高氨氮废水的处理技术的六种方法应用

在过去的30年里，氨氮废水，特别是高浓度氨氮废水的处理技术，取得了不断的进步。目前，常用的氨氮去除方法主要包括生化法、氨吹脱法（空气吹脱法和蒸汽提升法）、折点氯化法、离子交换法和磷酸铵镁沉淀法（MAP）法等。这些处理过程各有特点，但也有一定的局限性表1。根据国内外高浓度氨氮废水处理的现状，我国主要采用生化法和氨吹脱法，国外主要采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。

比较表1氨氮废水的主要处理方法。

1. 处理方法
2. 基本优点
3. 主要缺点
4. 适用范围
5. 传统的生化法。
6. 工艺成熟，脱氮效果好。
7. 工艺长，反应器大，占地多，常需外加碳源，能耗高，成本高。
8. 低浓度氨氮废水。
9. 氨吹脱法(汽提法)
10. 工艺简单，效果稳定，适用性强，投资低。
11. 能耗大，有二次污染，出水氨氮仍偏高。
12. 各种浓度废水，多用于中、高浓度废水。

离子交换法。

1. 工艺简单，操作方便，投资更省钱。
2. 树脂消耗大，再生困难，成本高，二次污染。
3. 低浓度氨氮废水。
4. 折点氯化法。
5. 设备少，投资少，反应快，能有效脱氮。
6. 操作要求高，成本高，会产生有害气体。
7. 各种浓度废水，多用于低浓度废水。

磷酸铵镁沉淀法(MAP)。

1. 工艺简单，操作简单，反应快，影响因素少，节能，能充分回收氨，实现废水资源化。
2. 剂量大，成本高；MAP用途有待开发。
3. 各种浓度废水，特别是高浓度氨氮废水。

从环境经济效益和可持续发展理念出发，这些脱氮工艺可分为三类：

（1）将废水中的NH4+转化为无害的N2，逃入大气。虽然氨氮污染得到了控制，但也丢弃了生化法、折点氯化法等有价值的氨资源。

（2）将NH4+从废水中分离出来，或排出大气，或进入后续处理过程，如氨吹脱法和离子交换法。这些方法会带来NH4+的二次污染和NH4+资源的浪费。其中，氨吹脱法虽然脱氮效果好，但能耗也很高，尤其是蒸汽提法。处理IT废水至少需要0.5t蒸汽。以氨氮浓度为3177mg/L的化肥厂氨氮废水为例。如果蒸汽提法每天处理300m3废水，出水氨氮含量为42.3mg/L，每天浪费约0.9t氨；按照我国目前合成氨吨氨平均工艺综合能耗水平计算，相当于每天浪费近1.8t标准煤。

(3)将NH4+转化为可利用物质，使废水资源化，如磷酸铵镁沉淀法。

生物脱氮法。

1.1传统的生物脱氮方法。

传统的生物脱氮技术主要包括A/O、A2/O、氧化沟和各种改进型SBR(多级SBR、A-SBR、膜-SBR等)。).在处理高氨氮废水时，通常采用前置物化脱氮技术将进水氨氮浓度降低到适宜的生物处理范围。

传统生物脱氮工艺处理高氨氮废水的主要问题是：需要增加氧气供应，增加处理系统的基础设施投资和氧气供应成本；缓冲能力差的高氨氮废水还需要增加系统碱度，维持反硝化所需的pH范围；部分高氨氮废水中含有大量游离氨，抑制微生物活性，影响整个系统的去污效果；④可能需要增加大量碳来满足反硝化要求，导致处理成本高。

1.2同步硝化反硝化(SND)

同步硝化反硝化可以简化工艺流程，缩短水力停留时间，减少反应器的体积和占地面积。目前，关于同步硝化反硝化的研究报告很多，如移动床生物膜系统、序批生物膜反应器、序批活性污泥反应器、膜生物反应器等。郝火凡等。采用序批生物膜反应器(SBBR)处理实际垃圾渗滤液。250d试验表明，SBBR系统能够稳定地同步去除高浓度有机物和高浓度氨氮，COD平均去除率为86.8%，TN平均去除率分别为73.8%(DO=0.45mg/L)和30%(DO=1.19mg/L)；试验结果还表明，FA是影响系统SND类型的主要因素，DO可以促进亚硝酸SND向硝酸SND的转化。

1.3短程(或简单)硝化反硝化法。

目前，SHARON工艺是短程硝化反硝化的代表性工艺。该工艺采用完全混合反应器（CSTR），通过控制温度和HRT自然消除硝化细菌，使反应器中的亚硝酸细菌具有优势，使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段，通过间歇曝气达到反硝化的目的。

侯巧玲等人在传统生物脱氮的基础上，通过对pH值和DO的控制实现了短程硝化，并探讨了这一过程的影响因素。试验结果表明，A/O工艺在27~30℃、pH值7.5~8.5、DO1.0~1.5mg/L下可形成相对稳定的短程硝化；避光有利于亚硝氮的积累，但不会成为向短程硝化转变的主导因素。实现短程硝化过程是几个因素共同作用的结果。

徐峥勇等自主设计的SBBR反应器采用短程硝化反硝化法处理氨氮浓度高的垃圾渗滤液，分析其脱氮机理。试验结果表明，在保持（32±0.4）℃的环境温度下，经过58d驯化和33d稳定运行，SBBR反应器的脱氮效率高达95%。

1.4厌氧氨氧化。

马富国等。在处理消化污泥脱水液时，采用缺氧滤床/好氧悬浮填料生物膜工艺实现部分亚硝化，然后进行厌氧氨氧化(ANAMMOX)。通过综合调节进水氨氮负荷、进水碱度氨氮、水力停留时间(HRT)等运行参数，可以调节出水NO2-N/NH4+-N的比例，可以更好地实现部分亚硝化反应。

表2几种新型生物脱氮工艺的节能减耗比较。

1. 工艺名称
2. 同时硝化/反硝化。
3. 短程硝化-反硝化。
4. 半硝化-厌氧氨氧化。
5. 代号
6. SND
7. SHORTND。
8. SHARON-ANAMAOX。
9. 氧供应量
10. 与传统活性污泥法相比，曝气量减少。
11. 与传统活性污泥法相比，节约氧气供应25%
12. 比SHORTND工艺节省氧供应50%
13. 碳源用量
14. 减少外加碳源的消耗。
15. 节省外加碳源40%
16. 没有外加碳源。

工艺有点

• 脱氮，无需调节pH，减少投碱量，操作简单经济。
• 脱氮率高，反应时间短，减少反应器容积，减少碱度。
• 节能减耗，成本低，脱氮效率高。特别适用于低碳源高氨氮废水处理。

存在问题

• 影响因素多，过程控制难。
• HNO2的积累难以维持；会产生有毒副产物。
• 还不够成熟。

2.物理化学法脱氮。

2.1离子交换法。

传统的离子交换树脂对氨离子进行选择，因此不能用于去除废水中的氨氮。目前常用沸石作为去除氨氮的离子交换体。钱福国等人选择了对氨氮选择性强、安徽宣城天然斜发沸石作为吸附材料。通过静态、动态和再生吸附试验，系统调查了进水氨氮浓度、pH值、沸石用量、温度、沸石粒径、振荡时间、过滤速度和水质对氨氮去除率的影响。静态试验结果表明，当氨氮初始浓度为10mg/L，pH值为7~9，沸石粒径为20~40目时，沸石静态吸附容量为1.6mmolNH4+/g。动态试验结果表明，在过滤速度为2m/h、停留时间为30min的情况下，出水氨氮的产水量为0.62L/g。再生试验结果表明，500ml浓度为5/L的NaCI溶液再生时间为1h，再生时间为1h，再生回收率为30min。结果为氨氮废水技术在天然沸石深度处理中的应用提供了参考。潘嘉芬和其他天然斜沸石，模拟高浓度氨氮废水脱氮试验研究，结果表明沸石废水氨氮去除率高，氨氮对数吸附等温线符合Freundlich方程，直线斜率为0.1~0.5，可作为高浓度氨氮废水的吸附剂。

2.2折点氯化法。

折点氯化法除氨的机制是氯与氨之间的反应终产生无害的氮。当水中存在氨和胺时，氯的量必须控制在折点后，以确保水中的胺和氨被完全氧化和分解。折点氯化法突出的优点是正确控制氯的量，平衡流量，去除废水中的所有氨氮，缺点是处理成本高。因此，经常用于深度脱氮处理，所需的实际氯量取决于温度、pH值和氨氮浓度。虽然氯化法反应快，处理效果稳定，不受水温影响，设备投资少，但副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，液氯安全使用和储存要求严格，处理成本高，一般用于给水处理，不适合处理大水量的高浓度氨氮废水。

针对化学冶金废水中NH3-N含量高、盐含量大、生化处理困难的特点，宋卫峰采用折点氯化法进行实验室小试验研究，根据试验结果进行工程实践，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级标准。

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