氨氮廢水處理方法研究現(xiàn)狀

袁景冬

氮元素在自然界存在的一般形式為NO3- ，水體污染后則形成了氨氮，一部分以游離氨的形態(tài)存在，一部分以離子形態(tài)存在，主要取決于溶液的pH。氨氮廢水會導致水中溶解氧下降有害物質增多，危害水生動物的生命安全，并且間接通過食物鏈損害人體健康，因此去除水中氨氮是解決水體富營養(yǎng)化和生命健康的有效辦法。

國內(nèi)外學者進行了大量研究，目前氨氮去除主要方法包括化學法，生物法和物理法?；瘜W沉淀法藥劑成本高，使用量大，容易發(fā)生二次污染，但處理時間短，效率高。生物處理需要大量的時間并產(chǎn)生高污泥量，但是生物法污染小，符合環(huán)境保護理念。吸附法因成本低，可有效資源回收，近年來備受關注[1]。常見的吸附劑有活性炭、沸石、斜發(fā)廢石、Na-改性沸石、膨潤土、樹脂等?；钚蕴课讲蝗菀自偕?，沸石比表面積小，不適合處理大量廢水。而螯合樹脂，比表面積大，易于再生并鋅離子有特殊吸附功能[2]，利用過渡金屬和氨的配位作用，將水中的氨氮去除掉，以載鋅亞胺基二乙酸基螯合樹脂(簡稱鋅基樹脂)。反應可以表示為：

M 為金屬元素，一般包括 Cu、Zn 和 Ni。

其比表面積大，吸附性能好?；瘜W沉淀磷酸銨鎂法（鳥糞石[3]（簡稱MAP 法）是指在廢水中投加Mg2+，PO43-等與NH4+反應生成MAP，其處理對象包括垃圾滲濾液、化工、冶金等多種廢水。MAP 化學沉淀法具有工藝簡單，運行穩(wěn)定等特點近年來成為關注焦點[4]。吹脫法，有流程簡單、操作簡便、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，實用性較強，一般用于高濃度氨氮廢水的處理，但是處理氨氮濃度往往不達標，需要和其他方法聯(lián)合使用。折點加氯法，處理效率高，但是處理之后溶液中會有余氯的剩余，因此需要再次處理。

本文旨在介紹氨氨廢水的處理方法，以便針對不同類型的廢水，選擇最經(jīng)濟，有效的處理方法。

1 化學沉淀法

磷酸銨鎂（鳥糞石簡稱MAP 法）是指在廢水中投加Mg2+，PO43-等與NH4+反應生成MAP，其處理對象包括垃圾滲濾液、化工、冶金等多種廢水。MAP 法除了可以去除廢水中的氨氮和磷，而且生成的沉淀物具有廣泛的應用。例如用于種植花草、林木、景觀盆栽等，是一種效率極高的緩釋肥[5]。此外，磷酸銨鎂還可以制作動物的飼料，清潔劑，甚至還是部分化妝品的重要組成。MAP 法可以高效的去除中等濃度以及較高濃度氨氮廢水中的氮和磷，并且處理后的生成物符合環(huán)境友好、資源節(jié)約的理念，可以作為二次資源再生利用。

但是磷酸銨鎂法，藥劑成本高制約了應用和推廣，因此尋求廉價的鎂、磷源和磷酸銨鎂的循環(huán)使用就至關重要。研究表明，可以使用工業(yè)固體鎂源如氧化鎂，或者通過直接熱解法、加堿熱解法和酸解法來進行磷酸銨鎂法的循環(huán)，雖然在循環(huán)過程中會損失一部分磷源，但是相比只使用一次而言可以節(jié)約80%的成本。

2 吹脫

吹脫就是通過調節(jié)劑使得溶液pH 值升高，高濃度的氨氮轉化為游離態(tài)的氨，通過給空氣外加動力，溶液中的游離氨從溶液中吹出來進入空氣中而得以分離。是目前我國處理高濃度氨氮廢水的主要方法。主要用來處理垃圾滲濾液，豬場養(yǎng)殖廢水，印染廢水等高濃度氨氮廢水。利用銨根離子和水中氨分子的動態(tài)平衡，通過調節(jié)體系pH，使水中的氨氮主要以游離氨的形式存在，再進行曝氣吹脫，使得廢水中的氨氣向氣相轉移，最終達到去除氨氮的效果。吹脫法去除氨氮整體效果較好，氨氮去除率可達78%左右，且反應易于控制、操作簡單，但仍然存在很多不足之處。

3 傳統(tǒng)生物法

傳統(tǒng)硝化- 反硝化技術主要是通過硝酸鹽菌和亞硝酸鹽菌在好氧條件下的氧化作用，使得氨氮轉化成NO3- 和NO2- ，然后提供一個缺氧的狀態(tài)，通過反硝化作用，使NO3- 和NO2-還原為氮氣，最終達到脫除氨氮的效果。有機碳源、溫度、溶解氧、pH 值等因素均會影響該過程。其優(yōu)點是處理費用低、不產(chǎn)生二次污染。傳統(tǒng)生物硝化反硝化中，常采用的方法有A/O、A2/O、SBR 序批式等?？傮w來說，硝化- 反硝化方法是生物法脫氮應用中較為成熟的一種方法。當然，該方法同樣存在一些缺點：（1）通常只適用于處理低濃度氨氮廢水，例如城市生活污水（2）比如補充碳源從而配合氨氮的去除，從而會導致運行的經(jīng)濟成本的提高（3）投堿量大（4）存在占地面積大、反應速度慢、污泥馴化時間長產(chǎn)生污泥量高。

20 世紀80 年代，荷蘭Delft 技術大學在一個中試規(guī)模的反硝化流化床中發(fā)現(xiàn)了厭氧氨氧化反應，即在厭氧或缺氧環(huán)境下，以為電子供體，NO2-- N 為電子受體，將污水中氮素轉化成N2和少量NO3-- N 與傳統(tǒng)硝化- 反硝化技術相比，厭氧氨氧化工藝具有無須碳源、曝氣能耗低且污泥產(chǎn)量低等優(yōu)勢，可以處理高濃度氨氮廢水。但厭氧氨氧化菌倍增時間長，反應器啟動緩慢，極大的限制厭氧氨氧化工藝的應用。

4 離子交換法

5 吸附法

吸附法通常利用吸附劑極強的吸附能力、離子交換能力以及較大的比表面積將水中的氨氮附著在吸附劑表面，從而使廢水得到凈化。之后，再進行通過脫除過程將繼續(xù)及再生，將體系中的氨氮污染物回收或去除。但是因其吸附之后不容易解析下來，因而限制了這些吸附劑的使用范圍。例如負載過渡金屬的螯合樹脂，通過過渡金屬與氨的配位能力，使得氨從溶液中脫除，但是，在去除氨氮的過程中，負載的過渡金屬也會脫落，此外，在對氨氮回收的過程中，負載的金屬也會脫落，導致循環(huán)使用的效率不高，同時吸附很容易達到飽和，只適合處理中低濃度氨氮廢水。

6 折點氯化法

折點氯化法的工作原理是將氯水或者次氯酸鈉加入廢水當中，利用氯的氧化性將廢水中的氨氮氧化，再將氧化后生成的氮氣吹脫出體系的化學工藝。在水處理的過程中，通常需要保持一定的余氯量：需氯量= 加氯量- 余氯量。

折點加氯更適用于處理氨氮濃度100mg/L 以下的低濃度氨氮廢水，其氯投加量相對減少，處理效果較好，況且減少了額外加堿回調pH 的處理費用，降低了處理成本費用。但是折點加氯法通常會產(chǎn)生副產(chǎn)物，導致二次污染嚴重。

7 結論

以上方法的使用或者是聯(lián)合使用可以處理高中低濃度的氨氮廢水，并且均有著良好的處理效果，對于化學沉淀法、吹脫法，一般來說用來處理高濃度氨氮廢水，離子交換法、吸附法、生物法和折點加氯法一般用來處理中低濃度氨氮廢水。