氨氮废水处理技术及进展研究

章佳 蒋立英

(浙江环境监测工程有限公司 浙江杭州 310015)

氨氮废水处理技术及进展研究

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(浙江环境监测工程有限公司 浙江杭州 310015)

氨氮是生活中较为常见的水体污染物，不仅对环境遭成巨大的破坏，其中蕴含的化学物质还会毒害动植物，严重影响到人们的生活环境，如何对氨氮废水进行处理，使之符合环境要求是目前需要重点关注的问题。本文的重点内容便是从氨氮的废水处理出发，分析了目前处理工作现状，并分析了几种重要的处理技术：空气吹脱法、离子交换法、化学沉淀法及蒸发浓缩结晶法。

氨氮废水；技术；进展

1 引言

氨氮，主要是指水中以氨离子和游离氨形式而存在的氮，它主要来源于动物排泄物和化学工业等的生产过程，使水富含营养素而导致水体的富营养化，是一种高耗氧污染物，会对水中的鱼类等水生生物的生存产生影响。含氨氮成分过高的废水在处理利用时比较困难。在硝化细菌的作用下，氨氧化后会形成亚硝酸盐和硝酸盐，亚硝酸盐的水解产物亚硝胺觉能够致癌，抵抗力较差的生物在饮用了含有硝酸盐的水后容易患高铁血红蛋白症等疾病，严重威胁到环境和社会发展。

2 处理现状

人们在近半个世纪以来对氨氮废水的处理上做了大量工作，尝试了多种方法和技术，比如化学法、物理法、生物法、人工湿地法、离子交换法，这几种方法有时也可以互相结合，目前较成熟的技术是利用汽液传质的传统方法将氨氮分离出来以实现废水的利用。国际上也非常重视氨氮废水的处理，方法比较多，涉及到生物法和物化法等处理工艺，比如，生物法有藻类养殖和硝化，物理方法有土壤灌溉、蒸馏、反渗透、氨吹法等，化学方法主要有化学沉淀法、催化裂解、折点氯化、电化学处理、离子交换法等。氨氮废水处理工作的重点是脱氨氮处理工作，使处理后的废水符合环境要求，并取得一定的经济效益。

3 处理技术

3.1 理论依据

在水中氨氮的游离氨和氨离子的状态保持相对平衡。在高温和水质呈碱性的状态下，废水中的氨氮主要变现为游离氨的形态，将高温水蒸汽或气体导入氨氮废水中，经过充分的气液传质后，溶解于水中的游离氨会穿过气液界面转移到气相，实现氨氮的脱除。化肥工业的废水中含有大量的氨氮，其中包含有大量的二氧化碳，并形成了一个复杂的体系，既有气液平衡问题，又存在化学反应。在气液相平衡的状态下，通过关联相应的数据和给定的进料浓度和操作，结合计算机程序，便能计算出氨氮脱除所需要的理论板数，从而选择最适宜的操作条件。

3.2 废水处理技术及进展

3.2.1 吹脱法

吹脱法技术的依据是随着水pH值的升高，游离氨的含量不断增加，当pH值到达11时，水中的几乎全部氨氮都会以游离氨的形式而存在，能够除去98%以上的氨氮。吹脱法包含蒸汽吹脱法和空气吹脱法两种形式，首先调节废水的pH值达到合理的碱性，向填料塔中通入一定的蒸汽或空气，借助于气液接触将废水中的游离氨吹脱到蒸汽或空气中，并将液相的氨氮转变为气相形态。影响吹脱效率的因素很多，比如pH值、温度、吹脱时间及气液比等，其中，温度和pH值在处理过程中的作用比较大，增加两者的值能够有效提高吹脱率。低浓度的氨氮废水在进行吹脱时通常在常温条件下进行，而高浓度的氨氮废水，比如炼钢、化肥、有色金属冶炼、石油化工、有机化工等产生的废水，须采用蒸汽吹脱法，要求提高废水的温度和pH值，提高吹脱氨的比例。蒸汽吹脱法需要借助蒸汽锅炉，能量消耗大且维护困难，所以在实际运行中经常采用操作简单的空气吹脱法。近年来超声波技术得到了大量的应用，空气吹脱与超声波技术相结合，超声波在水中会发生空化，使水分子产生扩张和交替压缩而产生空化气泡，增强了NH3的传质和挥发，提高了从液相到气相的转化率，能够去除99%以上的氨氮，超声波吹脱法受超声时间、功率和温度的影响。

3.2.2 离子交换法

该技术的原理是，溶液中的同性离子NH4+与离子交换剂中的可交换离子发生交换反应，NH4+被吸附到不溶性离子化合物的表面从而实现氨氮的脱除。不溶性离子化合物具有总比表面积大和选择性吸附能力强的的特点。氨氮废水处理中沸石、活性炭和膨润土经常被用作离子交换剂，目前正在实验合成树脂的效果。

沸石是一种硅铝酸盐，在它的三维空间结构中富含规则的空穴和孔道结构，具有筛分效应，形稳定性、热稳定性和交换吸附选择性等性能较好。天然沸石具有很多种类，去除氨氮时主要应用斜发沸石，斜发沸石对阳离子的交换选择次序用下面公式表示：K＞NH4+＞Na+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+，斜发沸石对NH4+的选择性很强，采用交换吸附工艺能够有效去除氨氮，使用过的沸石可供重复使用。沸石的除氨效果受溶液的pH值的影响，pH值过高时，NH4+会转化为NH3，此时的吸附作用会降低；若pH值过低，H+的竞争作用加强，会影响到NH4+的去除效果，最适宜的pH值在6～8之间。

3.2.3 化学沉淀法

这种方法是较为常见的一种氨氮废水处理方法，在废水中加入某种化学药剂并与废水中的溶解性污染物质发生化学反应产生化学沉淀，形成的沉淀物质是一种难溶性的盐，会有效降低废水的浓度。较为常用的方法是鸟粪石沉淀法，将含有PO43和Mg2+的药剂加入废水中，与废水中的NH4+发生化学反应并产生MgNH4PO4·6H20，从而去除氨氮。实验表明，不同的操作条件会极大的影响到氨氮去除率，比如，废水的pH值在8.5～9.5之间，此时将药剂Mg2+∶NH4+∶PO43-以1.4∶1∶0.8的比例投入废水中，能够去除99%的氨氮，此时氨氮出水质量浓度能够降到15mg/L。

化学方法工艺简单，除氨效率高，得出的沉淀物经过简单加工后能够形成性能优良的复合肥料。但是投放的化学药剂需要大量的镁盐和磷酸盐，价格高，产生的沉淀磷酸铵镁经济价值低，与投入不成比例。化学除氨一直停留在实验研究层面，在实际处理氨氮废水时使用很少，推广困难。

3.2.4 蒸发浓缩结晶法

这种结晶方法能够去除一部分溶剂，在对溶剂进行加压、常压或减压的条件下进行加热蒸发，浓缩后达到过饱和状态，蒸发法结晶需要消耗大量的热能，加热面容易结垢，操作起来比较困难，只适用于具有逆溶解度的物系和溶解度受温度影响小的物系。在操作时为了节约热能，通常的做法是通过多个蒸发结晶器进行多效蒸发，降低操作压力，以便重复利用热能。蒸发结晶器在减压的状态下也可以操作，被称作减压蒸发式结晶器，但是真空度较低。该操作是为了增加传热温差，通过利用多能阶的热能形成多效蒸发装置。蒸发结晶器在实际操作中通常会形成溶质结成晶垢，阻碍传热，影响操作，此时需要向溶质结成晶垢中加入一定溶剂，溶解并去除晶垢，清理周期最短为24h。

向废水中加入某些物质降低溶质的溶解度也能够产生过饱和，加入的物质的既可以是液体或气体，也可以是固体，通常被称为沉淀剂或稀释剂。沉淀剂必须能够溶解于原溶液中的溶剂，同时不溶解被结晶物质，若有必要沉淀剂和溶剂的混合物须能够分离。沉淀剂经常使用NaCl，也被称作盐析法。比如在联合制碱法中，在温度较低的NH4Cl的母液中加入适量的NaCl，通过共同离子效应使母液中的NH4Cl尽可能的结晶。

4 结语

对氨氮废水处理技术的要求是经济、实用、高效、稳定等，经过几年的发展，已经出现了很多的新工艺，氨氮废水处理行业前景广阔，为企业提供了更多的选择，企业必须秉承可持续发展的原则，注意保护环境，但是也应注意到，氨氮废水处理过程中依然存在很多问题，必须引起重视。

[1]宋云华.高浓度氨氮废水处理成套技术工程应用实例介绍[J].中国农药,2010,(08).

[2]程振春.氨氮废水处理技术探析[J].北方环境,2012,(08):59-61.