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氨氮廢水處理七大技術(shù)

氨氮廢水的一般形成是由氨和無機氨的共同存在引起的。廢水中的氨氮主要有兩種，一種是氨形成的氨氮，另一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮廢水主要來自化工、冶金、化肥、煤氣、煉焦、鞣革、味精、肉類加工養(yǎng)殖等行業(yè)。廢水及垃圾滲濾液等。氨氮廢水對魚類和某些生物也有毒。此外，當(dāng)含有少量氨氮的廢水回用于工業(yè)時，會腐蝕一些金屬，尤其是銅，促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和設(shè)備。氨氮廢水的處理方法有很多，如化學(xué)沉淀、吹脫、化學(xué)氧化、生物、膜分離、離子交換、土壤灌溉等。本文總結(jié)了氨氮廢水處理方法的優(yōu)缺點。
一、化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法稱為MMAP沉淀法，通過向含有氨氮的廢水中添加鎂化物磷酸或磷酸氫鹽，在廢水中添加鎂化物磷酸氫鹽，在NH4和Mg中進(jìn)行反向沉淀，在PO4和Mg中進(jìn)行反向沉淀反向沉淀，分子型為MgNH4P04.6H20，從而達(dá)到去除氨氮的目的。磷酸按鎂俗稱鳥糞石，可用作堆肥、土壤添加劑或建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的阻火劑。反應(yīng)方式如下：Mg²﹢＋NH4﹢＋PO4³﹣＝MgNH4P04
影響化學(xué)沉淀處理效果的主要因素有pH值、溫度、氨氮度和摩爾比(ng以及Mg濃度:n(NH4):n(P0)等。氨氮廢水以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑處理，結(jié)果表明，當(dāng)pH值為10時，鎂.氮.磷的摩爾比為1.2:1:1.2時，處理效果更好。結(jié)果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明顯優(yōu)于其他沉淀劑組合。當(dāng)pH值為10.0，溫度為30℃時，N(Mg/L):nn4+:n(PH4+)=1:1:1:1攪拌30min廢水中氨氮質(zhì)量濃度從處理前的22mg/L降至17mg/L，去除率為92.3%。高濃度工業(yè)氨氮廢水處理采用化學(xué)沉淀法與液膜法相結(jié)合。在優(yōu)化沉淀法工藝的條件下，氨氮去除率達(dá)到98.1%，再采用液膜法進(jìn)一步處理，將氨氮濃度降低到0.005g/L，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。對化學(xué)沉淀進(jìn)行了改進(jìn)研究，考察Mg²﹢以外的二價金屬離子（Ni²﹢，Mn²﹢，Zn²﹢，Cu²﹢，F(xiàn)e²﹢）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(jié)果表明，可以實現(xiàn)以石灰取代傳統(tǒng)的NaOH調(diào)節(jié)劑。
化學(xué)沉淀法的優(yōu)點是，當(dāng)氨氮廢水濃度較高時，生物法、折點氯化法、膜分離法、離子交換法等其他方法受到限制。此時可采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行預(yù)處理；化學(xué)沉淀法去除效率好，不受溫度限制，操作簡單；含磷酸灰鎂的沉淀污泥可用作復(fù)合肥，實現(xiàn)廢物利用，抵消部分成本；如果能與一些產(chǎn)生磷酸鹽廢水的工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生鹽鹵的企業(yè)合作，可以節(jié)約藥品成本，有利于大規(guī)模應(yīng)用�；瘜W(xué)沉淀法的缺點是受磷酸鐵鎂溶解度積的限制。廢水中氨氮達(dá)到一定濃度后，去除效果不明顯，投入成本大大增加。因此，化學(xué)沉淀法應(yīng)與其他適合深度處理的方法一起使用；藥劑量大，污泥多，處理成本高；添加藥劑時，氯離子和余磷容易造成二次污染。

二.吹脫法
吹脫法去除氨氮是通過調(diào)節(jié)pH值到堿性，將廢水中的氨離子轉(zhuǎn)化為氨，使其主要以游離氨的形式存在，然后通過載氣將游離氨從廢水中帶出，從而達(dá)到去除氨氮的目的。影響吹脫效率的主要因素有pH值、溫度、氣液比、氣流速度、初始濃度等。目前，吹脫法廣泛應(yīng)用于高濃度氨氮廢水處理中。研究了去除垃圾滲濾液中氨氮的方法，發(fā)現(xiàn)控制吹脫效率的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH值。水溫大于2590，氣液比約3500，pH=10.5，氨氮濃度高達(dá)2000-4000mg/L的垃圾滲濾液去除率可達(dá)90%以上。
結(jié)果表明，當(dāng)pH=11.5時，吹脫溫度為80cc，吹脫時間為120min時，廢水中氨氮的去除率可達(dá)99.2%。高濃度氨氮廢水采用逆流吹脫塔吹脫，結(jié)果表明吹脫效率隨pH值增加；氣液比越大，氨吹脫傳質(zhì)的驅(qū)動力越大，吹脫效率也越高。去除氨氮效果好，操作簡單，控制方便。對于吹出的氨氮，硫酸可用作吸收劑，硫酸錢可用于化肥。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，如吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢、低溫氨氮去除效率低、吹脫氣體二次污染等。吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法結(jié)合使用，高濃度氨氮廢水采用吹脫法進(jìn)行預(yù)處理。
氨氮廢水處理工藝如圖所示：

三、化學(xué)氧化法。
3.1折點氯化法。
折點氯化法除氨的機理是氯氣與氨反應(yīng)產(chǎn)生無害氮氣，N2逸人大氣，使反應(yīng)源源不斷向右。反應(yīng)類型為：NH4﹢＋1.5HOCl→0.5N2＋1.5H20＋2.5H﹢＋1.5Cl﹣
當(dāng)氯通人廢水達(dá)到一定點時，水中游離氯含量較低，氨濃度降至零；當(dāng)氯通量超過這一點時，水中游離氯的量就會增加。因此，這一點被稱為折點，這種狀態(tài)下的氯化被稱為折點氯化。氨氮吹脫后含鉆廢水采用折點氯化法處理，其處理效果直接受到前置氨氮吹脫工藝效果的影響。廢水中70%的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，經(jīng)折點氯化處理，出水氨氮濃度為15mg/L。以質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮模擬廢水為研究對象，研究結(jié)果表明，影響次氯酸鈉氧化和去除氨氮的主次因素順序為氯和氨氮的量比。反應(yīng)時間和pH值。折點氯化法脫氮效率高，去除率可達(dá)100%，使廢水中氨濃度降至零；效果穩(wěn)定，不受溫度影響；投資設(shè)備少，反應(yīng)快速完整；對水體起到殺菌作用。折點氯化法適用于氨氮廢水濃度為40mg/L，因此折點氯化法多用于氨氮廢水的深度處理。液氯安全使用和儲存要求高，處理成本高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會造成二次污染。
3.2催化氧化法
催化氧化法是在一定溫度和壓力下，通過催化劑的作用，將污水中的有機物和氨氧化分解成CO2.N2、H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。影響催化氧化處理效果的因素包括催化劑特性、溫度、反應(yīng)時間、pH值、氨氮濃度、壓力、攪拌強度等。臭氧氧化氨氮的降解過程表明，當(dāng)pH值增加時，產(chǎn)生高氧化能力的HO自由基，氧化速率顯著加快。臭氧可以將氨氮氧化成亞硝酸鹽，將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽。隨著時間的推移，水中氨氮的濃度降低，氨氮的去除率約為82%。氨氮廢水由CuO-Mn02-Ce02處理。復(fù)合催化劑的氧化活性顯著提高，適宜的工藝條件為255℃，4.2MPa和pH=10.8。初始濃度為1023mg/L的氨氮廢水，氨氮去除率可達(dá)98%，達(dá)到國家二級(50mg/L)排放標(biāo)準(zhǔn)。硫酸錢溶液中的氨氮降解率調(diào)查了沸石負(fù)載TiO2光催化劑的催化性能。結(jié)果表明，Ti02/沸石光催化劑的最佳輸送量為1.5g/L，在紫外線照射下反應(yīng)4小時。廢水氨氮去除率可達(dá)98.92%。高鐵和納米二氧化欽在紫外線下結(jié)合去除難降解有機苯酚和氨氮。結(jié)果表明，對于濃度為50mg/L的氨氮溶液，當(dāng)pH=9.0時，實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、流程簡單、占底面積少等有點，多用于處理高濃度氨氮廢水。應(yīng)用難點在于如何防止催化劑流失以及對設(shè)備的腐蝕防護(hù)。
3.3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、出水放置時間和點解時間等。含氨氮廢水在循環(huán)流動式電解槽中的電化學(xué)氧化，其中陽極為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網(wǎng)狀電極，陰極為網(wǎng)狀鈦電極。結(jié)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，電解時間為90min時，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(yīng)用前景。
四、生物法
4.1傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)
傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，從而達(dá)到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經(jīng)過兩個階段，第一階段為硝化過程，在有氧條件下硝化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過程，在無氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣。傳統(tǒng)生物法去除氨氮的機理如下:工程應(yīng)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(yīng)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。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，工程實踐表明，運行穩(wěn)定且處理效果好，出水水質(zhì)達(dá)到GB8978-1996規(guī)定中的二級標(biāo)準(zhǔn)。采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達(dá)到68%。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(yīng)用進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，處理效果持續(xù)穩(wěn)定，氨氮的去除率可達(dá)到94%以上，實現(xiàn)了味精廢水氨氮達(dá)標(biāo)排放要求。傳統(tǒng)生物法處理氨氮廢水具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點。該法也存在一些弊端，如當(dāng)廢水中C/N比值較低時必須補充碳源，對溫度要求相對嚴(yán)格，低溫時效率低，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，氨氮濃度過高對硝化過程也產(chǎn)生抑制作用，所以在處理高濃度氨氮廢水前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，使氨氮廢水濃度小于300mg/L。傳統(tǒng)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。
4.2新型生物脫氮技術(shù)
4.2.1同時硝化反硝化（SND）
當(dāng)硝化與反硝化在同一個反應(yīng)器中同事進(jìn)行時，稱為同時消化反硝化（SND）。廢水中的溶解氧受擴(kuò)散速度限制在微生物絮體或者生物膜上的微環(huán)境區(qū)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繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，產(chǎn)生缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢，從而形成同時消化反硝化過程。影響同時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氧化溝中有同時硝化/反硝化現(xiàn)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(yīng)在Carrousel氧化溝中同時發(fā)生。生活污水的處理。認(rèn)為CODCr越高，反硝化越完全，TN去除效果越好。溶解氧對同時硝化反硝化的影響較大，溶解氧控制在0.5~2mg/L時，總氮去除效果好。同時硝化反硝化法節(jié)省反應(yīng)器，縮短反應(yīng)時間，能耗低，投資省，易保持pH值穩(wěn)定。

4.2.2短程消化反硝化
短程硝化反硝化是在同一個反應(yīng)器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細(xì)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。結(jié)果表明:對于不含海水的城市生活污水，提高溫度有利于實現(xiàn)短程硝化，生活污水中海水比例為30%時中溫條件下可以較好地實現(xiàn)短程硝化。SHARON工藝，利用高溫(大約30-4090)有利于亞硝酸菌增殖的特點，使硝酸菌失去競爭，同時通過控制污泥齡淘汰硝酸菌，使硝化反應(yīng)處于亞硝化階段。根據(jù)亞硝酸菌與硝酸菌對氧親和力的不同，OLAND工藝，通過控制溶解氧淘汰硝酸菌，來實現(xiàn)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(jié)果表明，進(jìn)水COD,氨氮,TN和酚的濃度分別1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L時，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(yīng)的去除率分別為83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化過程不經(jīng)歷硝酸鹽階段，節(jié)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(yīng)時間短，節(jié)約反應(yīng)器體積等優(yōu)點。但短程硝化反硝化要求穩(wěn)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。
4.2.3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(yǎng)菌將氨氮直接氧化為氮氣的過程。溫度和PH值對厭氧氨氧化生物活性的影響，結(jié)果表明，該微生物的最佳反應(yīng)溫度為30℃,pH值為7.8。厭氧氨氧化反應(yīng)器處理高鹽度、高濃度含氮廢水的可行性。結(jié)果表明，高鹽度顯著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(zhuǎn)移到低鹽度環(huán)境〔無鹽水)時，馴化污泥的厭氧氨氧化活性可提高43.1%。但反應(yīng)器長期運行于高鹽度條件下，容易出現(xiàn)功能衰退。與傳統(tǒng)生物法相比，厭氧氨氧化無需外加碳源，需氧量低，無需試劑進(jìn)行中和，污泥產(chǎn)量少，是較經(jīng)濟(jì)的生物脫氮技術(shù)。厭氧氨氧化的缺點是反應(yīng)速度較慢，所需反應(yīng)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(xiàn)實意義。