高浓度氨氮废水的处理现状与发展.doc

高浓度氨氮废水的处理现状与发展摘 要：高浓度氨氮废水对环境的污染非常大而且对人类的危害性也非常大。我国应用的高浓度氨氮废水处理技术主要分为物理化学脱氮技术和生物脱氮技术两大类，常用的处理方法有吹脱法、折点加氯法、选择性离子交换法、化学沉淀法、生物脱氮法等。这些方法各自有其优势及局限性。关键词：高浓度氨氮废水；处理现状；发展高浓度氨氮废水对环境的危害非常大，一旦进入水体，会对环境造成严重污染，其主要表现有：（1）引起水体富营养化；（2）消耗水体中的溶解氧。氨对生物体还会造成一定的毒害作用，氨可通过皮肤、呼吸道及消化道引起中毒。氨浓度在0.1mg/L时，人可感觉到刺激作用，浓度在0.7mg/L时可能危及生命。水中的氨氮在微生物作用下转变为硝态氮和亚硝态氮，二者均为强化学致癌物质亚硝基化合物的前体物质，有致癌、致突变、致畸的性质，对人体危害十分严重。因为氨氮污染的种种危害和出水排放标准的不断提高，高浓度氨氮废水的处理受到了社会各界的重视。在高浓度氨氮废水处理技术的研究、开发和应用中涌现了一大批行之有效的处理工艺，这些脱氮技术可分为物理化学脱氮技术和生物脱氮技术两大类。1 高浓度氨氮废水处理的现状1.1 物理化学脱氮技术目前我国常用的物化法脱氮技术主要有吹脱法、折点加氯法、选择性离子交换法、化学沉淀法等。1.1.1 吹脱法。吹脱法是通过向废水中加入碱调节pH值，使水中离子氨（NH4+）转为游离氨（NH3），再通入蒸汽或空气进行吹脱，将废水中氨转化为气相，从而达到去除氨氮的目的。一般采用NaOH或CaO调节废水pH，采用冷却塔作为吹脱装置。吹脱法操作灵活，占地面积小，脱氮效率高，对于处理浓度较高的氨氮废水得到了较为广泛的推广和使用。但吹脱法也存在一些问题，比如冬季（低温）氨吹脱效率不高；若以石灰调节pH，易在吹脱塔内形成水垢；逸出的氨会污染空气，形成二次污染。1.1.2 折点加氯法。折点加氯法是向废水中投加足量氯气，使水中离子氨（NH4+）氧化成氮气的废水脱氮技术。其化学反应式为：NH4+1.5HClO0.5N2+1.5H2O+2.5H+1.5Cl-（1-1）在折点加氯法中，余氯浓度和残留氨氮浓度与氯气、氨氮质量之比有关。最佳理论投氯量（以Cl2计）与氨氮的质量之比为7.6：1。折点加氯法对于氨氮浓度低的废水来说比较经济适用，常常作为废水深度处理的一个步骤连接在其他脱氮工艺之后。1.1.3 化学沉淀法。化学沉淀法中应用较多的是磷酸铵镁沉淀法，它是向废水中投加磷酸盐和氧化镁，使氨形成磷酸铵镁沉淀而被去除的废水脱氮技术。其化学反应式为：NH4+Mg2+PO43-MgNH4PO46H2O （1-2）化学沉淀法工艺简单、效率高，但投加药剂量大，从而致使处理成本较高。另外，产生的磷酸铵镁容易造成二次污染。研究开发磷酸铵镁的回用和综合利用技术，对于磷酸铵镁沉淀法在高浓度氨氮废水处理工程中的应用具有重要意义。1.2 生物脱氮技术生物脱氮技术是利用微生物的代谢作用使废水中的氨氮转化为氮气从水体中逸出。氨氮的去除过程主要包括两个步骤：硝化作用和反硝化作用。硝化作用。包括两个基本的反应步骤：（1）由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-）的反应；（2）由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3-）的反应。硝化作用过程需要在好氧条件下进行，并且以氧作为电子受体。其反应方程式如下：亚硝化反应：2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+ （1-3）硝化反应：2NO2-+2O22NO3- （1-4）反硝化作用。将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。反应过程中反硝化菌利用各种有机基质作为电子受体，以硝酸盐作为电子受体而进行缺氧呼吸。硝化菌是好氧、自养菌，反硝化菌是兼性、异养菌，因此硝化反应和反硝化反应实现的环境条件不同。现行的生物脱氮工艺一般是将缺氧（厌氧）和好氧区分开，如A/O工艺和A/A/O工艺，氨氮在好氧区被亚硝化菌和硝化菌氧化成亚硝态氮和硝态氮，然后将混合液回流到前置缺氧段；在缺氧条件下，亚硝态氮和硝态氮被反硝化菌还原为氮气，达到脱氮目的。另一种工艺是后置反硝化工艺，即把反硝化反应器放在硝化反应器之后，因混合液中缺乏有机物，一般需人工投加碳源。2 高浓度氨氮废水处理的未来发展2.1 研究组合式的脱氮技术物理化学脱氮技术和生物脱氮技术各自有其优势及局限性。组合式处理技术就是把两种及两种以上的处理方法结合起来对高浓度氨氮废水进行综合处理。例如，当污水中氨氮浓度较高而营养物质较少时，先对高浓度氨氮污水进行吹托，可以提高去除效率；在低浓度条件下进行吸附可以减少吸附剂的用量和再生次数，提高出水水质。也可用生物法作后续处理，通过前面的吹脱处理，降低氨氮的浓度后，可减轻氨氮对微生物的抑制作用，降低营养物的投加量，提高出水水质。2.2 对现有处理技术进行改进研究现有的高浓度氨氮废水处理工艺还有改进的潜力，应开展对现有工艺的改进研究。比如吹脱法中，可通过试验考察各个处理因素（pH值、温度、鼓风量、吹托时间等）对处理结果的影响，根据试验结果分析得到最佳工艺参数，并对现有的氨吹脱设备进行改造。磷酸铵镁沉淀法中，通过试验选定沉淀效果最好的组合药剂，确定其最佳反应条件，并对磷酸铵镁晶体中营养物质的缓释性能和磷酸铵镁的循环性能进行研究。2.3 研究和发展新型脱氮技术操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是高浓度氨氮废水处理的发展方向。物理化学脱氮技术方面，国内外研究者对超声技术、电化学法、微波技术、高级氧化技术处理高浓度氨氮废水进行了研究，部分工艺已有工程实例且取得了良好的处理效果。生物脱氮技术方面，随着生物学机理的深入揭示和相关学科的发展和渗透，为高浓度氨氮废水的高效生物脱氮提供了可能的途径，发展出了一些新型的脱氮工艺，包括短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺和好氧反硝化工艺等。3 结语高浓度氨氮废水对环境具有很大的危害性。目前，针对高浓度氨氮废水的处理技术虽然众多，且各具特点，但仍存在一定的局限性。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是高浓度氨氮废水处理的发展方向。参考文献1 石中元.了解环境环境现状介绍M.北京：中国林业出版社，2004.2 吴方同等.吹脱法去处城市垃圾填埋厂渗滤液中的氨氮J.给水排水，2001，27（06）. 4