高濃度氨氮廢水的處理技術(shù)及發(fā)展趨勢

王自友

摘要：高濃度氨氮廢水的現(xiàn)有處理技術(shù)主要有物化法（ 吹脫、萃取、沉淀等） 和生物強化處理，各種技術(shù)均有成熟規(guī)范和工程實例，但能耗、效率和二次污染問題始終限制著高濃度氨氮廢水的處理。高級氧化去除氨氮的過程仍在研究的起步階段，過程和影響因素均不明，而微波技術(shù)由于節(jié)能高效已經(jīng)進入了中試階段，是高濃度氨氮廢水處理的可行方案，但仍需解決微波設(shè)備與處理水量的放大問題。

關(guān)鍵詞：高濃度 氨氮廢水 處理技術(shù) 發(fā)展趨勢

氨氮是一種水體中常見的無機污染物，高濃度氨氮廢水是指氨氮濃度從數(shù)百到上萬毫克每升不等的污染廢水。微生物的硝化反硝化作用能使低濃度的氨氮在自然狀態(tài)下去除，而污水中高氨氮濃度導(dǎo)致的低C/N 比使得微生物無法正常利用有機碳，抑制微生物的活性。部分工業(yè)廢水難生物降解和難處理的主要原因之一就是含有高濃度的氨氮，若不經(jīng)妥善處理就排入自然水體中，將導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化， 氨氮被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽會影響水生生物的生長，以致危害人體健康。

一、高濃度氨氮廢水的主要處理技術(shù)

物理化學(xué)法針對高濃度的氨氮廢水，現(xiàn)有的物理化學(xué)法主要有吹脫法、萃取法和化學(xué)沉淀法。

（一）最常用的是吹脫，是將廢水調(diào)到堿性并使之進入吹脫塔，根據(jù)吹脫的介質(zhì)分為蒸汽吹脫和空氣吹脫。蒸汽吹脫效率可高達90%以上，在煉鋼、化肥、石油化工等有現(xiàn)成蒸汽的行業(yè)和廠礦，高濃度氨氮廢水一般采用蒸汽作為介質(zhì)進行吹脫處理?？諝獯得撔时日羝?，但優(yōu)勢是能耗低，操作方便，設(shè)備及運行經(jīng)費少，在氨氮去除率要求不太高和處理后氨氮要求不嚴(yán)格的情況下，采用空氣作為吹脫介質(zhì)更為節(jié)省。能夠影響吹脫效率的因素較多，最佳工藝參數(shù)： 溫度為25 ℃，pH為10. 5 ～ 11. 0，氣液比為2 900 ～ 3 600，水力負(fù)荷為3. 51m3 /（ m3·h） 。對濃度為1 500 ～ 2 500 mg /L 的垃圾滲濾液中的氨氮，空氣吹脫效率可達95%以上。用硫酸溶液作吸收劑，將吹脫的氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@制成化肥，通過回收利用廢氨來降低工藝成本，也可開發(fā)制磚或作助燃添加劑以實現(xiàn)資源與廢物利用。

（二）萃取法主要利用氨氮與水溶液在溶劑中的不同溶解率將氨氮和水分離。在最佳反應(yīng)條件下，用乳狀液膜分離法預(yù)處理垃圾滲濾液中的氨氮，分離速度快，處理效果達到87%以上。但萃取法需要大量有機溶劑，其后續(xù)的處理和純化耗時耗能，所以萃取法并不是一種理想的處理方法。

（三）化學(xué)沉淀法也被廣泛研究，MAP 工藝的基本原理是向氨氮廢水中投加MgCl2和Na2HPO4，3 種鹽反應(yīng)生成MgNH4PO4·6H2O 沉淀。為了減少氯離子的引入，有人提出將MgCl2改為MgO。周娟貞用化學(xué)沉淀法在各種工藝條件下對900 ～ 7 500 mg /L 濃度范圍的氨氮廢水做了試驗研究，結(jié)論是以n（ Mg） ∶ n（ N） ∶ n（ P） = 1. 3∶ 1∶ 1. 08（ 物質(zhì)的量比） 投加MgO 和Na2HPO4， pH 為9的氨氮去除率最高（可達到98%）。化學(xué)沉淀法工藝簡單，效率高，沉淀物可用作肥料，但投加藥劑量大，且農(nóng)作物對MAP 的吸收，沉淀物中其他雜質(zhì)的含量及其是否對農(nóng)作物的生長有危害，還需要深入研究和廣泛試驗。

（四）強化生物處理生物脫氮技術(shù)由于成本低，在實際廢水處理工程中應(yīng)用比較廣泛，但僅通過常規(guī)生物技術(shù)處理高濃度的氨氮廢水比較困難。這是因為，微生物的正常生長必須增加回流比達到稀釋原廢水濃度的目的； 另一方面，硝化過程和反硝化過程需要大量氧氣和碳源，一般認(rèn)為COD/TN的最低值為9。對于焦化、石化、化肥以及垃圾滲濾液等高氨氮、低碳源廢水的生物脫氮處理，就要求必須增加較多外加碳源，增加曝氣、外加碳源和堿度使噸水處理成本增加。對于高濃度氨氮廢水，利用生物處理技術(shù)脫氮采取的工藝主要有ANAMMOX 即厭氧氨氧化工藝、OLAND 工藝、SHARON 工藝、SND 同時硝化反硝化。這些生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮廢水的脫氮效率均較高，但工藝條件要求嚴(yán)格，特別是溶解氧的控制范圍窄，在實際工程中很難控制，只有SHARON 工藝在實際工程中投入了運行。

二、高濃度氨氮廢水的發(fā)展趨勢

（一）、超聲技術(shù)。超聲波除氨是將壓縮空氣作為超聲波的吹脫動力，使水分子由于承受交替壓縮和擴張而產(chǎn)生空化氣泡，從而達到強化NH3的揮發(fā)和傳質(zhì)效果。對高濃度氨氮（ 982 mg /L） 廢水進行試驗，當(dāng)氣液比為1 000∶ 1時，用普通空氣吹脫氨氮，效率為81. 53%，而用超聲波吹脫氨氮，效率為98. 72%，提高了約17%，COD 去除率為24. 90%。超聲技術(shù)的瓶頸在于超聲設(shè)備和水處理量的放大較困難，且能耗較高。

（二）、電化學(xué)法。王鵬等用電化學(xué)法間接氧化法去除氨氮，通過6 h 的氧化，含有氨氮（ 1 480 mg/L） 的垃圾滲濾液中氨氮去除率可達100%。但該方法的缺點也比較突出，即耗電量大（ 以COD 計為55 kW·h/kg） ，所以工程應(yīng)用前景不大。

（三）、微波技術(shù)。微波水處理技術(shù)是把微波場引入水處理過程中，利用微波對單相流和多相流物化反應(yīng)的強烈催化作用，對極性和非極性化合物的選擇性供能的功能，達到破壞有機物結(jié)構(gòu)、殺滅微生物和細(xì)菌，是一種新型技術(shù)。林莉等利用微波直接輻射調(diào)節(jié)pH 為11 的含有高濃度氨氮的模擬廢水和焦化廢水3 ～ 5 min，同時輔以曝氣，能分別去除溶液和實際廢水91%和85%的氨氮。采用微波技術(shù)處理焦化廢水中含有的高濃度氨氮，證明了微波的作用機理是通過其熱效應(yīng)將氨氮揮發(fā)出去，所以過程中不但不會產(chǎn)生NO-2和NO-3等污染物，而且其脫氮效率均能達到90%以上。同時，相對于吹脫塔和曝氣吹脫，微波熱效應(yīng)脫氮處于相對封閉空間，脫出的氨可以回收綜合利用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的同時減輕和避免了大氣污染。

（四）、高級氧化。氨氮的氮元素以-3 價存在，具有還原性，在很強的氧化劑作用下能發(fā)生氧化反應(yīng)，高級氧化則是采用強氧化劑的工藝技術(shù)。丁湛等將負(fù)載二價鐵的顆?；钚蕴浚?GAC） 做為催化劑，采用微波強化Fenton 氧化的方法處理老齡垃圾滲瀝液，滲瀝液的pH 被調(diào)到2 ～ 4，微波輻射時間30min 時，COD 和氨氮的去除率最高，分別達到了95. 64% 和88. 63%。高級氧化不僅對有機物有較好的去除效果，對氨氮的去除也具有明顯的作用。

結(jié)論

高濃度氨氮廢水的現(xiàn)有處理技術(shù)主要有物化法（ 吹脫、萃取、化學(xué)沉淀等） 和生物強化處理兩類，均有成熟的規(guī)范和工程應(yīng)用實例，但物化法和生物強化處理存在的能耗高、效率低和二次污染問題限制著高濃度氨氮廢水的處理。高濃度氨氮廢水新技術(shù)中超聲技術(shù)和電化學(xué)法的能耗也較高，其現(xiàn)有研究方向在機理和過程，少有工程應(yīng)用； 高級氧化去除氨氮的過程仍在研究的起步階段，過程和影響因素的研究未見報道； 而微波技術(shù)由于具有節(jié)能和高效的特點已經(jīng)進入了中試階段，是高濃度氨氮廢水處理的可行技術(shù)方案，但仍需解決微波設(shè)備與處理水量的放大問題。

參考文獻

[1]胡林龍. 高濃度氨氮廢水的處理技術(shù)及發(fā)展趨勢[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，（26）.

[2]羅龍海. 高濃度氨氮廢水處理技術(shù)研究進展[J]. 四川化工，2011，（06）.

[3]朱冬梅，方夕輝，邱廷省，朱華磊. 稀土冶煉氨氮廢水的處理技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 有色金屬科學(xué)與工程，2013，（02）.