氨氮污水处理技术(全面总结)

氨氮过多排放到水体中，会导致水体富营养化，降低水体的观赏价值。而且氧化产生的硝酸盐和亚硝酸盐也会影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水的脱氮处理受到了人们的广泛关注。目前主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、断点氯化、气提和离子交换等。污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂厂废水、肉类加工废水、合成氨化工废水等都含有极高浓度的氨氮(500mg/L以上，甚至高达几千mg/L)。由于游离氨氮的生物抑制或成本问题，上述方法的应用将受到限制。高浓度氨氮废水的处理法可分为物理化学法、生化组合法和新型生物脱氮法。

物化方法第一卷

吹除方法

在碱性条件下，利用气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系分离氨氮的方法。一般来说，反萃效率与温度、pH值和气液比有关。

王文斌等。研究了吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮。控制反萃效率的关键因素是温度、气液比和pH值。当水温在25℃以上，气液比控制在3500左右，渗滤液pH值控制在10.5左右时，氨氮浓度高达2000 ~ 4000 mg/L的垃圾渗滤液去除率可达90%以上。低温下吹脱法去除氨氮的效率不高。

采用超声波吹脱技术处理化肥厂高浓度氨氮废水(如882mg/L)。最佳的工艺条件为pH=11，超声反萃时间为40min，气水比为1000: 1。实验结果表明，超声波辐照后，废水中氨氮的吹脱效果明显提高。与传统吹脱技术相比，氨氮去除率提高17% ~ 164%，达到90%以上，吹脱后氨氮为100mg/。

为了以较低的成本将pH调至碱性，需要在废水中加入一定量的氢氧化钙，但容易形成水垢。同时，为防止吹除的氨氮造成二次污染，有必要在吹除塔后设置一套氨氮吸收装置。

UASB 处理对处理垃圾渗滤液(2240mg/L)进行预处理时，发现当pH=11.5，反应时间为24h，机械搅拌仅以120r/min的速度梯度进行时，氨氮去除率可达95%。但当pH=12时，氨氮被曝气去除，17小时pH开始下降，氨氮去除率仅为85%。因此，吹脱法脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不是空气扩散搅拌。

沸石脱氨法

沸石中的阳离子与废水中的NH4交换实现脱氮。沸石一般用于处理低浓度含氨废水或含微量重金属废水。而蒋建国等人则探讨了沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的效果和可行性。实验结果表明，每克沸石最终有吸附15.5毫克氨氮的潜力。当沸石粒径为30 ~ 16目时，氨氮去除率可达78.5%。在相同的吸附时间、投加量和粒径下，进水氨氮浓度越高，吸附率越高。用沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。

用沸石离子交换法处理厌氧消化猪粪废水时，发现在钠杰欧、镁杰欧、钙杰欧和钾杰欧中，钠杰欧沸石效果较好，其次是钙杰欧。增加离子交换床的高度可以提高氨氮的去除率。考虑到经济原因和水力条件，18cm(H/D=4)的床高和小于7.8BV/h的相对流速是合适的尺寸。离子交换法受悬浮物浓度的影响很大。

在应用沸石脱氨法时，必须考虑沸石的再生。通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须处理。

膜分离技术

一种利用膜的选择性渗透去除氨氮的方法。该方法操作简单，氨氮回收率高，无二次污染。江鹏等采用电渗析和聚丙烯(PP)中空纤维膜处理高浓度氨氮无机废水，均可取得较好的效果。电渗析处理氨氮废水为2000 ~ 3000 mg/L，去除率可达85%以上，同时可获得8.9%的浓氨水。这种方法工艺流程简单，不消耗化学药剂，运行时消耗的电量与废水中的氨氮浓度成正比。PP中空纤维膜脱氨效率>:90%，回收硫酸铵浓度约25%。运行时需要加碱，加碱量与废水中氨氮的浓度成正比。

乳状液膜是一种以乳状液形式存在的液膜，具有选择透过性，可用于液-液分离。在分离过程中，通常采用乳胶膜(如煤油膜)作为分离介质，NH3通过油膜两侧NH3的浓度差和扩散转移作为驱动力进入膜内，从而达到分离的目的。采用液膜法处理 MAP沉淀法处理某湿法冶金厂总排放废水(1000～1200mg NH 4-N/L N/L，ph6～9)。用烷醇酰胺聚氧乙烯醚作表面活性剂时，用量为4% ~ 6%，废水pH为1.4。

主要利用以下化学反应:

Mg2 NH4 PO43-=MgNH4PO4

理论上，将磷盐和镁盐按一定比例投加到含高浓度氨氮的废水中，当[Mg2][NH4][PO43-]>:2.5×10–13时，可生成磷酸铵镁(MAP)去除废水中的氨氮。慕大纲采用向高氨氮浓度的工业废水中加入MGC L2·6H2O和na 2 hpo 4·12H2O生成磷酸铵镁沉淀的方法，去除高氨氮浓度。结果表明，在pH值为8.91，Mg2、NH4和PO43的摩尔比为1.25:1:1，反应温度为25℃，反应时间为20min，沉淀时间为20min的条件下，氨氮浓度可从9500mg/L降至460mg/L，去除率可达95%以上。由于大多数废水中镁盐的含量低于磷酸盐和氨氮，虽然生成的磷酸铵镁可作为农用肥料抵消部分成本，但添加镁盐的成本仍是限制该方法实施的主要因素。海水取之不尽，用之不竭，而且含有大量镁盐。Kumashiro等人用海水作为镁离子源研究磷酸铵镁的结晶过程。盐是制盐的副产品，主要含有MgCl2等无机化合物。Mg2约为32g/L，是海水的27倍。Lee使用MgCl2、海水和卤水作为Mg2来源，使用磷酸铵镁结晶法处理作为养猪场废水。结果表明，pH是一个重要的控制参数，当终点pH≈9.6时，反应可在10min内完成。由于废水中N/P的不平衡，与其他两种Mg2来源相比，卤水具有相同的除磷效果，但脱氮效果稍差。

化学氧化法

一种用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气去除的方法。点氯化是氨和水中的氯反应生成的氨气脱氨。这种方法也能起到杀菌的作用，但是产生的余氯会对鱼产生影响，所以需要附加去除余氯的设施。在溴化物存在的情况下，臭氧和氨氮会发生如下反应:

Br- O3 H →HBrO O2，

NH3·HBrO→NH2Br·H2O，

NH2Br HBrO→NHBr2 H2O、

溴化铵→N2 3Br- 3H .

采用有效容积为32L的连续曝气塔对模拟废水(氨氮600mg/L)进行了试验，探讨了Br/N、pH和初始氨氮浓度对反应的影响，从而确定了去除较多氨氮和生成较少NO3-的较佳反应条件。发现NFR(出水NO3-N与进水氨氮之比)在对数坐标下与Br-/N呈线性相关，发现在BR-/N >: 0.4，氨氮负荷为3.6 ~ 4.0 kg/(m3d)时，氨氮负荷降低，NFR降低。当出水pH为6.0时，NFR和溴化溴(有毒副产物)较少。BrO - Br可被Na2SO3定量分解，Na2SO3的用量可由ORP控制。

联合生化方法第2卷

处理中高浓度氨氮废水的物化不会受到高氨氮浓度的限制，但氨氮浓度不能降低到足够低的水平(如100mg/L以下)。然而，高浓度的游离氨或亚硝酸盐氮会抑制生物反硝化作用。实践中采用生化结合的方法，含高浓度氨氮的废水先物化处理，后生化处理。

对[/K32/]处理中高浓度氨氮的垃圾渗滤液进行了研究。结果表明，当吹脱条件控制在pH=95，吹脱时间为12h时，吹脱预处理处理可去除废水中60%以上的氨氮，缺氧-好氧生物处理对氨氮(1400～19.4mg/L)和COD的去除率> 90%。

Horan等人采用生物活性炭流化床处理垃圾渗滤液(COD 800 ~ 2700 mg/L，氨氮220 ~ 800 mg/L)。结果表明，当氨氮负荷为0.71kg/(m3d)时，硝化去除率可达90%以上，COD去除率可达70%，BOD去除完全。采用石灰絮凝沉淀和空气吹脱作为pre 处理方法改善渗滤液的可生化性。吸附剂(粉末活性炭和沸石)被添加到随后的好氧生化处理罐中。结果表明，当吸附剂浓度为0 ~ 5g/L时，COD和氨氮的去除率随着吸附剂浓度的增加而增加，沸石对氨氮的去除效果优于活性炭。

膜生物反应器是将膜分离技术与传统废水生物反应器相结合的一种新型高效污水处理系统。MBR处理效率高，出水可直接回用，设备少，占地面积小，剩余污泥少。难点在于保持膜的大通量和防止膜泄漏。采用一体式膜生物反应器研究了李宏彦高浓度氨氮废水的硝化特性。结果表明，当原水氨氮浓度为2000mg/L，进水氨氦体积负荷为2.0 kg/(m3d)时，氨氮去除率可达99%以上，系统相对稳定。反应器内活性污泥的比硝化速率在半年内基本稳定在0.36/d左右。

​

新型生物脱氮方法第3卷

近年来，国内外出现了一些新的脱氮方法，为高浓度氨氮废水的脱氮提供了新的途径。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。

短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是一种广泛应用的脱氮方法。由于氨氮氧化过程需要大量的氧气，曝气成本成为这种脱氮方法的主要费用。短程硝化反硝化(将氨氮氧化为亚硝酸盐氮的反硝化)不仅可以节省氨氧化需氧量，还可以节省反硝化所需的碳源。Ruiza等人利用合成废水(高浓度氨氮的模拟工业废水)来确定亚硝酸盐积累的较好条件。为了实现亚硝酸盐的积累，pH不是关键的控制参数，因为当pH为6.45 ~ 8.95时，所有的硝酸盐都会形成硝酸盐，而当pH:在8.95时，硝化作用被抑制，氨氮积累。当DO=0.7mg/L时，65%的氨氮可以亚硝酸盐形式积累，氨氮转化率在98%以上。DO & lt0.5mg/L出现氨氮积累，do >:1.7mg/L时，所有硝酸盐都形成硝酸盐。刘俊新等对亚硝酸盐玻璃型和硝酸型对低碳氮比高浓度氨氮废水的脱氮效果进行了对比分析。结果表明，亚硝酸盐氮去除能明显提高总氮去除效率，氨氮和硝酸盐氮负荷可提高近一倍。此外，pH和氨氮浓度等因素对脱氮类型有重要影响。

短程硝化反硝化处理焦化废水中试结果表明，当进水COD、氨氮、TN和苯酚浓度分别为1201.6、510.4、540.1和110.4mg/L时，出水COD、氨氮、TN和苯酚平均浓度分别为197.1、14.2、181.5和0.4。与常规生物脱氮工艺相比，本工艺具有更高的氨氮负荷，在较低的C/N值条件下，可提高TN的去除率。

厌氧氨氧化(ANAMMOX)和自养脱氮(CANON)

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮直接氧化为氮气的过程。厌氧氨氧化的生化反应式为:

NH4 NO2-→N2↑ 2H2O

ANAMMOX是一种专性厌氧自养细菌，非常适用于处理含NO2-、低C/N的氨氮废水，与传统的工艺相比，基于厌氧氨氧化工艺流程的反硝化方法简单，不需要额外的有机碳源，防止了二次污染，具有良好的应用前景。厌氧氨氧化的应用主要有两种:CANON工艺和SHARON-Anammox组合工艺结合中温亚硝化。

CANON工艺是在有限氧的条件下，利用完全自养微生物同时去除氨氮和亚硝酸盐的方法。从反应形式上看，是SHARON和ANAMMOX工艺的结合，在同一个反应器中进行。孟了等。发现深圳市夏萍垃圾填埋场渗滤液处理厂，溶解氧控制在1mg/L左右，进水氨氮:95%，总氮去除率>:90%。

Sliekers等人的研究表明，厌氧氨氧化和CANON工艺都可以在汽提反应器中很好地运行，并实现高的氮转化率。当溶解氧控制在0.5mg/L左右时，厌氧氨氧化工艺的脱氮率可达8.9 kgn/(m3d)，而佳能工艺的脱氮率可达1.5 kgn/(m3d)。

好气脱氮

根据传统的反硝化理论，反硝化细菌是兼性厌氧菌，其呼吸链在好氧条件下以氧气为末端电子受体，在缺氧条件下以硝酸盐为末端电子受体。因此，反硝化必须在缺氧的环境中进行。近年来，好氧反硝化现象不断被发现和报道，并逐渐引起人们的重视。已经分离出一些好氧反硝化菌，有些可以同时进行好氧反硝化和异养硝化(如Tpantotropha。由Robertson等人分离和筛选的LMD82.5)。从而在同一个反应器中实现真正的同步硝化反硝化，简化工艺流程，节约能源。

序批式反应器处理氨氮废水。实验结果证实了好氧反硝化的存在。好氧反硝化的反硝化能力随着混合溶液中溶解氧浓度的增加而降低。当溶解氧浓度为0.5mg/L时，总氮去除率可达66.0%。

连续实验研究表明，对于高浓度氨氮渗滤液，普通活性污泥好氧反硝化工艺总氮去除率可达10%以上。硝化速率随着溶解氧浓度的降低而降低。反硝化速率随着溶解氧浓度的降低而增加。硝化反硝化动力学分析表明，当溶解氧在0.14mg/L左右时，会出现同步硝化反硝化，硝化速率和反硝化速率相同。速率为4.7 mg/(LH)，硝化反应KN = 0.37mg/L；反硝化作用KD = 0.48毫克/升。

脱氮过程中产生的N2O是一种温室气体，会产生新的污染。对其相关机理的研究还不够深入，很多工艺还处于实验室阶段，需要进一步研究才能有效应用于实际项目。此外，还有一些工艺，如自养脱氮、同步硝化反硝化，尚处于实验研究阶段，具有良好的应用前景。

免责声明：本网站内容来源网络，转载是出于传递更多信息之目的，并不意味赞成其观点或证实其内容真实性。转载稿涉及版权等问题，请立即联系网站编辑，我们会予以更改或删除相关文章，保证您的权利。
标签:  离子交换法,生化联合法,液相,王文斌,ph控制