废水中除氮方法的比较分析

何海霞

江苏响水经济开发区管委会

1 引言

由于在生产过程中使用含氮化合物，金属精炼厂废水通常含氮（例如，氢氧化铵作为沉淀剂，硫酸铵作为离子交换树脂洗脱剂）。因此，根据政府监督管理机构制定的最低标准，必须对金属工业废水进行适当处理，然后再排放到环境中。[1]。

近年来，氨氮排放导致的水体污染问题已引起国内外的广泛关注。随着水资源危机的加剧以及人们对氨氮废水更深入的认识，寻找经济高效的处理技术对氨氮废水进行综合治理成为亟待解决的问题。

2 氮对水体污染的危害

如果不经过深度处理就排放到天然水体中的话，含氮和磷等污染物的废水很可能导致藻类大量繁殖。氨氮对许多水生生物也具有很高的生物毒性[2]。

（1）干扰水中的溶解氧（DO）平衡，使水质恶化，增加水处理的负担。

（2）加速富营养化的过程，对人及生物均有毒害作用，潜在危害极大。

（3）恶化水的感官性状，水中硝态氮如转化为亚硝铵，对人体有强致癌作用，并导致畸胎。

3 除氮的主要方法

3.1 化学法

超临界水氧化（SCWO）被认为是用于处理有毒和生物难处理废物的极有前途的技术。众所周知，超临界水对氧气和空气显示出完全的可混溶性，对有机化合物具有高度的溶解性，这导致SCW 充当其气态和液态之间的中间产物。在SCWO 过程中，污染物迅速矿化为CO2，H2O，N2和少量无机盐[3]。

Webley 等[4]通过实验确定了活塞流和填充床反应器中氨和氨-甲醇混合物的SCWO 动力学。他们发现Inconel 反应器壁具有催化作用。Shimoda 等[5]研究了在25MPa，530°C 和[NH3]0=2.9mm/L～3.0mm/L 时的SCWO 动力学。氨转化率随初始甲醇浓度的增加而增加，但在甲醇耗尽后降低。

3.2 生物法

硝化-反硝化是一个两步过程。首先，铵会被铵氧化细菌（AOB）转化为亚硝酸盐。然后，亚硝酸盐被亚硝酸盐氧化细菌（NOB）氧化为硝酸盐。铵转化为硝酸盐称为硝化作用[6]。

Egli 等[7]报道，仅在pH7.5 和308℃下观察到AOB 亚群，富营养亚硝化亚种和欧洲亚硝化亚种。此外，他们认为在选择富营养猪笼草和欧洲猪笼草时，pH 比温度更重要。李婉然等[8]采用吸附-降解厌氧序批式反应器实现了有机含氮废水中COD、氨氮和亚硝态氮的高效去除。结果表明，反应器所能负荷的COD、NH4+-N去除率分别为95%和90%。

3.3 人工湿地

张亚琼等[9]研究潮汐流人工湿地的除氮效果及其主要影响因素。结果表明：A、B、C、D 组TN 平均去除率分别为82.41%±4.84%、84.82%±5.09%、86.09%±3.99%、90.23%±3.05%。其主要影响因子有pH、电导率和水温等。

4 结论

硝化-反硝化是去除氮的最传统方法，而同时硝化-反硝化则利用生物膜的空间异质性。因此，它不需要宏观的时空功能划分，从而使配置或操作更简单。部分硝化-反硝化和部分硝化-厌氧工艺可以减少化学消耗，节省化学成本。对于不同性质的含氮废水处理方法，需要根据废水性质做相应的试验来确定。超临界水氧化可以有效的去除氮。人工湿地维护费用低。本文将为废水除氮提供有益的借鉴和指导。