氨氮废水处理

1、氨氮废水处理2 氨氮废水的危害水环境中存在过量的氨氮会造成多方面的有害影响。(1)由于 NH4+-N 的氧化，会造成水体中溶解氧浓度降低， 导致水体发黑发臭， 水质下降， 对水生动植物的生存造成影响。在有利的环境条件下，废水中所含的有机氮将会转化成NH4+-N, NH4+-N是还原力最强的无机氮形态，会进一步转化成N02-N和N03-N。根据生化反应计量关系，1gNH4+-N氧化成N02-N消耗氧气3.43g，氧化成N03-N耗氧4.57g。(2)水中氮素含量太多会导致水体富营养化，进而造成一系列的严重后果。 由于氮的存在，致使光合微生物 (大多数为藻类 )的数量增加，即水体发生富营养化现象，

2、结果造成：堵塞滤 池，造成滤池运转周期缩短，从而增加了水处理的费用； 妨碍水上运动；藻类代谢的最终产 物可产生引起有色度和味道的化合物；由于蓝-绿藻类产生的毒素，家畜损伤， 鱼类死亡； 由于藻类的腐烂，使水体中出现氧亏现象。水中的N02-N和N03-N对人和水生生物有较大的危害作用。长期饮用N03-N含量超过10mg/L的水，会发生高铁血红蛋白症，当血液中高铁血红蛋白含量达到70mg/L,即发生窒息。水中的N02-N和胺作用会生成亚硝胺，而亚硝胺是“三致”物质。 NH4+-N和氯反 应会生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此当有 NH4+-N 存在时，水处理厂将需要更 大的加氯量， 从而增加

3、处理成本。 近年来， 含氨氮废水随意排放造成的人畜饮水困难甚至中 毒事件时有发生，我国长江、淮河、钱塘江、四川沱江等流域都有过相关报道，相应地区曾 出现过诸如蓝藻污染导致数百万居民生活饮水困难， 以及相关水域受到了 “牵连” 等重大事 件，因此去除废水中的氨氮已成为环境工作者研究的热点之一。1 氨氮废水的来源含氮物质进入水环含氮物质进入水环境的途径主要包括自然过程和人类活动两个方面。境的自然来源和过程主要包括降水降尘、非市区径流和生物固氮等。人类的活动也是水环境各种浸滤液和地表径流中氮的重要来源， 主要包括未处理或处理过的城市生活和工业废水、 等。人工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源

4、， 大量未被农作物利用的氮化合物绝大部分被农田排水和地表径流带入地下水和地表水中。随着石油、 化工、 食品和制药等工 业的发展， 以及人民生活水平的不断提高， 城市生活污水和垃圾渗滤液中氨氮的含量急剧上 升。近年来，随着经济的发展，越来越多含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮在废水中以有机态氮、 氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（N03-N）以及亚硝态氮（N02-N）等多种形式 存在，而氨态氮是最主要的存在形式之一。 废水中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的 氮，主要来源于生活污水中含氮有机物的分解， 焦化、合成氨等工业废水， 以及农田排水等。 氨氮污染源多，排放量大，并且排放的浓度

5、变化大。3 氨氮废水处理的主要技术目前， 国内外氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、 离子交换法、 吹脱法和生物脱 氨法等多种方法，这些技术可分为物理化学法和生物脱氮技术两大类。3.1 生物脱氮法微生物去除氨氮过程需经两个阶段。 第一阶段为硝化过程， 亚硝化菌和硝化菌在有氧条 件下将氨态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程。 第二阶段为反硝化过程， 污水中的硝态氮和 亚硝态氮在无氧或低氧条件下，被反硝化菌（异养、自养微生物均有发现且种类很多）还原转化为氮气。在此过程中，有机物（甲醇、乙酸、葡萄糖等 ）作为电子供体被氧化而提供能量。常见的生物脱氮流程可以分为 3 类，分别是多级污泥系统、单级污泥系统

6、和生物膜系统。3.1.1 多级污泥系统此流程可以得到相当好的 B0D5 去除效果和脱氮效果，其缺点是流程长、构筑物多、基 建费用高、需要外加碳源、运行费用高、出水中残留一定量甲醇等。3.1.2 单级污泥系统单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、 后置反硝化系统及交替工作系统。 前置反硝 化的生物脱氮流程， 通常称为 A/0 流程与传统的生物脱氮工艺流程相比， A/0 工艺具有流程 简单、构筑物少、基建费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点。后置式反硝化系统，因 为混合液缺乏有机物， 一般还需要人工投加碳源， 但脱氮的效果可高于前置式， 理论上可接 近 100%的脱氮。交替工作的生物脱氮流程主要

7、由两个串联池子组成，通过改换进水和出水 的方向， 两个池子交替在缺氧和好氧的条件下运行。 该系统本质上仍是 A/0 系统， 但其利用 交替工作的方式， 避免了混合液的回流， 因而脱氮效果优于一般 A/0 流程。 其缺点是运行管 理费用较高，且一般必须配置计算机控制自动操作系统。3.1.3 生物膜系统将上述 A/O 系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器， 即形成生物膜脱氮系统。 此系统中应有混合液回流， 但不需污泥回流， 在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和 好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。3.2 物化除氮物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、 化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、 液

8、膜 法、电渗析法和催化湿式氧化法等。3.2.1 催化湿式氧化法催化湿式氧化法是 20 世纪 80 年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术。在一定 温度、压力和催化剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2 和 H2O 等无害物质， 达到净化的目的。 该法具有净化效率高 （废水经净化后可达到饮用水 标准）、流程简单、 占地面积少等特点。 经多年应用与实践， 这一废水处理方法的建设及运行 费用仅为常规方法的 60%左右，因而在技术上和经济上均具有较强的竞争力。3.2.2 折点氯化法不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种， 利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将 水中氨去

9、除的化学处理法。 该方法还可以起到杀菌作用， 同时使一部分有机物无机化， 但经 氯化处理后的出水中留有余氯，还应进一步脱氯处理。在含有氨的水中投加次氯酸HCIO,当pH值在中性附近时，随次氯酸的投加，逐步进行下述主要反应：NH3+HC3 NH2CI+H2ONH2CI+HCIS NHCI2+H2ONH2CI+NHCIM N2+3H+3CI投加氯量和氨氮之比（简称CI/N）在5.07以下时，首先进行式反应，生成一氯胺（NH2CI）, 水中余氯浓度增大，其后，随着次氯酸投加量的增加，一氯胺按式进行反应，生成二氯胺（NHCI2），同时进行式反应， 水中的N呈N2被去除。其结果是，水中的余氯浓度随 CI

10、/N的 增大而减小， 当 CI/N 比值达到某个数值以上时， 因未反应而残留的次氯酸 （即游离余氯 ）增多，水中残留余氯的浓度再次增大，这个最小值的点称为不连续点（ 习惯称为折点 ）。此时的 Cl/N比按理论计算为 7.6；废水处理中因为氯与废水中的有机物反应，C1/N 比应比理论值 7.6 高些，通常为 10。此外，当 pH 不在中性范围时，酸性条件下多生成三氯胺，在碱性条件下生 成硝酸，脱氮效率降低。在pH值为6 7、每mg氨氮氯投加量为10mg、接触0.5 2.0h的情况下，氨氮的 去除率为 90%100%。因此此法对低浓度氨氮废水适用。处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH及氨氮浓度。

11、氧化每mg氨氮有时需要910mg氯气折点，氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2进行反氯化，以除去水中残余的氯。虽然氯化法反应迅速，所需设备投资少，但液氯的安全使用和贮存要求高， 且处理成本也较高。 若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替液氯， 会更安全且运行费用可以降 低，目前国内的氯发生装置的产氯量太小， 且价格昂贵。 因此氯化法一般适用于给水的处理， 不太适合处理大水量高浓度的氨氮废水。3.2.3 电渗析法电渗析是一种膜法分离技术， 其利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固 体。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压， 当进水通过多对阴阳离子渗透膜时， 铵离 子及其他离子在

12、施加电压的影响下， 通过膜而进入另一侧的浓水中并在浓水中集， 因而从进 水中分离出来。3.2.4 吹脱法吹脱法是将废水调节至碱性， 然后在汽提塔中通入空气或蒸汽， 通过气液接触将废水中 的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽，可升高废水温度，从而提高一定pH 值时被吹脱的氨的比率。 用该法处理氨时， 需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准，以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工有色金属 冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。3.2.5 离子交换法离子交换法的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂 ）上的可交换离子与废水中的其它同性离子的交换反应， 是

13、一种特殊的吸附过程， 通常是可逆性化学吸附。 沸石是一种天然离 子交换物质，其价格远低于阳离子交换树脂，且对 NH4+-N 具有选择性的吸附能力，具有较高的阳离子交换容量，纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每 100g 相当于 213 和 223mg 物质的量 (m.e) 。但实际天然沸石中含有不纯物质，所以纯度较高的沸石交换容量 每 100g 不大于 200m.e ，一般为 100 150m.e 。沸石作为离子交换剂，具有特殊的离子交 换特性，对离子的选择交换顺序是： Cs(I )>Rb(I )>K(I )>NH4+>Sr(I )>Na( I )>

14、Ca(n )>Fe(川)>AI(川)>Mg( n )>Li( I )。工程设计应用 中，废水 pH 值应调整到 6 9，重金属大体上没有什么影响；碱金属、碱土金属中除Mg以外都有影响，尤其是 Ca 对沸石的离子交换能力影响比 Na 和 K 更大。沸石吸附饱和后必 须进行再生，以采用再生液法为主，燃烧法很少用。再生液多采用NaOH和NaCI。由于废水中含有Ca2+,致使沸石对氨的去除率呈不可逆性的降低，要考虑补充和更新。3.2.6 化学沉淀法化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂， 与水中的溶解性物质发生反应， 生成难溶于水 的盐类，形成沉渣易去除，从而降低水中溶解性物质的含

15、量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时，会发生如下反应：NH4+PO43-+Mg2+ MgNH4PO4 J生成难溶于水的 MgNH4PO4沉淀物，从而达到去 除水中氨氮的目的。采用的常见沉淀剂是 Mg(OH)2和H3PO4，适宜的pH值范围为9.0 11，投加质量比 H3PO4/Mg(OH)2 为 1.53.5。废水中氨氮浓度小于 900mg/L 时，去除率 在90%以上，沉淀物是一种很好的复合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的价格比较贵，成本较高，处理高浓度氨氮废水可行，但该法向废水中加入了PO43-，易造成二次污染。3.2.7 液膜法自从 1986 年黎念之发现乳状