氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來(lái)越多含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3-N)以及亞硝態(tài)氮(NO2-N)等多種形式存在,而氨態(tài)氮是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(lái)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。
常見氨氮廢水處理方法:
1、化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法又稱為MAP沉淀法,是通過(guò)向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽,使廢水中的NH4﹢與Mg2+、PO43-在水溶液中反應(yīng)生成磷酸按鎂沉淀,分子式為MgNH4P04.6H20,從而達(dá)到去除氨氮的目的。磷酸按鎂俗稱鳥糞石,可用作堆肥、土壤的添加劑或建筑結(jié)構(gòu)制品的阻火劑。反應(yīng)方程式如下:
Mg2++NH4﹢+PO43-=MgNH4P04
化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)氨氮廢水濃度較高時(shí),應(yīng)用其它方法受到限制,如生物法、折點(diǎn)氯化法、膜分離法、離子交換法等,此時(shí)可先采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行預(yù)處理;化學(xué)沉淀法去除效率較好,且不受溫度限制,操作簡(jiǎn)單;形成含磷酸餒鎂的沉淀污泥可用作復(fù)合肥料,實(shí)現(xiàn)廢物利用,從而抵消一部分成本;如能與一些產(chǎn)生磷酸鹽廢水的工業(yè)企業(yè)以及產(chǎn)生鹽鹵的企業(yè)聯(lián)合,可節(jié)約藥劑費(fèi)用,利于大規(guī)模應(yīng)用。
化學(xué)沉淀法的缺點(diǎn)是由于受磷酸鐵鎂溶度積的限制,廢水中的氨氮達(dá)到一定濃度后,再投人藥劑量,則去除效果不明顯,且使投入成本大大增加,因此化學(xué)沉淀法需與其它適合深度處理的方法配合使用;藥劑使用量大,產(chǎn)生的污泥較多,處理成本偏高;投加藥劑時(shí)引人的氯離子和余磷易造成二次污染。
2、吹脫法
吹脫法去除氨氮是通過(guò)調(diào)整pH值至堿性,使廢水中的氨離子向氨轉(zhuǎn)化,使其主要以游離氨形態(tài)存在,再通過(guò)載氣將游離氨從廢水中帶出,從而達(dá)到去除氨氮的目的。影響吹脫效率的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度等。目前,吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應(yīng)用較多。
吹脫法去除氨氮效果較好,操作簡(jiǎn)便,易于控制。對(duì)于吹脫的氨氮可以用硫酸做吸收劑,生成的硫酸錢制成化肥使用。吹脫法是目前常用的物化脫氮技術(shù)。但吹脫法存在一些缺點(diǎn),如吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢,低溫時(shí)氨氮去除效率低,吹脫的氣體形成二次污染等。吹脫法一般與其它氨氮廢水處理方法聯(lián)合運(yùn)用,用吹脫法對(duì)高濃度氨氮廢水預(yù)處理。
3、催化氧化法
催化氧化法是通過(guò)催化劑作用,在一定溫度、壓力下,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CO2、N2和H2O等無(wú)害物質(zhì),達(dá)到凈化的目的。
催化氧化法具有凈化效率高、流程簡(jiǎn)單、占底面積少等有點(diǎn),多用于處理高濃度氨氮廢水。應(yīng)用難點(diǎn)在于如何防止催化劑流失以及對(duì)設(shè)備的腐蝕防護(hù)。
4、生物法
傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下,經(jīng)過(guò)硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑥亩_(dá)到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段,階段為硝化過(guò)程,在有氧條件下硝化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過(guò)程,在無(wú)氧或低氧條件下,反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?br/>傳統(tǒng)生物法具有效果穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。該法也存在一些弊端,如當(dāng)廢水中C/N比值較低時(shí)必須補(bǔ)充碳源,對(duì)溫度要求相對(duì)嚴(yán)格,低溫時(shí)效率低,占地面積大,需氧量大,有些有害物質(zhì)如重金屬離子等對(duì)微生物有壓制作用,需在進(jìn)行生物法之前去除,此外,廢水中,氨氮濃度過(guò)高對(duì)硝化過(guò)程也產(chǎn)生抑制作用,所以在處理高濃度氨氮廢水前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理,使氨氮廢水濃度小于300mg/L。適用于處理含有有機(jī)物的低濃度氨氮廢水,如生活污水、化工廢水等。
5、膜分離法
膜分離法是利用膜的選擇透過(guò)性對(duì)液體中的成分進(jìn)行選擇性分離,從而達(dá)到氨氮脫除的目的。包括反滲透、納濾和電滲析等。
膜分離法的優(yōu)點(diǎn)是氨氮回收率高,操作簡(jiǎn)便,處理效果穩(wěn)定,無(wú)二次污染等。但在處理高濃度氨氮廢水時(shí),所使用的薄膜易結(jié)垢堵塞,再生、反洗頻繁,增加處理成本,故該法較適用于經(jīng)過(guò)預(yù)處理的或中低濃度的氨氮廢水。
6、離子交換法
離子交換法是通過(guò)對(duì)氨離子具有很強(qiáng)選擇吸附作用的材料去除廢水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫石及交換樹脂等。沸石是一種三維空間結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽,有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴,其中斜發(fā)沸石對(duì)氨離子有強(qiáng)的選擇吸附能力,且價(jià)格低,因此工程上常用斜發(fā)沸石作為氨氮廢水的吸附材料。
離子交換法具有投資小、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、對(duì)毒物和溫度不敏感、沸石經(jīng)再生可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。但處理高濃度氨氮廢水時(shí),再生頻繁,給操作帶來(lái)不便,因此,需要與其他治理氨氮的方法聯(lián)合應(yīng)用,或者用于治理低濃度氨氮廢水。