氨氮廢水處理技術(shù)分析

1、氨氮廢水處理技術(shù)分析隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高， 含氮化合物的排放量急劇增 加，已成為環(huán)境的主要污染源， 并引起各界的關(guān)注。 經(jīng)濟(jì)有效地控制氨氮廢水污 染已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境工作者所面臨的重大課題。1 氨氮廢水的來源含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的途徑主要包括自然過程和人類活動(dòng)兩個(gè)方面。 含氮物 質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區(qū)徑流和生物固氮等。人類的活動(dòng)也是水環(huán)境中氮的重要來源， 主要包括未處理或處理過的城市生 活和工業(yè)廢水、各種浸濾液和地表徑流等。人工合成的化學(xué)肥料是水體中氮營養(yǎng)元素的主要來源， 大量未被農(nóng)作物利用 的氮化合物絕大部分被農(nóng)田排水和地表徑流帶入地下水和地表水

2、中。隨著石油、化工、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展， 以及人民生活水平的不斷提高， 城市生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 越來越多含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了極 大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮（NH4+-N、硝態(tài)氮（N03-N）以及亞硝態(tài)氮（N02-N）等多種形式存在，而氨態(tài)氮是最主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮， 主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物的分解， 焦化、合成氨等工業(yè)廢水， 以及農(nóng)田排水等。 氨氮污染源多， 排放量大，并且排放的濃度變化大。2 氨氮廢水的危害水環(huán)境中存在過量的氨氮會(huì)造成多方面的有害影響：(1) 由于NH

3、4+-N的氧化，會(huì)造成水體中溶解氧濃度降低， 導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，水質(zhì)下降，對(duì)水生動(dòng)植物的生存造成影響。在有利的環(huán)境條件下，廢水中所含的有機(jī)氮將會(huì)轉(zhuǎn)化成NH4+-N NH4+-N是還原力最強(qiáng)的無機(jī)氮形態(tài)，會(huì)進(jìn)一步 轉(zhuǎn)化成N02-N和N03-N。根據(jù)生化反應(yīng)計(jì)量關(guān)系，1gNH4+-N氧化成N02-N消 耗氧氣3.43 g，氧化成N03-N耗氧4.57g。(2) 水中氮素含量太多會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化， 進(jìn)而造成一系列的嚴(yán)重后果。由于氮的存在，致使光合微生物(大多數(shù)為藻類)的數(shù)量增加，即水體發(fā)生富營 養(yǎng)化現(xiàn)象，結(jié)果造成：堵塞濾池，造成濾池運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短，從而增加了水處理的 費(fèi)用；妨礙水上運(yùn)動(dòng)；藻類代謝的最

4、終產(chǎn)物可產(chǎn)生引起有色度和味道的化合物； 由于藍(lán)-綠藻類產(chǎn)生的毒素，家畜損傷，魚類死亡；由于藻類的腐爛，使水體中 出現(xiàn)氧虧現(xiàn)象。(3) 水中的N02-N和N03-N對(duì)人和水生生物有較大的危害作用。長期飲用N03-N含量超過10mg/L的水，會(huì)發(fā)生高鐵血紅蛋白癥，當(dāng)血液中高鐵血紅蛋 白含量達(dá)到70mg/L，即發(fā)生窒息。水中的N02-N和胺作用會(huì)生成亞硝胺，而亞 硝胺是“三致”物質(zhì)。NH4+-N和氯反應(yīng)會(huì)生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此當(dāng)有NH4+-N存在時(shí)，水處理廠將需要更大的加氯量，從而增加處理成本。近年來，含氨氮廢 水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時(shí)有發(fā)生， 我國長江、淮河、錢

5、塘 江、四川沱江等流域都有過相關(guān)報(bào)道， 相應(yīng)地區(qū)曾出現(xiàn)過諸如藍(lán)藻污染導(dǎo)致數(shù)百 萬居民生活飲水困難，以及相關(guān)水域受到了“牽連”等重大事件，因此去除廢水 中的氨氮已成為環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)之一。3 氨氮廢水處理的主要技術(shù)目前，國內(nèi)外氨氮廢水處理有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫 法和生物脫氨法等多種方法，這些技術(shù)可分為物理化學(xué)法和生物脫氮技術(shù)兩大 類。生物脫氮法微生物去除氨氮過程需經(jīng)兩個(gè)階段。第一階段為硝化過程， 亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝 態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程。第二階段為反硝化過程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或低氧條件下， 被反硝化菌（異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類

6、很多）還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。在此過程中，有機(jī)物（甲醇、乙酸、葡萄糖等）作為電子供體被氧化而提供 能量。常見的生物脫氮流程可以分為 3 類，分別是多級(jí)污泥系統(tǒng)、 單級(jí)污泥系統(tǒng) 和生物膜系統(tǒng)。多級(jí)污泥系統(tǒng)此流程可以得到相當(dāng)好的BOD陸除效果和脫氮效果，其缺點(diǎn)是流程長、構(gòu)筑物多、基建費(fèi)用高、需要外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用高、出水中殘留一定量甲醇等。單級(jí)污泥系統(tǒng) 單級(jí)污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系 統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程 相比，A/O工藝具有流程簡單、構(gòu)筑物少、基建費(fèi)用低、不需外加碳源、出水水 質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。后置式反硝化系統(tǒng)， 因?yàn)榛旌弦?/p>

7、缺乏有機(jī)物， 一般還需要人工投加碳源， 但 脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近 100%的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成， 通過改換進(jìn)水和出水的 方向，兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O 系統(tǒng)，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，因而脫氮效果優(yōu)于一般 A/O 流程。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高，且一般必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng)。生物膜系統(tǒng)將上述 A/O 系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器， 即形成生物膜 脫氮系統(tǒng)。 此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流， 但不需污泥回流， 在缺氧的好氧反應(yīng)器中 保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系

8、統(tǒng)。物化除氮物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法、 化學(xué)沉淀法、 離子交換法、 吹 脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。折點(diǎn)氯化法不連續(xù)點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種， 利用在水中的氨與氯反應(yīng)生 成氮?dú)舛鴮⑺邪比コ幕瘜W(xué)處理法。 該方法還可以起到殺菌作用， 同時(shí)使一部 分有機(jī)物無機(jī)化，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯，還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。在含有氨的水中投加次氯酸 HCIO,當(dāng)pH值在中性附近時(shí)，隨次氯酸的投加， 逐步進(jìn)行下述主要反應(yīng)：NH3+HCI& NH2CI+H2 NH2CI+HCI6 NHCI2+H2NH2CI+NHCI 步 N2+3H+3CI 投加氯量和氨氮之比（簡

9、稱 CI/N ）在5.07以下時(shí)，首先進(jìn)行式反應(yīng)，生 成一氯胺（ NH2C）l ，水中余氯濃度增大，其后，隨著次氯酸投加量的增加，一氯 胺按式進(jìn)行反應(yīng)，生成二氯胺（NHCI2,同時(shí)進(jìn)行式反應(yīng)，水中的 N呈N2 被去除。其結(jié)果是，水中的余氯濃度隨CI/N的增大而減小，當(dāng)CI/N比值達(dá)到某個(gè)數(shù) 值以上時(shí)，因未反應(yīng)而殘留的次氯酸（即游離余氯）增多，水中殘留余氯的濃度 再次增大， 這個(gè)最小值的點(diǎn)稱為不連續(xù)點(diǎn) （習(xí)慣稱為折點(diǎn)）。此時(shí)的 CI/N 比按理 論計(jì)算為 7.6；廢水處理中因?yàn)槁扰c廢水中的有機(jī)物反應(yīng)， C1/N 比應(yīng)比理論值 7.6高些，通常為10。此外，當(dāng)pH不在中性范圍時(shí)，酸性條件下多生成三

10、氯胺， 在堿性條件下生成硝酸，脫氮效率降低。在pH值為67、每mg氨氮氯投加量為10mg接觸0.52.0h的情況下，氨氮的去除率為90%100%因此此法對(duì)低濃度氨氮廢水適用。處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時(shí) 需要910mg氯氣折點(diǎn)，氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進(jìn)行反氯化，以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應(yīng)迅速，所需設(shè)備投資少，但液氯的安全使用和貯存要求高， 且處理成本也較高。 若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置代替液氯， 會(huì)更安全且運(yùn)行 費(fèi)用可以降低， 目前國內(nèi)的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小， 且價(jià)格昂貴。 因此氯化法 一般適用于給水的處理，不太適合

11、處理大水量高濃度的氨氮廢水?；瘜W(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑， 與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)， 生 成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量。當(dāng)在含有NH4的廢水中加入PO43千口 Mg2離子時(shí)，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：NH4+PO43-+Mg2+MgNH4PO4生成難溶于水的MgNH4PO沉淀物，從而達(dá)到去除水中氨氮的目的。采用的 常見沉淀劑是 Mg(OH)2和H3PO4適宜的pH值范圍為9.011,投加質(zhì)量比 H3PO4/Mg(OH)為1.53.5。廢水中氨氮濃度小于 900mg/L時(shí)，去除率在90%以 上,沉淀物是一種很好的復(fù)合肥料。由于Mg(OH)2和 H3PO

12、4勺價(jià)格比較貴，成本 較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。離子交換法離子交換法的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物 (離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應(yīng)， 是一種特殊的吸附過程， 通常是可逆性化學(xué)吸 附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì)， 其價(jià)格遠(yuǎn)低于陽離子交換樹脂， 且對(duì) NH4+-N 具有選擇性的吸附能力， 具有較高的陽離子交換容量， 純絲光沸石和斜發(fā)沸石的 陽離子交換容量平均為每100g相當(dāng)于213和223mg物質(zhì)的量(m.e)。但實(shí)際天 然沸石中含有不純物質(zhì)，所以純度較高的沸石交換容量每100g不大于200m.e，一般為100150m.e

13、。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對(duì)離子 的選擇交換順序是：Cs (I) >Rb (I) >K (I) >NH4+>Sr( I) >Na (I) >Ca(H) >Fe (rn) >AI (rn) >Mg(H) >Li (I)。工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中，廢水 pH值應(yīng) 調(diào)整到69,重金屬大體上沒有什么影響；堿金屬、堿土金屬中除 Mg以外都有 影響，尤其是Ca對(duì)沸石的離子交換能力影響比 Na和K更大。沸石吸附飽和后必 須進(jìn)行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液多采用NaO僑口 NaCk由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對(duì)氨的去除

14、率呈不可逆性的降低，要考慮補(bǔ)充 和更新。吹脫法吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)至堿性， 然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽， 通過氣液接 觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。 通入蒸汽， 可升高廢水溫度， 從而提高一定 pH 值時(shí)被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時(shí)，需考慮排放的游離氨總量應(yīng)符合 氨的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫， 而煉鋼、石油化工、 化肥、有機(jī)化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸 汽進(jìn)行吹脫。液膜法自從 1986 年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來，液膜法得到了廣泛的研究。許多人 認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù)， 尤其適用于低 濃度金屬離子提純及

15、廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是：氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相，它從膜相外 高濃度的外側(cè)， 通過膜相的擴(kuò)散遷移， 到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面， 與膜內(nèi)相中的 酸發(fā)生解脫反應(yīng)，生成的 NH4不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中，在膜內(nèi)外兩側(cè)氨 濃度差的推動(dòng)下，氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸， 從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。電滲析法電滲析是一種膜法分離技術(shù)， 其利用施加在陰陽膜對(duì)之間的電壓去除水溶液 中溶解的固體。 在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓， 當(dāng)進(jìn)水通過多對(duì)陰 陽離子滲透膜時(shí)， 銨離子及其他離子在施加電壓的影響下， 通過膜而進(jìn)入另一側(cè) 的濃水中并在濃水中集，因而從進(jìn)

16、水中分離出來催化濕式氧化法催化濕式氧化法是 20 世紀(jì) 80 年代國際上發(fā)展起來的一種治理廢水的新技 術(shù)。在一定溫度、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機(jī)物和氨 分別氧化分解成C02 N2和H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。該法具有凈化效 率高(廢水經(jīng)凈化后可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)) 、流程簡單、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)多 年應(yīng)用與實(shí)踐，這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法的60%左右，因而在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均具有較強(qiáng)的競爭力。4 結(jié)論國內(nèi)外氨氮廢水降解的各種技術(shù)與工藝過程， 都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足， 由于 不同廢水性質(zhì)上的差異，還沒有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水。因此， 必須針對(duì)不

17、同工業(yè)過程的廢水性質(zhì)，以及廢水所含的成分進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究， 選擇和確定處理技術(shù)及工藝。目前，生物脫氮法主要用于含有機(jī)物的低氨氮濃度化工廢水和生活污水的處 理，該法技術(shù)可靠，處理效果好。對(duì)于高濃度氨氮廢水主要采用吹脫法，近年來 興起的膜法分離技術(shù)及催化濕式氧化等方法具有很好的應(yīng)用前景。城市污水處理廠氨氮廢水濃度高怎么處理？城市污水處理廠出水氨氮高的原因：1、硝化菌受自身活性降低及氧傳輸濃度梯度下降 ;2 、工藝本身的問題，曝氣池單元停留時(shí)間偏小，系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力也 就相對(duì)較弱。解決辦法：(1) 減少進(jìn)水量， 減小內(nèi)回流比， 延長好氧單元的實(shí)際水力停留時(shí)間， 提高 硝化效果密切關(guān)注其他水質(zhì)指標(biāo)及污泥指標(biāo)的變化 ;(2) 盡量避免出現(xiàn)污泥解體或污泥膨脹現(xiàn)象 ; 若出現(xiàn)該情況則應(yīng)迅速向系統(tǒng) 中投加氓凝劑或鐵鹽，改善污泥絮凝及沉降性能 ;(3) 關(guān)注 pH 及 TP 情況，盡量保證系統(tǒng)處于弱堿性環(huán)境， 必要時(shí)向系統(tǒng)中 投加適量的Na2C03以補(bǔ)充硝化所需的堿度；(4) 若反應(yīng)器內(nèi)TP濃度顯著低于平時(shí)水平，則應(yīng)