慧聪水工业网 到目前为止，传统的中低浓度氨氮工业废水处置技术要紧有吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、生物脱氮法、离子交换法、催化氧化法等，还有其他一些非常规的废水处置方法，如膜分离法、电化学氧化法、电渗析法、超声波法、微波法、土壤灌溉法、藻类养殖法等。

    吹脫法

    原理

    吹脫法是使用氨气(NH3)等挥发性物质的实际浓度与平稳浓度之间存在的差异，将废水pH调节至碱性，以空气或其他气体作为载气，通入汽提塔中，在气液两相中充分接触后，溶解于废水中的气体与NH3由液相穿过气液相界面进入气相，从而达成脱除废水中氨氮的目的。

    工藝流程

    其中，當以空氣作爲載氣時，稱爲吹脫過程；而以水蒸氣作爲載氣時，稱爲汽提過程。爲了不造成NH3的二次汙染，吹脫和汽提過程一般在塔式設備中進行。廢水從塔頂往下流動，氣體則從下往上逆向流動，在氣液相之間NH3分壓差的推動下，水中的NH4+不斷以NH3的形式向氣相轉移，在塔頂設置NH3吸收裝置，則水中的NH4+就可以進行回收再使用。

    常溫下，吹脫法要紧應用于中低濃度氨氮廢水的處理。因爲這種方法易于操作，設備構造簡單，便宜管理。

    汽提法要紧應用于高濃度氨氮廢水的處理。在去除氨氮的過程中，雖然汽提法比吹脫法能耗高、成本大，但其去除功效要高于吹脫法。

    優缺點

    優點：

    吹脫汽提法具有去除结果好、工藝流程簡單、易于操作等優點，且吹脫後的氨氮能以氨水或硫酸铵的形式進行回收，可以達到資源回收使用的目的。

    缺點：

    （1）如吹脫前需要加堿調節廢水pH至11以上，吹脫後又需要加適量酸調節pH至9以下，酸堿消耗量大，增加處理成本；

    （2）另外，對于身分複雜的工業廢水，無論是吹脫還是汽提，在加堿吹脫過程中易出現沈澱，導致堵塔問題；

    （3）同時，在吹脫過程中産生NH3如果不能获得處理和回收，進入空氣中，易造成對大氣環境的汙染；再者在氨氮工業廢水吹脫過程中，氣體消耗量大，導致運行成本較高。

    影響因素

    影響吹脫结果的要紧因素大小順序爲：pH＞吹脫溫度＞氣液比，在pH爲11，溫度爲40℃時，氣液比爲5555.6∶1，吹脫時間爲100min。

    發展趨勢

    吹脫出的NH3用H2SO4吸收，形成(NH4)2SO4溶液，可作爲浸取劑返回生産中使用或者用于生産(NH4)2SO4肥料，實現資源回收使用。一些研究表明，使用超重力、超聲波等過程強化方法能增強氨氮吹脫功效，從而達到節能降耗的目的，這是今後一個新的發展趨勢。

    化學沈澱法

    原理

    化學沈澱法是在含有NH4+的废水中，投加一定比例的Mg2+和PO43?，使它们与NH4+反应生成稳定的磷酸铵镁(MgNH4PO4?6H2O，又称MAP)化学沉淀，通过过滤沉降等手段分离出MAP沉淀[9]。其化学反应方程式如式所示：

    Mg2++NH4++PO43?+6H2O→MgNH4PO4?6H2O↓

    使用化學沈澱法對某養豬場廢水進行氨氮去除研究時發現，當進水氨氮濃度爲756mg/L、反應pH爲9.5、n(Mg2+)∶n(NH4+)∶n(PO43?)爲1.2∶1∶1、反應10min後，氨氮去除率達到95%以上。采用化學沈澱法從人的尿液中回收營養物質的研究發現，可回收65%～80%的氨。

    優缺點

    使用化學沈澱法對垃圾滲濾液進行氨氮去除的研究發現，在pH爲10，接觸時間爲30min，Mg/N/P的物質的量比爲1∶1∶1，垃圾濾液中的NH4+-N濃度爲610～640mg/L時，NH4+-N的去除率達88%左右。

    優點：

    化學沈澱法处置氨氮废水具有工艺简单、反应速率快、操作简便的优点，且生成的沉淀物磷酸铵镁可以作为一种优质的缓释氮磷肥料，能被用作土壤添加剂和建筑阻燃剂，从而达成废物回收再使用的目的。

    缺點：

    （1）由于該化學反應影響因素多，如廢水pH、鎂鹽和磷酸鹽的配比、反應時間等都有也许導致氨氮不能完全沈澱；

    （2）適合處理高濃度氨氮廢水，對低濃度氨氮廢水處理功效不高；

    （3）處理過程中需要投放加大批鎂鹽和磷酸鹽，使得處理成本加大，同時容易造成二次汙染。

    折點氯化法

    原理

    折點氯化法是处置低浓度氨氮废水中常用的一种工艺，其原理是向废水中通入足量氯气或投加次氯酸钠，使用氯气/次氯酸钠的氧化作用使水中的氨氮转化成无益的氮气。随着氯气通入量达成某一点时，水中游离的氯含量昀低，此刻NH4+的浓度降为零，当氯气的投入量超过该点时，水中的游离氯又会增加，因此，该点称为折点。该状态下氯化称为折点氯化。该法去除氨氮的反应如化学方程式所示：

    2NH4++3HOCl→N2↑+5H++3Cl?+3H2O

    采用折點氯化法處理稀土冶煉廢水中NH4+-N，結果發現進水氨氮濃286mg/L、pH爲7、Cl?與NH4+質量濃度比爲7∶1、反應時間10～15min時，水中NH4+-N去除率達98%。

    優缺點

    優點：

    折點氯化法处置氨氮废水具有反应速率快、脱氮结果稳定、不受水温妨碍、投资成本小、操作简便、同时拥有消毒作用等优点。

    缺點：

    但也存在一些突出問題：氯氣與水中氨氮作用産生氯胺等會造成二次汙染；氯氣消耗量大，且液氯的安全使用和存儲成本較高；對水質的pH要求苛刻，産生的酸性廢水還需要堿性物質進行中和才能達標排放等，從而增加了處理氨氮廢水的運行成本。

    生物脫氮法

    原理

    生物脫氮法是目前实际操作中常用的处置方法，适合处置中低浓度的含氮废水。传统生物法是在各种微生物作用下，通过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达成废水治理的目的。

    工藝

    傳統生物法要經過兩個階段：第一階段爲硝化過程，在有氧條件下硝化菌將氨轉化爲亞硝酸鹽和硝酸鹽；第二階段爲反硝化過程，在無氧或低氧條件下，反硝化細菌將汙水中硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化爲氮氣。

    影響因素

    影響生物脫氮技術的要紧因素有：pH、溫度、溶解氧、有機碳源等。

    物化-水解酸化-A/O(缺氧好氧)組合法

    采用物化-水解酸化-A/O(缺氧好氧)組合法處理焦化廢水，工程實踐表明，該工藝運行穩定且處理结果好，出水水質滿足《汙水綜合排放標准》(GB8978―1996)規定中的二級標准。

    優點：

    傳統生物法處理氨氮廢水具有结果穩定、操作簡單、不産生二次汙染、成本較低等優點。

    缺點：

    但該法也存在缺點，如當廢水中C/N值較低時必須補充碳源，低溫時處理功效低且耗時長、占地段積大、需氧量大，有点有害物質如重金屬離子等對微生物有克制作用，需在進行生物法之前去除。

    采用塗鐵汙泥處理中低濃度氨氮廢水，研究結果表明：室溫時經0.15mol/L的氯化鐵溶液改性的塗鐵汙泥用量5g/L，pH爲9，反應40min即可達到氨氮去除率95%以上，且該吸附反應适合擬二級速率方程。將此工藝條件用于處理氨氮濃度爲102.68mg/L、COD爲362mg/L的實際工業廢水，處理後濾液中氨氮濃度爲9.2mg/L、COD爲83mg/L，達到《汙水綜合排放標准》(GB8978―1996)一級標准(NH4+濃度＜15mg/L和COD＜100mg/L)。

    短程硝化的過程不經曆硝酸鹽階段，節約生物脫氮所需碳源。對于低C/N值的氨氮廢水具有一定的優勢。短程硝化反硝化具有汙泥量少，反應時間短，節約反應器體積等優點。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞硝酸鹽積累，因此如何有效克制硝化細菌的活性成爲關鍵。

    ANAMMOX(厭氧氨氧化)工藝

    ANAMMOX(厭氧氨氧化)工藝由荷兰Delft技术大学于1990年开发，是一种新型脱氮工艺，其原理为：在厌氧条件下，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子供体，将氨氮氧化成氮气。由于NO2?是一个关键的电子受体，因此ANAMMOX工艺也划归为亚硝酸型生物脱氮技术。由于参与厌氧氨氧化的细菌是自养菌，因此不需要添加有机物来坚持反硝化。ANAMMOX工艺的优点是脱氮功效高，其污泥活性和反应器能力都远远高于活性污泥法中的硝化/反硝化；其弱点是氨氧化菌生长缓慢，污泥龄长。

    離子交換法

    原理

    離子交換法去除水中氨氮的原理是使用离子交换剂上的可交换阳离子与水中的NH4+进行离子交换，这些交换剂必须对NH4+具有很强的选择吸附性、总比外表积大的特点，才能保证较好的氨氮去除率。离子交换系同一般由吸附柱和再生柱组成，交换剂装填入吸附柱中，废水通入吸附柱进行离子交换作用，水中的氨氮被置换下来，出水即达标排放。当离子交换柱穿透，出水浓度不能达成国家排放标准时，进入再生时期，采用再生剂对树脂进行再生。

    氨氮離子交換劑有沸石、膨潤土、海泡石、粉煤灰和離子交換樹脂等，工業應用中以沸石和離子交換樹脂昀爲常見。采用天然沸石去除汙水中氨氮结果明顯，成功將汙水深度處理；用沸石和黏土類礦物進行吸附氨氮的試驗，研究表明，當進水氨氮濃度低于100mg/L時，氨氮的去除率可達到60%以上。

    研究了PUROLITEC150H樹脂對氨氮的去除结果。實驗結果表明：該樹脂能夠有效的去除廢水中的氨氮。選用強酸性陽離子交換樹脂，使用它的吸附和離子交換性能來處理焦化廢水中的氨氮離子，靜態實驗和動態試驗結果表明，該樹脂對氨氮吸附能力較強。

    優缺點

    優點：

    離子交換法要紧用于处置中低浓度氨氮废水，具有设备简单、习惯力强、建造简单、造价低等特点，能有效抵抗来自一些工艺处置中的水波动，因此被广泛应用。

    缺點：

    但由于離子交換劑的交換容量有限，需要頻繁再生，且再生後氨氮去除结果逐漸降低，導致多次再生後離子交換劑必須更換；另外對氨氮的交換容量易受到廢水中其他陽離子的影響，這些都限制了離子交換法的發展。

    高級氧化技術

    原理

    高級氧化技術(advancedoxidationprocesses，AOP)界说为可产生大批的?OH自由基过程，使用高活性自由基进攻大分子有机物并与之反应，从而破坏有机分子结构达成氧化去除有机物的目的，实现高效的氧化处置。催化氧化技术的研究核心是寻找性能精良、不易溶出和中毒的催化剂，使其能在工业废水处置中更好地发扬作用。

    臭氧氧化法

    臭氧技術常用于飲用水消毒和汙水淨化，由于臭氧制備技術日益成熟，相比傳統的氯氣消毒技術，它具有不産生二次汙染，淨化结果好，同時還具有良好的消毒和脫色结果。采用臭氧處理鹵水中的氨氮，對鹵素離子在氨氮去除中的影響進行試驗。結果表明，I?與Cl?對氨氮的去除都無影響，並且在氨氮被氧化的過程中都會生成NO3?；而Br?參與了氨氮的轉化反應，對氨氮的去除有積極影響，並且只會産生少量的NO3?。另外通過采用臭氧-生物活性炭工藝(O3-BAC)對汙水處理廠二沈池出水進行深度處理，分析了該工藝對CODCr、氨氮和色度的處理结果。結果表明：處理後出水CODCr爲26.7mg/L，氨氮爲0.18mg/L，色度約5倍，结果良好。

    光催化氧化法

    光催化氧化技術(photocatalysis)是在反應過程中輔以紫外光照，使氧化劑H2O2、O3吸收光能敏捷分解形成?OH自由基，攻擊水中有機物基團，使之分解。此技術催化劑使用功效較高，處理過程中不帶入其他雜質。

    催化濕式氧化法

    催化濕式氧化技術(catalysiswetairoxidation，CWAO)是在傳統的濕式氧化技術上發展起來的。是指有催化劑作用的情況下，在高溫、高壓的液相中，用氧氣或空氣作爲氧化劑，氧化水中溶解態或懸浮態的有機物或還原態的無機物的一種處理方法。該技術要紧用于高濃度難降解的有機廢水、氨氮廢水生化處理的預處理以及有毒有害工業廢水。它包括均相催化氧化法和非均相催化氧化法。

    均相催化氧化通常指氣-液相氧化反應，習慣上稱爲液相氧化反應。雖然均相催化氧化的選擇性高、反應器設備結構簡單，但反應介質腐蝕嚴重，且催化劑回收難度大，從而制約了其應用和發展。目前研究較多的是非均相催化氧化，主假如指在反應體系中裝入固體催化劑，以空氣或氧氣作催化劑將廢水中衆多的難降解物質完全氧化爲CO2、H2O及N2，不需再進行後處理即可達標，從而達到淨化的目的。該技術具有淨化功效高、流程簡單、占地段積小等特點。

    影響催化濕式氧化法處理结果的因素有溫度、氨氮濃度、pH、催化劑特征、反應時間、壓力、攪拌強度等。對臭氧濕式氧化氨氮的降解過程進行了研究，在pH較低時，主假如臭氧分子直接氧化機制；當pH增大時，誘發産生一種氧化能力很強的?OH自由基，主假如自由基氧化機制，氧化速率會顯著加快，因此氨氮的臭氧濕式氧化降解應在堿性條件(pH爲9～10)下進行。

    超臨界水氧化法

    實際上超臨界水氧化法是在超臨界水狀態下進行的催化濕式氧化法。它是把溫度和壓力升高到水的臨界點以上時進行的催化氧化反應。其特點是反應敏捷、结果好。1995年Austin建立商業性裝置，處理長鏈有機物和氨，去除率達到99.99%，氨濃度低于1.3mg/L。但其要紧問題是設備腐蝕較嚴重，需確定能完全排除汙染物又腐蝕小的操作條件，另外其設備投資也較大。目前該技術在國內起步較晚，報道較少，雖然在國外出現了很多新的成果，但離實用化還有較大距離。

    電催化氧化法

    電催化氧化技術處理氨氮廢水的原理也许有兩種途徑發生氨的氧化反應：

    ①氨的直接電氧化，即氨直接參與電極反應，被氧化成氮氣脫除；②氨的間接電氧化，即通過電極反應，生成氧化性物質，該物質再與氨反應，使氨降解、脫除。用電催化氧化技術對化肥廠廢水進行了研究，結果表明氨氮脫除功效除了與電流密度、電解時間、NH4+-N濃度、pH有關外，還與陽極、陰極、電極面積等因素有關。該法流程簡單，但操作成本較高。

    氨催化氧化分解所用的催化劑大多是貴金屬或添加稀土元素的過渡金屬，雖然其表現出較好的催化结果和穩定性，但是其昂貴的價格限制了它的工業應用。

    注：以上內容選自《中低濃度氨氮工業廢水處理技術》，文中各方法的工藝流程圖均未在文章中體現，如需詳細了解，請以書籍爲主。

    以上內容選自江西理工大學传授，博士生導師，西部礦業集團有限公司副總裁羅仙平所著的新書《中低濃度氨氮工業廢水處理技術》。

責任編輯：殷瑩瑩