隨著我國(guó)食品工業(yè)的快速發(fā)展，食品加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢水污染問(wèn)題日益突出。其中，總氮污染作為食品廢水的重要特征污染物之一，其排放控制已成為環(huán)保監(jiān)管的重點(diǎn)。食品廢水中的總氮若未經(jīng)有效處理直接排放，會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，甚至通過(guò)食物鏈危害人類健康。近年來(lái)，隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，食品企業(yè)面臨著更大的總氮減排壓力。因此，研究食品廠廢水總氮的來(lái)源、危害及處理技術(shù)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、食品廠廢水中總氮的來(lái)源及危害

總氮的主要來(lái)源

食品加工廢水中總氮的來(lái)源多樣，主要可分為以下幾類：

1、原料自帶氮化合物：食品加工原料（如肉類、豆類、乳制品等）本身含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸等含氮有機(jī)物。以肉類加工為例，原料肉中蛋白質(zhì)含量高達(dá)15-20%，這些蛋白質(zhì)在加工過(guò)程中部分進(jìn)入廢水，成為有機(jī)氮的主要來(lái)源。

2、加工添加劑引入：食品生產(chǎn)過(guò)程中使用的各種含氮添加劑，如硝酸鹽、亞硝酸鹽（常用于肉制品腌制）、味精（谷氨酸鈉）、蛋白糖等，都會(huì)增加廢水中的氮負(fù)荷。

3、清洗與消毒過(guò)程：設(shè)備、容器和場(chǎng)地的清洗過(guò)程中，殘留的含氮物質(zhì)被沖洗進(jìn)入廢水。特別是采用含氯胺類消毒劑時(shí)，會(huì)引入額外的無(wú)機(jī)氮。

4、微生物代謝產(chǎn)物：食品發(fā)酵類企業(yè)在發(fā)酵過(guò)程中，微生物代謝會(huì)產(chǎn)生氨氮、有機(jī)胺等含氮化合物，這些物質(zhì)最終大部分進(jìn)入廢水系統(tǒng)。

總氮的環(huán)境危害

總氮超標(biāo)排放對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成多重威脅：

1、水體富營(yíng)養(yǎng)化：氮是藻類生長(zhǎng)的關(guān)鍵限制性營(yíng)養(yǎng)素之一。當(dāng)含氮廢水排入水體后，會(huì)刺激藻類瘋狂繁殖，引發(fā)"水華"或"赤潮"現(xiàn)象。藻類大量死亡分解時(shí)消耗水中溶解氧，導(dǎo)致魚(yú)類等水生生物窒息死亡，破壞整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)。太湖、滇池等水域的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，部分原因就是周邊食品企業(yè)氮磷排放所致。

2、地下水污染：硝態(tài)氮具有極強(qiáng)的遷移性，可通過(guò)土壤滲透污染地下水。長(zhǎng)期飲用硝酸鹽超標(biāo)的地下水會(huì)引發(fā)高鐵血紅蛋白癥，增加致癌風(fēng)險(xiǎn)。華北平原部分區(qū)域地下水硝酸鹽超標(biāo)與周邊農(nóng)產(chǎn)品加工廠排放密切相關(guān)。

3、處理難度大：食品廢水中的有機(jī)氮在自然環(huán)境中會(huì)逐漸分解為氨氮，而氨氮對(duì)水生生物有直接毒性。在pH值較高時(shí)，氨氮會(huì)轉(zhuǎn)化為游離氨，毒性更強(qiáng)。某水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)曾因上游豆制品廠事故排放，導(dǎo)致大量魚(yú)群氨中毒死亡，經(jīng)濟(jì)損失超千萬(wàn)元。

4、溫室氣體排放：廢水處理過(guò)程中，部分氮會(huì)轉(zhuǎn)化為氧化亞氮釋放。

二、總氮處理工藝

氨氮去除設(shè)備工藝原理：廢水中的氮一般以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等4種形態(tài)存在，生活污水中氮的存在形式是以有機(jī)氮和氨氮為主的，其中有機(jī)氮大約占到40％~50％，氨氮占50％~60％，一般情況下，生活污水中的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮含量很低，不超過(guò)氨氮總量的1％。

脫氮方法：

傳統(tǒng)脫氮工藝可區(qū)分為生物脫氮和物理化學(xué)方法脫氮。在生物脫氮系統(tǒng)中，不但要去除有機(jī)物，還要將污水中的有機(jī)氮和氨氮通過(guò)硝化—反硝化過(guò)程轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，終從污水中去除。物理化學(xué)脫氮方法不包括有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮和氨氮氧化為硝酸鹽的過(guò)程，通常只能去除氨氮。對(duì)于城市污水而言，一般來(lái)說(shuō)生物脫氮的可行性和經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于其他脫氮工藝。但在某些特殊情況下，采用物理化學(xué)方法脫氮更適用。

1、傳統(tǒng)生物脫氮

傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)是通過(guò)氨化、硝化、反硝化以及同化作用來(lái)完成。傳統(tǒng)生物脫氮的工藝成熟，脫氮效果較好。但存在工藝流程長(zhǎng)、占地多、常需外加碳源、能耗大、成本高等缺點(diǎn)。

2、氨吹脫

包括蒸汽吹脫法和空氣吹脫法，其機(jī)理是將廢水調(diào)至堿性，然后在吹脫塔中通入空氣或蒸汽,經(jīng)過(guò)氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫出來(lái)。此法工藝簡(jiǎn)單，效果穩(wěn)定，適用性強(qiáng)，投資較低。但能耗大，有二次污染。

3、離子交換

離子交換法實(shí)際上是利用不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中的其它同性離子(NH4+)發(fā)生交換反應(yīng)，從而將廢水中的NH4+牢固地吸附在離子交換劑表面，達(dá)到脫除氨氮的目的。雖然離子交換法去除廢水中的氨氮取得了一定的效果，但樹(shù)脂用量大、再生難,，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用高，有二次污染。

4、膜過(guò)濾

利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮回收率高，無(wú)二次污染，但投資成本太大，而且對(duì)廢水的水質(zhì)要求太高，尤其是鹽度等。

5、折點(diǎn)加氯法

折點(diǎn)加氯法是投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，使廢水中的氨氮氧化成氮?dú)獾幕瘜W(xué)脫氮工藝。該方法的處理效率可達(dá)到90% ~100%，處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響。但運(yùn)行費(fèi)用高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。

食品廠選擇總氮處理工藝時(shí)應(yīng)考慮：

1、廢水特性：氮的形態(tài)分布、可生化性等

2、處理目標(biāo)：排放標(biāo)準(zhǔn)、回用要求

3、經(jīng)濟(jì)因素：投資成本、運(yùn)行費(fèi)用、占地面積

4、管理要求：操作復(fù)雜度、穩(wěn)定性

通常建議：

1、高濃度有機(jī)氮廢水（如發(fā)酵類）：預(yù)處理（調(diào)節(jié)pH、去除SS）→生物處理（UASB/AO）→深度處理

2、中等濃度氨氮廢水（如肉制品加工）：吹脫/沉淀→短程硝化→反硝化

3、低濃度綜合氮廢水（如飲料生產(chǎn)）：MBR/生物濾池→消毒

總氮處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：

1、高效生物脫氮技術(shù)：如基因工程菌、耐低溫脫氮菌的開(kāi)發(fā)

2、智能化控制：利用物聯(lián)網(wǎng)、AI優(yōu)化工藝運(yùn)行參數(shù)

3、資源回收：從廢水中回收氮、磷等資源

4、低碳節(jié)能工藝：如厭氧氨氧化、光催化脫氮等綠色技術(shù)

食品廠廢水總氮處理是水污染控制的重要環(huán)節(jié)。目前，生物法仍是主流技術(shù)，而化學(xué)法、物理化學(xué)法則適用于特定場(chǎng)景。

未來(lái)，隨著環(huán)保要求的提高，高效、低碳、脫氮技術(shù)將成為發(fā)展趨勢(shì)。