淺析高氨氮廢水處理技術的研究

張菊花+賈明暢

摘 要：近年來，工業廢水的排放不斷增加，其中包括含有高濃度的氨氮廢水。文章基于現有國家處理高濃度的氨氮廢水的方法，分析了每種技術措施的原理及步驟，為我國高氨氮廢水處理實施具有一定的參考意義。

關鍵詞：工業廢水；高氨氮；處理技術

近年來，氨氮污染加劇，含氮污染物在排放前處理不夠完全，嚴重危害社會環境和人類的健康，過量的氨氮使得水體中的溶解氧不斷下降，水體富營養化日益嚴重，水質惡化。氨氮成為許多水體和流域的第一超標污染物。截至“十一五”末期，中國城鎮污水處理廠的排污量占排污總量的一半以上，生活污水中氨氮的排放量占氨氮排放總量的10%以上，在“十二五”階段，氨氮己繼COD、二氧化硫之后成為污染物總量減排的重要控制指標。水體中氨氮的高效控制成為保障水質和水生態安全的重要環節。同時，中國對排入重點流域的污水排放標準趨于嚴格。水是一切生命之源，隨著工業和城市建設的迅速發展，我國的水污染問題日益嚴重，除此之外，人均水資源醫乏，己經嚴重制約我國經濟的可持續發展，危害生態環境。近年來，工業廢水的排放不斷增加，其中包括含有高濃度的氨氮廢水。隨著水處理技術的不斷改進，我國高氨氮廢水的去除效果有了很大進步。

1 高濃度氨氮廢水的危害

高濃度氨氮廢水具有較高的耗氧量，是導致水體富營養化的主要原因，該廢水對水生生物直接產生毒害作用。在氮過高環境中，藻類及其他微生物大量的繁殖，水中溶解氧下降，水質惡化使水變得腥臭難聞，同時造成魚類大量死亡。飲用水源氨氮含量過高會導致水處理運行困難，自來水產生異味等；氨氮經硝化作用產生硝酸鹽和亞硝酸鹽，對飲用水帶來較大危害，長期飲用此水會誘發高鐵血紅蛋白癥狀和癌癥，水中的氨可通過滲透進入生物體中，將血紅蛋白中的Fe2+氧化成Fe3+，從而降低血液的負氧能力；氨能影響水生生物的神經系統和肝腎系統，嚴重時造成肝昏迷以致死亡，急性氨氮中毒的水生生物表現為亢奮、抽搐，甚至死亡。

2 高濃度氨氮廢水的處理技術

在實際的工業處理過程中，高氨氮廢水中含有較多的污染物質，其中包括可生物降解的有機物，難生物降解的污染物。常規的微生物處理工藝的去除效果不是很好，一些傳統的技術經濟費用高，并且存在一定的問題。在我國工業生產中氨氮廢水的排放量逐漸升高的前提下，對氨氮廢水排放指標的規定日趨嚴格，如何能夠實現高效率低成本的去除水中的氨氮污染物，己成為我國廢水處理中領域函待解決的問題之一。目前，國內外應用的高氨氮廢水處理方法主要有：吹脫法、化學沉淀法、膜吸收技術、離子交換技術和生物脫氮技術等。

2.1 吹脫法

吹脫法是指調節污水的酸堿度，使污水中的氨氮全部轉化成分子狀態，并向污水中通入空氣，使氣液相互充分接觸，分子態的氨隨著空氣被吹脫而出。影響吹脫效率的主要因素包括溫度、pH值、氣液比，布水負荷及足夠的氣液分離空間。

NH+4+OH-→ NH3+H2O

石油化工等行業排出的污水中氨氮的濃度相對較高，傳統處理費用昂貴，因此，通常采用吹脫法，該方法處理中一部分分子態氨被回收利用，從而有效的降低了吹脫中的蒸汽成本。石灰被用來調節廢水酸堿度。吹脫裝置采用的是填料塔，主要是在填料塔內設置一定高度的填料層，污水從上面流入，空氣由下面流出，氣液逆流接觸，充分混合，實現傳質過程。吹脫法在廢水處理中主要應用是進行預處理，處理效果明顯，工藝流程簡單，成本低。但該方法處理廢水，污染物與空氣逆流接觸，不斷向氣相移動，容易造成二次污染，而且處理中容易產生水垢，上述問題都是現在需要考慮并努力克服的重點。

2.2 化學沉淀法

化學沉淀法是在含有NH+4的廢水中加入Mg2+和PO+4，使其與NH+4發生反應生成難溶復鹽磷酸氨鎂結晶，使MAP從氨氮廢水中分離出來。處理過程中，如果堿度過大，就會使一部分的氨氣向外揮發，所以化學沉淀法的沉淀時間不宜過長，堿度不宜過大。最適宜的沉淀劑是氧化鎂和磷酸，降低外來污染物質的干擾。化學沉淀法去除率高，對高氨氮廢水的處理效果好。污水處理過程中不會引入外來污染，在沒有對農作物有害的情況下，磷酸氨鎂可以被很好的回收利用。該方法雖然具有明顯的優勢，但是處理之后的氨氮出水濃度仍然很高，仍需進一步處理；同時，處理中產生的沉淀物、藥劑投加量、從外界引入的氯離子以及磷的使用對環境造成的危害仍是重點關注的問題。

2.3 膜吸收技術

較老式的膜技術主要是液膜法，其原理是：氨在膜相中較容易溶解，從膜相外的高濃度的外側，利用膜相的擴散作用遷移，到達膜相的內側和內相界面，與膜內相中存在的酸進行解脫反應，生成氨根離子，以膜兩側的氨分壓差作為氨移動的動力，使氨不斷的脫離廢水并向吸收液轉移，達到降低廢水中的氨氮濃度的目的。但是，處理后的吸收液中含有較高的氨氮，如何對這部分氨氮進行處理利用，以及如何降低吸收液本身所具有的污染危害的都是該技術需要研究的內容及問題所在。

膜技術在不斷改進的過程中，己成為眾多學者研究的熱點。疏水性的膜可以將氨氮廢水與容易吸收游離態氨的液相隔離于膜的兩側。不同的吸收液對膜的選擇也不盡相同。膜吸收技術的工藝難點主要是對膜的滲漏的防止。工藝中為了提高氨的通過率，常選用很薄的膜，而這種膜在一些情況下難以承受膜兩側的壓力差，從而導致滲漏現象的發生。

2.4 離子交換技術

離子交換法以沸石作為交換載體，該沸石的吸附作用具有強選擇性，對廢水中的氨根離子有著一定的親和力，從而使氨根離子被沸石吸附，氨氮濃度降低。據有關資料，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限力，沸石粒徑為30～16目時，氨氮去除率可達78.5%。但該方法處理產生的廢液氨氮的濃度仍然很高，需要做進一步處理，因此只適合處理高濃度氨氮廢水，對于低濃度氨氮廢水并不適合。

2.5 生物脫氮技術

傳統的生物脫氮技術在氨氮廢水處理領域應用極為廣泛。在傳統技術的基礎上，生物脫氮工藝逐步發展起來，該工藝與傳統技術最大的不同是硝化作用和反硝化作用的分離，硝化和反硝化可以分別在兩個反應器中進行或者在同一個反應器中，但是在時間和空間上有一定差值，使其交替好氧和厭氧。傳統技術存在較多的問題：首先，處理中氧的使用量較大；其次，有些氨氮廢水的本身緩沖能力差，增加了堿量的消耗；最后，有些氨氮廢水難以生物降解，從而增加了碳源的消耗。這些問題最終導致污水處理的成本大大增加。目前，傳統技術處理高氨氮廢水，當氨氮濃度高出生物降解的范圍時，通常要加入前置物化脫氮工藝以達到降低氨氮濃度的目的。

3 結語

在現今科技的發展中，對高氨氮廢水處理的技術也在進步，現在正在著手研究的技術包括固定化微生物脫氮技術、曝氣生物硫化床工藝等先進的生物處理措施，也是今后該方向的前沿方向。

參考文獻

[1] 沈耀良，王寶貞編著.廢水生物處理新技術[M].中國環境科學出版社，2006.

[2] 鄭俊，吳浩汀編著.曝氣生物濾池工藝的理論與工程應用[M].化學工業出版社，2005.

[3] 王國華，任鶴云編著.工業廢水處理工程設計與實例[M].化學工業出版社，2005.