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(jià)值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)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(diǎn)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(huì)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(duì)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(shí)氨氮去除效率不高。

采用超聲波吹脫技術(shù)對(duì)化肥廠高濃度氨氮廢水(例如882mg/L)進(jìn)行了處理試驗(yàn)。工藝條件為pH=11，超聲吹脫時(shí)間為40min，氣水比為1000：1試驗(yàn)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(jià)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(shí)，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(shí)發(fā)現(xiàn)在pH=11.5，反應(yīng)時(shí)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(shí)通過曝氣脫氨氮，在第17小時(shí)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(shí)，氨氮去除率達(dá)到了78.5%，且在吸附時(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡(jiǎn)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(dòng)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(shí)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(shí)間為20min，沉淀時(shí)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(duì)于磷酸鹽和氨氮會(huì)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(fèi)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(yàn)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(chǎng)廢水，結(jié)果表明，pH是最重要的控制參數(shù)，當(dāng)終點(diǎn)pH≈9.6時(shí)，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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