℃时，氨去除率降低到75%以下。一般情况下吹脱的气水比在3000以上，对于敞开式系统，水温将同环境气温趋于一致，环境温度过低将大大影响吹脱效率，如果环境温度低于0℃，脱氨塔将不能运行。因此，对于气温较高的南方地区，如果水中酸度不高，采用吹脱法脱氮是可行的，在北方寒冷地区，则不易采用吹脱脱氮。

延伸阅读：

【技术】污水、中水回用要点、难点及13种方法

原标题：污水回用中COD和氨氮的去除方法详解

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