工業(yè)廢水中氨氮處理方法比較分析

工業(yè)廢水中氨氮處理方法比較分析所屬行業(yè)：水處理關(guān)鍵詞：廢水處理氨氮廢水廢水處理技術(shù)近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源尤其是稀土資源產(chǎn)生了巨大需求。然而，稀土冶煉過程中會產(chǎn)生大量高氨氮廢水。我國已將氨氮納入了“十二五”環(huán)境污染物約束性控制指標(biāo)，對冶煉行業(yè)廢水排放制定了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定從2012年開始，鉛鋅行業(yè)廢水氨氮直接排放標(biāo)準(zhǔn)需控制在8mg/L以下。在此背景下，如何選用高效經(jīng)濟(jì)的方法對其進(jìn)行處理，已成為水污染控制工程技術(shù)研究的重點。目前，工業(yè)氨氮廢水處理的方法主要有物理化學(xué)方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術(shù)、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法屬于物理化學(xué)方法。生物方法可分為傳統(tǒng)硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。但是由于水質(zhì)指標(biāo)的不同和工藝條件的限制，針對不同類別的廢水，采用的處理技術(shù)有很大差異，如在高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點氯化法、化學(xué)沉淀-生物法等;而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等〔1〕。筆者將對含氨氮廢水不同處理技術(shù)及其效果等進(jìn)行分析和總結(jié)，為其工業(yè)化處理過程中在選擇工藝方法和設(shè)計參數(shù)時提供參考。1高濃度氨氮廢水處理技術(shù)高濃度氨氮廢水是指氨氮質(zhì)量濃度大于500mg/L的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，工業(yè)廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升，呈現(xiàn)氨氮污染源多、排放量大，并且排放的濃度增大的特點2〕。目前針對高氨氮廢水的處理技術(shù)主要使用吹脫法、化學(xué)沉淀法等。1.1吹脫法將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發(fā)性溶質(zhì)由液相轉(zhuǎn)入氣相，使廢水得到處理的過程稱為吹脫，常見的工藝流程見圖1。吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。將氨氮廢水pH調(diào)節(jié)至堿性，此時，銨離子轉(zhuǎn)化為氨分子，再向水中通入氣體，使其與液體充分接觸，廢水中溶解的氣體和揮發(fā)性氨分子穿過氣液界面，轉(zhuǎn)至氣相，從而達(dá)到去除氨氮的目的〔3〕。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達(dá)到90%以上，但能耗較大，

一般應(yīng)用在煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)，其優(yōu)點是可回收利用氨，經(jīng)過吹脫處理后可回收到氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)30%以上的氨水?？諝獯得摲ǖ男孰m比蒸汽法的低，但能耗低、設(shè)備簡單、操作方便。在氨氮總量不高的情況下，采用空氣吹脫法比較經(jīng)濟(jì)，同時可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮，生成的硫酸銨可制成化肥。但是在大規(guī)模的氨吹脫-汽提塔生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生水垢是較棘手的問題。通過安裝噴淋水系統(tǒng)可有效解決軟質(zhì)水垢問題，可是對于硬質(zhì)水垢，噴淋裝置也無法消除。此外，低溫時氨氮去除率低，吹脫的氣體形成二次污染。因此，吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法聯(lián)合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理。許多學(xué)者對吹脫法用于不同的氨氮廢水處理進(jìn)行了實驗研究，分別得到其最佳吹脫工藝條件，見表1。表］畋成悉利工業(yè)氮廢永短理研究案例案銅稀士廠的

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305 1.1_位甄成瑋濃實由姓理前的承湖.降低到噩.ML皚飄潮丫噸通過對比分析表1可以得出：（1）吹脫法普遍適宜的pH在11附近；（2）考慮經(jīng)濟(jì)因素，溫度在30~40°C附近較為可行，且處理率高；（3）吹脫時間為3h左右；（4）氣液比在5000：1左右效果較好，且吹脫溫度越高，氣液比越小；⑸吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度；（6）脫氮率基本保持90%以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除，但處理后的廢水中氨氮仍然高達(dá)100mg/L以上，無法直接排放，還需要后續(xù)深度處理。1.2化學(xué)沉淀法（磷酸銨鎂沉淀法）化學(xué)沉淀法的原理，是向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-的藥劑，使污水中的氨氮和磷以鳥糞石（磷酸銨鎂）的形式沉淀出來，同時回收污水中的氮和磷〔2〕。化學(xué)沉淀法的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：工藝設(shè)計操作相對簡單;反應(yīng)穩(wěn)定，受外界環(huán)境影響小，抗沖擊能力強(qiáng);脫氮率高，效果明顯，生成的磷酸銨鎂可作為無機(jī)復(fù)合肥使用，因此解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。磷酸銨鎂沉淀法適用于處理氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，表2總結(jié)了一些使用化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的案例。表蘭化學(xué)沉淀法酎氮翼廢水的隹究案例地理缺染除化度水業(yè)申篆蛛的藏家座水帥點敏度把凹涯濾漁叫pEI=9.lhni(F)^(?4)：Zll.nsmz地理缺染除化度水業(yè)申篆蛛的藏家座水帥點敏度把凹涯濾漁叫pEI=9.lhni(F)^(?4)：Zll.nsmzr=U5±2)X；T^1-Sh.

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的I000”蜉L擇帆到＜1耶通過對表2的比較，磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水的適宜條件是:pH約為9.0，n(P)：n(N)：n(Mg)在1：1：1.2左右，磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平，普遍能夠達(dá)到90%以上。2低濃度氨氮工業(yè)廢水處理技術(shù)由于技術(shù)和處理成本方面的原因，我國許多企業(yè)在排放污水時僅對COD進(jìn)行深度處理，而往往忽略了對低濃度氨氮的處理。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機(jī)氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，對這類污水進(jìn)行回收利用時還會對管道中的金屬產(chǎn)生腐蝕作用，縮短設(shè)備和管道的壽命，增加維護(hù)成本〔14〕。目前工業(yè)上常用于處理低濃度氨氮的技術(shù)主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術(shù)等。所屬行業(yè)：水處理關(guān)鍵詞：廢水處理氨氮廢水廢水處理技術(shù)2.1吸附法吸附是一種或幾種物質(zhì)（稱為吸附物）的濃度在另一種物質(zhì)（稱為吸附劑）表面上自動發(fā)生變化的過程，其實質(zhì)是物質(zhì)從液相或氣相到固體表面的一種傳質(zhì)現(xiàn)象。吸附法是處理低濃度氨氮廢水較有發(fā)展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固體作為吸附劑，根據(jù)吸附原理不同可分為物理吸附、化學(xué)吸附和交換吸附。處理低濃度氨氮廢水較為理想的是離子交換吸附法，它屬于交換吸附方法的一種，利用吸附劑上的可交換離子與廢水中的NH4+發(fā)生交換并吸附NH3分子以達(dá)到去除水中氨的目的，這是一個可逆過程，離子間的濃度差和吸附劑對離子的親和力為吸附過程提供動力〔15〕。具有良好吸附性能且常用的吸附劑有：沸石、活性炭、煤炭、離子交換樹脂等，根據(jù)其吸附原理的不同，這些吸附材料對不同吸附物的吸附效果不同。該法一般只適用于低濃度氨氮廢水，而對于高濃度的氨氮廢水，使用吸附法會因吸附劑更換頻繁而造成操作困難，因此需要結(jié)合其他工藝來協(xié)同完成脫氮過程。供吸附法使用的吸附劑很多，但不同吸附劑對廢水中氨氮的吸附量卻有很大不同，表3對比了部分吸附劑的吸附效果。由表3可以看出，對于傳統(tǒng)的吸附劑如沸石、交換樹脂等，其對氨氮的處理率較高，一般能達(dá)到90%以上。賣3吸附法對81會醫(yī)水的研究女噬對您顛嘩■砂i恤理后制或項"5*成部礦川的天惦沸石g魔水92-V710W區(qū)酸件陽離子羯化廠藉煎禰的水樣954市加好發(fā)洲石四我氮廢水11962139C3機(jī)塊煉瞞廠高就性落知后爐的水泮旅帥的&推皮本K.4776.2Ml2.2折點氯化法折點氯化法是污水處理工程中常用的一種脫氮工藝，其原理是將氯氣通入氨氮廢水中達(dá)到某一臨界點，使氨氮氧化為氮氣的化學(xué)過程〔21〕，其反應(yīng)方程式為：NH4++1.5HOC1一0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5C1-折點氯化法的優(yōu)點為:處理效率高且效果穩(wěn)定，去除率可達(dá)100%;該方法不受鹽含量干擾，不受水溫影響，操作方便;有機(jī)物含量越少時氨氮處理效果越好，不產(chǎn)生沉淀;初期投資少，反應(yīng)迅速完全;能對水體起到殺菌消毒的作用。但是折點氯化法僅適用于低濃度廢水的處理，因此多用于氨氮廢水的深度處理。該方法的缺點是：液氯消耗量大，費用較高，且對液氯的貯存和使用的安全要求較高，反應(yīng)副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會對環(huán)境造成二次污染。宋衛(wèi)鋒等22〕針對含鉆廢水氨氮高、含鹽量高、難以生化處理等特征，采用折點氯化法進(jìn)行

了實驗室研究和工程實踐。原水水質(zhì)采用的是西北某鎳鉆生產(chǎn)基地某車間生產(chǎn)的廢水，當(dāng)廢水中70%的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，再經(jīng)折點氯化法處理，出水氨氮質(zhì)量濃度0.3），氨氮可通過生物法脫除。a麗化反刷化液缸世崩化反由化思度帆氛撫化。2生物2生物脫為的途徑用生物法處理含氨氮廢水時，有機(jī)碳的相對濃度是考慮的主要因素，維持最佳碳氮比也是生物法成功的關(guān)鍵之一。生物法具有操作簡單、效果穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染且經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點，其缺點為占地面積大，處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)等的影響且對運行管理要求較高。同時，在工業(yè)運用中應(yīng)考慮某些物質(zhì)對微生物活動和繁殖的抑制作用。此外，高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有抑制作用，因此當(dāng)處理氨氮廢水的初始質(zhì)量濃度

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