高浓度氨氮废水处理工艺

高浓度氨氮废水处理工艺

    随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放量急剧增加，已经成为环境的主要污染源，引起了各界的关注。经济有效地控制氨氮废水污染已经成为当今环境工作者面临的一个主要问题。

1氨氮废水来源

   含氮物质进入水环境的途径主要包括自然过程和人类活动。含氮物质进入水环境的自然来源和过程主要包括降水和降尘、非城市径流和生物固氮。人类活动也是水环境中氮的重要来源，主要包括未经处理或处理的城市和工业废水、各种沥滤液和地表径流等。合成化肥是水体氮营养的主要来源。农作物未利用的大量氮化合物主要通过农田排水和地表径流带入地下水和地表水。随着石油、化学工业、食品和制药等工业的发展和人民生活水准的提高，都市生活污水和垃圾渗出水中氨氮的含量急剧上升。近年来，随着经济的发展，任意排放含氮污染物给环境带来了巨大危害。氮以有机氮、氨氮( NH4+-N )、硝酸氮( NO3--N )和亚硝酸氮( NO2--N )等多种形态存在于废水中，氨氮是最主要的存在形态之一。废水中的氨氮是指作为游离氨和离子性铵存在的氮，其来源于生活污水中含氮有机物质的分解、焦炭、合成氨等工业废水、农田排水等。氨氮污染源多，排放量大，并且排放的浓度变化大。

2氨氮废水的危害

    如果氨氮在水环境中过剩存在，会对多方面产生有害的影响。

(1)由于NH4+-n的氧化，水体中的溶解氧浓度降低，水体发黑变臭，水质降低，影响水生动植物的生存。在有利的环境条件下，废水中含有的有机氮变化为NH4+ n、NH4+ n还原力最强的无机氮形态，还变化为NO2--N和NO3--N。根据生物化学反应的计量关系，1gNH4+-N氧化为NO2--N消耗了3.43 g氧，氧化为NO3--N消耗了4.57g氧。

(2)水中氮过多会导致水体富营养化，从而造成一系列严重后果。由于氮的存在，光合成微生物(大部分是藻类)的数量增加，水体产生富营养化现象，结果:堵塞过滤池，缩短过滤池的运转周期，增加水处理的费用，妨碍水上运转的藻类代谢的最终产物会产生引起色度和味道的化合物

(3)水中的NO2--N和NO3--N对人和水生生物有很大的危害作用。长期饮用NO3-N含量超过10毫克/升的水会导致高铁血红蛋白血症。当血液中高铁血红蛋白含量达到70毫克/升时，就会发生窒息水中的NO2--N和胺作用会生成亚硝胺，而亚硝胺是“三致”物质。NH4+-N与氯反应生成氯胺，氯胺的消毒效果小于游离氯。因此，当NH4+-N存在时，水处理厂将需要更多的氯添加，从而增加处理成本。近年来，由含氨氮废水随意排放造成的饮水困难甚至中毒事件时有发生。我国长江、淮河、钱塘江、四川沱江等流域已有相关报道。相应地区也发生了蓝藻污染等导致数百万居民饮水困难和相关水域“卷入”的重大事件。因此，废水中氨氮的去除已成为环境工作者研究的热点之一。

氨氮废水处理的三大技术

现阶段，世界各国氨氮废水处理可分成物理学法和微生物脱氮技术性两类。

吹脱法

吹脱法是通过调节酸碱度至碱性来去除氨氮，使废水中的氨离子转化为氨，氨主要以游离氨的形式存在，然后用载气将游离氨从废水中带出，从而达到去除氨氮的目的。影响鼓风效率的主要因素有pH、温度、气液比、气流速度、初期浓度等。目前，吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多。

研究了反萃法去除垃圾渗滤液中的氨氮。结果表明，控制汽提效率的关键因素是温度、气液比和酸碱度。当水温大于2590，气液比约为3500，酸碱度约为10.5时，氨氮浓度高达2000-4000毫克/升的垃圾渗滤液的去除率可达90%以上。

对含有( NH4)2SO的高浓度氨氮废水进行研究的结果，p h =1~1. 5，吹脱温度80℃，吹脱时间120min，废水中氨氮去除率达到了99.2%。

用逆流吹脱塔吹脱高浓度氨氮废水的结果表明，吹脱效率随pH值的增大而增大:气液比越大，氨吹脱物质推进力越大，吹脱效率也越大。

吹脱法除氨氮效果好，操作简单，控制容易。对于吹出的氨氮，硫酸可用作吸收剂，生成的硫酸可用作肥料。吹脱法是目前常用的物化脱氮技术。但汽提方法存在汽提塔结垢频繁、低温氨氮去除效率低、汽提气体造成二次污染等缺点。吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法并用，吹脱法预处理高浓度氨氮废水。

厌氧氨氧化反应

厌氧氨氧化(厌氧氨氧化)是在缺氧条件下，以亚硝酸盐氮或硝酸盐氮为电子受体，由自养细菌直接将氨氮氧化成氮的过程。

研究了温度和PH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为7.8。

研究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，高盐分显着抑制了厌氧氨的氧化活性，这种抑制具有可逆性。在30g/L-1(以NaC1计)盐度标准下，未训化淤泥的厌氧发酵氨空气氧化特异性比对比(无盐水体标准)低67.5%：训化淤泥的厌氧发酵氨空气氧化特异性比对比低45.1%。从高盐分环境转移到低盐分环境时，驯化污泥的厌氧氨氧化活性提高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。

与传统式微生物法对比，厌氧发酵氨空气氧化不用另加碳源，需氧量低，不用实验试剂开展中合，淤泥生产量少，是较经济发展的微生物脱氮技术性。厌氧氨氧化的缺点是反应速度慢，必要的反应器容积大，碳源不利于厌氧氨氧化，对解决生化学上恶劣的氨氮废水有现实意义。

膜分离法的目的是利用膜的选择性透过性来选择性地分离液体中的成分，除去氨氮。包括反渗透、纳滤和电渗析等。危害分离膜法的要素有膜特点、工作压力或工作电压、pH值、溫度及其氨氮浓度值等。

根据稀土冶炼厂氨氮废水的水质，采用氯化铵和氯化钠模拟废水进行反渗透对比实验。结果表明，在相同条件下，反渗透对氯化钠的去除率较高，氯化铵的产水量较高。氨氮污水经ro反渗透解决后NH4Cl去除率为77.3%，可做为氨氮污水的归一化处理。反渗透技术可以节约能源，热稳定性较好，但耐氯性、抗污染性差。

采用生化-纳滤膜分离工艺处理垃圾渗滤液，85%-90%的渗透液达标排放，只有0%-15%的浓缩污水和污泥返回到废水池。Ozturki等人对土耳其Odayeri垃圾渗滤液经纳滤膜处理，氨氮去除率约为72%。纳滤膜要求的压力比反渗透膜低，操作方便。

电渗析是通过在阴极和阳极膜对之间施加电压来去除水溶液中溶解的固体。氨氮废水中的氨离子和其他离子通过电压，隔着膜浓缩到含氨的浓水中，达到了去除的目的。

采用电渗法处理高浓度氨氮无机废水取得了良好的效果。对于浓度为2000-3000毫克/升的氨氮废水，氨氮去除率可达85%以上，同时可得到浓度为8.9%的浓氨水。电渗析法运行过程中消耗的电量与废水中氨氮的量成正比。电渗析法不受酸碱度、温度和压力的限制，易于操作。

该膜分离方法具有氨氮回收率高、操作简单、处理效果稳定、无二次污染等优点。然而，在处理高浓度氨氮废水时，使用的膜容易结垢堵塞，再生和反冲洗频繁，增加了处理成本。