处理高浓度氨氮废水以及低浓度氨氮废水工艺对比

处理高浓度氨氮废水以及低浓度氨氮废水工艺对比

高浓度氨氮废水处理技术氨氮质量浓度大于500mg/L

的废水称为高浓度氨氮废水。工业废水和城市生活污水中氨氮的含量急剧上升，呈现氨氮污染源多、排放量大，并且排放的浓度增大的特点。针对高氨氮废水的处理技术主要使用吹脱法、化学沉淀法等。一、吹脱法将空气通入废水中，使

废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，使废水吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。将氨氮废水pH 调节至碱性，此时，铵离子转化为氨分子，再向水中通入气体，使其与液体充分接触，废水中溶解的气体和挥发性氨分子穿过气液界面，转至气相，从而达到去除氨氮的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为空气吹脱，后者称为蒸汽吹脱。蒸汽吹脱法效率较高，氨氮去除率能达到90% 以上，但能耗较大，一般应用在炼钢、化肥、石油化工等行业，其优点是可回收利用氨，经过吹脱处理后可回收到氨质量分数达30%以上的氨水。空气吹脱法的效率虽比蒸汽法的低，但能耗低、设备简单、操作方便。在氨氮总量不高的情况下，采用空气吹脱法比较经济，同时可用硫酸作吸收剂吸收吹脱出的氨氮，生成的硫酸铵可制成化肥。但是在大规模的氨吹脱-汽提塔生产过程中，产生水垢是较棘手的问题。

得到处理的过程称为吹脱，常见的工艺流程见图1。

通过安装喷淋水系统可有效解决软质水垢问题，可是对于硬质水垢，喷淋装置也无法消除。此外，低温时氨氮去除率低，吹脱的气体形

成二次污染。因此，吹脱法一般与其他氨氮废

水处理方法联合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水进行预处

理。最佳吹脱工艺条件，见表1。

通过对比分析表 1 可以得出：（1）吹脱法普遍适宜的pH 在

11附近；（2）考虑经济因素，温度在30〜40 C附近较为可行，且处理率高；（3）吹脱时间为 3 h 左右；（4）气液比在 5 000 ：1左右效果较好，且吹脱温度越高，气液比越小；（5）

吹脱后废水的浓度可降低到中低浓度；（6）脱氮率基本保持的废水中氨氮仍然高达100 mg/L 以上，无法直接排放，还需要后续深度处理二、化学沉淀法（磷酸铵镁沉淀法）化学沉淀法的原理，是向氨氮污水中投加含Mg2+ 和PO43- 的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石（磷酸铵镁）的形式沉淀出来，同时回收污水中的氮和磷。化学沉淀法的优点主要表现在：工艺设计操作相对简单；反应稳定，受外界环境影响小，抗冲击能力强；脱氮率高，效果明显，生成的磷酸铵镁可作为无机复合肥使用，解决了氮的回收和二次污染的问题，具有良好的经济和环境效益。磷酸铵镁沉淀法适用于处理氨氮浓度较高的工业废水，表 2 总结了一些使用化学沉淀法处理氨氮废水的案例。

90% 以上。尽管吹脱法可以将大部分氨氮脱除，但处理后

通过对表 2 的比较，磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水的适宜条件是：pH 约为9.0 , n (P )：nN) : n Mg )在 1 ： 1 ： 1.2 左右，磷酸铵镁沉淀法的脱氮率能维持在较高水平，普遍能够达到90% 以上。

低浓度氨氮工业废水处理技术废水中氨氮的构成主要有两

种，种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主

要是硫酸铵、氯化铵等。氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，

对这类污水进行回收利用时还会对管道中的金属产生腐蚀作用，缩短设备和管道的寿命，增加维护成本。

目前工业上常用于处理低浓度氨氮的技术主要有吸附法、折点氯化法、生物法、膜技术等。一、吸附法吸附是一种或几种物质（称为吸附物）的浓度在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化的过程，其实质是物质从液相或气相到固体表面的一种传质现象。吸附法是处理低浓度氨氮废水较有发展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固体作为吸附剂，根据吸附原理不同可分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。处理低浓度氨氮废水较为理想的是离子交换吸附法，它属于交换吸附方法的一种，利用吸附剂上的可交换离子与废水中的NH4+ 发生交换并吸附NH3 分子以达到去除水中氨的目的，这是一个可逆过程，离子间的浓度差和吸附剂对离子的亲和力为吸附过程提供动力。具有良好吸附性能且常用的吸附剂有：沸石、活性炭、煤炭、离子交换树脂等，

根据其吸附原理的不同，这些吸附材料对不同吸附物的吸附

效果不同。该法一般只适用于低浓度氨氮废水，而对于高

浓度的氨氮废水，使用吸附法会因吸附剂更换频繁而造成操作困难，因此需要结合其他工艺来协同完成脱氮过程。

供吸附法使用的吸附剂很多，但不同吸附剂对废水中氨氮的吸附量却有很大不同，表 3 对比了部分吸附剂的吸附效果。

由表 3 可以看出，对于传统的吸附剂如沸石、交换树脂等，

其对氨氮的处理率较高，般能达到90% 以上。二、折点

氯化法折点氯化法是污水处理工程中常用的一种脱氮工艺，其原理是将氯气通入氨氮废水中达到某一临界点，使氨氮氧化为氮气的化学过程，其反应方程式为：

NH4++1.5HOCI T 0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5CI -折点氯化法的优点为：处理效率高且效果稳定，去除率可达100% ；该方法不受盐含量干扰，不受水温影响，操作方便；有机物含量越少时氨氮处理效果越好，不产生沉淀；初期投资少，反应迅速完全；能对水体起到杀菌消毒的作用。但是折点氯化法仅适用于低浓度废水的处理，因此多用于氨氮废水的深

度处理。该方法的缺点是：液氯消耗量大，费用较高，且对代有机物会对环境造成二次污染。三、生物法生物法是指废水中的氨氮在各种微生物作用下，通过硝化、反硝化等一系列反应最终生成氮气，从而达到去除的目的，其脱氮途径如图2所示。对于可生化性高的废水( BOD/COD >0.3),氨氮可通过生物法脱除。

液氯的贮存和使用的安全要求较高，反应副产物氯胺和氯

生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染且经济的优点，其缺点为占地面积大，处理效率易受温度和有毒物质等的影响且对运行管理要求较高。同时，在工业运用中应考

虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外，高浓度

的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用，因此当处理氨氮

废水的初始质量浓度V 300 mg/L时，采用生物法效果较好。

1、传统生物硝化反硝化技术传统生物硝化反硝化脱氮处理

过程包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指在好氧条件，在硝酸盐和亚硝酸盐菌的作用下，氨氮可被氧化成硝

酸盐氮和亚硝酸盐氮；再通过缺氧条件，反硝化菌将硝酸盐

氮和亚硝酸盐氮还原成氮气，从而达到脱氮的目的。传统

生物硝化反硝化法中，较成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR 序批式处理法、接触氧化法等。它们具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。但该法也存在一些弊端，如必须补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除，使运行费用增加；碳氮比较小时，需要进行消化液回流，增加了反应池容积和动力消耗；硝化细菌浓度低，系统投碱量大等。2、新型生物脱氮技术( 1)短程硝化反硝化技术。短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，利