氨氮廢水處理的主要方法

氨氮廢水處理的主要方法有哪些？ 

氨氮是水體污染因素中重要的污染物 ,主要來自城鎮(zhèn)生活污水 、 各種工業(yè)廢水及化學(xué)肥料和農(nóng)家肥料等 。水體中氮 含量超標(biāo) ,不僅使水環(huán)境質(zhì)量惡化 ,引起富營養(yǎng)化 ,還對人類 處理過程中脫氮的研究 ,但目前大多數(shù)污水處理廠仍未考慮 要引起高度的重視 。本文介紹幾種氨氮廢水處理方法 。 

1. 1 　 吹脫法 
以及動植物有嚴(yán)重危害 。我國從 20 世紀(jì) 80 年代開始廢水 脫氮的問題 。因此對廢水中氮的去除 ,特別是氨氮的去除需 氨吹脫工藝 
[1 ,2 ] 是將水的 pH 值提到 10. 5 圍 ,在吹脫塔中反復(fù)形成水滴 ,通過塔內(nèi)大量空氣循環(huán) ,氣水 接觸 ,使氨氣逸出 。這種方法廣泛用于處理中高濃度的氨氮 廢水 ,常需加石灰 ,經(jīng)吹脫可以回收氨氣 。 
[3 ] 吹脫工藝的影響因素 ,認(rèn)為調(diào)節(jié) pH 值是改變吹脫體系化學(xué) 平衡的重要手段 ,噴淋密度和氣液比都是重要影響因素 。胡 繼峰等 
[4 ] 溫度高于 90 ℃。胡允良等 為 7. 2 7. 5 g/ L 廢水的*吹脫條件為 :pH 值為 11 ,溫度為 黃駿等 
[6 ] 采用吹脫法處理三氧化二釩生產(chǎn)的高濃度氨氮廢 水 ,在實(shí)驗室試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行工業(yè)試驗 ,出水達(dá)標(biāo)排放 。 吹脫法主要用于處理高濃度的氨氮廢水 ,其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備 40 ℃,吹脫時間 2 h ,出水中氨氮的質(zhì)量濃度為 307. 4 mg/ L 。 簡單 ,可以回收氨 ,但也存在許多缺點(diǎn) , 主要有 : 
① 環(huán)境溫度 影響大 ,低于 0 ℃ ,氨吹脫塔實(shí)際上無法工作 ; 
② 時 吹脫效率 有限 ,其出水需進(jìn)一步處理 ; 
③ 吹脫前需要加堿把廢水的 pH 值調(diào)整到 11 以上 ,吹脫后又須加酸把 pH 值調(diào)整到 9 以下 , 所以藥劑消耗大 ; 
④工業(yè)上一般用石灰調(diào)整 pH 值 , 很容易 在水中形成碳酸鈣垢而在填料上沉積 ,可使塔板*堵塞 ; 
⑤ 吹脫時所需空氣量較大 ,因此動力消耗大 ,運(yùn)行成本高 。 

1. 2 　 化學(xué)沉淀 (MAP) 法 
在一定的 pH 條件下 ,水中的 Mg2 + 、 43 - 和 NH4 + 可以 HPO 影響沉淀效果的因素有沉淀劑種類及配比 、 值 、 pH 廢水 有研究表明沉淀法去除廢水中氨氮的 pH 值為 10. 0 ,物 生成磷酸銨鎂沉淀 [7 ] ,而使銨離子從水中分離出來 。 中的初始氨的濃度 、 干擾組分等 。 質(zhì)的量之比 Mg∶ = 1. 2 、∶ = 1. 02 時沉淀效果 , 氨氮 N P N 去除率達(dá)到 90 %[8 ] 。趙慶良等 [9 ] 研究表明 ,MgCl2 • 2O 和 6H 濾液中的氨氮質(zhì)量濃度可由 5 618 mg/ L 降低到 65 mg/ L 。 李芙蓉等 [10 ] 采用氧化鎂和磷酸作為沉淀劑去除煤氣洗滌循 環(huán)水中高濃度的氨氮 ,效果良好 。李才輝等 [11 ] 對 MAP 法處 理氨氮廢水的工藝進(jìn)行優(yōu)化 ,研究表明氨氮的去除率隨著反 應(yīng)時間的增加而增加 ,隨著 Mg∶ 比值的增加而增加 。劉小 N 瀾 [12 ] 探討了不同操作條件對氨氮去除率的影響 ,在 pH 值為 為 1. 4∶∶ 8 時 ,廢水氨氮的去除率達(dá) 99 %以上 , 出水氨氮 1 0. 的質(zhì)量濃度由 2 g/ L 降至 15 mg/ L 。 國外對用化學(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮也有較多研究 。 Na2 HPO4 • 2O 組合沉淀劑優(yōu)于 MgO 和 H3 PO4 組合 ,垃圾滲 12H 11. 5 的范 從相平衡與氣液傳質(zhì)速率兩方面分析了氨氮 8. 5 9. 5 的條件下 ,投加的藥劑 Mg2 + ∶ 4 + ∶ 43 - ( 摩爾比) NH PO 認(rèn)為去除率要達(dá)到 90 %以上 ,pH 值必須大于 12 且 [5 ] 實(shí)驗室研究確定氨氮質(zhì)量濃度 Stratful 等 [13 ] 詳細(xì)研究了影響磷酸銨鎂沉淀及晶體生長的因 素 ,得出 4 點(diǎn)結(jié)論 : 
① 過量的銨離子對形成磷酸銨鎂沉淀有 利; 
② 鎂離子可能是形成磷酸銨鎂沉淀的限制因素 ; 
③ 如果 要想從廢水中回收磷酸銨鎂 ,需要得到比較大的晶體顆粒 , 則至少需要 3 h 的結(jié)晶時間 ; 
④沉淀的 pH 值應(yīng)大于 8. 5 。 清液中同時回收氮和磷的研究 。廢水厭氧消化過程中 ,有機(jī) 物中的氮和磷被微生物分解為無機(jī)的磷酸鹽和氨氮 , 添加 行了用磷酸銨鎂沉淀法從人的尿液中回收營養(yǎng)物質(zhì)的研究 , 可以回收 65. 0 % 80. 0 %的氮 。 Battistoni 等 [14 ] 進(jìn)行了用化學(xué)沉淀法從廢水厭氧消化后的上 MgO 可以生成磷酸銨鎂沉淀可回收磷和氮 。Lind 等 [15 ] 則進(jìn) •8 • 化學(xué)沉淀法的zui大優(yōu)點(diǎn)是可以回收廢水中的氨 ,所生成 的沉淀可以作為復(fù)合肥而利用 。存在的主要問題是沉淀劑 的用量較大 ,需要對廢水的 pH 進(jìn)行調(diào)整 , 另外有時生成的 沉淀顆粒細(xì)小或是絮狀體 ,工業(yè)中固液分離有一定困難 。 
1. 3 　 折點(diǎn)氯化法 
在含氨氮的廢水中投氯后 ,有如下反應(yīng) [16 ] : 
2 + H2O Cl 　 HOCl + H + + Cl 　 　
 　　 4 + + HOCl NH 　　 2 Cl + HOCl NH 　　 NHCl2 + HOCl 　　 4 + + 3HOCl NH NH2 Cl ( 一氯胺) + H2O + H + NHCl2 ( 二氯胺) + H2O NCl3 ( 三氯胺) + H2O N2 ↑+ 5H + + 3Cl + 3H2O 缺氧條件下 ,通過脫氮菌的作用 ,將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原 成氮?dú)?,該反應(yīng)過程中 ,反硝化菌需要有機(jī)碳源 ( 如甲醇 ) 作 電子供體 ,利用 NO3 - 中的氧進(jìn)行缺氧呼吸 。 劉柒變 [23 ] 研究表明用生物法可以有效地去處焦化廢水 中的氨氮 ,pH 值是影響處理效果的主要因素 ,硝化過程的zui 佳 pH 值在 8 9 之間 ,反硝化過程為 7. 5 8. 5 。操作溫度 、 C/ N 比及污泥齡也是影響因素 。此外以 A2 / O 工藝效果zui 　 通常一氯胺和二氯胺稱為化合余氯 , 次氯酸稱為余氯 。 當(dāng)投氯量達(dá)到氯與氨的摩爾比值 1 ∶ 時 , 化合余氯即增加 , 1 余氯下降物質(zhì)的量的比達(dá)到 1. 5∶ 時 , ( 質(zhì)量比 7. 6∶ 時) ,余 1 1 [17 氯下降到zui低點(diǎn) ,此即 “折點(diǎn)” ] 。在折點(diǎn)處 ,基本上全部氧 好 。李峰 [24 ] 在序批式反應(yīng)器 ( SBR) 中運(yùn)用固定化細(xì)胞技術(shù) 處理氨氮廢水 , 試驗表明 SBR 具有良好的去除廢水中氨氮 的能力 ,氨氮去除率在 99. 7 %以上 。 ter) 是一種用于小型城市污水處理廠的脫氮裝置 , 該裝置內(nèi) K 等 [25 ] 提出的上流式厭氧過濾器 ( up flow anaerobic fil2 im 化性的氯都被還原 ,全部氨都被氧化 ,進(jìn)一步加氯就會產(chǎn)生 自由余氯 。該法與 pH 值 、 溫度 、 接觸時間及氨和氯的初始比 值有關(guān) 。 折點(diǎn)加氯法zui大的優(yōu)點(diǎn)是理論上通過適當(dāng)?shù)目刂?,可以 把氨氮*去除 ,但因加氯量大 ,費(fèi)用高 ,以及產(chǎn)酸增加總?cè)?解固體等原因 ,目前此方法只能作為氨氮廢水的后續(xù)處理 , 以及給水處理或飲用水處理 。 
1. 4 　 離子交換法 
同時有厭氧和耗氧過程 ,對氮的去除負(fù)荷比普通的一段活性 污泥法高 2 倍 。德國的 Rolf 等 [26 ] 也提出了類似的用于小型 處固體廢棄物衛(wèi)生填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液中氨氮的方法 反應(yīng)器中填充纖維狀載體 ,這種載體作為反硝化細(xì)菌的生長 污水處理廠的除氮裝置 。Siegrist 等 [27 ] 研究了用生物轉(zhuǎn)盤去 取得了較好的效果 。 [28 ] 報道在用于反硝化的缺氧和厭氧 Liu 載體 ,而好氧部分仍采用傳統(tǒng)的活性污泥法 。這種新工藝與 去除率增加 10 % 。 離子交換實(shí)際是不溶性離子化合物 ( 離子交換劑 ) 上的 可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應(yīng) ,是一種特 殊的吸附過程 。用離子交換法去除氨氮時 ,常用離子交換劑 沸石 、 活性炭等 ,也有研究采用合成樹脂 。但天然離子交換 劑價格便宜且再生容易 ; 采用合成樹脂 ,預(yù)處理工序和再生 系統(tǒng)均較復(fù)雜 ,且樹脂壽命短 ,應(yīng)用上受一定限制 。 肖舉強(qiáng)等 [18 ] 傳統(tǒng)工藝相比 ,需氧量和需碳量分別降低 25 %和 40 % ,氮的 生物處理含氨氮廢水目前存在的主要問題是硝化反硝 化所需時間較長 ,硝化過程所需的氧氣量大 ,曝氣時間長 ,對 于某些缺乏有機(jī)物的無機(jī)廢水需要另加碳源也增加了處理 證明活化沸石去除氨氮的效果優(yōu)于活性 炭 。陶穎 [19 ] 等采用天然沸石去除污水中氨氮效果明顯 , 成 功將污水深度處理 。劉玉亮等 [20 ] 的靜態(tài) 、 動態(tài)和再生實(shí)驗 結(jié)果表明 ,斜發(fā)沸石靜態(tài)飽和吸附量為 3. 1 g/ 100 g , 再生后 有效壽命可達(dá) 140 h 以上 。Rozic 等 [21 ] 也進(jìn)行了用沸石和粘 土類礦物去除氨氮的試驗 。研究表明 ,用天然沸石為離子交 換劑時 ,其對氨氮的去除能力與水中氨氮的初始質(zhì)量濃度有 關(guān) ,在初始質(zhì)量濃度小于 100 mg/ L 時 ,氨氮的去除率可以達(dá) 到 60. 0 %以上 ,且隨初始質(zhì)量濃度的降低去除率增加 , 當(dāng)初 始質(zhì)量濃度超過 100 mg/ L 時 ,氨氮的去除率迅速下降 。 劉寶敏等 [22 ] 考察了強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂對高濃度焦 化廢水中氨氮的吸附行為 。實(shí)驗結(jié)果表明每 g 樹脂對氨氮 的zui大吸附量可大于 25 mg , 失效的樹脂用 0. 5 mol/ L 稀硫 酸再生后 ,可連續(xù)使用 。 雖然離子交換劑去除廢水中的氨氮取得了一定的效果 , 但由于存在其交換容量有限 , 再生后的交換劑交換容量下 降 ,有些沸石使用前需要改性 ,改性過程產(chǎn)生的酸或堿性廢 水需要進(jìn)一步處理等問題需要解決 ,所以其研究基本停留在 實(shí)驗室階段 。
1. 5 　 生物處理法 
目前 ,生物法是實(shí)際應(yīng)用中使用zui廣泛的處理低濃度氨 氮廢水的方法 。生物脫氮是在微生物的作用下 ,將有機(jī)氮和 氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為 N2 和 NxO 氣體的過程 ,其中包括硝化和反硝 化兩個反應(yīng)過程 。硝化是廢水中的氨態(tài)氮在好氧條件下 ,通 過好氧細(xì)菌 ( 亞硝酸菌和硝酸菌) 的作用 ,被氧化成亞硝酸鹽 (NO2 - ) 和硝酸鹽 ( NO3 - ) 的反應(yīng)過程 。反硝化即脫氮 , 是在 成本 ,反硝化過程相當(dāng)復(fù)雜 ,實(shí)際應(yīng)用時不易控制 , 有時 , 廢 水中缺乏足夠的 COD ( 電子供給體 ) 將 NO2- 、 3- 反硝化成 NO 環(huán)境造成污染 ,因此在一定程度上限制了它的應(yīng)用 。 
1. 6 　 膜處理法 
N2 排入大氣 ,容易造成排放水中 NO2 - 、 3 - 的殘留 ,同樣對 NO 膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質(zhì)的方法的 生物法等膜技術(shù)處理氨氮廢水的研究也不斷取得進(jìn)展 。 總稱 。隨著膜技術(shù)的日益成熟 ,利用膜吸收法 、 液膜法及膜 楊曉奕等 [29 ] 采用電滲析法和聚丙烯 ( PP) 中空纖維膜法 處理高濃度氨氮無機(jī)廢水可取得良好的效果 ,電滲析法處理 2 3 g/ L 氨氮廢水去除率可在 85 %以上 ,同時可獲得 8. 9 % 的濃氨水 。PP 中空纖維膜法脫氨效率 ≥ % , 回收的硫酸 90 銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 25 %左右 。 許國強(qiáng) [30 ] 用液膜法處理高濃度氨氮廢水 , 進(jìn)水氨氮質(zhì) 染。 量濃度 500 mg/ L ,出水氨氮質(zhì)量濃度小于 15 mg/ L ,無二次污 申歡等 [31 ] 采用膜生物法對垃圾滲濾液經(jīng) UASB 預(yù)處理 的出水進(jìn)行了降解試驗 。結(jié)果表明 ,MBR 對氨氮的去除率 •9 • 為 90 %～99. 8 % ,對總氮的去除率為 50 %～67 % 。 膜處理法的主要問題是膜的污染和穩(wěn)定性 ,而且相對于 其他方法來說 ,運(yùn)行成本和費(fèi)用都較高 ,因此在一定程度上 限制了其應(yīng)用 。 
1. 7 　 催化濕式氧化法 
催化濕式氧化法 ( CWO) [32 ] 開發(fā)于 20 世紀(jì) 80 年代 ,是在 一定的溫度壓力和催化劑的作用下 ,污水中的有機(jī)物 、 氨等 經(jīng)溶解的分子氧化生成 CO2 、 2O 及 N2 等無害物質(zhì) ,達(dá)到凈 H 化的目的 。 鞍山焦炭耐火材料研究院和中國科學(xué)院采用自行研制的 新型雙組分催化劑處理包括焦化污水在內(nèi)的含高濃度有 機(jī)物和氨氮污水 ,* 。其特點(diǎn)為凈化效率高 、 流程簡單 和占地面積少 。但由于設(shè)備耐高溫 、 耐腐蝕 ,故投資較大 。
 1. 8 　 煙道氣治理法 
淮陰 鋼 鐵 集 團(tuán) 公 司 利 用 發(fā) 電 廠 煙 道 氣 處 理 剩 余 氨 水 [33 ] : 采用特制的噴霧干燥塔 ,將焦化剩余氨水以物化狀態(tài) 和塔內(nèi)的煙道氣接觸發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng) ,廢水中的水分全部 汽化 ,隨煙道氣經(jīng)煙囪排出 。主要反應(yīng)物硫氨以及廢水中的 有機(jī)物和粉煤灰經(jīng)吸塵器收集后 ,綜合利用制磚或作鍋爐燃 料的添加劑 。 煙道氣治理法有效地利用了煙道氣廢熱又使氨固化 ,是 一種 “以廢治廢” 的綜合利用方法 。但該法需要發(fā)電廠的煙 道廢氣 ,還要考慮煙道氣的量和剩余氨水的量相匹配 , 因此 其應(yīng)用受到限制 。
2 前景與展望 
氨氮是廢水治理的重要研究對象之一 ,人們對此正在不 斷嘗試物理 、 化學(xué) 、 生物等多種工藝技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用 。鑒于 各種方法存在的問題及其開發(fā)前景 ,今后氨氮廢水的研究應(yīng) 著重考慮以下幾個方面 :
(1) 廉價沉淀劑的開發(fā) ,包括磷源 、 鎂源的開發(fā)研究及循 環(huán)利用 。 
(2) 優(yōu)化吸附劑的性能 ,延長其使用周期及壽命 。 
(3) 深入研究微生物法去除氨氮 ,馴化功能菌種 。
(4) 復(fù)合工藝取代單一工藝*去除廢水中氨氮 。 
(5) 擴(kuò)大實(shí)驗研究的工業(yè)化應(yīng)用 。