氨氮廢水常用處理方法

1、氨氮廢水常用處理方法來源：作者：發(fā)布時(shí)間：2007-11-14過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體觀賞價(jià)值，并 且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)影響水生生物其至人類的健 康。因此，廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注。目前，主要的脫氮方 法有生物硝化反硝化、折點(diǎn)加氯、氣提吹脫和離子交換法等。消化污 泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產(chǎn)廠廢水、肉類加工廢水和合成氨 化工廢水等含有極高濃度的氨氮（500 mg/L以上，甚至達(dá)到幾千 mg/L）,以上方法會(huì)由于游離氨氮的生物抑制作用或者成本等原因 而使其應(yīng)用受到限制。高濃度氨氮廢水的處理方法可以分為物化法、 生化聯(lián)合法和新型生物脫氮法。1物化法1.1

2、吹脫法在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡 關(guān)系進(jìn)行分離的一種方法。一般認(rèn)為吹脫效率與溫度、pH、氣液比 有關(guān)。王文斌等對(duì)吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進(jìn)行了研究，控制 吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25 °C, 氣液比控制在3500左右，滲濾液pH控制在10.5左右，對(duì)于氨氮濃 度高達(dá)20004000 mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。 吹脫法在低溫時(shí)氨氮去除效率不高。王有樂等【2】采用超聲波吹脫技術(shù)對(duì)化肥廠高濃度氨氮廢水(例如 882 mg/L)進(jìn)行了處理試驗(yàn)。最佳工藝條件為pH = 11,超聲吹脫時(shí) 間為40 min,氣水比

3、為1000： 1試驗(yàn)結(jié)果表明，廢水采用超聲波輻射 以后，氨氮的吹脫效果明顯增加，與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比，氨氮的去除 率增加了 17%164%,在90%以上，吹脫后氨氮在100 mg/L以內(nèi)。為了以較低的代價(jià)將pH調(diào)節(jié)至堿性，需要向廢水中投加一定量 的氫氧化鈣，但容易生水垢。同時(shí)，為了防止吹脫出的氨氮造成二次 污染，需要在吹脫塔后設(shè)置氨氮吸收裝置。Izzet等在處理經(jīng)UASB預(yù)處理的垃圾滲濾液(2240 mg/L)時(shí) 發(fā)現(xiàn)在pH = 11.5,反應(yīng)時(shí)間為24 h,僅以120 r/min的速度梯度進(jìn) 行機(jī)械攪拌，氨氮去除率便可達(dá)95%。而在pH = 12時(shí)通過曝氣脫氨 氮，在第17小時(shí)pH開始下降，氨

4、氮去除率僅為85%。據(jù)此認(rèn)為， 吹脫法脫氮的主要機(jī)理應(yīng)該是機(jī)械攪拌而不是空氣擴(kuò)散攪拌。1.2沸石脫氨法利用沸石中的陽離子與廢水中的NH進(jìn)行交換以達(dá)到脫氮的目 的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然 而，蔣建國等H】探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可 行性。小試研究結(jié)果表明，每克沸石具有吸附15.5 mg氨氮的極限潛 力，當(dāng)沸石粒徑為30-16 i時(shí)，氨氮去除率達(dá)到了 78.5%,且在吸 附時(shí)間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進(jìn)水氨氮濃度越大，吸附 速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。Milan等用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過的豬肥廢水時(shí)發(fā) 現(xiàn)

5、Na-Zeos Mg-Zeo. Ca-Zeo. kZeo中Na-Zeo沸石效果最好，其次 是Ca-Zeoo增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率，綜合考慮 經(jīng)濟(jì)原因和水力條件,床高18cm(H/D=4),相對(duì)流量小于7.8BV/h 是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。應(yīng)用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚 燒法。采用焚燒法時(shí)，產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。1.3膜分離技術(shù)利用膜的選擇透過性進(jìn)行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方 便，氨氮回收率高，無二次污染。蔣展鵬等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 析法處理氨氮廢

6、水2000-3000 mg/L,去除率可在85%以上，同時(shí) 可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運(yùn)行過程 中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率 >90%,回收的硫酸鍍濃度在25%左右。運(yùn)行中需加堿，加堿量與 廢水中氨氮濃度成正比。乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性，可用于液 液分離。分離過程通常是以乳化液膜(例如煤油膜)為分離介質(zhì)， 在油膜兩側(cè)通過NH3的濃度差和擴(kuò)散傳遞為推動(dòng)力，使NH3進(jìn)入膜 內(nèi)，從而達(dá)到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水 (10001200 mgNHZ-N/L, pH為69)，當(dāng)采用烷醇酰胺聚氧 乙

7、烯瞇為表而活性劑用量為4%6%,廢水pH調(diào)至1011,乳水比在1:81:12,油內(nèi)比在0.81.5。硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,廢水中氨氮去除率一次處理可達(dá)到97%以上。1.4 MAP沉淀法主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：Mg2 +NH4+PO43-MgNH4PO4理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂 鹽，Mg2 + NH/PO43 >2.5x 10'13時(shí)可生成磷酸錢鎂（MAP）, 除去廢水中的氨氮。穆大綱等同采用向氨氮濃度較高的工業(yè)廢水中投 加MgCl26H2O和Na2HP04-12H20生成磷酸彼鎂沉淀的方法，以去除 其中的高濃度氨氮。結(jié)果表明,在pH為&91,

8、 Mg2+, NH4, P0卩的 摩爾比為1.25:1:1,反應(yīng)溫度為25 °C,反應(yīng)時(shí)間為20 min,沉淀時(shí) 間為20 min的條件下，氨氨質(zhì)量濃度可由9500 mg/L降低到460 mg/L,去除率達(dá)到95%以上。由于在多數(shù)廢水中鎂鹽的含量相對(duì)于 磷酸鹽和氨氮會(huì)較低，盡管生成的磷酸錢鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部 分成木，投加鎂鹽的費(fèi)用仍成為限制這種方法推行的主要因素。海水 取之不盡，并且其中含有大量的鎂鹽。Kumashiro等【刃以海水做為鎂 離子源試驗(yàn)研究了磷酸鍍鎂結(jié)晶過程。鹽鹵是制鹽副產(chǎn)品，主要含 MgCb和其他無機(jī)化合物。Mg?喲為32 g/L為海水的27倍。Lee等問 用M

9、gCb、海水、鹽鹵分別做為M0源以磷酸鍍鎂結(jié)晶法處理養(yǎng)豬場 廢水，結(jié)果表明，pH是最重要的控制參數(shù)，當(dāng)終點(diǎn)pH<96時(shí)，反應(yīng) 在10min內(nèi)即可結(jié)束。由于廢水中的N/P不平衡，與其他兩種Mg" 源相比，鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。1.5化學(xué)氧化法利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除的一種方法。折點(diǎn) 加氯是利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氨氣脫氨，這種方法還可以起到 殺菌作用，但是產(chǎn)生的余氯會(huì)對(duì)魚類有影響，故必須附設(shè)除余氯設(shè)施。 在浪化物存在的情況下，臭氧與氨氮會(huì)發(fā)生如下類似折點(diǎn)加氯的反 應(yīng)：BL+Ch+H+THBrO+Ch,NH3+HBrO->NH2Br+H2O,NH

10、2Br+HBrO>NHBr2+H2O,NH2Br+NHBr2-N2+3Br_+3H+oYang等】用一個(gè)有效容積32 L的連續(xù)曝氣柱對(duì)合成廢水（氨氮 600 mg/L）進(jìn)行試驗(yàn)研究，探討B(tài)r/N、pH以及初始氨氮濃度對(duì)反應(yīng) 的影響，以確定去除最多的氨氮并形成最少的NO3-的最佳反應(yīng)條件。 發(fā)現(xiàn)NFR（出水NOf-N與進(jìn)水氨氮之比）在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中與Br/N成線性 相關(guān)關(guān)系,在Br/N>0.4,氨氮負(fù)荷為3.64.0 kg/（rTpd）時(shí),氨氮 負(fù)荷降低則NFR降低。出水pH=6.0時(shí)，NFR和BrO'-Br （有毒副產(chǎn) 物）最少。BrO'-Br可由Na2SO3定量分解,

11、Na2SO3投加量可由ORP 控制。2生化聯(lián)合法物化方法在處理高濃度氨氮廢水時(shí)不會(huì)因?yàn)榘钡獫舛冗^高而受 到限制，但是不能將氨氮濃度降到足夠低（如100 mg/L以下）。而 生物脫氮會(huì)因?yàn)楦邼舛扔坞x氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實(shí)際應(yīng)用 中采用生化聯(lián)合的方法，在生物處理前先對(duì)含高濃度氨氮的廢水進(jìn)行 物化處理。盧平等說研究采用吹脫.缺氧.好氧工藝處理含高濃度氨氮垃圾 滲濾液。結(jié)果表明，吹脫條件控制在pH=9 5吹脫時(shí)間為12 h時(shí)， 吹脫預(yù)處理可去除廢水中60%以上的氨氮，再經(jīng)缺氧好氧生物處理 后對(duì)氨氮（由1400 mg/L降至19.4 mg/L）和COD的去除率90%。Horan等【用生物活性炭流

12、化床處理垃圾滲濾液（COD為800 2700 mg/L,氨氮為220800 mg/L） o研究結(jié)果表明，在氨氮負(fù)荷 0.71 kg/（m3-d）時(shí)，硝化去除率可達(dá)90%以上，COD去除率達(dá)70%, BOD全部去除。Fikret等網(wǎng)以石灰絮凝沉淀+空氣吹脫做為預(yù)處理手 段提高滲濾液的可生化性，在隨后的好氧生化處理池中加入吸附劑（粉末狀活性炭和沸石），發(fā)現(xiàn)吸附劑在05g/L時(shí)COD和氨氮的 去除效率均隨吸附劑濃度增加而提高。對(duì)于氨氮的去除效果沸石要優(yōu) 于活性炭。膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的廢水生物 反應(yīng)器有機(jī)組合形成的一種新型高效的污水處理系統(tǒng)cMBR處理效率 高，出水可直接回

13、用，設(shè)備少戰(zhàn)地面積小，剩余污泥量少。其難點(diǎn)在 于保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。李紅巖等【利用一體化膜生 物反應(yīng)器進(jìn)行了高濃度氨氮廢水硝化特性研究。研究結(jié)果表明，當(dāng)原 水氨氮濃度為2000 mg/L>進(jìn)水氨氨的容積負(fù)荷為2.0 kg/（m3-d）時(shí), 氨氮的去除率可達(dá)99%以上，系統(tǒng)比較穩(wěn)定。反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的 比硝化速率在半年的時(shí)間內(nèi)基本穩(wěn)定在0.36/d左右。3新型生物脫氮法近年來國內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的 脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭 氧氨氧化。3.1短程硝化反硝化生物硝化反硝化是應(yīng)用最廣泛的脫氮方式。由于氨氮氧化過程中 需

14、要大量的氧氣，曝氣費(fèi)用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化 反硝化（將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化），不僅可以節(jié)省氨 氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源。Ruiza等【用合成廢水（模擬含高濃度氨氮的工業(yè)廢水）試驗(yàn)確定實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽積累的最佳 條件。要想實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽積累，pH不是一個(gè)關(guān)鍵的控制參數(shù)，因?yàn)?pH在6.45&95時(shí),全部硝化生成硝酸鹽，在pH<6.45或pH>&95 時(shí)發(fā)生硝化受抑，氨氮積累。當(dāng)DO=0.7mg/L時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)65% 的氨氮以亞硝酸鹽的形式積累并且氨氮轉(zhuǎn)化率在98%以上。D0<0.5 mg/L時(shí)發(fā)生氨氮積累，DO>1.7mg

15、/L時(shí)全部硝化生成硝酸鹽。劉俊 新等叨對(duì)低碳氮比的高濃度氨氮廢水采用亞硝玻型和硝酸型脫氮的 效果進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，亞硝酸型脫氮可明顯提高總氮 去除效率，氨氮和硝態(tài)氮負(fù)荷可提高近1倍。此外，pH和氨氮濃度 等因素對(duì)脫氮類型具有重要影響。劉超翔等冋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 和酚的濃度分別為 1201.6、510.4、540.1、110.4 mg/L 時(shí),岀水COD、氨氮、TN和酚的平均濃度分別為197.1,14.2. 181.5、 0.4 mg/L,相應(yīng)的去除率分別為 83.6%. 97.2%、66.4%、99.6%。與 常規(guī)生物脫氮工藝相比，該

16、工藝氨氮負(fù)荷高，在較低的C/N值條件 下可使TN去除率提高。3.2厭氧氨氧化(ANAMMOX)和全程自養(yǎng)脫氮(CANON)厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接 被氧化成氮?dú)獾倪^程。ANAMMOX的生化反應(yīng)式為：NH/+NO2 -*N2T +2H2OANAMMOX菌是專性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含N02-、低 C/N的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝 流程簡單，不需要外加有機(jī)炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。 厭氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種：CANON工藝和與中溫亞硝化(SHARON)結(jié)合，構(gòu)成SHARON-ANAMMOX聯(lián)合工藝。CANON工藝是在限

17、氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮 和亞硝酸鹽同時(shí)去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是SHARON 和ANAMMOX I藝的結(jié)合，在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行。孟了等切發(fā)現(xiàn)深 圳市下坪固體廢棄物填埋場滲濾液處理廠，溶解氧控制在1 mg/L左 右,進(jìn)水氨氮800 mg/L,氨氮負(fù)荷0.46 kgNH4+/(m3-d)W條件下， 可以利用SBR反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)CANON工藝，氨氮的去除率95%,總氮的 去除率90%。Sliekers等】的研究表明ANAMMOX和CANON過程都可以在氣 提式反應(yīng)器中運(yùn)轉(zhuǎn)良好，并且達(dá)到很高的氮轉(zhuǎn)化速率。控制溶解氧在 0.5mg/L左右，在氣提式反應(yīng)器中，ANAMMOX過程的脫

18、氮速率達(dá)到 8.9kgN/ (m3-d),而 CANON 過程可以達(dá)到 1.5 kgN/ (m3-d)。 3.3好氧反硝化傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條 件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。 所以若進(jìn)行反硝化反應(yīng)，必須在缺氧環(huán)境下。近年來，好氧反硝化現(xiàn) 象不斷被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng) 被分離出來,有些可以同時(shí)進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化(如Robertson 等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5)。這樣就可以在同一個(gè) 反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節(jié)省 了能量。賈劍暉等0】用序批式反應(yīng)器處理氨氮廢水,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了好氧 反硝化的存在，好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降 低，當(dāng)溶解氧濃度為0.5mg/L時(shí)，總氮去除率可達(dá)到66.0%。趙宗勝等QI連續(xù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究表明，對(duì)于高濃度氨氮滲濾液，普 通活性污泥達(dá)的好氧反硝化工藝的總氮去除串可達(dá)10%以上。硝化 反應(yīng)速率隨著溶解氧濃度的降低而下降；反硝化反應(yīng)速率隨著溶解氧 濃度的降低而上升。硝化及反硝化的動(dòng)力學(xué)分析表明，在溶解氧為 0.14 mg/L左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)硝化速率和反硝化速率相等的同步硝化反 硝化現(xiàn)象。其速率為4.7mg/(L-h),硝化反應(yīng)Kn=0.37 mg/L；反硝 化