高氨氮废水处理技术研究进展

高氨氮废水处理技术研究进展

韦可谋

广西博世科环保科技股份有限公司 广西南宁市 530000

摘要：随着我国经济的快速发展，水体的氮磷污染日益严重，特别是来源于焦化、化肥、石油化工、化学冶金、食品、养殖等行业以及垃圾渗滤液的高浓度氨氮废水，排放量大，成分复杂，毒性强，对环境危害大，处理难度又很大，使得氨氮废水的污染及其治理一直受到全世界环保领域的高度重视。文章主要针对氨氮废水处理技术研究进展的难题及发展方向进行了分析。

关键词：氨氮废水；高氨氮废水；废水处理技术

前言

氨氮浓度质量大于500mg/L属于高浓度氨氮废水，氨氮可谓是日益猖狂，肆虐无数，成为危害生态环境以及人类健康的一大要素！近三十年来，在氨氮废水、特别是高浓度氨氮废水的处理技术方而，取得了不断的进步。目前，常用的脱除氨氮方法主要有生化法、氨吹脱（空气吹脱与蒸汽汽提）法、折点氯化法、离子交换法和磷酸铵镁沉淀（MAP）法等。这些处理工艺各有特色，但也各有一定的局限性，就国内外高浓度氨氮废水处理现状来看，国内多采用生化法和氨吹脱法，国外则多采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。

1、高氨氮废水处理技术现状和应用情况

高浓度的氨氮废水中所含有的氨氮浓度极高，并对环境造成了极大的危害。我国每年的在工业生产中会产生大量的高浓度氨氮废水，并且呈现逐年增加的趋势。高氨氮废水的处理方式比较多，就其各自的特点可以分为两大类，物化法和生物法，下文中对两大类又做了详细的介绍。

2.生物脱氮方法

2.1传统的生物脱氮方法

传统的生物脱氮技术主要包括A/O、A2/O、氧化沟以及各种改进型SBR(多级SBR法、A-SBR法、膜-SBR法等)工艺，在处理高氨氮废水时，通常采用前置物化脱氮工艺将进水氨氮浓度降至生物处理适宜范围内。

传统生物脱氮工艺处理高氨氮废水时存在的主要问题有：①需要增大供氧量，这将增加处理系统的基建投资和供氧动力费用；②刚于缓冲能力差的高氨氮废水，还需要增大体系的碱度以维持反硝化所需的pH范围；③一些高氨氮废水中存在大量的游离氨，将对微生物的活性产生抑制作用，从而影响整个系统的除污效果；④可能需要投加大量碳源以满足反硝化要求，导致处理成本偏高。

2.2同步硝化反硝化(SND)

同步硝化反硝化可简化工艺流程，缩短水力停留时间，减小反应器的体积和占地面积。目前关于同步硝化反硝化已有较多研究报道，如在移动床生物膜系统、序批式生物膜反应器、序批式活性污泥反应器、膜生物反应器中均可实现同步硝化反硝化脱氮等。郝火凡等采用序批式生物膜反应器（SBBR）处理实际垃圾渗滤液，250d的试验表明，SBBR系统能够稳定高效地同步去除高浓度有机物和高浓度氨氮，对COD的去除率平均为86.8%，对TN的平均去除率分别为73.8%（DO=0.45mg/L）和30%（DO=1.19mg/L）左右；试验结果还表明FA是影响系统SND类型的主要因素，DO可促进亚硝酸型SND向硝酸型SND的转化。

2.3短程硝化反硝化法

目前短程硝化反硝化比较有代表性的工艺为SHARON工艺，该工艺采用完全混合反应器(CSTR)，通过控制温度和HRT可以自然淘汰硝化菌，使反应器中的亚硝酸菌占绝对优势，从而使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段，并通过间歇曝气便可达到反硝化的目的。

侯巧玲等在传统生物脱氮的基础上通过对pH和DO的控制实现了短程硝化，并探讨了此过程的影响因素。试验结果表明，A/O工艺在27~30℃，pH值为7.5~8.5，DO为1.0~1.5mg/L的条件下即可形成比较稳定的短程硝化；避光有利于亚硝态氮的积累，但是不会成为向短程硝化转变的主导因素，短程硝化过程的实现是几种因素共同作用的结果。

徐峥勇等采用自主设计的SBBR反应器应用短程硝化反硝化法处理氨氮浓度含量较高的垃圾渗滤液，并对其脱氮机理进行分析。试验结果表明在保持(32±0.4)℃的环境温度下，经过58d的驯化和33d的稳定运行，SBBR反应器的脱氮效率最高达到95%。

2.4厌氧氨氧化

马富国等在处理消化污泥脱水液时采用“缺氧滤床/好氧悬浮填料生物膜工艺”实现部分亚硝化，然后进行厌氧氨氧化（ANAMMOX），通过综合调控进水氨氮负荷、进水碱度氨氮、水力停留时间（HRT）等运行参数，可以调节出水NO₂--N/NH₄+-N的比率，能够较好地实现部分亚硝化反应以完成厌氧氨氧化，ANAMMOX对氮的去除率达到83.8%。

表1 几种新型生物脱氮工艺的节能减耗比较

3.氨吹脱化学法

吹脱法已广泛应用于化肥厂废水、垃圾渗滤液、石化、炼油厂等含氨氮废水。吹脱法用于脱除水中氨氮。即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。

控制吹脱效率高低的关键因素是水温，气液比、pH。

在水温25℃，吹脱的气液比控制在3000~3800左右，pH控制在10.5，可使吹脱效率大于90%，为了保证出水质量，吹脱法适用于处理氨氮为500~1000mg/L的废水。

温度也会影响吹脱效率，吹脱法水温低时处理效率很低，不适合在寒冷的冬天使用，废水温度升高，游离氨的比例增加，其处理效率升高。

因此汽提法是吹脱法的改进版。其采用蒸汽为载体，提高氨氮处理效率。汽提塔更适用于处理氨氮为2000~4000mg/L的废水。但汽提塔运行一段时间后，汽提塔内会结垢，从而影响处理效率。

4.物化生物联合法

通过对以上各种氨氮脱除方法的比较可知，生物脱氮技术具有处理效果好、处理过程稳定可靠和操作管理方便等优点，为水体中氨氮的去除提供了有效手段。生化法对氨氮的去除形式多种多样，经济且无二次污染。但是高浓度的氨氮对微生物的活性会有抑制作用，从而导致出水水质难于达标排放。另外，如仅靠生物处理进行硝化或反硝化脱氮，必须外加碳源并改变碱度，致使处理费用偏高。因此，为了减轻生物处理的负荷，必须对高氨氮废水进行预处理。目前，常用的预处理方法有空气吹脱法、絮凝沉淀法、折点加氯法、沸石吸附法、蒸氨法等。絮凝沉淀法虽然可以用于高氨氮废水的预处理，但运行费用高；折点加氯法和沸石吸附法都适用于深度处理，但前者液氯费用太高且难保存，而后者再生液的处理仍是一个问题;蒸氨法能耗大，成本高，且固定铵盐的脱除率低，总NH₃-N含量高，会使后续活性污泥生化处理的负荷较大；氨吹脱法具有工艺流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，是高浓度氨氮废水最经济的预处理方法，同时又可以回收氨氮。

5.气水分离膜法

在气水分离膜的一侧是高浓度氨氮废水（也称料液），另一侧是酸性水溶液或水(也称吸收液，多采用酸)。当在料液侧温度T1>20摄氏度，pH1>9，P1>P2保持一定压力差的条件下，废水中的钱离子NH4+就变为游离氨NH3，经过料液侧界面扩散至膜表面，在膜表面两侧氨分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。反应方程是：

2NH₃+H₂SO₄=(NH4)2SO₄

NH₃+HNO₃=NH₄NO₃

生成的铵盐质量浓度可达20%~30%，成为清洁的工业原料。而废水中的氨氮可以降至15mg/L以下，也可以根据生物处理的需要，将氨氮浓度降到某一规定值。根据实践经验与数据显示，可将氨氮废水的处理分为高、中、低三类，其处理方法也根据其水质特点有所不同。

6结语

尽管上述每种处理方法都能获得较好的氨氮去除效果，但对于一些较高浓度的氨氮废水单独采用一种方法处理还难以使废水中氨氮达到排放标准，而往往需多种技术组合处理。高浓度的氨氮废水的处理技术处理费用通常比较高，相关技术操作中也存在这样或那样的问题，许多问题尚待解决。在对于高氨氮废水处理工程实践中，需要把握氨氮的相关特点和反应过程，利用脱氮原理分析进行废水的处理工艺分析，不断改进提升现有脱氮技术,对于整个社会的可持续进步、发展具有十分重要的意义。

参考文献

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