试析高氨氮废水处理技术

摘要：随着水质富营养化问题的日益严重以及人们对氮危害水环境质量认识的深入，废水处理中对氮的处理标准也日益严格。本文主要对高氨氮废水处理技术进行了分析探讨。

关键词：氨氮; 废水; 处理技术

中图分类号：X703 文献标识码：A

引言

随着我国国民经济的迅速发展，工业活动给我们赖以生存的生态环境带来了严重的威胁。资源过度消费及环境污染，是我国经济发展面临的重大难题。工业生产过程中产生大量的“三废”，而且废水一直是危害生态环境的重要污染源。在工业废水中有一类高氨氮废水，这些废水存在来源广、成分复杂、排放量大、生化性差、处理难度大等问题。因此，开发一种高氨氮废水资源化处理技术对促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。

1、吹脱法

吹脱法是将废水调节至碱性，然后在汽提塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽，可升高废水温度，从而提高一定pH值时被吹脱的氨的比率。一般认为吹脱效率与温度、pH和气液比有关。对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行研究发现，在水温25℃时，pH控制在10.5左右，气液比控制在3500左右，对于氨氮浓度高达2000~4000mg・L-1的垃圾渗滤液，去除率可以达到90%以上。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。吹脱法处理氨氮废水的优点在于除氨效果稳定，操作简单，容易控制，但需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准，以免造成二次污染。

2、离子交换法

离子交换法是指离子交换剂上可交换离子与液相离子进行交换而除去水中有害离子的方法。离子交换是一个可逆的过程，其推动力是离子间的浓度差和交换剂上功能基对离子的亲和能力。离子交换法采用无机离子交换剂沸石作为交换树脂，沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子氨的交换作用，它是一类硅质的阳离子交换剂，成本低，对NH4+有很强的选择性。

离子交换法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点，但对于高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难，且再生液仍为高浓度氨氮废水，需要再处理。

3、吸附法

吸附法主要是指利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除或降低废水中的多种污染物的过程。固体吸附剂能有效去除废水中多种氨氮有机物，特别是采用其它方法难以有效去除的难降解的物质，经处理后出水水质得到净化。吸附法处理氨氮废水的优点在于操作简单，易于控制，可以作为单独系统处理废水，但是吸附剂对于水的预处理要求高，价格比较昂贵，同时也要考虑吸附剂的再生和二次污染问题。

4、折点氯化法

折点氯化法是投加过量的氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法。其反应可以表示为：NH4++1.5HOCl0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-当氯气通入含氨氮废水时，随着氯气的增加，废水中氨的浓度逐渐降低，到了某一点NH4+的浓度为零，而氯的含量最低，若继续通入氯气，水中的游离氨逐渐增加，所以这一点为折点。在处理时所需要的氯气量取决于温度、pH值和氨氮浓度。折点氯化法处理氨氮废水不受水温影响，脱氨率高，投资设备少，操作简便，并有消毒作用。但是对于高浓度氨氮废水处理运行成本很高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，因此氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。

5、化学沉淀法

化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时，会发生如下反应，生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物，从而达到除去水中氨氮的目的。Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4化学沉淀法处理氨氮废水具有工艺简单、操作简便、反应速度快、不受温度影响的优点，适合高浓度废水的处理。尽管生成的沉淀物可以作为复合肥料，一定程度上降低了处理费用，但仍需寻找更加廉价、高效的沉淀剂。

6、生物脱氮法

6.1膜生物法

膜生物法（Membrane Bio―reactor）是将现代膜分离技术与传统生物处理技术有机结合起来的一种新型高效污水处理及回用工艺，近年来已逐步应用于城市污水和工业废水的处理及回用。在一体式MBR处理高浓度有机废水研究的基础上，针对高氨氮城市小区生活污水进行中试研究。研究发现：对于氨氮含量在85～115mg／L的小区生活污水，采用MBR进行处理，出水氨氮含量小于5mg／L，并且出水其它指标完全达到《生活杂用水水质标准》CJ25.1－89中洗车和扫除标准。设置缺氧区和泥水回流装置可提高MBR对氨氮的去除效果，对于高氨氮生活污水的氨氮去除率可从60％提高到95％以上，出水的氨氮平均浓度从40mg／L降到5mg／L以下。在常规MBR的基础上增加水解区及泥水回流装置，并将其用于处理高氨氮生活污水。结果表明：当原水氨氮浓度为75～115mg／L时，出水氨氮浓度＜5mg／L，出水水质满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB／T18920－2002）的要求；改良MBR可明显提高对氨氮的去除效果，在进水流量为1411L／d的条件下，对氨氮的去除率可从60％左右提高至95％以上。此外，还有关于利用自制的复合式膜生物反应器（HMBR）、两级移动床生物膜反应（MBBR）、生物固定化MBR、以新型聚乙烯塑料为序批式移动床生物膜反应器、新型一体式膜生物反应器处理高氨氮废水的研究。

6.2厌氧氨氧化法

厌氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation ，AN- AMMOX）是指在缺氧条件下，作为电子受体直接被氧化到氮气的过程。厌氧氨氧化是自养的微生物过程，不需外加碳源以反硝化，且污泥产率低。因此，近年来厌氧氨氧化已成为国内外生物处理研究的热点问题。以典型高浓度养殖废水经UASB－短程亚硝化工艺处理后的出水为对象，采用厌氧氨氧化工艺进行脱氮处理研究。以反硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器，在此基础上，通过试验确定最佳进水氨氮负荷应处于0.2kg／（m3・d）左右，系统的HRT定为2d；通过对系统运行条件研究发现，最佳运行条件为：ｐＨ值为7.50左右，温度为30℃且系统不需投加有机碳源。在优化条件下，系统最终氨氮去除率能达到85％以上，亚硝态氮去除率达到95％以上，系统运行效果良好，且具有重现性。最后通过动力学理论分析得出氨氮的降解速率为0.0126d－1，亚硝态氮的降解速率为0.0131d－1。通过好氧出水回流到厌氧流化床可以实现厌氧氨氧化过程。对于高浓度氨氮渗滤液，ANAMMOX反应可使ANAMMOXA2／O工艺比普通A2／O工艺的ＴＮ去除率提高15％～20％，达32％以上；好氧出水NO２－N浓度有较大幅度地降低，改善了出水水质。针对常州市某生化制药公司高浓度氨氮制药废水SBR处理工艺，改用前置回流式UBF－BAF组合工艺进行了试验研究。结果表明：在厌氧生物膜的作用下，前置式UBF反应器内不仅依次发生了有机物分解的水解酸化和产甲烷的碳化反应，而且还同步发生了含氮化合物的反硝化和厌氧氨氧化反应，表现出COD、氨氮、亚硝酸盐氮和总氮浓度同步降低。BAF承接经UBF厌氧处理后的出水，与SBR相比具有较高的同步脱碳、脱氮性能，其对氨氮和总氮去除率分别高达84.08％和68.15％。从UBF－BAF反应器中分离出了厌氧氨化细菌和好氧反硝化细菌，从微生物角度进一步表明了UBF－BAF组合反应器具有较强的脱氮能力。

结束语

国内外氨氮废水降解的各种技术与工艺过程，都有各自的优 势与不足，由于不同废水性质上的差异，还没有一种通用的方法能高效、经济、稳定地处理所有的氨氮废水。因此，必须针对不同工业过程的废水性质以及废水所含的成分进行深入系统地研究，选择和确定处理 技术及工艺。

参考文献

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