高浓度氨氮废水处理技术

1、氨氮的来源及危害

今天漓源环保给大家介绍一下高浓度氨氮废水处理技术，水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、某些工业废水，如焦化废水和合成氨、化肥厂废水、农田排水、养殖水中过剩饲料及过度施肥等。大量的氨氮废水直接排入水体会造成水体富营养化，导致水草、蓝藻等生物大量繁殖，破坏生态平衡，引发系列环境问题，严重危害生态安全。在好氧条件下，亚硝化菌、硝化菌会将水体中的氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，对饮用水和水产生物产生很大危害。

2、氨氮处理技术

由于氨氮废水难于处理，对环境危害大，因此氨氮废水处理技术一直是国内外研究热点。目前，国内外高浓度氨氮废水处理技术按处理方式和原理不同，主要可以分为生物法、物理化学法和多种技术联合使用。

2.1生物法

生物法是利用微生物的生命活动，通过氨化、硝化、反硝化等一系列反应使废水中的氨氮终转变为无害的氮气排放。主要包括传统生物硝化反硝化技术、同步硝化反硝化技术、短程硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术等。

2.1.1传统生物硝化反硝化技术

传统生物硝化反硝化技术包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指硝酸盐和亚硝酸盐菌在好氧条件下，将氨氮氧化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮；反硝化过程是指在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气，从而达到去除氨氮的目的。由于硝化细菌和反硝化细菌对生长环境需求不同，因此在生物法处理工艺中，硝化和反硝化过程往往在两个不同的反应器内或同一反应器的不同阶段进行。传统生物硝化反硝化技术中较为成熟的工艺有A/O法、A2/O法、接触氧化法、SBR序批式活性污泥法等。它们具有出水水质稳定，操作简单，成本低等优点。但也存在一些弊端，比如对于低碳氮比废水，需要外加碳源，使运行费用增加；而在处理高浓度氨氮废水时，高游离氨对硝化细菌有抑制作用，从而导致出水水质难以达标，此外，传统的生物硝化反硝化技术还存在能耗大、处理周期长、易引起二次污染等缺点。

2.1.2同步硝化反硝化技术

同步硝化反硝化(SND)技术是指硝化与反硝化过程在同一个反应器中同时进行。废水中溶解氧受扩散速率的限制，在微生物絮体或生物膜表面浓度较高，好氧硝化细菌和氨化细菌占优势，越深入微生物絮体或生物膜内部，溶解氧浓度就越低，形成缺氧区，利于反硝化细菌的生长繁殖，从而为实现同步硝化反硝化提供了条件。

2.1.3短程硝化反硝化技术

短程硝化反硝化技术是指在同一个反应器中，氨氧化细菌先在有氧的条件下将氨氧化成亚硝酸盐，然后在缺氧条件下，反硝化细菌以有机物或外加碳源作为电子供体，将亚硝酸盐转变为氮气。范美霖等将短程硝化细菌接种到生物膜反应器(MBR)上，将反硝化细菌接种到上流式厌氧生物滤池(AF)中，构建了生物强化的MBR-AF短程硝化反硝化工艺，研究发现，在30℃下，随运行时间增加，总氮去除率也随着升高，高可达90%以上。

2.1.4厌氧氨氧化技术

厌氧氨氧化技术是指在缺氧或厌氧条件下，微生物以氨氮为电子受体，以亚硝酸盐或硝酸盐为电子供体，将NH+4、NO-2或NO-3转化成氮气的过程。

2.2物理化学法

物理化学法是利用物理和化学的综合作用使氨氮废水得以净化。主要包括吹脱法、折点氯化法、离子交换法、磷酸铵镁沉淀法等处理技术。

2.2.1吹脱法

吹脱法是通过加入碱调节pH值，使离子氨(NH+4)转为游离氨，再通入蒸汽或空气进行解吸，将氨从水相转入气相，从而达到去除氨氮的目的。低浓度氨氮废水通常在常温下用空气吹脱，而高浓度氨氮废水，如：化肥、石油化工、炼钢、有色金属冶炼、有机化工等行业废水则常用蒸汽进行吹脱。吹脱法处理氨氮废水的优点在于氨氮去除效果稳定，操作过程简单，但也存在吹脱效率有限，受环境因素影响大，动力消耗大，运行成本高，塔板易堵塞以及调整pH时药剂消耗量大等缺点，还需考虑氨氮排放带来的二次污染问题。

2.2.2折点氯化法

折点氯化法是向废水中通入足量氯气或投加次氯酸钠，将氨氮氧化成无害氮气。当氯气通入量达到某一点时，水中游离氯含量低，氨的浓度降为零。若继续通入氯气，水中的游离氯就会增多。因此，将该点称之为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。

折点氯化法氨氮去除率高，处理效果稳定，不受水温影响，但存在加氯量大，处理费用高、副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染等缺点。在实际应用过程中，后续还需要消耗大量碱试剂来中和产生的酸，从而增加了出水中总溶解性固体的含量，因此折点氯化法一般适用于给水或饮用水深度脱氮处理，不适合处理大量高浓度氨氮废水。

2.2.3离子交换法

离子交换法是利用离子交换剂(不溶性离子化合物)内的可交换离子与溶液中的同性阳离子(NH+4)进行交换反应，把大量的NH+4都吸附到不溶性离子化合物表面，从而实现氨氮的去除。常用的离子交换剂有沸石、膨润土和活性炭等。

2.2.4磷酸铵镁沉淀法

磷酸铵镁沉淀法(MAP法)是通过向废水中投加镁盐和磷酸盐，在碱性条件下生成磷酸铵镁结晶沉淀，从而去除水中的NH+4-N。反应化学方程式如下：Mg2++NH+4+PO3-4+6H2O→MgNH4PO4.6H2O↓将所得的磷酸铵镁固体进行酸溶、热解等处理，可以将MAP转变MgHPO4(MHP)，制得的MgHPO4可以用来重复吸附氨氮，从而实现“吸附-解吸再生-再吸附"的循环过程。

磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水具有反应迅速、工艺简单、不受温度和水中毒素影响、去除率高的优点，适合高浓度废水的处理。但该方法需要投加大量的磷酸盐和镁盐药剂，还需要添加氢氧化钠来调节pH，成本较高，生成的MAP再生手段较为苛刻，不适合工业应用，因此寻求廉价的沉淀剂、优化再生手段一直都是磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水需要解决的关键问题。

2.3多种技术联用

单一的氨氮处理技术往往达不到理想的效果，采用两种或两种以上的处理技术可以弥补单一方法的不足。

3.结语与展望

总体而言，氨氮废水处理的各种工艺技术，都有各自的优势与不足。生物法出水水质较稳定，运行成本低，便于管理，但运行周期长，脱氮效率低，易受进水水质和环境因素影响，还易造成二次污染，适用于大规模的低氨氮废水处理工程。物化法脱氮速率快，氨氮去除率高，但投资和运行费用较高，一般适用于高浓度氨氮废水的预处理。

高浓度氨氮废水，比如垃圾渗滤液、焦化废水、稀土冶炼废水等，成分复杂，废水性质差异较大，高浓度氨氮废水处理技术直接采用单一的生物处理技术或物理化学技术都难以取得良好的氨氮去除效果，水质排放难以达标。因此，多种脱氮技术联用将是高浓度氨氮废水处理研究的一个发展趋势，而多种技术联用需要充分考虑多种技术的衔接，必须对进水水质、各工艺流程处理后的出水水质以及各工艺流程对进水水质要求进行深入的系统分析，以便实现多种技术的衔接，达到理想的氨氮去除效果。

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