廢水中除氮方法的比較分析

何海霞

江蘇響水經濟開發區管委會

1 引言

由于在生產過程中使用含氮化合物，金屬精煉廠廢水通常含氮（例如，氫氧化銨作為沉淀劑，硫酸銨作為離子交換樹脂洗脫劑）。因此，根據政府監督管理機構制定的最低標準，必須對金屬工業廢水進行適當處理，然后再排放到環境中。[1]。

近年來，氨氮排放導致的水體污染問題已引起國內外的廣泛關注。隨著水資源危機的加劇以及人們對氨氮廢水更深入的認識，尋找經濟高效的處理技術對氨氮廢水進行綜合治理成為亟待解決的問題。

2 氮對水體污染的危害

如果不經過深度處理就排放到天然水體中的話，含氮和磷等污染物的廢水很可能導致藻類大量繁殖。氨氮對許多水生生物也具有很高的生物毒性[2]。

（1）干擾水中的溶解氧（DO）平衡，使水質惡化，增加水處理的負擔。

（2）加速富營養化的過程，對人及生物均有毒害作用，潛在危害極大。

（3）惡化水的感官性狀，水中硝態氮如轉化為亞硝銨，對人體有強致癌作用，并導致畸胎。

3 除氮的主要方法

3.1 化學法

超臨界水氧化（SCWO）被認為是用于處理有毒和生物難處理廢物的極有前途的技術。眾所周知，超臨界水對氧氣和空氣顯示出完全的可混溶性，對有機化合物具有高度的溶解性，這導致SCW 充當其氣態和液態之間的中間產物。在SCWO 過程中，污染物迅速礦化為CO2，H2O，N2和少量無機鹽[3]。

Webley 等[4]通過實驗確定了活塞流和填充床反應器中氨和氨-甲醇混合物的SCWO 動力學。他們發現Inconel 反應器壁具有催化作用。Shimoda 等[5]研究了在25MPa，530°C 和[NH3]0=2.9mm/L～3.0mm/L 時的SCWO 動力學。氨轉化率隨初始甲醇濃度的增加而增加，但在甲醇耗盡后降低。

3.2 生物法

硝化-反硝化是一個兩步過程。首先，銨會被銨氧化細菌（AOB）轉化為亞硝酸鹽。然后，亞硝酸鹽被亞硝酸鹽氧化細菌（NOB）氧化為硝酸鹽。銨轉化為硝酸鹽稱為硝化作用[6]。

Egli 等[7]報道，僅在pH7.5 和308℃下觀察到AOB 亞群，富營養亞硝化亞種和歐洲亞硝化亞種。此外，他們認為在選擇富營養豬籠草和歐洲豬籠草時，pH 比溫度更重要。李婉然等[8]采用吸附-降解厭氧序批式反應器實現了有機含氮廢水中COD、氨氮和亞硝態氮的高效去除。結果表明，反應器所能負荷的COD、NH4+-N去除率分別為95%和90%。

3.3 人工濕地

張亞瓊等[9]研究潮汐流人工濕地的除氮效果及其主要影響因素。結果表明：A、B、C、D 組TN 平均去除率分別為82.41%±4.84%、84.82%±5.09%、86.09%±3.99%、90.23%±3.05%。其主要影響因子有pH、電導率和水溫等。

4 結論

硝化-反硝化是去除氮的最傳統方法，而同時硝化-反硝化則利用生物膜的空間異質性。因此，它不需要宏觀的時空功能劃分，從而使配置或操作更簡單。部分硝化-反硝化和部分硝化-厭氧工藝可以減少化學消耗，節省化學成本。對于不同性質的含氮廢水處理方法，需要根據廢水性質做相應的試驗來確定。超臨界水氧化可以有效的去除氮。人工濕地維護費用低。本文將為廢水除氮提供有益的借鑒和指導。