污水氨氮去除方法分析與比較

1、污水氨氮去除方法分析與比較摘要：綜述了氨氮污水的主要來源及其危害，詳細(xì)介紹了折點(diǎn)加氯法、沸石 選擇性交換吸附法、空氣吹脫法、硝化-反硝化法、短程硝化-厭氧氨氧化法這5 種污水氨氮去除方法，分析比較了它們的適用性及優(yōu)缺點(diǎn)，并展望了未來污水脫 氮的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：氨氮污水；氨氮去除；分析比較0引言隨著工業(yè)化的進(jìn)程，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，尤其是氨氮污水問題，導(dǎo)致了 水體富營養(yǎng)化及海水赤潮現(xiàn)象的發(fā)生。近幾十年來，為尋找高效、節(jié)能、易操作 的氨氮處理方法，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。本文詳細(xì)介紹了多種氨氮 去除方法，包括物化處理和生化處理，以期為不同條件下的氨氮處理項(xiàng)目提供理 論基礎(chǔ)。1氨氮的來源

2、及危害污水中的氨氮是氮元素在廢水中的存在形式之一，包括游離態(tài)（NH -N）和離 3子態(tài)（NH+-N），其來源廣泛，且絕大部分來自于人類活動，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活均 4有涉及。數(shù)據(jù)表明，農(nóng)村化肥的流失、養(yǎng)殖業(yè)中的含氮排泄物導(dǎo)致農(nóng)村污染總氮、 總磷富營養(yǎng)化負(fù)荷約占60%，而化學(xué)、石油、金屬冶煉等8個重工業(yè)的氨氮排放 總量占全部工業(yè)廢水氨氮排放量的85.9%s。大量氮元素的排放會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一系列的后果。會使水體富營養(yǎng)化，水 中藻類大量繁殖，溶解氧含量下降，水生動物因缺氧而死亡，水體發(fā)臭惡化。 人類長期攝入亞硝酸鹽與硝酸鹽，會導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥，極大降低了血液的輸 氧能力。此外，水源地如果排入氨氮污水

3、，將導(dǎo)致飲用水處理成本的增加。2氨氮去除方法2.1折點(diǎn)加氯法折點(diǎn)加氯法是一種化學(xué)處理方法，通過向含氨氮的污水中投加過量氯或次氯 酸鈉，使污水中的氨氮完全氧化為氮?dú)猓瑥乃幸莩?，達(dá)到脫氮的目的。反應(yīng)方 程式為：NH4+1.5H0C10.5N +1.5H O+2.5H+1.5C1-從反應(yīng)式中可以看出，每氧化1g氨氮理論上需要7.6g氯（C12）。有研究表 明，此反應(yīng)的最佳反應(yīng)時間為30min，最佳PH控制條件為5.56.7，且氯投加 量越大，氨氮去除率越高。折點(diǎn)加氯法對氨氮的去除率高達(dá)90100%，脫氮效果 穩(wěn)定，不受溫度影響，操作方便，基建費(fèi)用低，但其運(yùn)行費(fèi)用高，且反應(yīng)后的水 中會有殘余氯及氯代

4、有機(jī)物，還需要進(jìn)行后續(xù)的處理，導(dǎo)致了該方法僅使用于應(yīng) 急處理或低濃度的氨氮污水處理。2.2沸石選擇性交換吸附法沸石是一種硅鋁酸鹽，是一種弱酸型陽離子交換劑，其具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu) 和空穴，具有篩分效應(yīng)，交換吸附選擇性、熱穩(wěn)定性及形穩(wěn)定性較好，用于除氨 的主要是斜發(fā)沸石，其對于某些陽離子的交換選擇次序?yàn)椋篕+、NH+Na+Ba2+ 4Ca2+Mg2+。利用斜發(fā)沸石對于NH4+的強(qiáng)選擇性，可以吸附污水中的氨氮，達(dá)到飽 和后沸石經(jīng)再生可重復(fù)利用。天然沸石由于分子孔道中存在水分子和其它雜志， 工作交換容量較低，如若對其進(jìn)行堿改性、酸改性或鹽改性，其工作能力將會得 到提升，其中鹽改性沸石除氨效率可達(dá)90%

5、以上4。污水的PH對于沸石除氨有很大的影響，一般控制PH在68最佳，過高，則 NH4+向NH3轉(zhuǎn)化，過低，則H+的競爭吸附作用增強(qiáng)，都會降低NH4+的吸附。當(dāng)沸石 吸附達(dá)到飽和后，可以利用5g/L的石灰乳或飽和石灰水再生，在再生液中添加 一定量的NaCl，將會提高再生效率。沸石選擇性交換吸附法雖投資較低，不受溫度影響，但運(yùn)行成本高，操作繁 瑣，且沸石再生過程中會產(chǎn)生高濃度的氨氮污水，必須進(jìn)行后續(xù)處理，所以該方 法僅適用于低濃度、小水量的氨氮污水處理。2.3空氣吹脫法空氣吹脫法除氨是指，將惰性氣體（如空氣）與待處理污水同時通入吹脫設(shè) 備中，讓污水與空氣充分接觸，迫使水中揮發(fā)性的NH從水中逸出，從

6、而達(dá)到污 水脫氮的目的。為使污水中的氨氮主要以NH3的形式存在，必須維持污水處于堿 性條件，一般需要PH10.5。常用的裝置為吹脫池和吹脫塔，空氣由塔底進(jìn)入， 污水由塔頂進(jìn)入流入吹脫池，吹脫后的尾氣需要進(jìn)行處理，否則會污染大氣?？諝獯得摲ǖ拿摰逝c污水溫度、PH值、氣水比、填料等有很大的關(guān)系， 研究表明，在以鮑爾環(huán)為填料的吹脫塔中，主要控制條件為：污水PH=11、溫度 =60C、氣水比=1500： 1，氨氮的去除率可達(dá)到85.06%5?？諝獯得摲ǔ保に嚭唵?，效果穩(wěn)定，基建與運(yùn)行費(fèi)用較低，適用于高濃 度的污水處理，但其比較顯著的缺點(diǎn)是，極易受水溫影響，水溫低，吹脫效率會 大大降低，且填料結(jié)

7、垢嚴(yán)重，干擾正常運(yùn)行，吹脫后的尾氣中含有大量的氨，需 要另外進(jìn)行處理。2.4硝化-反硝化法硝化-反硝化法脫氮是一種生物處理方法，首先，在好氧條件下，通過亞硝 化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，然后在缺氧條件下，利用反 硝化細(xì)菌，將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為N從水中逸出，達(dá)到脫氮的目的，整個過程的反應(yīng) 方程式為：硝化過程的效率主要取決于硝化細(xì)菌（包括亞硝化細(xì)菌）的活性。硝化細(xì)菌是一類化能自養(yǎng)型細(xì)菌，個體游離，需要依靠廣大的異養(yǎng)型微生物而凝聚存活， 且生長繁殖周期長，其對于生存環(huán)境十分敏感，影響因素主要有PH值、水溫、 污泥齡、溶解氧濃度、有機(jī)物負(fù)荷、有毒有害物質(zhì)等。一般認(rèn)為，PH為8.08.4,

8、 水溫為 1535C，污泥齡 2030d, DO 為 24mg/L, BOD 負(fù)荷 V0.15g BOD / (g MLSS d),硝化細(xì)菌生長良好，硝化過程比較穩(wěn)定。反硝化細(xì)菌是一種化能異養(yǎng)菌，不像硝化細(xì)菌那樣嬌貴，但需要足夠的有機(jī) 底物(碳源)才能保證反硝化過程順利進(jìn)行。影響反硝化過程的主要因素有：水 溫、PH值、溶解氧濃度、碳源等。當(dāng)溫度在2040C，PH值為7.08.0，DOV 0.5mg/L，BOD/TN3時，一般反硝化過程比較穩(wěn)定，脫氮效率高。5硝化-反硝化法工藝成熟，脫氮效果穩(wěn)定，適用范圍廣，運(yùn)行成本較低，不 會產(chǎn)生二次污染，但工藝流程長，占地面地大，基建費(fèi)用高，且易受溫度影響和

9、 負(fù)荷沖擊。2.5短程硝化-厭氧氨氧化法厭氧氨氧化法是利用厭氧氨氧化細(xì)菌在缺氧或厭氧環(huán)境下，以HCO-為碳源， 以NH+-N為電子供體，以NO2-N為電子受體生成N2，達(dá)到脫氮的目的。為保證 4厭氧氨氧化順利進(jìn)行，常與短程硝化工藝組合，形成短程硝化-厭氧氨氧化工藝。 與傳統(tǒng)的硝化-反硝化工藝相比，該工藝只需將氨氮氧化為亞硝氮，無需進(jìn)一步 氧化至硝氮，大大降低了需氧量，從而節(jié)約了大量的曝氣能耗。此外，該工藝以 HCO3-為碳源，無需額外投加有機(jī)碳源，可以大幅降低脫氮成本。由于脫氮過程 不涉及異養(yǎng)反硝化細(xì)菌，該工藝的剩余污泥產(chǎn)量也顯著降低衛(wèi)。Anammox的啟動及穩(wěn)定運(yùn)行受反應(yīng)條件和環(huán)境因素的影響

10、很大，包括基質(zhì)濃 度、有機(jī)物濃度、PH、溶解氧濃度、溫度等。目前，長期穩(wěn)定運(yùn)行的Anammox系 統(tǒng)大多都是在實(shí)驗(yàn)室里，如何在多變的環(huán)境下保證Anammox的快速適應(yīng)且保持較 高的脫氮能力，將是該工藝由實(shí)驗(yàn)到工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變急需解決的問題。短程硝化-厭氧氨氧化法脫氮具有占地面積小、便于管理、無高濃度亞硝酸 鹽積累、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于高氨氮、低C/N的污水處理，但由于其 受外界環(huán)境影響大，啟動時間長，易產(chǎn)生惡臭等缺點(diǎn)，導(dǎo)致該工藝的發(fā)展收到限 制。3結(jié)束語現(xiàn)階段，針對污水中氨氮的處理已經(jīng)有多種方法，可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn) 行比選，但隨著資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會概念的提出，傳統(tǒng)的高能耗、高成

11、 本、低效率、產(chǎn)生二次污染的水處理工藝終究會被淘汰，取而代之的將是類似于 厭氧氨氧化這類，低能耗、低成本、高效率的的水處理工藝。參考文獻(xiàn)何瀟，羅建中，蔡縱岳.微污染水源中氨氮的危害與現(xiàn)代處理技術(shù)J. 工業(yè)水處理，2017, 4: 6-11.陶美霞，陳明，胡蘭文等.生物技術(shù)在處理氨氮廢水中的研究進(jìn)展J. 現(xiàn)代化工，2018, 38(12): 24-28.李曉，劉碧武，郭軍.折點(diǎn)加氯法去除生活污水氨氮的實(shí)驗(yàn)研究J.能 源環(huán)境保護(hù)，2019, 5: 32-35.思宇，張建民，張濤.改性沸石對水中氨氮的去除效果J.西安工程大 學(xué)學(xué)報，2014, 3: 329-332.甘懷斌，胡兆吉，高濤等.吹脫法處理

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