氨氮廢水處理技術(shù)

王婷婷

(山西省臨汾市生態(tài)環(huán)境保護綜合行政執(zhí)法隊，山西 臨汾 041000)

引 言

氨氮廢水主要來源于生活污水、農(nóng)業(yè)廢水和工業(yè)廢水。對于生活污水而言，人類每天的排泄物以及生活垃圾中都含有大量的氨氮，然而只有20%的生活污水得到了有效的處理；農(nóng)業(yè)上經(jīng)常應(yīng)用的肥料被沖刷至地下水、河流湖泊中，不但會造成化肥的浪費，還會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化；我國工業(yè)廢水氨氮排放量主要包括石油工業(yè)、金屬冶煉行業(yè)、化工行業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)副食品加工業(yè)。將較高濃度的NH3-N排放到環(huán)境中會引起許多問題，因此，從經(jīng)濟和環(huán)境角度看，從廢水中去除氨氮都非常重要。本文通過對目前處理氨氮廢水的常用物理、化學(xué)以及生物方法進行綜述，具體包括空氣吹脫法、化學(xué)沉淀法、生物法等。這些技術(shù)在一定程度上可以實現(xiàn)氨氮含量的有效控制, 從而減少對人體以及生態(tài)環(huán)境的危害。

1 處理方法

1.1 空氣吹脫法

空氣吹脫是相對簡單的物理過程，特別適合處理高濃度氨水，需要相對較低的能量輸入，并且可以忍受一定程度的固體濃度。已成功應(yīng)用于工業(yè)廢水和垃圾滲濾液以及厭氧消化物[4]處理，并且在豬糞廢水以及消化的牛糞上清液中成功進行了測試，氨去除率達到90%以上[5]。

1.2 折點氯化法

折點氯化法是典型的化學(xué)脫氮工藝，具體原理是在污廢水中通入氯氣或加入次氯酸鈉時，從而使廢水中的氨氮被氧化成N2。氯氣通常會與水發(fā)生水解反應(yīng)生成次氯酸和次氯酸鹽，氯水中HOCl和OCl-的相對比例受pH值的直接影響。折點氯化脫氮既可以作為單獨的脫氮工藝又可以被用在生物脫氮工藝出水的深度處理中。折點氯化脫氮反應(yīng)迅速，設(shè)備費用低，脫氮效果顯著，一般可以控制出水氨氮質(zhì)量濃度在0.1 mg/L以內(nèi)。然而，在實際應(yīng)用過程中，廢水預(yù)處理情況、pH值、氯化反應(yīng)速率等因素對脫氮效果有較大影響，因此需要加以考慮；同時也必須考慮堿度的補充、廢水中總?cè)芙夤腆w量的增加及余氯的脫除問題。折點氯化脫氮反應(yīng)對加氯量要求高，會產(chǎn)生大量有毒有害的消毒副產(chǎn)物，無論從技術(shù)還是經(jīng)濟層面都影響該工藝的大規(guī)模應(yīng)用[6]，并且液氯的貯存要求、運行管理成本高，對于大流量高濃度含氮廢水的處理應(yīng)用局限。

1.3 選擇性離子交換法

1.4 化學(xué)沉淀法

1.5 生物脫氮

生物脫氮技術(shù)所涉及的原理包括微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用是指通過生物作用(主要由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌)，使得氨氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽；反硝化作用是指在生物的作用下，硝酸鹽、亞硝酸鹽以及其他氮氧化物被還原為氮氣的過程。其中硝化過程是限速步驟。

生物脫氮效率受到一系列指標(biāo)的影響，例如DO、pH、溫度、污泥齡、碳氮比和鹽度。由于硝化細(xì)菌的生長速率遠(yuǎn)低于異養(yǎng)生物，因此在處理碳氮濃度較高的廢水時，硝化細(xì)菌可能無法競爭活性污泥和生物膜中的氧氣和空間，從而阻止了亞硝酸鹽進一步氧化。此外，當(dāng)這種廢水中也含有鹽度(高于10 g/L)時，會嚴(yán)重抑制自養(yǎng)性氨氧化細(xì)菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)[12]。

生物法因其經(jīng)濟和無二次污染等特點被廣泛研究[3]。雖然生物過程是節(jié)能的，不需要大量的化學(xué)添加劑，但它們對沖擊負(fù)荷，有毒物質(zhì)和天氣變化等非常敏感。與其他方法相比，它們還需要相對較長的停留時間和更大的空間要求[6]。此外，由于需延長曝氣時間，好氧生物處理需要大型生物反應(yīng)器和大量氧氣輸入。另外，為了實現(xiàn)有效的反硝化，應(yīng)提供有機碳(例如甲醇)，從而增加總處理成本[5]。而且廢水中的氮被轉(zhuǎn)化為氮氣，因此無法回收和再利用。

2 結(jié)論

通過對比，物化法效率高、占地小、投資省、操作彈性大?？諝獯得摲ê突瘜W(xué)沉淀法都可用于高氨氮廢水的預(yù)處理，但后者比前者運行費高，如果能研制出廉價的沉淀劑將會降低費用，對于前者，若能提高氣液接觸面積也會提高效率。折點加氯法和選擇性離子交換法都適用于深度處理，但前者液氯費用太高且難保存，但可彌補吹脫法對寒冷季節(jié)的不適，而后者再生液的處理仍是一個問題。生化法效率雖稍低，但工藝流程簡單、價格低廉、二次污染風(fēng)險小等特點越來越受歡迎。所有脫氮策略都有其優(yōu)點和缺點，但它們也不是互相排斥的，在高氮負(fù)荷下更高效的工藝可以與低氮負(fù)荷下更高效的工藝聯(lián)用，從而達到良好的處理效果。