「匯總」氨氮廢水處理--常用的幾種方法

氨氮廢水的形成一般是由于氨水和無(wú)機氨共同存在所造成的，廢水中氨氮的構成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無(wú)機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等等。

氨氮廢水主要來(lái)自化工、冶金、化肥、煤氣、煉焦、鞣革、味精、肉類(lèi)加工和養殖等行業(yè)。排放的廢水以及垃圾滲濾液等。氨氮廢水對魚(yú)類(lèi)及某些生物也有毒害作用。

另外，當含少量氨氮的廢水回用于工業(yè)中時(shí)，對某些金屬，特別是銅具有腐蝕作用，還可以促進(jìn)輸水管道和用水設備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和設備。

處理氨氮廢水的方法有很多，目前常見(jiàn)的有化學(xué)沉淀法、吹脫法、化學(xué)氧化法、生物法、膜分離法、離子交換法以及土壤灌溉等。

本文對氨氮廢水處理方法作一綜述并對各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析匯總。

化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法又稱(chēng)為MAP沉淀法，是通過(guò)向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽，使廢水中的NH4﹢與Mg2﹢、PO43﹣在水溶液中反應生成磷酸按鎂沉淀，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達到去除氨氮的目的。磷酸按鎂俗稱(chēng)鳥(niǎo)糞石，可用作堆肥、土壤的添加劑或建筑結構制品的阻火劑。反應方程式如下:

Mg2﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04

影響化學(xué)沉淀法處理效果的因素主要有pH值、溫度、氨氮濃度以及摩爾比(n(Mg2﹢):n(NH4﹢):n(P043-))等。

以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑對氨氮廢水進(jìn)行處理，結果表明當pH值為10，鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1.2時(shí)，處理效果較好。

以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑進(jìn)行研究，結果表明當pH值為9.5，鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1時(shí)，處理效果較好。

對新出現的高濃度氨氮有機廢水一生物質(zhì)煤氣廢水進(jìn)行研究，結果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明顯優(yōu)于其他沉淀劑組合。當pH值為10.0，溫度為30℃，n(Mg2﹢):n(NH4+):n(P043-)=1:1:1時(shí)攪拌30min廢水中氨氮質(zhì)量濃度從處理前的222mg/L降到17mg/L，去除率為92.3%。

將化學(xué)沉淀法和液膜法相結合用于高濃度工業(yè)氨氮廢水的處理。在對沉淀法工藝進(jìn)行優(yōu)化的條件下，使氨氮去除率達到98.1%，然后聯(lián)用液膜法進(jìn)一步處理使其氨氮濃度降低到0.005g/L，達到國家一級排放標準。

對化學(xué)沉淀法進(jìn)行改進(jìn)研究，考察Mg2﹢以外的二價(jià)金屬離子(Ni2﹢，Mn2﹢，Zn2﹢，Cu2﹢，Fe2﹢)在磷酸根作用下對氨氮的去除效果。對硫酸銨廢水體系提出了CaSO4沉淀—MAP沉淀新工藝。結果表明，可以實(shí)現以石灰取代傳統的NaOH調節劑。

化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是當氨氮廢水濃度較高時(shí)，應用其它方法受到限制，如生物法、折點(diǎn)氯化法、膜分離法、離子交換法等，此時(shí)可先采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行預處理;化學(xué)沉淀法去除效率較好，且不受溫度限制，操作簡(jiǎn)單;形成含磷酸餒鎂的沉淀污泥可用作復合肥料，實(shí)現廢物利用，從而抵消一部分成本；如能與一些產(chǎn)生磷酸鹽廢水的工業(yè)企業(yè)以及產(chǎn)生鹽鹵的企業(yè)聯(lián)合，可節約藥劑費用，利于大規模應用。

化學(xué)沉淀法的缺點(diǎn)是由于受磷酸鐵鎂溶度積的限制，廢水中的氨氮達到一定濃度后，再投人藥劑量，則去除效果不明顯，且使投入成本大大增加，因此化學(xué)沉淀法需與其它適合深度處理的方法配合使用;藥劑使用量大，產(chǎn)生的污泥較多，處理成本偏高;投加藥劑時(shí)引人的氯離子和余磷易造成二次污染。

吹脫法

吹脫法去除氨氮是通過(guò)調整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉化，使其主要以游離氨形態(tài)存在，再通過(guò)載氣將游離氨從廢水中帶出，從而達到去除氨氮的目的。影響吹脫效率的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應用較多。

對吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進(jìn)行研究，發(fā)現控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH值。在水溫大于2590，氣液比在3500左右，pH=10.5左右，對于氨氮濃度高達2000-4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達到90%以上。

對含(NH4)2S0的高濃度氨氮廢水進(jìn)行研究，結果表明，當pH=11.5，吹脫溫度為80cC，吹脫時(shí)間為120min，廢水中氨氮脫除率可達99.2%。

采用逆流吹脫塔對高濃度氨氮廢水進(jìn)行吹脫，結果表明，吹脫效率隨pH值升高而增大;氣液比越大，氨吹脫傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吹脫效率也隨之增大。

吹脫法去除氨氮效果較好，操作簡(jiǎn)便，易于控制。對于吹脫的氨氮可以用硫酸做吸收劑，生成的硫酸錢(qián)制成化肥使用。吹脫法是目前常用的物化脫氮技術(shù)。但吹脫法存在一些缺點(diǎn)，如吹脫塔內經(jīng)常結垢，低溫時(shí)氨氮去除效率低，吹脫的氣體形成二次污染等。吹脫法一般與其它氨氮廢水處理方法聯(lián)合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水預處理。吹脫法處理氨氮廢水工藝流程如圖1。

化學(xué)氧化法

1.折點(diǎn)氯化法

折點(diǎn)氯化法除氨的機理為氯氣與氨反應生成無(wú)害的氮氣，N2逸人大氣，使反應源不斷向右進(jìn)行。其反應式為：

NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣

當將氯氣通人廢水中達到某一點(diǎn)時(shí)，水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零;氯氣通人量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中游離氯的量就會(huì )增加，因此，稱(chēng)該點(diǎn)為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱(chēng)為折點(diǎn)氯化。

采用折點(diǎn)氯化法處理氨氮吹脫后的含鉆廢水，其處理效果直接受到前置氨氮吹脫工藝效果的影響。當廢水中70%的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，再經(jīng)折點(diǎn)氯化法處理，出水氨氮質(zhì)量濃度<15mg/L。張勝利等以質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮模擬廢水為研究對象，研究結果表明，影響次氯酸鈉氧化脫除氨氮的主次因素順序為氯與氨氮的量比、反應時(shí)間、pH值。

折點(diǎn)氯化法脫氮效率高，去除率可達到100%，使廢水中氨的濃度降低為零;效果穩定，不受溫度影響;投資設備少，反應迅速完全;對水體起到殺菌消毒的作用。折點(diǎn)氯化法的適用范圍為氨氮廢水濃度<40mg/L，因此折點(diǎn)氯化法多用于氨氮廢水的深度處理。折點(diǎn)氯化法液氯安全使用和貯存要求高，處理成本高，另外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會(huì )造成二次污染。

2.催化氧化法

催化氧化法是通過(guò)催化劑作用，在一定溫度、壓力下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無(wú)害物質(zhì)，達到凈化的目的。

影響催化氧化法處理效果的因素有催化劑特性、溫度、反應時(shí)間、pH值、氨氮濃度、壓力、攪拌強度等。

研究臭氧氧化氨氮的降解過(guò)程，結果表明，當pH值增大時(shí)，產(chǎn)生一種氧化能力很強的HO˙自由基，氧化速率顯著(zhù)加快。

研究表明臭氧能將氨氮氧化成亞硝酸鹽，并能將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，水體中的氨氮濃度隨著(zhù)時(shí)間的增加而降低，氨氮的去除率約為82%。

以CuO-Mn02-Ce02為復合催化劑處理氨氮廢水。實(shí)驗結果表明，新制備的復合催化劑氧化活性顯著(zhù)提高，適宜的工藝條件為255℃,4.2MPa和pH=10.8。處理初始濃度為1023mg/L的氨氮廢水，在150min內氨氮去除率可達到98%，達到國家二級((50mg/L)排放標準。

通過(guò)研究硫酸錢(qián)溶液中的氨氮降解率對沸石負載型TiO2光催化劑的催化性能進(jìn)行了考察。結果表明，Ti02/沸石光催化劑最佳投放量為1.5g/L，在紫外光照射下反應4h.對廢水的氨氮去除率可達98.92%。

研究了高鐵與納米二氧化欽在紫外光下聯(lián)用對難降解有機物苯酚和氨氮的去除效果。結果表明，對濃度為50mg/L的氨氮溶液，當pH=9.0時(shí)，實(shí)施納米二氧化欽與高鐵聯(lián)用，氨氮的去除率為97.5%，比單獨用高鐵或單獨用納米二氧化欽分別提高了7.8%和22.5%。

催化氧化法具有凈化效率高、流程簡(jiǎn)單、占底面積少等有點(diǎn)，多用于處理高濃度氨氮廢水。應用難點(diǎn)在于如何防止催化劑流失以及對設備的腐蝕防護。

3.電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中污染物的方法。影響因素有電流密度、進(jìn)水流量、出水放置時(shí)間和點(diǎn)解時(shí)間等。

研究含氨氮廢水在循環(huán)流動(dòng)式電解槽中的電化學(xué)氧化，其中陽(yáng)極為T(mén)i/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網(wǎng)狀電極，陰極為網(wǎng)狀鈦電極。結果表明，在氯離子濃度為400mg/L，初始氨氮濃度為40mg/L，進(jìn)水流量為600mL/min，電流密度為20mA/cm2，電解時(shí)間為90min時(shí)，氨氮去除率為99.37%。表明電解氧化含氨氮廢水具有較好的應用前景。

生物法

1.傳統生物脫氮技術(shù)

傳統生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過(guò)硝化、反硝化等一系列反應將廢水中的氨氮轉化為氮氣，從而達到廢水治理的目的。傳統生物法去除氨氮需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段，第一階段為硝化過(guò)程，在有氧條件下硝化菌將氨轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過(guò)程，在無(wú)氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為氮氣。傳統生物法去除氨氮的機理如下:

工程應用中主要有A/0、A~2/O,UCT，氧化溝以及SBR工藝等，是生物脫氮工業(yè)中應用較為成熟的方法。影響生物脫氮技術(shù)的因素主要有：PH值、溫度、溶解氧、有機碳源等。沈連峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厭氧/好氧)組合法處理焦化廢水，工程實(shí)踐表明，該工藝運行穩定且處理效果好，出水水質(zhì)達到GB8978-1996規定中的二級標準。

某公司污水處理廠(chǎng)采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達到68%。

對二級缺氧一好氧生物脫氮技術(shù)在味精行業(yè)廢水處理中的應用進(jìn)行檢測，結果表明，處理效果持續穩定，氨氮的去除率可達到94%以上，實(shí)現了味精廢水氨氮達標排放要求。

統生物法處理氨氮廢水具有效果穩定、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。該法也存在一些弊端，如當廢水中C/N比值較低時(shí)必須補充碳源，對溫度要求相對嚴格，低溫時(shí)效率低，占地面積大，需氧量大，有些有害物質(zhì)如重金屬離子等對微生物有壓制作用，需在進(jìn)行生物法之前去除，此外，廢水中，氨氮濃度過(guò)高對硝化過(guò)程也產(chǎn)生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應進(jìn)行預處理，使氨氮廢水濃度小于300mg/L。傳統生物法適用于處理含有有機物的低濃度氨氮廢水，如生活污水、化工廢水等。

2.新型生物脫氮技術(shù)

2.1同時(shí)硝化反硝化(SND)

當硝化與反硝化在同一個(gè)反應器中同事進(jìn)行時(shí)，稱(chēng)為同時(shí)消化反硝化(SND)。廢水中的溶解氧受擴散速度限制在微生物絮體或者生物膜上的微環(huán)境區域產(chǎn)生溶解氧梯度，使微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長(cháng)繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解氧濃度越低，產(chǎn)生缺氧區，反硝化菌占優(yōu)勢，從而形成同時(shí)消化反硝化過(guò)程。影響同時(shí)消化反硝化的因素有PH值、溫度、堿度、有機碳源、溶解氧及污泥齡等。

Carrousel氧化溝中有同時(shí)硝化/反硝化現象存在，在Carrousel氧化溝曝氣葉輪之間的溶解氧濃度是逐漸降低的，且Carrousel氧化溝下層溶解氧低于上層。在溝道的各部分硝態(tài)氮的形成和消耗速度幾乎相等，溝道中氨氮始終保持很低的濃度，這就表明硝化及反硝化反應在Carrousel氧化溝中同時(shí)發(fā)生。

研究生活污水的處理，認為CODCr越高，反硝化越完全，TN去除效果越好。溶解氧對同時(shí)硝化反硝化的影響較大，溶解氧控制在0.5~2mg/L時(shí)，總氮去除效果好。

同時(shí)硝化反硝化法節省反應器，縮短反應時(shí)間，能耗低，投資省，易保持pH值穩定。

2.2短程消化反硝化

短程硝化反硝化是在同一個(gè)反應器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，然后在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進(jìn)行反硝化生成氮氣。短程硝化反硝化的影響因素有溫度、游離氨、pH值、溶解氧等。

溫度對不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影響。試驗結果表明：對于不含海水的城市生活污水，提高溫度有利于實(shí)現短程硝化，生活污水中海水比例為30%時(shí)中溫條件下可以較好地實(shí)現短程硝化。Delft工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了SHARON工藝，利用高溫(大約30-4090)有利于亞硝酸菌增殖的特點(diǎn)，使硝酸菌失去競爭，同時(shí)通過(guò)控制污泥齡淘汰硝酸菌，使硝化反應處于亞硝化階段。

根據亞硝酸菌與硝酸菌對氧親和力的不同，Gent微生物生態(tài)實(shí)驗室開(kāi)發(fā)出OLAND工藝，通過(guò)控制溶解氧淘汰硝酸菌，來(lái)實(shí)現亞硝酸氮的積累。

采用短程硝化反硝化處理焦化廢水的中試結果表明，進(jìn)水COD,氨氮,TN和酚的濃度分別為1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L時(shí)，出水COD,氨氮,TN和酚的平均濃度分別為197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相應的去除率分別為83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。

短程硝化反硝化過(guò)程不經(jīng)歷硝酸鹽階段，節約生物脫氮所需碳源。對于低C/N比的氨氮廢水具有一定的優(yōu)勢。短程硝化反硝化具有污泥量少，反應時(shí)間短，節約反應器體積等優(yōu)點(diǎn)。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞硝酸鹽積累，因此如何有效抑制硝化菌的活性成為關(guān)鍵。

2.3厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是在缺氧條件下，以亞硝態(tài)氮或硝態(tài)氮為電子受體，利用自養菌將氨氮直接氧化為氮氣的過(guò)程。

研究溫度和PH值對厭氧氨氧化生物活性的影響，結果表明，該微生物的最佳反應溫度為30℃,pH值為7.8。

研究厭氧氨氧化反應器處理高鹽度、高濃度含氮廢水的可行性。結果表明，高鹽度顯著(zhù)抑制厭氧氨氧化活性，這種抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1計)鹽度條件下，未馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照(無(wú)鹽水質(zhì)條件)低67.5%;馴化污泥的厭氧氨氧化活性比對照低45.1%。由高鹽度環(huán)境轉移到低鹽度環(huán)境〔無(wú)鹽水)時(shí)，馴化污泥的厭氧氨氧化活性可提高43.1%。但反應器長(cháng)期運行于高鹽度條件下，容易出現功能衰退。

與傳統生物法相比，厭氧氨氧化無(wú)需外加碳源，需氧量低，無(wú)需試劑進(jìn)行中和，污泥產(chǎn)量少，是較經(jīng)濟的生物脫氮技術(shù)。厭氧氨氧化的缺點(diǎn)是反應速度較慢，所需反應器容積較大，且碳源對厭氧氨氧化不利，對于解決可生化性差的氨氮廢水具有現實(shí)意義。

膜分離法

膜分離法是利用膜的選擇透過(guò)性對液體中的成分進(jìn)行選擇性分離，從而達到氨氮脫除的目的。包括反滲透、納濾和電滲析等。影響膜分離法的因素有膜特性、壓力或電壓、pH值、溫度以及氨氮濃度等。

根據稀土冶煉廠(chǎng)排放氨氮廢水的水質(zhì)情況，采用NH4C1和NaCI模擬廢水進(jìn)行了反滲透對比實(shí)驗，發(fā)現在相同條件下反滲透對NaCI有較高去除率，而NHCl有較高的產(chǎn)水速率。氨氮廢水經(jīng)反滲透處理后NH4C1去除率為77.3%，可作為氨氮廢水的預處理。反滲透技術(shù)可以節約能源，熱穩定性較好，但耐氯性、抗污染性差。

采用生化一納濾膜分離工藝處理垃圾滲瀝液，使85%~90%的透過(guò)液達標排放，僅0%~15%的濃縮污液和泥漿返回垃圾池。Ozturki等人對土耳其Odayeri垃圾滲濾液經(jīng)納濾膜處理，氨氮去除率約為72%。納濾膜要求的壓力比反滲透膜低，操作方便。

電滲析法是利用施加在陰陽(yáng)膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。氨氮廢水中的氨離子及其它離子在電壓的作用下，通過(guò)膜在含氨的濃水中富集，從而達到去除的目的。

采用電滲析法處理高濃度氨氮無(wú)機廢水取得較好效果。對濃度為2000--3000mg/L氨氮廢水，氨氮去除率可在85%以上，同時(shí)可獲得8.9%的濃氨水。電滲析法運行過(guò)程中消耗的電量與廢水中氨氮的量成正比。電滲析法處理廢水不受pH值、溫度、壓力限制，操作簡(jiǎn)便。

膜分離法的優(yōu)點(diǎn)是氨氮回收率高，操作簡(jiǎn)便，處理效果穩定，無(wú)二次污染等。但在處理高濃度氨氮廢水時(shí)，所使用的薄膜易結垢堵塞，再生、反洗頻繁，增加處理成本，故該法較適用于經(jīng)過(guò)預處理的或中低濃度的氨氮廢水。

生物膜(MBR)是將生物處理與膜分離有機結合的一種污水處理技術(shù)。

研究以生物膜為核心的厭氧/兼氧/好氧組合工藝，在穩定運行階段總水力停留時(shí)間平均為84h,硝化池出水氨氮平均為lmg/L，去除率為99.5%，達到了排人管網(wǎng)的標準。生物膜法具有脫氮效率高，占地面積小，污泥量少，出水可直接循環(huán)使用等生物處理與膜分離的共同優(yōu)點(diǎn)。運用生物膜法要注意保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。

離子交換法

離子交換法是通過(guò)對氨離子具有很強選擇吸附作用的材料去除廢水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫石及交換樹(shù)脂等。沸石是一種三維空間結構的硅鋁酸鹽，有規則的孔道結構和空穴，其中斜發(fā)沸石對氨離子有強的選擇吸附能力，且價(jià)格低，因此工程上常用斜發(fā)沸石作為氨氮廢水的吸附材料。影響斜發(fā)沸石處理效果的因素有粒徑、進(jìn)水氨氮濃度、接觸時(shí)間、pH值等。

沸石對氨氮的吸附效果明顯，蛙石次之，土壤與陶粒效果較差。沸石去除氨氮的途徑以離子交換作用為主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3種填料的離子交換作用和物理吸附作用的效果相當。4種填料的吸附量在溫度為15-35℃內均隨溫度的升高而減小，在pH值為3-9范圍內隨pH值升高而增大，振蕩6h均達到吸附平衡。

研究沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮可行性。小試研究結果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力，當沸石粒徑為30-16目時(shí)，氨氮去除率達到了78.5%，且在吸附時(shí)間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進(jìn)水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。同時(shí)指出沸石對氨氮的吸附速度較低，在實(shí)際運行中沸石一般很難達到飽和吸附量。

研究生物沸石床對模擬村鎮生活污水中各形態(tài)氮及COD等污染物的去除效果。結果表明，生物沸石床對氨氮去除效果明顯且穩定，去除率大于95%，對硝態(tài)氮的去除則受水力停留時(shí)間的影響較大。

離子交換法具有投資小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、對毒物和溫度不敏感、沸石經(jīng)再生可重復利用等優(yōu)點(diǎn)。但處理高濃度氨氮廢水時(shí)，再生頻繁，給操作帶來(lái)不便，因此，需要與其他治理氨氮的方法聯(lián)合應用，或者用于治理低濃度氨氮廢水。

土壤灌溉

土壤灌溉是將低濃度氨氮廢水直接作為肥料使用的方法。對于有些含有病菌、重金屬、有機及無(wú)機等有害物質(zhì)的氨氮廢水需經(jīng)預處理將其去除后再進(jìn)行灌溉。土壤灌溉要求氨氮濃度一般為幾十毫克每升。

結語(yǔ)

氨氮廢水的處理方法有多種，由于廢水性質(zhì)上的差異，各有優(yōu)勢與不足，要針對不同性質(zhì)的廢水，對其成分進(jìn)行分析，然后選擇一種或幾種方法聯(lián)合的方式進(jìn)行處理，才能達到理想的處理效果。