高氨氮廢水處理技術(shù)探討

李威

（武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢430015）

1 引言

隨著水質(zhì)富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重以及人們對(duì)氮危害水環(huán)境質(zhì)量認(rèn)識(shí)的深入，廢水處理中對(duì)氮的處理標(biāo)準(zhǔn)也日益嚴(yán)格。氮在溶液中以分子態(tài)氮、有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及硫氰化物和氰化物等多種形式存在，而氨氮是最主要的存在形式之一［1］。國內(nèi)外氨氮廢水處理方法主要有吹脫法、膜分離法、MAP沉淀法、生物脫氨法等。

2 物化法

2.1 吹脫法

河南某氮肥企業(yè)高氨氮廢水采用吹脫＋A／O工藝處理的成功實(shí)踐（當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度在641～868mg／L時(shí)，出水始終穩(wěn)定在1mg／L左右），遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)［2］。周立岱等［3］采用一種新型的空塔吹脫設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的填料吹脫塔處理高氨氮模擬廢水。研究結(jié)果表明：空塔吹脫在廢水pH值約為12左右，溫度為60℃，鼓風(fēng)量為150L／min的操作條件下，氨氮吹脫率達(dá)63.16%?？账得摼哂胁僮骱唵?，脫除效率穩(wěn)定且成本低的優(yōu)點(diǎn)，適合實(shí)際工程中的應(yīng)用。

2.2 電化學(xué)法

針對(duì)傳統(tǒng)高氨氮廢水處理工藝存在二次污染、出水氨氮值偏高等問題，魯劍等［1］采用電化學(xué)氧化法對(duì)高氨氮配水進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并考察了電流強(qiáng)度、氯離子濃度和面體比對(duì)氨氮去除效果的影響，結(jié)果表明：在電流強(qiáng)度為9A、投加氯化鈉摩爾比（NH3－N／Cl－）為1：4、極板間距為1cm、面體比為40m2／m3時(shí)，電解90min后，氨氮濃度可以從2000mg／L降至247.51mg／L。何緒文等［4］以焦粉為粒子電極，研究三維電極法深度處理高氨氮焦化廢水，取得相應(yīng)的適宜工作參數(shù)。結(jié)果表明：焦粉在深度處理焦化廢水中氨氮時(shí)起到良好的催化電極作用，在焦粉粒徑為10～20目、極板間距為1cm、面體比為135.2m2／m3、電流密度為4.44mA／cm2、pH為5、通氣量為6L／min、電解時(shí)間為30min時(shí)，氨氮去除率達(dá)到90%，出水氨氮值低于15mg／L，達(dá)到鋼鐵工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)（GB1456－1992）的要求。以焦粉為填料的負(fù)極性三維電極，一方面提高焦粉的資源利用率，一方面對(duì)焦化廢水中的氨氮污染物具有較好的去除效果，對(duì)今后以廢制廢，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)有較大的發(fā)展前景。

2.3 磷酸銨鎂（MAP）沉淀法

磷酸銨鎂（MAP）沉淀法是一種比較新穎有效的處理高氨氮廢水的方法，其操作簡單、反應(yīng)速度快且沉淀性能好，尤其適于處理高氨氮、低有機(jī)物濃度的廢水。時(shí)永輝等［5］采用磷酸銨鎂沉淀法處理高氨氮廢水，考察了pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及鎂鹽和磷鹽沉淀劑與氨氮的配比等因素對(duì)去除氨氮的影響。結(jié)果表明，在pH 值為10、Mg：N：P（物質(zhì)的量之比）＝1.1∶1.0∶1.3、溫度為18～30℃的條件下，自動(dòng)攪拌、反應(yīng)并沉淀20min，氨氮濃度可由1000mg／L降到76mg／L，去除率高達(dá)92.4%，為后續(xù)生化處理奠定了基礎(chǔ)。還有其他學(xué)者利用MAP沉淀法處理了垃圾滲濾液中的高濃度氨氮［6～9］。

3 生物脫氮法

3.1 膜生物法

膜生物法（Membrane Bio－reactor）是將現(xiàn)代膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的一種新型高效污水處理及回用工藝，近年來已逐步應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的處理及回用。張西旺和金奇庭［10］在一體式MBR處理高濃度有機(jī)廢水研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)高氨氮城市小區(qū)生活污水進(jìn)行中試研究。研究發(fā)現(xiàn)：對(duì)于氨氮含量在85～115mg／L的小區(qū)生活污水，采用MBR進(jìn)行處理，出水氨氮含量小于5mg／L，并且出水其它指標(biāo)完全達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ25.1－89中洗車和掃除標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)置缺氧區(qū)和泥水回流裝置可提高M(jìn)BR對(duì)氨氮的去除效果，對(duì)于高氨氮生活污水的氨氮去除率可從60%提高到95%以上，出水的氨氮平均濃度從40mg／L降到5mg／L以下。汪傳新等［11］在常規(guī) MBR的基礎(chǔ)上增加水解區(qū)及泥水回流裝置，并將其用于處理高氨氮生活污水。結(jié)果表明：當(dāng)原水氨氮濃度為75～115mg／L時(shí)，出水氨氮濃度＜5mg／L，出水水質(zhì)滿足《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB／T18920－2002）的要求；改良MBR可明顯提高對(duì)氨氮的去除效果，在進(jìn)水流量為1411L／d的條件下，對(duì)氨氮的去除率可從60%左右提高至95%以上。此外，還有關(guān)于利用自制的復(fù)合式膜生物反應(yīng)器（HMBR）［12］、兩級(jí)移動(dòng)床生物膜反應(yīng)（MBBR）［13］、生物固定化 MBR［14］、以新型聚乙烯塑料為序批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器［15］、新型一體式膜生物反應(yīng)器［16］處理高氨氮廢水的研究。

3.2 厭氧氨氧化法

厭氧氨氧化（Anaerobic Ammonium Oxidation，ANAMMOX）是指在缺氧條件下，作為電子受體直接被氧化到氮?dú)獾倪^程。厭氧氨氧化是自養(yǎng)的微生物過程，不需外加碳源以反硝化，且污泥產(chǎn)率低。因此，近年來厭氧氨氧化已成為國內(nèi)外生物處理研究的熱點(diǎn)問題［17］。朱杰等［18］以典型高濃度養(yǎng)殖廢水經(jīng)UASB－短程亞硝化工藝處理后的出水為對(duì)象，采用厭氧氨氧化工藝進(jìn)行脫氮處理研究。以反硝化污泥啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器，在此基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)確定最佳進(jìn)水氨氮負(fù)荷應(yīng)處于0.2kg／（m3·d）左右，系統(tǒng)的 HRT定為2d；通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行條件研究發(fā)現(xiàn)，最佳運(yùn)行條件為：pH值為7.50左右，溫度為30℃且系統(tǒng)不需投加有機(jī)碳源。在優(yōu)化條件下，系統(tǒng)最終氨氮去除率能達(dá)到85%以上，亞硝態(tài)氮去除率達(dá)到95%以上，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，且具有重現(xiàn)性。最后通過動(dòng)力學(xué)理論分析得出氨氮的降解速率為0.0126d－1，亞硝態(tài)氮的降解速率為0.0131d－1。趙宗升等［19］發(fā)現(xiàn)通過好氧出水回流到厭氧流化床可以實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化過程。對(duì)于高濃度氨氮滲濾液，ANAMMOX反應(yīng)可使ANAMMOXA2／O工藝比普通A2／O工藝的TN去除率提高15%～20%，達(dá)32%以上；好氧出水NO2－N濃度有較大幅度地降低，改善了出水水質(zhì)。張文藝等［20］針對(duì)常州市某生化制藥公司高濃度氨氮制藥廢水SBR處理工藝，改用前置回流式UBF－BAF組合工藝進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：在厭氧生物膜的作用下，前置式UBF反應(yīng)器內(nèi)不僅依次發(fā)生了有機(jī)物分解的水解酸化和產(chǎn)甲烷的碳化反應(yīng)，而且還同步發(fā)生了含氮化合物的反硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)，表現(xiàn)出COD、氨氮、亞硝酸鹽氮和總氮濃度同步降低。BAF承接經(jīng)UBF厭氧處理后的出水，與SBR相比具有較高的同步脫碳、脫氮性能，其對(duì)氨氮和總氮去除率分別高達(dá)84.08%和68.15%。從UBF－BAF反應(yīng)器中分離出了厭氧氨化細(xì)菌和好氧反硝化細(xì)菌，從微生物角度進(jìn)一步表明了UBF－BAF組合反應(yīng)器具有較強(qiáng)的脫氮能力。還有關(guān)于在曝氣生物流化池中投加高效菌種［21］、生物接觸氧化工藝［22］處理高氨氮廢水或高氨氮污染河水的報(bào)道。

4 結(jié)語

目前，關(guān)于氨氮廢水的處理方法主要有物化法、生物脫氮法兩大類，常規(guī)的物化脫氮技術(shù)處理費(fèi)用較高，使其廣泛應(yīng)用受到一定限制。而部分亞硝酸型硝化和厭氧氨氧化相結(jié)合的新型生物脫氮工藝能夠?qū)崿F(xiàn)氨氮的最短途徑轉(zhuǎn)換，但還有許多問題尚待解決［23］。因此，可根據(jù)有關(guān)污水水質(zhì)特點(diǎn)，參考國內(nèi)外研究成果選擇適宜的處理方法，使之達(dá)到環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益最佳狀態(tài)。

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