高氨氮廢水處理工藝分析

鐘翠蘭 黃錦文

重慶市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400020

正文：

廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機(jī)氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等。

高氨氮廢水的排放可引起水體富營養(yǎng)化，且氨在硝化細(xì)菌的作用下氧化為亞硝酸鹽及硝酸鹽，硝酸鹽由飲用水而誘發(fā)嬰兒的高鐵血紅蛋白癥，而亞硝酸鹽水解后生成的亞硝胺具有致癌性，威脅人類的健康。因此，對(duì)高氨氮廢水進(jìn)行治理具有非常重要的意義。

（1）處理工藝簡介

高氨氮廢水的治理方法有很多，大致可分為兩類，一為生物脫氮法即生物硝化反硝化，二為物化法，包括折點(diǎn)加氯、吹脫和離子交換、化學(xué)沉淀法。

生物脫氮法：是利用微生物（反硝化菌）處理廢水中氮污染物的生物轉(zhuǎn)化法，廢水中的氮氧化合物通過硝化、反硝化作用被轉(zhuǎn)化為對(duì)分子氮（N2）逸出返回大氣。硝化：在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程。反硝化：在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌的作用，將NO2-N和NO3-N還原成N2的過程。影響反硝化的環(huán)境因素有：碳源、溫度、pH值、溶解氧。當(dāng)廢水中含有足夠的有機(jī)碳源可供生物脫氮使用時(shí)，可不外加氮源。反硝化作用最適宜的運(yùn)行溫度是20-40℃，低于15℃時(shí)，反硝化速率將明顯下降。反硝化作用最佳pH值為6.5-7.5。一般缺氧段的溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下，好氧段控制在3mg/L左右。

折點(diǎn)加氯：將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的過程。折點(diǎn)加氯法的優(yōu)點(diǎn)是可通過控制加氯量和對(duì)流量進(jìn)行均化，使廢水中全部氨氮降為零，同時(shí)達(dá)到消毒的目的。其缺點(diǎn)是采用折點(diǎn)加氯法處理后的出水中會(huì)殘留余氯，需要在排放前采用活性炭或二氧化硫進(jìn)行反氯化。去除1mg殘留氯大約需要1mg左右的二氧化氯。處理氨氮廢水所需實(shí)際氯氣或次氯酸鈉的投加量取決于進(jìn)水氨氮濃度、溫度和pH值。一般氨氮濃度低于50mg/L時(shí)采用此法較經(jīng)濟(jì)。

吹脫：將氣體（載氣）通入水中，使之相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發(fā)性物質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除污染物的目的。常用空氣或水蒸汽作載氣。吹脫法處理高氨氮廢水具有處理效率高、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但需將進(jìn)水pH調(diào)至堿性，吹脫出的氨氣可能會(huì)隨空氣進(jìn)入大氣，從而引起二次污染，且管道、設(shè)備等易結(jié)垢。

離子交換法：固體顆粒和液體的界面上發(fā)生的離子交換過程。離子交換法選用對(duì)NH4+離子有很強(qiáng)選擇性的沸石作為交換樹脂，從而達(dá)到去除氨氮的目的。

化學(xué)沉淀法：其原理是在氨氮廢水中投加沉淀劑MgCl2和Na2HPO4，與NH4+反應(yīng)生成MgNH4PO4·6H2O沉淀，從而去除廢水中氨氮。該方法具有處理效率高、工藝操作簡單、沉淀物可作為肥料回收再利用等優(yōu)勢(shì)。目前，此法日益受到重視，得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究。其氨氮的去除效果與沉淀工藝條件，如pH值、沉淀藥劑、反應(yīng)時(shí)間等有密切關(guān)系。

（2）處理工藝比較

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折點(diǎn)加氯、吹脫和離子交換、化學(xué)沉淀法處理高氨氮廢水，一般都是作為化學(xué)或生物處理的預(yù)處理。化學(xué)沉淀法處理高氨氮廢水具有投資高、運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，藥劑的消耗量太大，N：P：Mg之比都在1：1.1-1.2，適用于處理高濃度氨氮廢水；吹脫法可能會(huì)產(chǎn)生二次污染，且動(dòng)力消耗大，處理費(fèi)用較高；折點(diǎn)加氯法適合處理低濃度氨氮廢水，需投加大量藥劑，且氯化物可能會(huì)產(chǎn)生二次污染；生物脫氮法運(yùn)用較廣，但投資和占地面積較大，對(duì)進(jìn)水氨氮濃度高，要求NH3-N需小于300mg/L，且會(huì)因?yàn)橛坞x氨或亞硝酸鹽氮濃度高而受到抑制。

在實(shí)際工程運(yùn)用中，高氨氮廢水的處理工藝的選取原則為：①如何將不能強(qiáng)化絮凝的固態(tài)氨（銨鹽）最大限度地轉(zhuǎn)換成氣態(tài)氨(游離氨)；最大限度地做到氣液分離把氣態(tài)氨從廢水中去除掉，并且不造成第二次污染（大氣污染）；②如何降低運(yùn)行成本，使不同性質(zhì)的氨氮廢水通過不同的處理方法降低運(yùn)行費(fèi)用；③把氨作為資源，用最經(jīng)濟(jì)成本回收銨鹽或氨水。

高濃度氨氮廢水會(huì)對(duì)微生物的活性產(chǎn)生抑制作用，直接采用生物法對(duì)廢水進(jìn)行處理會(huì)降低生化處理系統(tǒng)對(duì)廢水中有機(jī)污染物的降解效率，從而導(dǎo)致出水不能達(dá)標(biāo)排放。因此，在實(shí)際工程運(yùn)用中，可結(jié)合廢水的水質(zhì)特點(diǎn)從氨氮的濃度、適用性、運(yùn)行費(fèi)用、操作管理等多個(gè)方面進(jìn)行考慮，將物化法和生物法結(jié)合起來，首先對(duì)高氨氮廢水進(jìn)行物化處理降低氨氮濃度后，再進(jìn)行生物脫氮處理，以達(dá)到基建和運(yùn)行成本最低、處理效果最好、無二次污染和出水水質(zhì)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。