污水處理中氨氮去除方法匯總

氨氮廢水處理有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法，這些技術(shù)可分為物理化學(xué)法和生物脫氮技術(shù)兩大類(lèi)。

1生物脫氮法

微生物去除氨氮過(guò)程需經(jīng)兩個(gè)階段。第一階段為硝化過(guò)程，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過(guò)程。第二階段為反硝化過(guò)程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無(wú)氧或低氧條件下，被反硝化菌(異養、自養微生物均有發(fā)現且種類(lèi)很多)還原轉化為氮氣。在此過(guò)程中，有機物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見(jiàn)的生物脫氮流程可以分為3類(lèi)，分別是多級污泥系統、單級污泥系統和生物膜系統。

1.1多級污泥系統

此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點(diǎn)是流程長(cháng)、構筑物多、基建費用高、需要外加碳源、運行費用高、出水中殘留一定量甲醇等。

1.2單級污泥系統

單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、后置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱(chēng)為A/O流程與傳統的生物脫氮工藝流程相比，A/O工藝具有流程簡(jiǎn)單、構筑物少、基建費用低、不需外加碳源、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。后置式反硝化系統，因為混合液缺乏有機物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近100%的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成，通過(guò)改換進(jìn)水和出水的方向，兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。該系統本質(zhì)上仍是A/O系統，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點(diǎn)是運行管理費用較高，且一般必須配置計算機控制自動(dòng)操作系統。

1.3生物膜系統

將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器，即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應器中保存了適應于反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個(gè)污泥系統。

2物化除氮

物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。

2.1折點(diǎn)氯化法

不連續點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種，利用在水中的氨與氯反應生成氮氣而將水中氨去除的化學(xué)處理法。該方法還可以起到殺菌作用，同時(shí)使一部分有機物無(wú)機化，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯，還應進(jìn)一步脫氯處理。

在含有氨的水中投加次氯酸HClO，當pH值在中性附近時(shí)，隨次氯酸的投加，逐步進(jìn)行下述主要反應：

NH3+HClO→NH2Cl+H2O①

NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②

NH2Cl+NHCl2→N2+3H++3Cl-③

投加氯量和氨氮之比(簡(jiǎn)稱(chēng)Cl/N)在5.07以下時(shí)，首先進(jìn)行①式反應，生成一氯胺(NH2Cl)，水中余氯濃度增大，其后，隨著(zhù)次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式進(jìn)行反應，生成二氯胺(NHCl2)，同時(shí)進(jìn)行③式反應，水中的N呈N2被去除。

其結果是，水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小，當Cl/N比值達到某個(gè)數值以上時(shí)，因未反應而殘留的次氯酸(即游離余氯)增多，水中殘留余氯的濃度再次增大，這個(gè)最小值的點(diǎn)稱(chēng)為不連續點(diǎn)(習慣稱(chēng)為折點(diǎn))。此時(shí)的Cl/N比按理論計算為7.6;廢水處理中因為氯與廢水中的有機物反應，C1/N比應比理論值7.6高些，通常為10。此外，當pH不在中性范圍時(shí)，酸性條件下多生成三氯胺，在堿性條件下生成硝酸，脫氮效率降低。

在pH值為6～7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5～2.0h的情況下，氨氮的去除率為90%～100%。因此此法對低濃度氨氮廢水適用。

處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時(shí)需要9～10mg氯氣折點(diǎn)，氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進(jìn)行反氯化，以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應迅速，所需設備投資少，但液氯的安全使用和貯存要求高，且處理成本也較高。若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置代替液氯，會(huì )更安全且運行費用可以降低，目前國內的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小，且價(jià)格昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理，不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。

2.2化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑，與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應，生成難溶于水的鹽類(lèi)，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量。當在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時(shí)，會(huì )發(fā)生如下反應：

NH4++PO43-+Mg2+→MgNH4PO4↓④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物，從而達到去除水中氨氮的目的。采用的常見(jiàn)沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4，適宜的pH值范圍為9.0～11，投加質(zhì)量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5～3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時(shí)，去除率在90%以上，沉淀物是一種很好的復合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價(jià)格比較貴，成本較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。

2.3離子交換法

離子交換法的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過(guò)程，通常是可逆性化學(xué)吸附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì)，其價(jià)格遠低于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力，具有較高的陽(yáng)離子交換容量，純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽(yáng)離子交換容量平均為每100g相當于213和223mg物質(zhì)的量(m.e)。但實(shí)際天然沸石中含有不純物質(zhì)，所以純度較高的沸石交換容量每100g不大于200m.e，一般為100～150m.e。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對離子的選擇交換順序是：Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程設計應用中，廢水pH值應調整到6～9，重金屬大體上沒(méi)有什么

影響;堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響，尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K更大。沸石吸附飽和后必須進(jìn)行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低，要考慮補充和更新。

2.4吹脫法

吹脫法是將廢水調節至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過(guò)氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。通入蒸汽，可升高廢水溫度，從而提高一定pH值時(shí)被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時(shí)，需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標準，以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。

2.5液膜法

自從1986年黎念之發(fā)現乳狀液膜以來(lái)，液膜法得到了廣泛的研究。許多人認為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù)，尤其適用于低濃度金屬離子提純及廢水處理等過(guò)程。乳狀液膜法去除氨氮的機理是：氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相，它從膜相外高濃度的外側，通過(guò)膜相的擴散遷移，到達膜相內側與內相界面，與膜內相中的酸發(fā)生解脫反應，生成的NH4+不溶于油相而穩定在膜內相中，在膜內外兩側氨濃度差的推動(dòng)下，氨分子不斷通過(guò)膜表面吸附、滲透擴散遷移至膜相內側解吸，從而達到分離去除氨氮的目的。

2.6電滲析法

電滲析是一種膜法分離技術(shù)，其利用施加在陰陽(yáng)膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽(yáng)滲透膜之間施加直流電壓，當進(jìn)水通過(guò)多對陰陽(yáng)離子滲透膜時(shí)，銨離子及其他離子在施加電壓的影響下，通過(guò)膜而進(jìn)入另一側的濃水中并在濃水中集，因而從進(jìn)水中分離出來(lái)。