氨氮废水处理技术

王婷婷

(山西省临汾市生态环境保护综合行政执法队，山西 临汾 041000)

引 言

氨氮废水主要来源于生活污水、农业废水和工业废水。对于生活污水而言，人类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处理；农业上经常应用的肥料被冲刷至地下水、河流湖泊中，不但会造成化肥的浪费，还会导致水体的富营养化；我国工业废水氨氮排放量主要包括石油工业、金属冶炼行业、化工行业、养殖业和农副食品加工业。将较高浓度的NH3-N排放到环境中会引起许多问题，因此，从经济和环境角度看，从废水中去除氨氮都非常重要。本文通过对目前处理氨氮废水的常用物理、化学以及生物方法进行综述，具体包括空气吹脱法、化学沉淀法、生物法等。这些技术在一定程度上可以实现氨氮含量的有效控制, 从而减少对人体以及生态环境的危害。

1 处理方法

1.1 空气吹脱法

空气吹脱是相对简单的物理过程，特别适合处理高浓度氨水，需要相对较低的能量输入，并且可以忍受一定程度的固体浓度。已成功应用于工业废水和垃圾渗滤液以及厌氧消化物[4]处理，并且在猪粪废水以及消化的牛粪上清液中成功进行了测试，氨去除率达到90%以上[5]。

1.2 折点氯化法

折点氯化法是典型的化学脱氮工艺，具体原理是在污废水中通入氯气或加入次氯酸钠时，从而使废水中的氨氮被氧化成N2。氯气通常会与水发生水解反应生成次氯酸和次氯酸盐，氯水中HOCl和OCl-的相对比例受pH值的直接影响。折点氯化脱氮既可以作为单独的脱氮工艺又可以被用在生物脱氮工艺出水的深度处理中。折点氯化脱氮反应迅速，设备费用低，脱氮效果显著，一般可以控制出水氨氮质量浓度在0.1 mg/L以内。然而，在实际应用过程中，废水预处理情况、pH值、氯化反应速率等因素对脱氮效果有较大影响，因此需要加以考虑；同时也必须考虑碱度的补充、废水中总溶解固体量的增加及余氯的脱除问题。折点氯化脱氮反应对加氯量要求高，会产生大量有毒有害的消毒副产物，无论从技术还是经济层面都影响该工艺的大规模应用[6]，并且液氯的贮存要求、运行管理成本高，对于大流量高浓度含氮废水的处理应用局限。

1.3 选择性离子交换法

1.4 化学沉淀法

1.5 生物脱氮

生物脱氮技术所涉及的原理包括微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用是指通过生物作用(主要由自养型硝化细菌)，使得氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐；反硝化作用是指在生物的作用下，硝酸盐、亚硝酸盐以及其他氮氧化物被还原为氮气的过程。其中硝化过程是限速步骤。

生物脱氮效率受到一系列指标的影响，例如DO、pH、温度、污泥龄、碳氮比和盐度。由于硝化细菌的生长速率远低于异养生物，因此在处理碳氮浓度较高的废水时，硝化细菌可能无法竞争活性污泥和生物膜中的氧气和空间，从而阻止了亚硝酸盐进一步氧化。此外，当这种废水中也含有盐度(高于10 g/L)时，会严重抑制自养性氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)[12]。

生物法因其经济和无二次污染等特点被广泛研究[3]。虽然生物过程是节能的，不需要大量的化学添加剂，但它们对冲击负荷，有毒物质和天气变化等非常敏感。与其他方法相比，它们还需要相对较长的停留时间和更大的空间要求[6]。此外，由于需延长曝气时间，好氧生物处理需要大型生物反应器和大量氧气输入。另外，为了实现有效的反硝化，应提供有机碳(例如甲醇)，从而增加总处理成本[5]。而且废水中的氮被转化为氮气，因此无法回收和再利用。

2 结论

通过对比，物化法效率高、占地小、投资省、操作弹性大。空气吹脱法和化学沉淀法都可用于高氨氮废水的预处理，但后者比前者运行费高，如果能研制出廉价的沉淀剂将会降低费用，对于前者，若能提高气液接触面积也会提高效率。折点加氯法和选择性离子交换法都适用于深度处理，但前者液氯费用太高且难保存，但可弥补吹脱法对寒冷季节的不适，而后者再生液的处理仍是一个问题。生化法效率虽稍低，但工艺流程简单、价格低廉、二次污染风险小等特点越来越受欢迎。所有脱氮策略都有其优点和缺点，但它们也不是互相排斥的，在高氮负荷下更高效的工艺可以与低氮负荷下更高效的工艺联用，从而达到良好的处理效果。