氨氮廢水如何處理?中天恒遠(yuǎn)小編李德馨為您介紹，希望對您有所幫助。
氨氮是以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在于水中的氮。水中的氨氮來源有很多，除生活污水和垃圾滲濾液外，還來源于鋼鐵、煉油、化肥、鞣革、石油化工、玻璃制造、飼料生產(chǎn)等工業(yè)廢水的排放。氨氮是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的主要因素，會引起水體中的藻類及微生物大量繁殖，使水體中的溶解氧急劇下降，導(dǎo)致魚類及其他水生生物缺氧死亡，對水質(zhì)造成嚴(yán)重影響。另外，氨氮在水體中經(jīng)過硝化作用會產(chǎn)生亞硝酸鹽和硝酸鹽，長期飲用這類水會誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥;當(dāng)水中的亞硝酸鹽氮含量過高時，能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合形成一種強(qiáng)致癌物質(zhì)——亞硝胺，對人體造成嚴(yán)重危害。
過量的氨氮對廢水的處理及回用造成了嚴(yán)重影響，尋求經(jīng)濟(jì)高效的去除氨氮方法對人類生活及生產(chǎn)具有重大意義。
，常用氨氮廢水處理方法
1.1 生物法
生物法是利用各種微生物的協(xié)同作用，通過氨化、硝化、反硝化等一系列反應(yīng)使廢水中的氨氮比較終轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧艔亩コ钡姆椒�，主要包括傳統(tǒng)硝化反硝化、短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和厭氧氨氧化等工藝。高濃度的氨氮對硝化過程有抑制作用，因此生物法常用來處理含有機(jī)物較多但氨氮濃度相對較低的廢水，對采用生物法處理高濃度廢水的研究較少。
徐磊采用厭氧-缺氧/好氧生物處理工藝(A-A/O工藝)處理含難降解有機(jī)物的氨氮廢水，工程實(shí)踐表明：在UASB中引入?yún)捬躅A(yù)處理可以改變苯環(huán)等有機(jī)物的結(jié)構(gòu)從而促使其降解，該工藝投入使用2 a來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，氨氮去除率可達(dá)97.5%，出水主要污染物指標(biāo)符合《污水 綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)，噸水處理成本6.53元。 Zhi Zhang等改變傳統(tǒng)A-A/O工藝的工藝順序處理有機(jī)物含量低的廢水，在有氧階段控制DO為0.5 mg/L，以解決炭源不足的問題，處理后出水氨氮質(zhì)量濃度為2 mg/L，氨氮去除率為90%，總氮質(zhì)量濃度為17 mg/L，去除率為54%。李亮等采用好氧池-高效沉淀池組合工藝(PNH工藝)處理氨氮廢水，接種污泥選用MBR膜好氧池活性污泥，在DO>2 mg/L、溫度為(30±1) ℃、pH為7.5～7.6的工藝條件下，系統(tǒng)運(yùn)行3 d后即成功啟動短程硝化反應(yīng)，在運(yùn)行過程中亞硝酸鹽積累率長期穩(wěn)定在90%以上，比較高達(dá)99.9%，當(dāng)進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為4 645 mg/L時，氨氮負(fù)荷比較高為8.9 m3/d，氨氮轉(zhuǎn)化率比較高達(dá)97.17%。Hongjun Han等采用三級曝氣生物系統(tǒng)(BAF)處理低C/N比的城市污水，短程硝化啟動后，30 d連續(xù)運(yùn)行結(jié)果穩(wěn)定，出水各項(xiàng)指標(biāo)均符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的一級標(biāo)準(zhǔn)。H. Yoo等采用同步硝化反硝化的方法處理氨氮廢水，在曝氣時間為72 min，沉淀時間為 48 min，排水時間為24 min的循環(huán)條件下，氨氮去除率超過90%。
生物法處理氨氮廢水結(jié)果穩(wěn)定、處理費(fèi)用較低、不產(chǎn)生二次污染，但受溫度影響較大，低溫情況下處理效率低，同步硝化反硝化和厭氧氨氧化等工藝對高濃度氨氮廢水的處理效果較好，但其作用機(jī)理尚不明確，需對其工藝條件進(jìn)行進(jìn)一步研究。
1.2 吹脫法
吹脫法利用堿性條件下水中氨氮主要以游離氨存在的特性，向水體中通入氣體使氣液之間充分接觸，水中的游離氨穿過氣液界面向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除水中氨氮的目的，通入的氣體常用空氣和蒸汽，常見設(shè)備為吹脫塔。
劉華等采用蒸氨/氨吹脫兩級工藝處理工業(yè)廢水，在pH=11，溫度25 ℃，空氣流速為128 m/min的條件下，吹脫1.5 h后出水水質(zhì)達(dá)到天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 12/356—2008)的三級標(biāo)準(zhǔn)，同時對氨水進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)了資源回收利用。黃軍等采用吹脫法對某化工企業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為1 200 mg/L，出水氨氮質(zhì)量濃度為60 mg/L，滿足后續(xù)深度處理要求，經(jīng)深度處理出水氨氮質(zhì)量濃度為5 mg/L，總處理成本約11.3 元/m3。
吹脫法主要用于對高濃度氨氮廢水的預(yù)處理，其脫氮效率較高，但處理過程中需要通入大量蒸汽，能耗大;釋放出的氨氣會造成二次污染，需強(qiáng)酸吸收廢氣;設(shè)備易結(jié)垢。為解決這一系列問題，在吹脫工藝中引入了超聲波技術(shù)，超聲輻射與水體作用能夠產(chǎn)生空化效應(yīng)，游離氨在這一特殊作用下熱解為氮?dú)夂蜌錃猓栈?yīng)下水處于超臨界狀態(tài)，使氨氣的傳質(zhì)速度加快，更易從廢水中吹脫去除;吹脫產(chǎn)生的氣泡亦可促進(jìn)空化效應(yīng)。
彭人勇等采用超聲吹脫法對某印染廠印染廢水進(jìn)行脫氨氮處理，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為280 mg/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在溫度為30 ℃，超聲波功率為 100 W的條件下，反應(yīng)2.5 h后，氨氮的去除率達(dá)到了90.78%，比傳統(tǒng)吹脫工藝提高了30%~40%。王有樂等采用超聲吹脫工藝處理質(zhì)量濃度為1 400 mg/L左右的高濃度氨氮廢水，氨氮去除率大于90%，此方法對廢水中的COD也有一定的去除效果，與傳統(tǒng)方法相比去除率提高了21%，吹脫后的氨氣用鹽酸溶液吸收回用。
1.3 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是20世紀(jì)90年代興起的一種處理氨氮廢水的方法，通過向水中加入化學(xué)藥劑，使氨氮轉(zhuǎn)化為沉淀物質(zhì)，比較成熟的一種技術(shù)為MAP法，即磷酸銨鎂法，主要用于處理高濃度氨氮廢水，其反應(yīng)原理為：
劉國躍采用化學(xué)沉淀法處理高濃度氨氮廢水，考察pH和沉淀劑加入量及配比對氨氮去除效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：pH=9.0，n(NH4+)∶n(Mg2+)∶n(PO43-)=1∶1.3∶1.3時，氨氮去除率可達(dá)98.48%。王文華等采用MAP法對低濃度氨氮污海水進(jìn)行處理，該方法利用海水中存在的大量Mg2+，省去一部分沉淀劑投入，節(jié)約了處理成本，在pH為9.5~10.5， n(NH4+)∶n(PO43-)=1∶1.1，氨氮質(zhì)量濃度為12 mg/L的條件下，氨氮去除率為42.80%，該結(jié)果表明沉淀法對低濃度氨氮廢水也有一定的處理效果，結(jié)合實(shí)際情況選用可降低處理費(fèi)用。
化學(xué)沉淀法操作簡單易懂，對氨氮的去除率高，沉淀物不僅是一種農(nóng)業(yè)肥料，還可作為滅火劑進(jìn)行滅火，但沉淀劑在水體中引入的余磷易造成二次污染，化學(xué)沉淀法的主要影響因素為pH，在處理廢水時需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，增加了處理成本�；瘜W(xué)沉淀法主要用于處理可生化性差的高濃度氨氮廢水，但近幾年的研究表明，此方法對低濃度氨氮也有一定去除能力，但受初始氨氮濃度的影響較大。
1.4 折點(diǎn)氯化法
折點(diǎn)氯化法是將氯氣通入氨氮廢水中，利用次氯酸將氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧�，從而去除氨氮。在通氯過程中，水體中氨氮的濃度隨著氯氣通入量增加而降低，將氨氮濃度降為0的一點(diǎn)稱為折點(diǎn)，此時水體中的游離氯離子的含量也比較低。其反應(yīng)方程式：
李嬋君等采用折點(diǎn)氯化法深度處理某冶煉加工廠廢水，考察加氯量和反應(yīng)時間等因素對脫氮效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在pH為5.5~6.5，Cl2和NH4+質(zhì)量比為8.0∶1~8.2∶1，反應(yīng)時間30 min的工藝條件下，出水氨氮質(zhì)量濃度小于10 mg/L，符合相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
折點(diǎn)氯化法處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，適用于較低濃度氨氮廢水的處理，常作為深度處理方法與其他氨氮廢水處理方法聯(lián)用，但液氯儲存和使用的要求較高，同時產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會造成二次污染。
1.5 膜分離法
膜分離法是利用特定膜的透過性能對溶液中的某種成分進(jìn)行選擇性分離，可在室溫、無相變的條件下進(jìn)行，主要包括電滲析、反滲透、超濾及滲析等工藝。
針對錳礦礦渣廢水中氨氮濃度較高且含有大量重金屬離子的特點(diǎn)，杜祥君采用新型膜工藝對其進(jìn)行處置，實(shí)驗(yàn)工藝采用“NF+NF+RO”組合工藝，中試結(jié)果表明：廢水的初始氨氮質(zhì)量濃度為1 000 mg/L，納濾出水的氨氮去除率為88%，通過RO膜后，氨氮質(zhì)量濃度降至6 mg/L，氨氮去除率達(dá)到95%，該方法對重金屬離子也有較好的去除效果，處理后水中錳離子、鎂離子的質(zhì)量濃度均小于1.0 mg/L，去除率分別為97.5%、95.3%，出水各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
膜分離法處理氨氮廢水效率高、耗能少、處理結(jié)果穩(wěn)定，但在處理過程中膜易被污染，使系統(tǒng)處理壓力過高，出現(xiàn)滲漏等問題，需定期對膜進(jìn)行反洗，增加了處理成本，針對這一問題，如何開發(fā)耐污染性強(qiáng)、產(chǎn)水性能優(yōu)、使用壽命長的膜材料將是未來研究的基本方向。
國內(nèi)外的水處理工作者將生物反應(yīng)器與膜分離技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造了一種新興的污水處理技術(shù)與工藝——膜生物反應(yīng)器(MBR)。李強(qiáng)等采用A/O- MBR工藝處理高氨氮廢水，考察溶解氧對氨氮脫除效果的影響，在溫度為25~28 ℃，pH 為7.5~8.5，DO為2.5 mg/L的工藝條件下，氨氮的去除率可達(dá)93.2%，控制其他條件不變，將DO降至1.5 mg/L，氨氮的去除率為87.5%。J. H. Shin等采用浸沒式 MBR處理豬廠廢水，氨氮去除率可達(dá)到99%，該工藝對總氮也有一定的去除效果，總氮去除率為60%。
MBR的工藝設(shè)備集中，易實(shí)現(xiàn)自動化控制，反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高，可提高硝化反應(yīng)效率，但處理成本較常規(guī)生物處理方法偏高，如何優(yōu)化膜生物反應(yīng)器工藝仍需進(jìn)一步研究。
1.6 離子交換法
離子交換法是利用固相對水中的氨氮進(jìn)行吸附并釋放出等價離子的原理進(jìn)行氨氮脫除，常用的固相有沸石、樹脂、活性炭等。斜發(fā)沸石是一種天然的硅鋁酸鹽礦物質(zhì)，對氨氮具有很高的吸附性能和離子交換性能，在我國分布廣、儲量大、成本低廉，常用于處理氨氮廢水。
王文超等研究了斜發(fā)沸石粒徑、反應(yīng)時間、廢水pH、廢水氨氮濃度、斜發(fā)沸石用量等因素對氨氮廢水處理效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：斜發(fā)沸石用量為70 g/L，沸石粒徑小于74 μm，廢水氨氮質(zhì)量濃度為200 mg/L，pH=7.0，吸附時間為3 h時，廢水中氨氮的去除率可達(dá)到92.71%。趙大傳等使用斜發(fā)沸石對氨氮廢水進(jìn)行深度處理，沸石粒徑為0.8～ 1 mm，廢水流速為4 m/h時，沸石吸附效果較好，吸附容量為2.34 mg/g;沸石質(zhì)量為35 g時，以0.9 mol/L的氯化鈉溶液作為再生液，再生時間5 h，再生液用量0.7 L，沸石經(jīng)5次再生后仍具有較好的吸附效果。Y. C. Chung等將天然沸石引入傳統(tǒng)O/A生物法中處理化肥企業(yè)和制革企業(yè)廢水，硝化細(xì)菌吸附于沸石表面進(jìn)入好氧反應(yīng)器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：初始氨氮質(zhì)量濃度為300~400 mg/L時，氨氮去除率均可達(dá)到88%~92%。王偉萍等將少量沸石粉末加入到SBR反應(yīng)器中，與活性污泥形成膠狀生物團(tuán)對廢水進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：SBR-沸石法對氨氮、COD、總氮的去除率比純SBR法分別提高了6.5%、1%、27.6%，在1 L廢水中加入3 g沸石，SBR系統(tǒng)對氨氮和總氮的去除作用可持續(xù)1個月，有效降低了廢水處理成本。
離子交換法工藝簡單、操作方便、占地面積小，但在處理過程中，需對原水進(jìn)行預(yù)處理，并對吸附相進(jìn)行解吸再生，產(chǎn)生的再生液也必須進(jìn)行處理，否則會造成二次污染。
1.7 氧化法
1.7.1 催化濕式氧化法
催化濕式氧化法(CWAO)是在傳統(tǒng)濕式氧化法中加入適宜的催化劑，使廢水中的氨氮氧化分解為CO2、H2O和N2等無害物質(zhì)，達(dá)到去除氨氮的目的，常用于對較高濃度氨氮廢水的處理。
付迎春等自制Ce-Mn-Cu氧化物復(fù)合催化劑用于催化濕式氧化法處理廢水，在溫度255 ℃，壓力4.2 MPa，pH=10.8的條件下，反應(yīng)2.5 h，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為1 023 mg/L，出水氨氮質(zhì)量濃度為20 mg/L，氨氮去除率達(dá)到98%，出水水質(zhì)符合國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
催化濕式氧化技術(shù)的核心是催化劑的選用，多組分復(fù)合催化劑對氨氮的脫除率高，非貴金屬催化劑在處理過程中易溶出造成二次污染，貴金屬催化劑沒有這一問題，但價格高，因此，如何制備高效經(jīng)濟(jì)的催化劑是催化濕式氧化技術(shù)亟需解決的問題。
1.7.2 電化學(xué)氧化法
電化學(xué)氧化法利用電能使游離氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀欧�，有直接氧化和間接氧化兩種方式，影響電化學(xué)氧化法的因素主要為電流密度和氯離子濃度。
歐陽超等選用RuO2-IrO2-TiO2/Ti陽極電極處理氨氮廢水，pH為6～10，電流密度為85 mA/cm2，Cl-質(zhì)量濃度為8.0 g/L是比較佳的處理?xiàng)l件，在3 h內(nèi)氨氮的去除率可達(dá)98.22%。
電化學(xué)氧化法處理氨氮廢水不產(chǎn)生二次污染、操作簡單，但在處理過程中消耗大量電能，處理成本較高。
1.7.3 光催化氧化
光催化氧化利用光敏半導(dǎo)體作為催化劑，光輻射可以激發(fā)半導(dǎo)體產(chǎn)生電子-空穴，空穴與O2和H2O共同作用產(chǎn)生羥基自由基，對氨氮進(jìn)行氧化。常用的半導(dǎo)體材料為TiO2。
喬世俊等采用光催化氧化法處理某化肥廠氨氮廢水，廢水初始氨氮質(zhì)量濃度為238 mg/L，反應(yīng) 8 h后，出水氨氮質(zhì)量濃度降至8 mg/L，氨氮去除率達(dá)到97%。
電催化氧化法反應(yīng)條件溫和、選擇性好、不受氨氮濃度限制，技術(shù)難點(diǎn)在于如何控制氧化生成N2，避免氧化產(chǎn)物NO2-和NO3-的生成，具體的機(jī)理和反應(yīng)影響因素仍在進(jìn)一步研究之中。
第二，氨氮廢水處理新工藝
2.1 微波-活性炭法
波-活性炭法是利用微波反應(yīng)器對加入活性炭的氨氮溶液進(jìn)行加熱，活性炭對微波有很強(qiáng)的吸收能力，當(dāng)微波輻射到活性炭表面時會產(chǎn)生“熱點(diǎn)”，水中的氨接觸到“熱點(diǎn)”即被高溫脫除。
訾培建等通過模擬實(shí)驗(yàn)，研究了微波-活性炭法對氨氮的去除效果，在pH=11，微波輻射時間為4 min，微波作用功率為850 W的條件下，氨氮的去除率為92.47%。
微波-活性炭法目前的研究主要集中于對模擬水樣的處理，深入研究微波的氧化機(jī)理及微波處理過程中的影響因素與規(guī)律具有重要意義。
2.2 MVR法
機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)技術(shù)是利用蒸發(fā)器中產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，氨與水分子相對揮發(fā)度不同，通過蒸汽作用多次汽化和冷凝實(shí)現(xiàn)高純度分離，氨轉(zhuǎn)化為氣態(tài)從水中逸出從而達(dá)到脫氨氮的目的。
張金鴻等采用機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)處理反滲透(RO)濃水，中試結(jié)果表明：出水氨氮質(zhì)量濃度不超過10 mg/L，COD不超過50 mg/L，可達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920—2002)的要求。申濤等將MVR技術(shù)引入汽提脫氨中，分別采用MVR 汽提脫氨法、單塔汽提及雙效汽提處理高濃度氨氮廢水，進(jìn)水質(zhì)量濃度為6 g/L，廢水處理量為40 m3/h，使處理后的廢水均達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用MVR汽提脫氨技術(shù)處理廢水的成本為13.24元/t，是汽提精餾技術(shù)處理成本的33.16%，雙效汽提技術(shù)的57.72%。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
VR法適用于含鹽量較高且有機(jī)物難于降解的氨氮廢水，對TP和TN也有較好的處理效果，MVR濃縮液加工后可作為鹽粗品出售，具有良好的循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益，在蒸餾過程中，需加入氣體收集處理裝置，避免造成二次污染，該方法經(jīng)濟(jì)高效，但目前仍在研究階段，工藝條件還需進(jìn)一步研究。
第三， 結(jié)論
氨氮廢水的處理方法有很多，分別適用于不同類型的氨氮廢水，不同的方法在氨氮廢水的預(yù)處理和深度處理階段聯(lián)合使用，能夠得到較好的脫除效果，在處理氨氮廢水的過程中，應(yīng)根據(jù)具體廢水水質(zhì)，選擇合適的處理技術(shù)及組合工藝，以達(dá)到高效經(jīng)濟(jì)去除氨氮的目的。
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