污水处理中氨氮去除方法综述

氨氮废水的处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、生物脱氨法等多种方法，这些技术可大致分为物理化学法和生物脱氮技术两大类。

1生物脱氮法

微生物去除氨氮的过程要经历两个阶段。第一步是硝化过程，硝化菌和硝化菌在氧气条件下将氨氮转化为亚硝化态氮和硝态氮的过程。第二个阶段是脱氮过程，污水中的硝态氮和亚硝酸态氮在无氧或低氧条件下，被反硝化菌(在异养、自养微生物中均发现，种类繁多)还原转化为氮气。在这个过程中，有机物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作为电子供体被氧化，提供能量。常见的生物脱氮工艺可分为三类，分别为多级污泥系统、单级污泥系统和生物膜系统。

1.1多级污泥系统

该工艺可以获得相当好的BOD5去除效果和脱氮效果，但其缺点是工艺长、构筑物多、建设费用高、需要增加碳源、运行成本高、出水中残留一定量的甲醇等。

1.2单级污泥系统

单级污泥系统的形式包括前置脱氮系统、后置脱氮系统及交替工作系统。前置脱氮的生物脱氮工艺，一般称为A/O工艺，与传统生物脱氮工艺相比，A/O工艺具有工艺简单、构筑物少、建设费用低、无需增加碳源、出水水质高等优点。后置式脱氮系统由于混合液中有机物不足，一般需要人工投加碳源，但脱氮效果好于前置式，理论上可接近100%脱氮。交替作用的生物脱氮过程主要由两个串联池组成，通过改变进水和出水方向，两个池交替在缺氧和好氧条件下运行。该系统本质上仍然是A/O系统，但采用交替工作的方式，避免了混合液的回流，脱氮效果优于一般的A/O工艺。缺点是运营管理成本高，一般必须配置计算机控制自动操作系统。

1.3生物膜系统

通过将上述A/O体系中的缺氧池和好氧池变更为固定生物膜反应器，形成生物膜脱氮系统。该系统需要混合液回流，但不需要污泥回流，缺氧好氧反应器中保存有两个适应脱氮、好氧氧化和硝化反应的污泥系统。

2去除物化氮

去除一氧化二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、液膜法、电渗析法、催化湿式氧化法等。

2.1点氯化法

不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种化学处理法，是利用水中氨与氯反应生成氮气来去除水中氨的化学处理法。该方法可以起到杀菌作用，同时部分有机物可以无机化，但在经氯化处理的出水中有残留余氯，还需脱氯处理。含氨水给予次氯酸HClO，pH值接近中性时，随着次氯酸的给予，分阶段进行以下主要反应：

NH3HClONH2ClH2O

NH2ClHClONHCl2H2O

NH2ClNHCl2N23H3Cl-

投入氯量与氨氮之比(简称Cl/N)为5.07以下时，首先进行式反应，生成一氯胺(NH2Cl)，水中余氯浓度增大，然后，随着次氯酸投入量的增加，一氯胺如式所示

结果表明，水中余氯浓度随Cl/N的增大而降低，当Cl/N比值达到某一数值以上时，未反应残留的次氯酸即游离余氯浓度增大，水中余氯浓度再次增大。这个最小值的点称为不连续点。此时Cl/N比按理论计算为7.6；在废水处理过程中，由于氯与废水中的有机物发生反应，C1/N比略高于理论值7.6，通常为10。另外，pH不在中性区时，酸性条件下多生成三氯胺，碱性条件下多生成硝酸，脱氮效率降低。

pH为6~7、每mg氨氮投氯量为10mg、接触为0.5~2.0h时，氨氮去除率为90%~100%。因此，该方法适用于低浓度氨氮废水。

处理所需的实际氯气量取决于温度、pH和氨氮浓度。每mg氨氮可能需要9~10mg的氯气转折点，氯化法处理后的水在排放前需用活性炭或SO2反氯化去除水中的余氯。氯化法反应快，所需设备投资少，但液氯安全使用和储存要求高，处理成本也高。用次氯酸或二氧化氯发生器代替液氯可以更安全、降低运行成本，但目前国内含氯发生器的产氯量太小，价格昂贵。因此氯化法一般适合给水处理，不太适合大水量高浓度氨氮废水的处理。

2.2化学沉淀法

化学沉淀法是指将某些化学药剂投入水中，与易溶于水的物质发生反应，生成难溶于水的盐类，容易形成沉渣去除，使易溶于水的物质含量降低。向含有NH4的废水中加入PO43-和Mg2离子，会发生如下反应。

NH4PO43-Mg2MgNH4PO4生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物，达到去除水中氨氮的目的。常用沉淀剂为mg(oh)2和H3PO4，适宜pH为9.0~11，投加质量比h3po4/mg)oh)2为1.5~3.5。废水中氨氮浓度低于900mg/L时去除率在90%以上，沉淀物是良好的复合肥。mg(oh)2和H3PO4价格较高，成本较高，可以处理高浓度氨氮废水，但该方法在废水中添加PO43-，容易引起二次污染。2.3离子交换法

离子交换法的本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其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。沸石是天然离子交换物质，比阳离子交换树脂便宜得多，对NH4-N有选择性吸附能力，具有较高的阳离子交换容量。纯丝光沸石和高岭石的阳离子交换容量平均每100g相当于213和223mg的物质质量(m.e)。然而，由于实际天然沸石中含有杂质，高纯度的沸石交换容量为每100g200m.e以下，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，离子选择交换顺序为cs(I)

在工程设计应用中，废水pH值应调整为6~9，基本无重金属

影响；碱金属、碱土金属除Mg外还有其他影响，特别是Ca对沸石的离子交换能力影响大于Na和k。沸石必须在吸附饱和后再生，以采用再生液法为主，很少使用燃烧法。再生液多使用NaOH和NaCl。由于废水中含有Ca2，沸石的氨去除率不可逆转地降低，需要考虑补充和更新。

2.4吹气法

吹脱法将废水调节至碱性后，向汽提塔通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽，废水温度上升，一定pH下被吹走的氨比例上升。用此方法处理氨时，应考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准，不造成二次污染。低浓度废水通常在常温下被空气吹走，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被蒸汽吹走。

2.5液膜法

自1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法得到了广泛的研究。很多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术，特别适用于低浓度金属离子纯化和废水处理等工艺。乳态氮NH3-N易溶于膜相的油相，通过膜相的扩散移动，从膜相外的高浓度外侧到达膜相内侧和内相界面，发生膜内相与酸的脱离反应，生成的NH4不溶于油相，稳定在膜内相，由于膜内外两侧的氨浓度差，氨分子吸附在膜表面2.6电渗析法

电渗析是一种利用阴阳膜对之间施加的电压去除水溶液中溶解固体的膜法分离技术。在电渗析室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，铵离子和其他离子在外加电压的影响下通过膜进入另一侧的浓水中，通过聚集在浓水中与进水分离。