污水處理技術(shù)之氨氮廢水相關(guān)處理技術(shù)詳解

過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體觀賞價值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會影響水生生物甚至人類的健康。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、折點加Cl、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高濃度的氨氮(500mg/L以上，甚至達(dá)到幾千mg/L)，以上方法會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。

一、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)。

而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 ℃,氣液比控制在3500左右，滲濾液pH控制在10.5左右，對于氨氮濃度高達(dá)2000～4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。

采用超聲波吹脫技術(shù)對化肥廠高濃度氨氮廢水(例如882mg/L)進(jìn)行了處理試驗。工藝條件為pH=11，超聲吹脫時間為40min，氣水比為1000：1試驗結(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100mg/L以內(nèi)。

為了以較低的代價將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，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。

在處理經(jīng)UASB預(yù)處理的垃圾滲濾液(2240mg/L)時發(fā)現(xiàn)在pH=11.5，反應(yīng)時間為24h，僅以120r/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時通過曝氣脫氨氮，在第17小時pH開始下降，氨氮去除率僅為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。

二、沸石脫氨法

利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4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15.5mg氨氮的限潛力，當(dāng)沸石粒徑為30～16目時，氨氮去除率達(dá)到了78.5%，且在吸附時間、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。

用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過的豬肥廢水時發(fā)現(xiàn)Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果，其次是Ca-Zeo。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，產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。

三、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水2000～3000mg/L，去除率可在85%以上，同時可獲得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%，回收的硫酸銨濃度在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(1000～1200mgNH4-N/L，pH為6～9)，當(dāng)采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為表面活性劑用量為4%～6%，廢水pH1.4MAP沉淀法。

主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：

 Mg2NH4PO43-=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，當(dāng)[Mg2][NH4][PO43-]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂(MAP)，除去廢水中的氨氮。穆大綱等采用向氨氮濃度較高的工業(yè)廢水中投加MgCl2?6H2O和Na2HPO4?12H2O生成磷酸銨鎂沉淀的方法，以去除其中的高濃度氨氮。

結(jié)果表明，在pH為8.91，Mg2，NH4，PO43-的摩爾比為1.25:1:1，反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時間為20min，沉淀時間為20min的條件下，氨氨質(zhì)量濃度可由9500mg/L降低到460mg/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于磷酸鹽和氨氮會較低，盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部分成本，投加鎂鹽的費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等以海水做為鎂離子源試驗研究了磷酸銨鎂結(jié)晶過程。

鹽鹵是制鹽副產(chǎn)品，主要含MgCl2和其他無機(jī)化合物。Mg2約為32g/L為海水的27倍。Lee等用MgCl2、海水、鹽鹵a分別做為Mg2源以磷酸銨鎂結(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pH≈9.6時，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Mg2源相比，鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。

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