污水中氨氮的去除

1、 目錄1污水中氨氮污染的現(xiàn)狀和來源11.1污水中氨氮污染現(xiàn)狀11.2廢水中氮的來源22國內(nèi)外研究進(jìn)展22.1國外研究進(jìn)展22.2國內(nèi)研究進(jìn)展33氨氮污水處理主要技術(shù)33.1生物法4生物法機(jī)理生物硝化和反硝化機(jī)理4傳統(tǒng)生物法43 A/O系統(tǒng)5缺氧/ 好氧工藝(簡稱A2/O法)5厭氧缺氧好氧工藝(簡稱A1 - A2/O工藝)5生物脫氮法新工藝63.1.3.1 厭氧氨氧化工藝6短程硝化反硝化工藝7同時硝化反硝化工藝73.2 物理化學(xué)處理法7吹脫法及汽提法7折點氯化法8化學(xué)沉淀法8離子交換法8液膜法93.3土壤灌溉104探討105氨氮污水處理方法應(yīng)用于蘭州市污水處理廠中的研究116展望12參考文獻(xiàn)13

2、致 謝15污水水中氨氮的去除摘要：氨氮存在于很多工業(yè)廢水中，氨氮污水是目前造成水體富營養(yǎng)化的主要因素之一,本文綜述了當(dāng)前氨氮污染的現(xiàn)狀和氨氮污水處理中最常用和比較實用方法的原理和各自的優(yōu)缺點,介紹了國內(nèi)外氨氮污水處理的研究現(xiàn)狀,同時對各種方法的選擇作出了探討，并對氨氮處理方法在蘭州市的實際應(yīng)用作了簡單介紹，對蘭州市雁兒灣污水處理廠氨氮去除做了簡單的改進(jìn)思路，同時對氨氮污水處理前景進(jìn)行了展望,并提出了今后應(yīng)著重考慮的幾個問題。關(guān)鍵詞：氨氮；廢水處理；去除1污水中氨氮污染的現(xiàn)狀和來源1.1污水中氨氮污染現(xiàn)狀隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的進(jìn)程, 對水的需求量不斷增大, 隨之而來的是污水的排放量日益增多,

3、水體中氨氮量的劇增引起了國內(nèi)外社會各界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計, 2003 年, 全國污水排放總量為460.0 億噸, 工業(yè)廢水排放量為212.4 億噸, 氨氮的排放量為40.4 萬噸; 城鎮(zhèn)生活污水的排放量為247.6 億噸, 其中氨氮的排放量為89.3 萬噸 1。氨氮的大量排放不僅造成了水環(huán)境污染和水體富營養(yǎng)化及水體發(fā)生赤潮等現(xiàn)象, 而且在工業(yè)廢水處理和回用工程中造成用水設(shè)備中微生物繁殖, 形成生物垢, 堵塞管道和用水設(shè)備, 影響熱交換。大量含有氨氮的污水排入江河、湖泊, 造成自然水體的富營養(yǎng)化, 同時給生活和工業(yè)用水的處理帶來較大的困難。水體中含有大量的氨氮, 使水體產(chǎn)生富營養(yǎng)化效應(yīng), 刺激并

4、加速水生植物的生長, 如海藻、水草的大量生長繁殖, 導(dǎo)致水體生態(tài)平衡失調(diào)。在水中硝化細(xì)菌的作用下氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，完全氧化l mg 氨氮約需4.6 mg 溶解氧，這對水體質(zhì)量的改善和保證十分不利,會造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)，水下生物得不到充足的陽光而影響了生存和繁殖。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧減少，都對水生動物有害，造成魚類大量死亡，在近海海域引發(fā)赤潮。據(jù)報道, 2009年中國沿海共發(fā)生赤潮68次，累計面積14102平方公里，造成直接經(jīng)濟(jì)損失0.65億元，累計面積較2008年增加364平方公里2。氨氮污水對環(huán)境

5、的影響已引起環(huán)保領(lǐng)域和全球范圍的重視,目前, 國內(nèi)外對氨氮污水的研究主要集中在開發(fā)新的脫氨氮處理技術(shù), 以達(dá)到更好處理氨氮的目的和環(huán)保的要求。1995年德國要求85%污水處理廠外排污水達(dá)到國家三級標(biāo)準(zhǔn)。1999 年, 在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上還要求, 污水廠出水每2h 取樣的混合水樣至少有80%滿足無機(jī)氮5mg/L3; 我國1988 年實施的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-88 規(guī)定了硝酸鹽、亞硝酸鹽、非離子氨和凱氏氮的標(biāo)準(zhǔn)。時隔11 年, 在GHZB1-1999 增加了氨氮的排放標(biāo)準(zhǔn), 在GB3838-2002 中增加了總氮控制。各地的環(huán)保部門要求相關(guān)行業(yè)必須馬上上馬脫氮設(shè)施, 否則關(guān)閉工廠或增加排污

6、費的征收。從以上情況可知氨氮處理的重要性, 目前國內(nèi)外有很多處理氨氮的方法, 為了避免重復(fù)建設(shè)和使用不成熟的技術(shù), 分析當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展具有重要的現(xiàn)實意義。1.2廢水中氮的來源氨氮存在于許多工業(yè)廢水中，鋼鐵、煉油、化肥、無機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉類加工和飼料生產(chǎn)等工業(yè)均排放高濃度的氨氮廢水 。某些工業(yè)自身會產(chǎn)生氨氮污染物 ,如鋼鐵工業(yè) ( 副產(chǎn)品焦炭、錳鐵生產(chǎn)、高爐 ) 以及肉類加工業(yè)等，而另一些工業(yè)將高爐氨用作化學(xué)原料 ,如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃 。此外,皮革、孵化、動物排泄物等新鮮廢水中氨氮初始含量并不高 ,但由于廢水中有機(jī)氮的脫氨基反應(yīng),在廢水存積過程中氨氮濃度會迅速增加，不同

7、類的工業(yè)廢水中氨氮濃度千變?nèi)f化 ,即使同類工業(yè)不同工廠的廢水中其濃度也各不相同。總的來說，人類活動造成的氮的來源主要有以下幾方面:（1）未經(jīng)處理的工業(yè)和生活污水直接排入河道和水體：這類污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻類過度生長的危害最大。城市污水、農(nóng)業(yè)污水，食品等工業(yè)的廢水中含有大量的氮、磷和有機(jī)物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年施入農(nóng)田的數(shù)千萬噸氮肥中約有一半經(jīng)河流進(jìn)入海洋。美國沿海城市每年僅通過糞便排入沿海的氮近十萬噸。（2） 污水處理場出水：采用常規(guī)工藝的污水處理廠，有機(jī)物被氧化分解產(chǎn)生了氨氮，除了構(gòu)成微生物細(xì)胞組分外，剩余部分隨出水排入河道，這是城市污水雖經(jīng)過二級常規(guī)處理但河道仍然出現(xiàn)富營

8、養(yǎng)化和黑臭的重要原因之一。（3）面源性的農(nóng)業(yè)污染物，包括廢料、農(nóng)藥和動物糞便等。2國內(nèi)外研究進(jìn)展2.1國外研究進(jìn)展國外在污水生物脫氮方面做了大量工作,開發(fā)了許多新的脫氮技術(shù)和新型生物反應(yīng)器。20世紀(jì)60 年代后期迅速發(fā)展起來的固定化細(xì)胞技術(shù),在氨氮工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。日本下水道事業(yè)團(tuán)用固定化硝化菌在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行一年半的生產(chǎn)性實驗,NH3-N 去除率達(dá)到90 %以上4。Van der Graaf等發(fā)現(xiàn),氨可直接作為電子供體而進(jìn)行反硝化反應(yīng),并稱之為厭氧氨生物氧化(anaerobic ammonium oxidation,簡稱Anammox)。他們的重大發(fā)現(xiàn)為研究厭氧氨生物氧

9、化技術(shù)提供了理論依據(jù)。與傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)相比,厭氧氨生物氧化技術(shù)具有的優(yōu)點是:不需要外加有機(jī)物作電子供體,既可節(jié)省費用又可防止二次污染;可以經(jīng)濟(jì)有效地利用氧,能耗大幅度下降5。由于硝化-反硝化工藝所賴以依托的兩類微生物在環(huán)境和營養(yǎng)要求上都有很大的差異,傳統(tǒng)的生物脫氮工藝都是將缺氧區(qū)(厭氧區(qū))與好氧區(qū)分隔開,如A/O系統(tǒng)。近年來,不少研究和報道證明,反硝化可發(fā)生在有氧條件下, 即好氧反硝化的存在 ,它為突破傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)限制,利用一個生物反應(yīng)器在一種條件下完成脫氮反應(yīng)提供了微生物基礎(chǔ)。同時硝化和反硝化( simultaneous nitrifica-tion-denitrificatio

10、n ,SND) 技術(shù)可以通過控制影響硝化和反硝化基質(zhì)的投加量或消耗量來實現(xiàn)6。近年來,國外還報道了一些結(jié)合各種方法的新的氨氮脫除工藝。如O. Lahav 等使用沸石作為離子交換材料,既作為把氨氮從廢水中分離出來的分離器,又作為硝化細(xì)菌的載體。該工藝在一個簡單的反應(yīng)器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進(jìn)行。在吸附階段,沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細(xì)菌把脫附的氨氮氧化成硝態(tài)氮。研究結(jié)果表明,該工藝具有高的氨氮去除率和穩(wěn)定性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮7。2.2國內(nèi)研究進(jìn)展 國內(nèi)在污水脫氮方面做了許多工作,在物理化學(xué)法處理氨氮廢水方面,如淮陰鋼鐵集團(tuán)公司開發(fā)了利

11、用煙道氣處理剩余氨水的技術(shù) 。其主要特點是:采用特制的噴霧干燥塔,將焦化剩余氨水以霧化狀態(tài)與塔內(nèi)的煙道氣接觸發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),廢水中的水分在煙道氣熱量的作用下全部汽化,隨煙道氣經(jīng)煙囪排出。主要反應(yīng)物硫銨以及廢水中的有機(jī)物和粉煤灰經(jīng)吸塵器收集后,綜合利用制磚或作鍋爐燃料的助燃添加劑。專家認(rèn)為這項技術(shù)具有廣闊的推廣應(yīng)用前景8。李可彬等研究了用乳狀液膜法去除廢水中的氨氮,考察了各種因素對氨氮去除率的影響,選用的液膜體系可使氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 - 3 以上的廢水,一級去除率達(dá)97 %以上,處理后的廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)9。3氨氮污水處理主要技術(shù)近20 年來, 對氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉

12、及生物法、物化法的各種處理工藝,目前氨氮處理實用性較好國內(nèi)運用最多的技術(shù)為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、液膜法、土壤灌溉法等。3.1生物法3.1.1生物法機(jī)理生物硝化和反硝化機(jī)理在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。生物脫氮工藝流程見圖1 。進(jìn)水 預(yù)處理 曝氣池 二沉池 脫氮池 終沉池 出水 污泥回流 剩余污泥 污泥回流 剩余污泥 圖1 生物脫氮工藝流程10硝化

13、反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個基本反應(yīng)步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng);由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源) 。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達(dá)70%95%,二次污染小且比較經(jīng)濟(jì),因此在國內(nèi)外運用最多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低11。傳統(tǒng)生物法目前, 國內(nèi)外對氨氮污水實際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除

14、污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段,硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環(huán)境條件的要求不同,這兩個過程不能同時發(fā)生,而只能序列式進(jìn)行,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā)展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨立地進(jìn)行。1932 年,Wuhrmann利用內(nèi)源反硝化建立了后置反硝化工藝(post-denit rification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工藝(pre-denit rification) ,1973年Barnard 結(jié)

15、合前面兩種工藝又提出了A/O工藝,以及后又出現(xiàn)了各種改進(jìn)工藝如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) 、UCT、JBH、AAA 工藝等,這些都是典型的傳統(tǒng)硝化反硝化工藝12。.1 A/O系統(tǒng)A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國、南非等國開發(fā)的具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果13。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡單、運行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。近年來已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。A/O法工藝如圖2所示14。 回流混合液曝氧池

16、缺/厭氧池沉淀池 原污水 沉淀池 出 水 回流污泥 剩余污泥 圖2 傳統(tǒng)A/O工藝3.1.2.2缺氧/ 好氧工藝(簡稱A2/O法) A2- O 法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH3 和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2-N和NO3-N,然后在缺氧條件下,通過反硝化反應(yīng)將NO2-N和NO3-N還原成N2,達(dá)到脫氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上增加一個厭氧段和一個缺氧段，傳統(tǒng)A2/O工藝流程如圖3所示14。 回流混合液曝氧池缺氧池厭氧池沉淀池 原污水 出 水 回流污泥 剩余污泥 圖3 傳統(tǒng)A2/O工藝3.1.2.3厭氧缺氧好氧工藝(簡稱A1 - A2/O工藝) A

17、1A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1 A2/O工藝是在A1/O工藝基礎(chǔ)上增加了一級預(yù)處理段厭氧段(A1) ,目的在于通過水解(酸化) 的預(yù)處理,改變廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強(qiáng)化脫氮效果。近幾十年來,盡管生物脫氮技術(shù)有了很大的發(fā)展,但是,硝化和反硝化兩個過程仍然需要在兩個隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行,或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應(yīng)器中進(jìn)行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工藝,主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。前置反硝化能夠利用廢水中部分快速易降解有機(jī)物作碳源,雖然可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費用,但是,前置反硝化工藝對氮的去除不完

18、全,廢水和污泥循環(huán)比也較高,若想獲得較高的氮去除率,則必須加大循環(huán)比,能耗相應(yīng)也增加。而后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機(jī)碳源的投加,同時還會產(chǎn)生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影響出水水質(zhì)。傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在不少問題:(1)工藝流程較長,占地面積大,基建投資高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度,特別是在低溫冬季,造成系統(tǒng)的HRT 較長,需要較大的曝氣池,增加了投資和運行費用;(3) 系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮效果,必須同時進(jìn)行污泥和硝化液回流,增加了動力消耗和運行費用;(4) 系統(tǒng)抗沖擊能力較弱,高濃度NH3- N 和NO2- 廢水會抑制硝

19、化菌生長;(5) 硝化過程中產(chǎn)生的酸度需要投加堿中和,不僅增加了處理費用,而且還有可能造成二次污染等等15。3.1.3生物脫氮法新工藝隨著生物脫氮技術(shù)的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識。近年來的許多研究表明:硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用;反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行,某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化;而且,許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌(如Thiosphaera pantot ropha菌),并能把NH4+ 氧化成NO2- 后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)。生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新發(fā)展16主要有:短程(或簡捷) 硝化反硝化(shortcut nit reific

20、ation-denit rification)、同時硝化反硝化( simultaneous nit reification-denit rifi-cation - SND) 和厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。3.1.3.1 厭氧氨氧化工藝厭氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進(jìn)行硝酸鹽還原反應(yīng)或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮氣的反硝化反應(yīng)。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時硝化反硝化工藝相比,氨的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點。主要表現(xiàn)在: (1)無需外加有機(jī)物作電子供體,既可節(jié)省費用,又可防止二次污染; (2)硝化反

21、應(yīng)每氧化1molNH4+ 耗氧2mol , 而在厭氧氨氧化反應(yīng)中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考慮細(xì)胞合成時) ,所以,可使耗氧能耗大為降; (3)傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)氧化1molNH4+ 可產(chǎn)生2molH+ ,反硝化還原1molNO3- 或NO2-將產(chǎn)生1molOH- ,而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量大為下降,產(chǎn)堿量降至為零,可以節(jié)省可觀的中和試劑17。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研究價值和開發(fā)前景。3.1.3.2短程硝化反硝化工藝短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO2 階段而終止,隨后進(jìn)行反硝化,其生物脫氮過程如:NH+4 HNO2 N2短程生物脫氫工藝的優(yōu)

22、點:可節(jié)省氧供應(yīng)量約25% ,降低了能耗;節(jié)省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情況下,提高了TN 去除率;減少污泥生成量可達(dá)50 %;減少投堿量,縮短反應(yīng)時間。但是短程硝化反硝化的缺點是不能夠長久穩(wěn)定地維持HNO2 積累18。目前荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)的SHARON工藝,已在荷蘭鹿特丹的Dokhaven 污水處理廠建成并投入運行19。3.1.3.3同時硝化反硝化工藝所謂同時硝化反硝化工藝就是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器中,相同操作條件下同時發(fā)生的現(xiàn)象。同時硝化反硝化過程由于是在一個反應(yīng)器中進(jìn)行,它具有如下優(yōu)點:完全脫氮,強(qiáng)化磷的去除;降低曝氣量,節(jié)省能耗并增加設(shè)備處

23、理負(fù)荷,減少堿度的能耗;簡化系統(tǒng)的設(shè)計和操作,同時硝化反硝化工藝的不足之處就是影響因素較多,過程難以控制。目前荷蘭、丹麥、意大利等國已有污水廠在利用同時硝化反硝化脫氫工藝運行20。綜上，生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定,但一般要求氨氮濃度在400 mg/L以下,總氮去除率可達(dá)70% 95%。生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮污水效率比較高,目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝,但它們的工藝條件要求嚴(yán)格,特別是對溶解氧的要求更為嚴(yán)格,在實際應(yīng)用中很難控制;其他新型脫氮技術(shù)也只是在實驗研究階段。對于高濃度含氮污水成分復(fù)雜,生物毒性大,為了取得很好的處理效果,必須針對不同行業(yè)和污水性質(zhì)而采取不同

24、的處理辦法。目前,焦化、味精、化肥等行業(yè)多采取A/O 法,養(yǎng)殖行業(yè)一般采取SBR法(序批式生物反應(yīng)法)。根據(jù)國內(nèi)外研究成果和實踐來看,生物脫氮氨技術(shù)將是未來成為高濃度氨氮污水處理方向。3.2 物理化學(xué)處理法吹脫法及汽提法吹脫、汽提法主要用于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)。即將氣體通入水中，使氣水相互充分接觸,使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除污染物的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為吹脫，后者稱為汽提。氨吹脫、汽提是一個傳質(zhì)過程，即在高pH時，使廢水與空氣密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過程，推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差。氨吹脫

25、、汽提工藝具有流程簡單、處理效果穩(wěn)定、基建費和運行費較低等優(yōu)點，但其缺點是生成水垢，在大規(guī)模的氨吹脫、汽提塔中，生成水垢是一個嚴(yán)重的操作問題。如果生成軟質(zhì)水垢，可以安裝水的噴淋系統(tǒng)；而如果生成硬質(zhì)水垢，不論用噴淋或刮刀均不能消除此問題21。3.2.2折點氯化法折點氯化法是將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點,在該點時水中游離氯含量較低,而氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此,該點稱為折點。該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。折點氯化法除氨的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無害的氮氣,N2 逸入大氣,使反應(yīng)源源不斷向右進(jìn)行。加氯比例:M（Cl2）與M（NH3-N）之比為8 :l - 10 :1

26、 。當(dāng)氨氮濃度小于20 mg/ L 時,脫氮率大于90 % ,pH 影響較大,pH 高時產(chǎn)生NO3- ,低時產(chǎn)生NCl3 ,將消耗氯,通常控制pH在6-822。此法用于廢水的深度處理,脫氮率高、設(shè)備投資少、反應(yīng)迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和貯存要求高,對pH要求也很高,產(chǎn)生的水需加堿中和,因此處理成本高。另外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會造成二次污染。3.2.3化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法從20世紀(jì)60年代就開始應(yīng)用于廢水處理，隨著對化學(xué)沉淀法的不斷研究，發(fā)現(xiàn)化學(xué)沉淀法最好使用H3PO4 和MgO。其基本原理是向NH4+廢水中投加Mg+ 和PO43-，使之和NH4+生成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4*6

27、H2O(簡稱MAP)結(jié)晶，再通過重力沉淀使MAP,從廢水中分離。這樣可以避免往廢水中帶入其它有害離子，而且MgO還起到了一定程度的中和H+的作用，節(jié)約了堿的用量。經(jīng)化學(xué)沉淀后，若NH4+-N和PO43-的殘留濃度還比較高，則有研究建議化學(xué)沉淀放在生物處理前，經(jīng)過生物處理后N和P的含量可進(jìn)一步降低。產(chǎn)物MAP, 為圓柱形晶體，無吸濕性，在空氣中很快干燥，沉淀過程中很少吸收有毒物質(zhì)，不吸收重金屬和有機(jī)物。另外，MAP溶解度隨著pH的升高而降低；溫度越低，MAP溶解度也越低?；瘜W(xué)沉淀法可以處理各種濃度氨氮廢水。其與生物法結(jié)合處理高濃度氨氮廢水，曝氣池不需達(dá)到硝化階段，曝氣池體積比硝化-反硝化法可以減

28、小約一倍。NH4+-N在化學(xué)沉淀法中被沉淀去除，與硝化-反硝化法相比，能耗大大節(jié)省，反應(yīng)也不受溫度限制，不受有毒物質(zhì)的干擾，其產(chǎn)物MAP, 還可用作肥料，可在一定程度上降低處理費用。因此，MAP沉淀法是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法，很有開發(fā)前景，但要廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，尚需解決以下兩個問題：（1）尋找價廉高效的沉淀劑；（2）開發(fā)MAP作為肥料的價值。3.2.4離子交換法沸石是一種對氨離子有很強(qiáng)選擇性的硅鋁酸鹽，一般作為離子交換樹脂用于去除氨氮的為斜發(fā)沸石，此法具有投資省、工藝簡單、操作較為方便的優(yōu)點，但對于高濃度的氨氮廢水，會使樹脂再生頻繁而造成操作困難，且再生液仍為高濃度氨氮廢水，需再處

29、理。常用的離子交換系統(tǒng)有以下三種類型： （1）固定床在此系統(tǒng)中，溶液的去離子過程為二階段間歇過程。溶液通過陽樹脂床時陽離子與氫離子交換生成酸溶液，然后此溶液再通過陰樹脂床，以去除陰離子。交換能力將耗盡時，樹脂在原位再生，經(jīng)常采用向下流再生法，此法操作可靠方便，但其化學(xué)效率相對較低，容積較大，聯(lián)系到樹脂用量大，有時為了適應(yīng)連續(xù)流的要求，還需要有儲備裝置，因而投資費用較高。（2）混合床混合床系統(tǒng)用一步法來去除溶液中的離子。溶液流過陽、陰樹脂充分混合的混合床?；旌洗驳脑偕葍蓚€單生床再生要復(fù)雜一些，因為在再生前必須將兩種樹脂分開。在水力學(xué)上可利用兩種樹脂的比重差用水力反洗使其分層。雖然混合床的化學(xué)效

30、率較高，但它需要大量的清洗水。這對節(jié)約用水不利，另外將交換離子作為回收產(chǎn)品收集時，回收液稀，其濃縮費用也很高。（3）移動床移動床系統(tǒng)通過二階段過程來去除溶液中的離子。在這兩個過程中，雖然實際上工作流體處理的水是間歇的，而它的效果卻是連續(xù)的。首先溶液和陽樹脂逆向流動，陽樹脂脈動通過容器，新鮮樹脂從一端補(bǔ)充，用過的樹脂從另一端排出，在此過程中完成離子交換和樹脂再生。然后溶液游向流過一個與上面相似的陰樹脂移動床來完成陰離子的交換。3.2.5液膜法自從1986 年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來,液膜法得到了廣泛的研究23。許多人認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù),尤其適用于低濃度金屬離子

31、提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是:氨態(tài)氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它從膜相外高濃度的外側(cè),通過膜相的擴(kuò)散遷移,到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面,與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng),生成的NH4+ 不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中,在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動下,氨分子不斷通過膜表面吸附,滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸,從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。通常采用硫酸為吸收液,選用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上為H2SO4 吸收,生成不揮發(fā)的 (NH4 )2SO4 而被回收。人們已經(jīng)對膜吸收法中膜的滲漏問題進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn)較高的氨氮和鹽量能有效抑制水的滲透蒸餾通量。該法具有投資少、能耗低、高

32、效、使用方便和操作簡單等特點,此外膜吸收法還有傳質(zhì)面積大的優(yōu)點和沒有霧沫夾帶、液泛、溝流、鼓泡等現(xiàn)象發(fā)生。 3.3土壤灌溉土壤灌溉是把低濃度的氨氮廢水( < 50mg/ L)作為農(nóng)作物的肥料來使用,既為污灌區(qū)農(nóng)業(yè)提供了穩(wěn)定的水源,又避免了水體富營養(yǎng)化,提高了水資源利用率。西紅柿罐頭廢水與城市污水混合并經(jīng)氧化塘處理至11mg 氨氮/ L 后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;馬鈴薯加工廠廢水也用于噴淋灌溉,經(jīng)測定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收24 。日本Aichi大學(xué)生物實驗室和Aichi-ken農(nóng)業(yè)研究中心25,利用日本西南地區(qū)水稻田對氨氮進(jìn)行吸收。研究表明,只需占總面積

33、5 %的水稻田就可以吸收該地區(qū)所有排污渠中一半的氨氮負(fù)荷。但用于土壤灌溉的廢水必須經(jīng)過預(yù)處理,去除病菌、重金屬、酚類、氰化物、油類等有害物質(zhì),防止對地面、地下水的污染及病菌的傳播。 4探討氨氮污水的處理技術(shù)都有各自的優(yōu)勢與不足: 生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定,但一般要求氨氮濃度在400 mg/L以下,總氮去除率可達(dá)70% 95%，是目前國內(nèi)外運用最多的一種方法。生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮廢水效率比較高, 目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝,但它們的工藝條件要求嚴(yán)格,特別是對溶解氧的要求更為嚴(yán)格,在實際應(yīng)用中很難控制;其他新型脫氮技術(shù)也只是在實驗研究階段。氨吹脫法,工藝成熟,吹

34、脫效率高,運行穩(wěn)定,但動力消耗大,塔壁易結(jié)垢,在寒冷季節(jié)效率會降低;化學(xué)沉淀法工藝簡單,效率高,但投加藥劑量大,必須找一種高效價廉無污染的藥劑或助凝劑;人們已經(jīng)對膜吸收法中膜的滲漏問題進(jìn)行了研究,并發(fā)現(xiàn)較高的氨氮和鹽量能有效抑制水的滲透蒸餾通量;對于成分比較簡單的氨氮廢水處理,在物理化學(xué)法中,吹脫法和膜吸收法是比較經(jīng)濟(jì)有效的選擇;如果污水成分相對復(fù)雜,比如油性污染物含量較高,則需先進(jìn)行氣浮等預(yù)處理。對于高濃度氨氮廢水,為保證出水達(dá)標(biāo)排放,建議采用物化法和生物法聯(lián)合工藝取代單一工藝以徹底去除廢水中氨氮。綜合以上各種方法：相對于有機(jī)物來講,污水中氨氮的脫除是比較麻煩的,生化法比較經(jīng)濟(jì),但對中高濃度

35、的氨氮廢水不適合;物化法可以處理高濃度的氨氮廢水,但往往是多種方法串聯(lián)組合,且運行費用昂貴,有些還會產(chǎn)生二次污染。對工業(yè)廢水來說,由于氨氮濃度高,宜采用將高濃度氨氮廢水集中物化處理后再和其他廢水混合,然后采用常規(guī)生化處理的組合工藝,這樣可適當(dāng)降低工程投資和建成后的運行費用?？偟膩碚f，生產(chǎn)單位應(yīng)首先對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改革,能不使用含氮原料的盡量不用,如必須使用應(yīng)盡量減少泡冒滴漏,從上游減少氨氮的排放量；對污水脫氮處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實際情況,綜合考慮,設(shè)計的工藝流程應(yīng)首先進(jìn)行小試,待試驗證實后再開始設(shè)計和施工。結(jié)論:對氨氮污水處處理方法的選擇應(yīng)遵循以下幾條：（1）城市污水、中低氨氮濃度工業(yè)廢水

36、中氨氮的去除，由于生物法因工藝簡單、處理能力強(qiáng)、運行方式靈活，處理工藝成熟，比較經(jīng)濟(jì)，在其他同等條件下優(yōu)先選擇。（2）高濃度氨氮工業(yè)廢水應(yīng)根據(jù)廢水的特性選擇不同的物化法與生物法聯(lián)合去除比較經(jīng)濟(jì)有效。5氨氮污水處理方法應(yīng)用于蘭州市污水處理廠中的研究截至2009年蘭州市實際建成并運行的城市生活污水處理廠有兩座：一是雁兒灣污水處理廠，一是七里河安寧污水處理廠26。也是目前甘肅省處理規(guī)模在10×104m3/d以上的兩座污水處理廠。其中七里河安寧污水處理廠目前甘肅省最大的污水處理廠27。雁兒灣污水處理廠是一座設(shè)計工藝完整的城市二級污水處理廠，主要包括污水污泥兩大處理系統(tǒng)，污水處理工藝采用傳統(tǒng)活

37、性污泥法，鼓風(fēng)曝氣形式；污泥處理工藝采用厭氧消化，二級中溫處理。處理廠設(shè)計規(guī)模日處理量為16萬噸/日，其中一期工程污水處理量為10萬噸/日，二期工程污水處理量為6萬噸/日。雁兒灣污水處理廠一期工程從1985年開工建設(shè)1995年竣工，到1998年6月一級處理設(shè)施投產(chǎn)運行，主要接納處理的城市污水來源于蘭州市城關(guān)區(qū)黃河以南，鐵路以北，中山橋以東，排洪溝以西區(qū)域內(nèi)黨政機(jī)關(guān)、工廠、部隊、企事業(yè)單位的工業(yè)廢水約3萬噸，占每天污水處理總量的30%，生活污水7萬噸，占每天污水處理總量的70%，服務(wù)面積70平方公里，服務(wù)人口約80萬人。由于多年長期閑置和日曬雨淋，不得不又投入資金對設(shè)施進(jìn)行改造，二期工程于2003年5月竣工，2004年正式投入16×104m3/d的二級運行規(guī)模污水處理設(shè)施，從開工建設(shè)到正式投入二級運行經(jīng)歷了二十多年。現(xiàn)在每天可處理污水16萬噸。每年可去除COD量為19586噸，NH3-N量為188噸，SS量為10629噸，污水處理量為1825噸，垃圾沉渣處理量2190噸，經(jīng)生化處理后