高濃度氨氮廢水處理工藝

高濃度氨氮廢水處理工藝

    隨著工農業(yè)生產的發(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，已經成為環(huán)境的主要污染源，引起了各界的關注。經濟有效地控制氨氮廢水污染已經成為當今環(huán)境工作者面臨的一個主要問題。

1氨氮廢水來源

   含氮物質進入水環(huán)境的途徑主要包括自然過程和人類活動。含氮物質進入水環(huán)境的自然來源和過程主要包括降水和降塵、非城市徑流和生物固氮。人類活動也是水環(huán)境中氮的重要來源，主要包括未經處理或處理的城市和工業(yè)廢水、各種瀝濾液和地表徑流等。合成化肥是水體氮營養(yǎng)的主要來源。農作物未利用的大量氮化合物主要通過農田排水和地表徑流帶入地下水和地表水。隨著石油、化學工業(yè)、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展和人民生活水準的提高，都市生活污水和垃圾滲出水中氨氮的含量急劇上升。近年來，隨著經濟的發(fā)展，任意排放含氮污染物給環(huán)境帶來了巨大危害。氮以有機氮、氨氮( NH4+-N )、硝酸氮( NO3--N )和亞硝酸氮( NO2--N )等多種形態(tài)存在于廢水中，氨氮是最主要的存在形態(tài)之一。廢水中的氨氮是指作為游離氨和離子性銨存在的氮，其來源于生活污水中含氮有機物質的分解、焦炭、合成氨等工業(yè)廢水、農田排水等。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

    如果氨氮在水環(huán)境中過剩存在，會對多方面產生有害的影響。

(1)由于NH4+-n的氧化，水體中的溶解氧濃度降低，水體發(fā)黑變臭，水質降低，影響水生動植物的生存。在有利的環(huán)境條件下，廢水中含有的有機氮變化為NH4+ n、NH4+ n還原力最強的無機氮形態(tài)，還變化為NO2--N和NO3--N。根據生物化學反應的計量關系，1gNH4+-N氧化為NO2--N消耗了3.43 g氧，氧化為NO3--N消耗了4.57g氧。

(2)水中氮過多會導致水體富營養(yǎng)化，從而造成一系列嚴重后果。由于氮的存在，光合成微生物(大部分是藻類)的數量增加，水體產生富營養(yǎng)化現象，結果:堵塞過濾池，縮短過濾池的運轉周期，增加水處理的費用，妨礙水上運轉的藻類代謝的最終產物會產生引起色度和味道的化合物

(3)水中的NO2--N和NO3--N對人和水生生物有很大的危害作用。長期飲用NO3-N含量超過10毫克/升的水會導致高鐵血紅蛋白血癥。當血液中高鐵血紅蛋白含量達到70毫克/升時，就會發(fā)生窒息水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺，而亞硝胺是“三致”物質。NH4+-N與氯反應生成氯胺，氯胺的消毒效果小于游離氯。因此，當NH4+-N存在時，水處理廠將需要更多的氯添加，從而增加處理成本。近年來，由含氨氮廢水隨意排放造成的飲水困難甚至中毒事件時有發(fā)生。我國長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域已有相關報道。相應地區(qū)也發(fā)生了藍藻污染等導致數百萬居民飲水困難和相關水域“卷入”的重大事件。因此，廢水中氨氮的去除已成為環(huán)境工作者研究的熱點之一。

氨氮廢水處理的三大技術

現階段，世界各國氨氮廢水處理可分成物理學法和微生物脫氮技術性兩類。

吹脫法

吹脫法是通過調節(jié)酸堿度至堿性來去除氨氮，使廢水中的氨離子轉化為氨，氨主要以游離氨的形式存在，然后用載氣將游離氨從廢水中帶出，從而達到去除氨氮的目的。影響鼓風效率的主要因素有pH、溫度、氣液比、氣流速度、初期濃度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應用較多。

研究了反萃法去除垃圾滲濾液中的氨氮。結果表明，控制汽提效率的關鍵因素是溫度、氣液比和酸堿度。當水溫大于2590，氣液比約為3500，酸堿度約為10.5時，氨氮濃度高達2000-4000毫克/升的垃圾滲濾液的去除率可達90%以上。

對含有( NH4)2SO的高濃度氨氮廢水進行研究的結果，p h =1~1. 5，吹脫溫度80℃，吹脫時間120min，廢水中氨氮去除率達到了99.2%。

用逆流吹脫塔吹脫高濃度氨氮廢水的結果表明，吹脫效率隨pH值的增大而增大:氣液比越大，氨吹脫物質推進力越大，吹脫效率也越大。

吹脫法除氨氮效果好，操作簡單，控制容易。對于吹出的氨氮，硫酸可用作吸收劑，生成的硫酸可用作肥料。吹脫法是目前常用的物化脫氮技術。但汽提方法存在汽提塔結垢頻繁、低溫氨氮去除效率低、汽提氣體造成二次污染等缺點。吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法并用，吹脫法預處理高濃度氨氮廢水。

厭氧氨氧化反應

厭氧氨氧化(厭氧氨氧化)是在缺氧條件下，以亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮為電子受體，由自養(yǎng)細菌直接將氨氮氧化成氮的過程。

研究了溫度和PH對厭氧氨氧化生物活性的影響，結果表明該微生物的最佳反應溫度為30℃，PH為7.8。

研究厭氧氨氧化反應器處理高鹽度、高濃度含氮廢水的可行性。結果表明，高鹽分顯著抑制了厭氧氨的氧化活性，這種抑制具有可逆性。在30g/L-1(以NaC1計)鹽度標準下，未訓化淤泥的厭氧發(fā)酵氨空氣氧化特異性比對比(無鹽水體標準)低67.5%：訓化淤泥的厭氧發(fā)酵氨空氣氧化特異性比對比低45.1%。從高鹽分環(huán)境轉移到低鹽分環(huán)境時，馴化污泥的厭氧氨氧化活性提高43.1%。但反應器長期運行于高鹽度條件下，容易出現功能衰退。

與傳統(tǒng)式微生物法對比，厭氧發(fā)酵氨空氣氧化不用另加碳源，需氧量低，不用實驗試劑開展中合，淤泥生產量少，是較經濟發(fā)展的微生物脫氮技術性。厭氧氨氧化的缺點是反應速度慢，必要的反應器容積大，碳源不利于厭氧氨氧化，對解決生化學上惡劣的氨氮廢水有現實意義。

膜分離法的目的是利用膜的選擇性透過性來選擇性地分離液體中的成分，除去氨氮。包括反滲透、納濾和電滲析等。危害分離膜法的要素有膜特點、工作壓力或工作電壓、pH值、溫度及其氨氮濃度值等。

根據稀土冶煉廠氨氮廢水的水質，采用氯化銨和氯化鈉模擬廢水進行反滲透對比實驗。結果表明，在相同條件下，反滲透對氯化鈉的去除率較高，氯化銨的產水量較高。氨氮污水經ro反滲透解決后NH4Cl去除率為77.3%，可做為氨氮污水的歸一化處理。反滲透技術可以節(jié)約能源，熱穩(wěn)定性較好，但耐氯性、抗污染性差。

采用生化-納濾膜分離工藝處理垃圾滲濾液，85%-90%的滲透液達標排放，只有0%-15%的濃縮污水和污泥返回到廢水池。Ozturki等人對土耳其Odayeri垃圾滲濾液經納濾膜處理，氨氮去除率約為72%。納濾膜要求的壓力比反滲透膜低，操作方便。

電滲析是通過在陰極和陽極膜對之間施加電壓來去除水溶液中溶解的固體。氨氮廢水中的氨離子和其他離子通過電壓，隔著膜濃縮到含氨的濃水中，達到了去除的目的。

采用電滲法處理高濃度氨氮無機廢水取得了良好的效果。對于濃度為2000-3000毫克/升的氨氮廢水，氨氮去除率可達85%以上，同時可得到濃度為8.9%的濃氨水。電滲析法運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮的量成正比。電滲析法不受酸堿度、溫度和壓力的限制，易于操作。

該膜分離方法具有氨氮回收率高、操作簡單、處理效果穩(wěn)定、無二次污染等優(yōu)點。然而，在處理高濃度氨氮廢水時，使用的膜容易結垢堵塞，再生和反沖洗頻繁，增加了處理成本。