污水三级处理的挑战：溶解态有机氮的去除

全世界的污水处理厂都在面临日趋严格的排放标准，控制出水中氮和磷的浓度首当其冲。当出水中氮的浓度需要小于3mg/L时，溶解态有机氮（DON）的去除就显得格外重要。有研究表明，强化混凝对溶解态有机氮的去除相对有效，同时也可以达到去除总磷的目的。

污水厂二级出水中总氮主要由氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐和有机氮组成。有机氮由颗粒态有机氮和溶解态有机氮DON，而DON又涵盖了胶体态和溶解态的组分。出水中DON浓度越高表明胶体态的组分含量往往越高。不同的研究结果表明，胶体态的组分占到DON的范围为5%到75%。因此胶体态组分是决定DON去除难易度的决定因素之一。

DON分子量的分布也会对其去除效果有影响。总体来说，低分子量组分（分子量小于1800道尔顿）占出水中DON的60%到70%。低分子量组分占主导，为DON的有效去除带了额外的难度。

DON的亲水性或疏水性也将影响去除效率。很多研究表明，亲水性组分所占范围为70%-90%。面临DON去除挑战的污水厂可以考虑将混凝工艺作为首选技术手段。一般来说，混凝可以通过混凝剂优选、最佳投加量优选、调整pH值等手段达到优化和强化。

图1是应用铝盐或铁盐混凝剂，以每摩尔DON对应投加铁或铝的摩尔数作为横坐标的DON去除效果统计图。图1中宽泛的去除效果，是在不同混凝条件（没有pH校正）和不同DON组成情况而形成的。该图中的结果同时也受不同DON分析方法和不同样品过滤方法的影响。

图1 中数据展示了两种独立的趋势。除了上述的原因外，可能和其中一种DON比另一种更难去除有关。

一般来说，当混凝用于DON去除时，磷也同时得以去除，混凝剂投加量将需要额外增加。因此，在污水厂升级改造时，设计中需要考虑该因素对混凝去除DON的影响。

在利用强化混凝去除DON时，高混凝剂投加量也能带来其它的一些附带的效果。如，重金属和砷的去除；紫外消毒时紫外线的透过率由60%提到到75%，这将显著提高消毒的效果。

污水三级处理中固液分离工艺的选择也是强化混凝去除DON技术的关键所在。较高的混凝剂投加量将会相对提高“惰性”化学污泥的含量。针对DON去除的固液分离工艺主要包括造粒絮凝，磁沉淀以及双层过滤。

污水厂二级出水中DON的不同特性，导致可能需要额外的混凝剂投加量才能达到预期的去除效果。此外，也存在由于排放水总氮浓度限值过低，或二级出水中DON含量太高，而超过混凝工艺能力范围的情况。在这些情况下，其它的工艺可能更适合，包括活性碳、反渗透或土壤渗滤等方法。

作者：John Bratby at CDM Smith