氨氮废水处理七大技术

氨氮废水的一般形成是由氨和无机氨的共同存在引起的。废水中的氨氮主要有两种，一种是氨形成的氨氮，另一种是无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵、氯化铵等。氨氮废水主要来自化工、冶金、化肥、煤气、炼焦、鞣革、味精、肉类加工养殖等行业。废水及垃圾渗滤液等。氨氮废水对鱼类和某些生物也有毒。此外，当含有少量氨氮的废水回用于工业时，会腐蚀一些金属，尤其是铜，促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和设备。氨氮废水的处理方法有很多，如化学沉淀、吹脱、化学氧化、生物、膜分离、离子交换、土壤灌溉等。本文总结了氨氮废水处理方法的优缺点。
一、化学沉淀法
化学沉淀法称为MMAP沉淀法，通过向含有氨氮的废水中添加镁化物磷酸或磷酸氢盐，在废水中添加镁化物磷酸氢盐，在NH4和Mg中进行反向沉淀，在PO4和Mg中进行反向沉淀反向沉淀，分子型为MgNH4P04.6H20，从而达到去除氨氮的目的。磷酸按镁俗称鸟粪石，可用作堆肥、土壤添加剂或建筑结构产品的阻火剂。反应方式如下：Mg²﹢＋NH4﹢＋PO4³﹣＝MgNH4P04
影响化学沉淀处理效果的主要因素有pH值、温度、氨氮度和摩尔比(ng以及Mg浓度:n(NH4):n(P0)等。氨氮废水以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂处理，结果表明，当pH值为10时，镁.氮.磷的摩尔比为1.2:1:1.2时，处理效果更好。结果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明显优于其他沉淀剂组合。当pH值为10.0，温度为30℃时，N(Mg/L):nn4+:n(PH4+)=1:1:1:1搅拌30min废水中氨氮质量浓度从处理前的22mg/L降至17mg/L，去除率为92.3%。高浓度工业氨氮废水处理采用化学沉淀法与液膜法相结合。在优化沉淀法工艺的条件下，氨氮去除率达到98.1%，再采用液膜法进一步处理，将氨氮浓度降低到0.005g/L，达到国家一级排放标准。对化学沉淀进行了改进研究，考察Mg²﹢以外的二价金属离子（Ni²﹢，Mn²﹢，Zn²﹢，Cu²﹢，Fe²﹢）在磷酸根作用下对氨氮的去除效果。对硫酸铵废水体系提出了CaSO4沉淀—MAP沉淀新工艺。结果表明，可以实现以石灰取代传统的NaOH调节剂。
化学沉淀法的优点是，当氨氮废水浓度较高时，生物法、折点氯化法、膜分离法、离子交换法等其他方法受到限制。此时可采用化学沉淀法进行预处理；化学沉淀法去除效率好，不受温度限制，操作简单；含磷酸灰镁的沉淀污泥可用作复合肥，实现废物利用，抵消部分成本；如果能与一些产生磷酸盐废水的工业企业和产生盐卤的企业合作，可以节约药品成本，有利于大规模应用。化学沉淀法的缺点是受磷酸铁镁溶解度积的限制。废水中氨氮达到一定浓度后，去除效果不明显，投入成本大大增加。因此，化学沉淀法应与其他适合深度处理的方法一起使用；药剂量大，污泥多，处理成本高；添加药剂时，氯离子和余磷容易造成二次污染。

二.吹脱法
吹脱法去除氨氮是通过调节pH值到碱性，将废水中的氨离子转化为氨，使其主要以游离氨的形式存在，然后通过载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。影响吹脱效率的主要因素有pH值、温度、气液比、气流速度、初始浓度等。目前，吹脱法广泛应用于高浓度氨氮废水处理中。研究了去除垃圾渗滤液中氨氮的方法，发现控制吹脱效率的关键因素是温度、气液比和pH值。水温大于2590，气液比约3500，pH=10.5，氨氮浓度高达2000-4000mg/L的垃圾渗滤液去除率可达90%以上。
结果表明，当pH=11.5时，吹脱温度为80cc，吹脱时间为120min时，废水中氨氮的去除率可达99.2%。高浓度氨氮废水采用逆流吹脱塔吹脱，结果表明吹脱效率随pH值增加；气液比越大，氨吹脱传质的驱动力越大，吹脱效率也越高。去除氨氮效果好，操作简单，控制方便。对于吹出的氨氮，硫酸可用作吸收剂，硫酸钱可用于化肥。吹脱法是目前常用的物化脱氮技术。但吹脱法存在一些缺点，如吹脱塔内经常结垢、低温氨氮去除效率低、吹脱气体二次污染等。吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法结合使用，高浓度氨氮废水采用吹脱法进行预处理。
氨氮废水处理工艺如图所示：

三、化学氧化法。
3.1折点氯化法。
折点氯化法除氨的机理是氯气与氨反应产生无害氮气，N2逸人大气，使反应源源不断向右。反应类型为：NH4﹢＋1.5HOCl→0.5N2＋1.5H20＋2.5H﹢＋1.5Cl﹣
当氯通人废水达到一定点时，水中游离氯含量较低，氨浓度降至零；当氯通量超过这一点时，水中游离氯的量就会增加。因此，这一点被称为折点，这种状态下的氯化被称为折点氯化。氨氮吹脱后含钻废水采用折点氯化法处理，其处理效果直接受到前置氨氮吹脱工艺效果的影响。废水中70%的氨氮经吹脱工艺去除后，经折点氯化处理，出水氨氮浓度为15mg/L。以质量浓度为100mg/L的氨氮模拟废水为研究对象，研究结果表明，影响次氯酸钠氧化和去除氨氮的主次因素顺序为氯和氨氮的量比。反应时间和pH值。折点氯化法脱氮效率高，去除率可达100%，使废水中氨浓度降至零；效果稳定，不受温度影响；投资设备少，反应快速完整；对水体起到杀菌作用。折点氯化法适用于氨氮废水浓度为40mg/L，因此折点氯化法多用于氨氮废水的深度处理。液氯安全使用和储存要求高，处理成本高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。
3.2催化氧化法
催化氧化法是在一定温度和压力下，通过催化剂的作用，将污水中的有机物和氨氧化分解成CO2.N2、H2O等无害物质，达到净化的目的。影响催化氧化处理效果的因素包括催化剂特性、温度、反应时间、pH值、氨氮浓度、压力、搅拌强度等。臭氧氧化氨氮的降解过程表明，当pH值增加时，产生高氧化能力的HO自由基，氧化速率显著加快。臭氧可以将氨氮氧化成亚硝酸盐，将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。随着时间的推移，水中氨氮的浓度降低，氨氮的去除率约为82%。氨氮废水由CuO-Mn02-Ce02处理。复合催化剂的氧化活性显著提高，适宜的工艺条件为255℃，4.2MPa和pH=10.8。初始浓度为1023mg/L的氨氮废水，氨氮去除率可达98%，达到国家二级(50mg/L)排放标准。硫酸钱溶液中的氨氮降解率调查了沸石负载TiO2光催化剂的催化性能。结果表明，Ti02/沸石光催化剂的最佳输送量为1.5g/L，在紫外线照射下反应4小时。废水氨氮去除率可达98.92%。高铁和纳米二氧化钦在紫外线下结合去除难降解有机苯酚和氨氮。结果表明，对于浓度为50mg/L的氨氮溶液，当pH=9.0时，实施纳米二氧化钦与高铁联用，氨氮的去除率为97.5%，比单独用高铁或单独用纳米二氧化钦分别提高了7.8%和22.5%。催化氧化法具有净化效率高、流程简单、占底面积少等有点，多用于处理高浓度氨氮废水。应用难点在于如何防止催化剂流失以及对设备的腐蚀防护。
3.3电化学氧化法
电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。影响因素有电流密度、进水流量、出水放置时间和点解时间等。含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化，其中阳极为Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2网状电极，阴极为网状钛电极。结果表明，在氯离子浓度为400mg/L，初始氨氮浓度为40mg/L，进水流量为600mL/min，电流密度为20mA/cm²，电解时间为90min时，氨氮去除率为99.37%。表明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景。
四、生物法
4.1传统生物脱氮技术
传统生物法是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段，第一阶段为硝化过程，在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程，在无氧或低氧条件下，反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:工程应用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等，是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有:PH值、温度、溶解氧、有机碳源等。采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水，工程实践表明，运行稳定且处理效果好，出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。采用A/0法处理综合废水，氨氮去除率达到68%。二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测，结果表明，处理效果持续稳定，氨氮的去除率可达到94%以上，实现了味精废水氨氮达标排放要求。传统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水，如生活污水、化工废水等。
4.2新型生物脱氮技术
4.2.1同时硝化反硝化（SND）
当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时，称为同时消化反硝化（SND）。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度，使微生物絮体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长繁殖，越深入絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在，在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的，且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等，沟道中氨氮始终保持很低的浓度，这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。生活污水的处理。认为CODCr越高，反硝化越完全，TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大，溶解氧控制在0.5~2mg/L时，总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节省反应器，缩短反应时间，能耗低，投资省，易保持pH值稳定。

4.2.2短程消化反硝化
短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐，然后在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作电子供体，将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。温度对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响。结果表明:对于不含海水的城市生活污水，提高温度有利于实现短程硝化，生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。SHARON工艺，利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点，使硝酸菌失去竞争，同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌，使硝化反应处于亚硝化阶段。根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同，OLAND工艺，通过控制溶解氧淘汰硝酸菌，来实现亚硝酸氮的积累。采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明，进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时，出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段，节约生物脱氮所需碳源。对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少，反应时间短，节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累，因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。
4.2.3厌氧氨氧化
厌氧氨氧化是在缺氧条件下，以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响，结果表明，该微生物的最佳反应温度为30℃,pH值为7.8。厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明，高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性，这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下，未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时，驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下，容易出现功能衰退。与传统生物法相比，厌氧氨氧化无需外加碳源，需氧量低，无需试剂进行中和，污泥产量少，是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢，所需反应器容积较大，且碳源对厌氧氨氧化不利，对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。