氨氮廢水處理技術(shù)進(jìn)展

1、2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化氨氮廢水處理技術(shù)進(jìn)展何松波（中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 200428003833101）摘要：概述了目前氨氮廢水處理的幾種主要技術(shù)，作了簡(jiǎn)單的分析和評(píng)價(jià)，探討了以后的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：氨氮廢水；生物脫氮；膜吸收；催化濕式氧化；光催化氧化；吹脫；汽提；沉淀1 前言近年來(lái)，隨著城市人口的日益膨脹和工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，水環(huán)境污染事故屢屢發(fā)生，對(duì)人、畜構(gòu)成嚴(yán)重危害。許多湖泊和水庫(kù)因氮、磷的排放造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重威脅到人類(lèi)的生產(chǎn)生活和生態(tài)平衡。氨氮是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一。氨氮存在于許多工業(yè)廢水中，特別是鋼鐵、化肥、無(wú)機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉

2、類(lèi)加工等生產(chǎn)過(guò)程，此外，皮革、孵化、動(dòng)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(guò)程中氨氮濃度會(huì)迅速增加1，2。為滿(mǎn)足公眾對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，國(guó)家對(duì)氮制訂了越來(lái)越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的除氮處理技術(shù)已成為水污染控制工程領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。 對(duì)一給定廢水，選擇技術(shù)方案主要取決于：(1)水的性質(zhì)；(2)處理效果；(3)經(jīng)濟(jì)效益，以及處理后出水的最后處置方法等3。目前，氨氮廢水的處理技術(shù)可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是物化處理技術(shù)，包括吹脫(或汽提)、沉淀、膜吸收、濕式氧化、光催化氧化等，其中吹脫和膜吸收技術(shù)都需要氨氮盡可能以氨分子形態(tài)存在；另一類(lèi)技術(shù)

3、是生物脫氮技術(shù)4。本文概述了目前氨氮廢水處理的幾種主要技術(shù)。 2 處理方法 2.1氨吹脫、汽提法 吹脫、汽提法用于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)。氨吹脫、汽提是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，即在高PH時(shí)，使廢水與氣體密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過(guò)程，推動(dòng)力來(lái)自氣體中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差。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(guò)氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱(chēng)為吹脫，后者稱(chēng)為汽提。 吹脫法 吹脫是使水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用水中組分的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉(zhuǎn)移至氣相而去除5。廢水中的氨氮大多以銨

4、離子(NH+4)和游離氨(NH3)保持平衡的狀態(tài)而存在。其平衡關(guān)系如下式所示： NH+3+H2ONH4+OH，這個(gè)平衡關(guān)系受pH值的影響，當(dāng)pH值高時(shí)，平衡向左移動(dòng)，游離氨的比例增大。常溫時(shí)，當(dāng)pH值為7左右時(shí)氨氮大多數(shù)以銨離子狀態(tài)存在，而pH為11左右時(shí)，游離氨大致占90%。在堿性條件下，大量空氣與廢水接觸、使廢水中氨氮轉(zhuǎn)換成游離氨被吹出，以達(dá)去除廢水中氨氮的目的6。此法也叫氨解析法，解析速率與溫度、氣液比有關(guān)。氣體組份在液面的分壓和液體內(nèi)的濃度成正比。解析時(shí)氣膜總通量通常由下式表示7： G=KF(C0C)t式中：G：t時(shí)間內(nèi)逸出液體的氣體總量C0：液體內(nèi)氣體的實(shí)際濃度 C：擴(kuò)散達(dá)到平衡時(shí)濃

5、度 F：傳質(zhì)面積 K：解析系數(shù)吹脫是一種對(duì)流傳質(zhì)過(guò)程，根據(jù)有效膜理論，其推動(dòng)力是溶質(zhì)組分的液相濃度與氣相濃度差，根據(jù)資料，常溫下氨水系統(tǒng)的平衡方程式為： Y1.2X 式中：Y為氨在空氣中的摩爾分率 X為氨在水中的摩爾分率2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化由上式可以計(jì)算出，當(dāng)氨氮去除率要達(dá)到95%時(shí)的最小氣液比為0.79(摩爾比)，即氣液比為980:1（體積比)。由于氨吹脫屬氣相阻力控制，因此通常情況其實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的氣液比約在20005000:18。在實(shí)際工程中，大多采用吹脫塔。吹脫塔的構(gòu)造一般采用氣液接觸裝置，在塔的內(nèi)部插入填充材料，用以提高接觸面積。通常以石灰作為堿劑處理，經(jīng)石灰

6、調(diào)節(jié)pH值后的水從塔的上部淋灑到填料上而形成水滴，順著填料的間隙次第落下，與由風(fēng)機(jī)從塔底向上或水平方向吹送的空氣逆流接觸，完成傳質(zhì)過(guò)程，使氨由液相轉(zhuǎn)為氣相，隨空氣排放，完成吹脫過(guò)程。在吹脫過(guò)程中，pH、水溫、水力負(fù)荷及氣水比對(duì)吹脫效果有較大影響。一般來(lái)說(shuō)，PH要提高至10.811.5；水溫不能低于10；水力負(fù)荷為2.55m3/(m2.h)；氣水比為25005000m3/m3。去除率可達(dá)60%一95%。吹脫法除氨，流程簡(jiǎn)單，處理效果穩(wěn)定，但水溫低時(shí)吹脫效率低，不適合在寒冷的冬季使用。同時(shí)，采用吹脫工藝處理氨氦廢水時(shí)，將有部分氨逸散到大氣中，而氨為惡臭污染物，故應(yīng)根據(jù)GBl4554934惡臭污染物

7、排放標(biāo)難中排放速率的要求，合理設(shè)置排氣筒高度，確保周?chē)髿猸h(huán)境質(zhì)量9。 汽提法 汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩觯幚頇C(jī)理與吹脫法一樣是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，即在高PH值時(shí)，使廢水與氣體密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過(guò)程，示意圖如下圖：1布水器 2 填料塔 3 集水池 傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差。延長(zhǎng)汽水間的接觸時(shí)間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率，用填料塔可以滿(mǎn)足此要求。塔的填料或充填物可以通過(guò)增加浸潤(rùn)表面積和在整個(gè)塔內(nèi)形成小水滴或生成薄膜來(lái)增加汽水間的接觸時(shí)間。汽提法適用于處理連續(xù)排放的高濃度氨氮廢水，操作條件與吹脫法類(lèi)似，對(duì)氨氮的去除率可

8、達(dá)97%以上。但在大規(guī)模的汽提塔內(nèi)容易生成水垢，使操作無(wú)法正常進(jìn)行。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，不論用噴淋或副刀均不能消除此問(wèn)題。吹脫和汽提法處理廢水后所逸出的氨氣可進(jìn)行回收，比如：用硫酸吸收作為肥料使用；冷凝為1%的氨溶液。 2.2折點(diǎn)氯化法折點(diǎn)氯化法是投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化為N2的方法。其反應(yīng)可表示為： NH+4+1.5HOCl0.5N2+1.5H2O+2.5H+1.5Cl 當(dāng)氯氣通人廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，而氨的濃度降為零。當(dāng)Cl2通入量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此，該點(diǎn)為折點(diǎn)。處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決

9、于溫度、pH值及氨氮濃度。二者比為7.6：1，為了保證完全反應(yīng)，一般氧化lmg氨氮需加910mg的氯氣。PH值在67時(shí)為最佳反應(yīng)區(qū)間，接觸時(shí)間為0.52h10。折點(diǎn)氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或與O2進(jìn)行反氯化，以去除水中殘余的氯。在反氯化時(shí)產(chǎn)生的氫離子而引起的pH值下降一般可忽略，因?yàn)槿コ?mg殘余氯只消耗2mg左右的堿(以CaC03計(jì))?；钚蕴咳コ龤堄嗦鹊耐瑫r(shí)還具有去除其他有機(jī)物的優(yōu)點(diǎn)。折點(diǎn)氯化法的處理率達(dá)90%-100%，處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，投資較少。但運(yùn)行費(fèi)用高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。氯化法只適用于處理低濃度氨氮廢水。2.3離子交換法離子交換是指在固

10、體顆粒和液體的界面上發(fā)生的離子交換過(guò)程。2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化離子交換法采用無(wú)機(jī)離子交換劑沸石作為交換樹(shù)脂，沸石具有對(duì)非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類(lèi)硅質(zhì)的陽(yáng)離子交換劑。成本低，它對(duì)NH-4有很強(qiáng)的選擇性11，12。一般作為離子交換樹(shù)脂用于去除氨氮的為斜發(fā)沸石，其對(duì)離子的選擇順序依次為：Ca+>Rb+>NH+4KNaLiBa2+Sr2+Ca2+Mg2+。PH4-8是沸石離子交換的最佳范圍。當(dāng)pH<4時(shí)，H+與NH+4發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。pH>8時(shí)，NH+4變?yōu)镹H3而失去離子交換性能。常用的離子交換系統(tǒng)有三種類(lèi)型：(1)固定床 (2)混

11、合床 (3)移動(dòng)床。 固定床 在此系統(tǒng)中，溶液的去離子過(guò)程為二階段間歇過(guò)程。溶液通過(guò)陽(yáng)樹(shù)脂床時(shí)陽(yáng)離子與氫離子交換生成酸溶液，然后此溶液再通過(guò)陰樹(shù)脂床，以去除陰離子。交換能力將耗盡時(shí)，樹(shù)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(duì)較低，容積較大，聯(lián)系到樹(shù)脂用量大，有時(shí)為了適應(yīng)連續(xù)流的要求，還需要有儲(chǔ)備裝置，因而投資費(fèi)用較高?；旌洗?混合床系統(tǒng)用一步法來(lái)去除溶液中的離子。溶液流過(guò)陽(yáng)、陰樹(shù)脂充分混合的混合床?；旌洗驳脑偕葍蓚€(gè)單生床再生要復(fù)雜一些，因?yàn)樵谠偕氨仨殞煞N樹(shù)脂分開(kāi)。在水力學(xué)上可利用兩種樹(shù)脂的比重差用水力反洗使其分層。雖然混合床的化學(xué)效率較高，但它需要大量的清洗

12、水。這對(duì)節(jié)約用水不利，另外將交換離子作為回收產(chǎn)品收集時(shí)，回收液稀，其濃縮費(fèi)用也很高。移動(dòng)床 移動(dòng)床系統(tǒng)通過(guò)二階段過(guò)程來(lái)去除溶液中的離子。在這兩個(gè)過(guò)程中，雖然實(shí)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(yáng)樹(shù)脂逆向流動(dòng)，陽(yáng)樹(shù)脂脈動(dòng)通過(guò)容器，新鮮樹(shù)脂從一端補(bǔ)充，用過(guò)的樹(shù)脂從另一端排出，在此過(guò)程中完成離子交換和樹(shù)脂再生。然后溶液游向流過(guò)一個(gè)與上面相似的陰樹(shù)脂移動(dòng)床來(lái)完成陰離子的交換。離子交換法適用于中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L) ，處理含氨氮10-20mg/L的城市污水，出水濃度可達(dá)lmg/L以下。對(duì)于高濃度的氨氮廢水，會(huì)因樹(shù)脂再生頻繁而造成操作困難，且再生液仍為高濃

13、度氨氮廢水，需再處理。 2.4催化濕式氧化法催化濕式氧化法是80年代國(guó)際上發(fā)展起來(lái)的一種治理廢水的新技術(shù)13。在一定溫度、壓力下，在催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成C02、N2和H20等無(wú)害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。具有凈化效率高(廢水經(jīng)過(guò)凈化后可達(dá)到飲用水標(biāo)推)、流程簡(jiǎn)單、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)多年應(yīng)用與實(shí)踐，這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法60%左右，因而在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力14。目前國(guó)內(nèi)外用濕式催化氧化法處理氨氮廢水及催化劑的制備進(jìn)行了研究，研究主要是以貴金屬為催化劑。杜鴻章15，16等研究了焦化廢水催化濕式氧化凈化技術(shù)，并研制了高氧化活

14、性及穩(wěn)定性的貴金屬催化劑，處理焦化廢水，NH3-N的去除率達(dá)到99%以上。Qin17等共同研制Ru/A12O3催化劑在503K，15MPa和PH12的情況下對(duì)氨氮(初始濃度為1500×10-6)的去除率達(dá)到99%。雖然貴金屬催化劑表現(xiàn)出較好的催化效果和穩(wěn)定性，但是其昂貴的價(jià)格限制它的工業(yè)應(yīng)用。 2.5光催化氧化法光催化氧化法是目前流行的一種從廢水中除去污染物的高級(jí)氧化法(AOP) 18。AOP非均相反應(yīng)主要是利用諸如Ti02及其復(fù)合半導(dǎo)體作催化劑，同時(shí)結(jié)合一定能量的光輻射，使光敏半導(dǎo)體在光的照射下激發(fā)產(chǎn)生電子空穴時(shí)，吸附在半導(dǎo)體上的溶解氧、水分子等與電子空穴作用，產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的&#

15、183;0H自由基，通過(guò)與污染物之間的羥基加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等使污染物全部或部分礦化，最終達(dá)到降解污染物的目的。反應(yīng)裝置 19如圖所示：2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化在非均相光催化氧化法處理氨氮廢水試驗(yàn)中，影響氨氮脫除率的因素較多，主要有溫度、pH值、曝氣量、氨氮初始濃度、催化劑投加量、添加氧化劑、光強(qiáng)等。有研究結(jié)果表明20：氨氮初始濃度在33100mg/L，最佳工藝條件為:pH值11，曝氣量0.3m3/h，反應(yīng)溫度為2535，催化劑用量1.6g。 2.6化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是通過(guò)向廢水中投加某種化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某些溶解性污染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成難溶鹽沉淀下來(lái)，從而降低

16、水中溶解性污染物濃度的方法。上個(gè)世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水21, 隨著對(duì)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Mg2+和PO-+4，使之和NH4生成難溶復(fù)鹽MgNH4 PO4 6H2O(簡(jiǎn)稱(chēng)MAP)結(jié)晶，再通過(guò)重力沉淀使MAP從廢水中分離，沉淀物可作復(fù)合肥使用。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?；瘜W(xué)沉淀法處理含氨氮廢水的流程如圖22。廢水通入攪拌釜反應(yīng)器前，首先測(cè)定廢水中氨氮的濃度，然后分別加入適宜配比的含Mg2+和PO3-4沉淀刑，調(diào)節(jié)溶液pH，同時(shí)攪拌

17、若干分鐘，停止攪拌，靠重力沉降將固體與清液分離，測(cè)量殘液氨氮濃度和固體沉淀物組成。初步的實(shí)驗(yàn)表明，影響氨氮廢水處理效率較大的因素是溶液pH，藥劑種類(lèi)及配比(Mg2+和PO3-4初始摩爾比)，廢水中氨的初始濃度或Mg2+:PO3-+4:NH4初始摩爾比。沉淀反應(yīng)很快。整個(gè)反應(yīng)pH值的適宜范圍為91123，Mg：N：P1.3：1.0：1.1時(shí)為較佳反應(yīng)條件, 氨氮的去除率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增加，隨著Mg：N比值的增加而增加24。化學(xué)沉淀法可以處理各種濃度氨氮廢水。經(jīng)化學(xué)沉淀后，若NH4+-N和PO-4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(guò)生物處理后N和P的含量可進(jìn)一步降低。

18、其與生物法結(jié)合(工藝流程如下圖25)處理高濃度氨氯廢水，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(fèi)用?；瘜W(xué)沉淀法是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法，很有開(kāi)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(gè)問(wèn)題：(1)尋找價(jià)廉高效的沉淀劑；(2)開(kāi)發(fā)MAP作為肥料的價(jià)值。 2.7液膜法自從黎念之(N.Z.Li)1986年發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來(lái)，液膜法得到了廣泛的研究，許多人認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法后的第二代分離

19、純化技術(shù)，尤其適用于低濃度金屬離子提純以及廢水處理等過(guò)程26。 液膜是由含有表面活性劑、各種添加劑和碳?xì)浠衔锶軇┙M成的與水不相溶的膜，該膜很薄，有效厚度約110m，液膜顆粒很小，具有很大的比表面積。溶劑液膜的主體，表面活性劑通過(guò)它所含的親水基和疏水基的定向排列，使液膜上料液(即廢水)的界面固定，起到穩(wěn)定液膜的作用。將污水與膜內(nèi)相含有特定試劑的微小液滴的液膜接觸，可以將廢水中的污染物富集到液膜的內(nèi)相中，從而達(dá)到去除廢水中污染物的目的。 膜吸收法處理含氨廢水的原理如圖所示，2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化疏水性微孔膜把含氨廢水和H2S04吸收液分隔于膜兩側(cè)，通過(guò)調(diào)節(jié)廢水的PH值，使

20、廢水中離子態(tài)的NH+4轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿討B(tài)的揮發(fā)性NH3。在膜兩側(cè)NH3的濃度差的推動(dòng)下，廢水中的NH3在廢水微孔膜界面汽化揮發(fā)。氣態(tài)的NH3沿膜微孔向膜的另一側(cè)擴(kuò)散，在吸收液微孔膜界面上為H2SO4吸收并反應(yīng)生成不揮發(fā)的(NH4)2S04而被回收。研究結(jié)果27表明：通過(guò)將廢水的pH值調(diào)節(jié)到ll12，膜吸收法能有效去除廢水中高濃度的氨，使出水中氨氮濃度直接達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)廢水中氨氮的濃度活度范圍很廣。在影響液液膜基吸收過(guò)程的眾多因素中，僅廢水中的pH為一般顯著影響因素，而溫度、廢水流速和廢水中氨氮濃度都不是顯著影響因素?？梢赃x用較高濃度的吸收液以得到較高濃度的回收產(chǎn)品，而且吸收液的殘余量可以降得很

21、低，提高了吸收液的利用率。膜吸收法的最大特點(diǎn)是，可以在常溫、常壓的條件下濃縮并回收廢水中的氨，無(wú)二次污染產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了含氨廢水的資源化。但需消除溫度對(duì)液膜分離效率的影響，液膜處理過(guò)程中乳波有溶脹現(xiàn)象(約20%)，造成液膜不穩(wěn)定；膜相損失也是液膜法投人工業(yè)應(yīng)用前需解決的問(wèn)題之一。 2.8電滲析法電滲析也是一種膜法分離技術(shù)它利用施加在陰陽(yáng)膜對(duì)之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。關(guān)于電滲折的原理和設(shè)備形式，可參見(jiàn)文獻(xiàn)28。在電滲析室的陰陽(yáng)滲透膜之間施加直流電壓，當(dāng)進(jìn)水通過(guò)多對(duì)陰陽(yáng)離子滲透膜，含氨離子及其它離子在施加電壓的影響下，通過(guò)膜而進(jìn)人另一例的濃水中去，并在濃水中集聚，因而從進(jìn)水中分離出來(lái)。電滲析法

22、可將含NH3-N 30003200mg/L廢水中的氨氮去除85%以上。電滲析法處理此廢水不受pH、溫度的限制，操作簡(jiǎn)便，且可回收氨29。2.9用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)脫氨 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、循環(huán)泵和換熱設(shè)備組成，它是一個(gè)特殊的生態(tài)環(huán)境，具有合適的水溫、長(zhǎng)的停留時(shí)間、巨大的填料表面積、充足的空氣等優(yōu)良條件，可促使氨氮的轉(zhuǎn)化30。氨氮主要是在冷卻塔內(nèi)得以脫除，其中80%為硝化作用，10%為解吸作用，10%為微生物同化作用，三種作用綜合影響、但以硝化作用為主。本法適宜處理氨氮濃度低于50mg/L的廢水，一般操作條件：溫度為25-40，停留時(shí)間為12.5h，pH為7.0-8.2。對(duì)于大多數(shù)企業(yè)，循環(huán)冷卻

23、水系統(tǒng)兼用脫氨不需增加費(fèi)用就可使廢水處理達(dá)標(biāo)，具有雙重效益。然而在實(shí)際運(yùn)用中，必須要考慮系統(tǒng)內(nèi)生物膜的形成對(duì)熱交換效率、水質(zhì)穩(wěn)定等造成的影響。2.10土壤灌混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(lái)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(yíng)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(cè)定25mg氨氮/L的排放水中有75%的氨氮被吸收31。日本Aichi大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室和Aichi-ken農(nóng)業(yè)研究中心32，利用日本西南地區(qū)水稻田對(duì)氨氮進(jìn)行吸收。研究表明，只需占

24、總面積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(guò)預(yù)處理，去除病菌、重金屬、酚類(lèi)、氰化物、油類(lèi)等有害物質(zhì)，防止對(duì)地面、地下水的污染及病菌的傳播。 2.11生物脫氮法在生物脫氮處理過(guò)程中，首先在好氧條件下，通過(guò)好氧硝化菌的作用，將廢水中的2004年11月 中國(guó)科學(xué)院研究生院 環(huán)境催化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?dú)舛鴱膹U水中逸出。因而，廢水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。硝化 生物硝化是在好氧條件下，通過(guò)亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過(guò)程。如果反應(yīng)完全，氨氧化成硝

25、酸鹽分兩階段完成：開(kāi)始，在亞硝酸菌的作用下使氨氧化成亞硝酸鹽，亞硝酸菌屬于強(qiáng)好氧性自養(yǎng)細(xì)菌，利用氨作為其唯一能源，方程式(1)為這個(gè)反應(yīng)關(guān)系式。第二階段，在硝酸菌的作用下，使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，硝酸菌是以亞硝酸作為唯一能源的特種自養(yǎng)細(xì)菌，方程式(2)為這個(gè)反應(yīng)的關(guān)系式。整個(gè)硝化反應(yīng)可以用總方程式(3)來(lái)表示。2NH+3O422NO2+2H2O+4H+(1)2NO2+O22NO3(2)NH+4+2O2NO3+H2O+2H+(3)雖然有些異養(yǎng)生物也能進(jìn)行硝化，但硝化中最主要的生物是亞硝酸菌屬和硝酸菌屬。硝化最佳pH值為8.4，當(dāng)pH在7.88.9范圍時(shí)，為最佳速度的90%。當(dāng)溫度從5提高到30時(shí)，硝化速度也隨之不斷增加，一般溫度應(yīng)維持在2040 為宜。 反硝化 反硝化就是在缺氧條件下，由于反硝化菌的作用，將NO2-和NO3-還原為N2的過(guò)程。其過(guò)程的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物（碳源），若以甲醇作碳源為例，其反應(yīng)式為：6NOCH3+23OH6NO2+2CO2+4H2O6NO32+CH3OH3N2+3CO2+3H2O+6OH反硝化菌的適宜PH值為6.5-8.0；最佳溫度為30，當(dāng)溫度低于10時(shí)，反硝化速度明顯下降，而當(dāng)溫度低至3時(shí)，反硝化作用將停止。生物脫氮可去除多種含氮化合物，其處理效果穩(wěn)定，總氮去除率可