氨氮過多排放到水體中，會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體的觀賞價值。而且氧化產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽也會影響水生生物甚至人類的健康。因此，廢水的脫氮處理受到了人們的廣泛關(guān)注。目前主要的脫氮方法有生物硝化反硝化、斷點(diǎn)氯化、氣提和離子交換等。污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑廠廢水、肉類加工廢水、合成氨化工廢水等都含有極高濃度的氨氮(500mg/L以上，甚至高達(dá)幾千mg/L)。由于游離氨氮的生物抑制或成本問題，上述方法的應(yīng)用將受到限制。高濃度氨氮廢水的處理法可分為物理化學(xué)法、生化組合法和新型生物脫氮法。

物化方法第一卷

吹除方法

在堿性條件下，利用氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)系分離氨氮的方法。一般來說，反萃效率與溫度、pH值和氣液比有關(guān)。

王文斌等。研究了吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮?？刂品摧托实年P(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH值。當(dāng)水溫在25℃以上，氣液比控制在3500左右，滲濾液pH值控制在10.5左右時，氨氮濃度高達(dá)2000 ~ 4000 mg/L的垃圾滲濾液去除率可達(dá)90%以上。低溫下吹脫法去除氨氮的效率不高。

采用超聲波吹脫技術(shù)處理化肥廠高濃度氨氮廢水(如882mg/L)。最佳的工藝條件為pH=11，超聲反萃時間為40min，氣水比為1000: 1。實(shí)驗結(jié)果表明，超聲波輻照后，廢水中氨氮的吹脫效果明顯提高。與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比，氨氮去除率提高17% ~ 164%，達(dá)到90%以上，吹脫后氨氮為100mg/。

為了以較低的成本將pH調(diào)至堿性，需要在廢水中加入一定量的氫氧化鈣，但容易形成水垢。同時，為防止吹除的氨氮造成二次污染，有必要在吹除塔后設(shè)置一套氨氮吸收裝置。

UASB 處理對處理垃圾滲濾液(2240mg/L)進(jìn)行預(yù)處理時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH=11.5，反應(yīng)時間為24h，機(jī)械攪拌僅以120r/min的速度梯度進(jìn)行時，氨氮去除率可達(dá)95%。但當(dāng)pH=12時，氨氮被曝氣去除，17小時pH開始下降，氨氮去除率僅為85%。因此，吹脫法脫氮的主要機(jī)理應(yīng)該是機(jī)械攪拌而不是空氣擴(kuò)散攪拌。

沸石脫氨法

沸石中的陽離子與廢水中的NH4交換實(shí)現(xiàn)脫氮。沸石一般用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬廢水。而蔣建國等人則探討了沸石吸附去除垃圾滲濾液中氨氮的效果和可行性。實(shí)驗結(jié)果表明，每克沸石最終有吸附15.5毫克氨氮的潛力。當(dāng)沸石粒徑為30 ~ 16目時，氨氮去除率可達(dá)78.5%。在相同的吸附時間、投加量和粒徑下，進(jìn)水氨氮濃度越高，吸附率越高。用沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。

用沸石離子交換法處理厭氧消化豬糞廢水時，發(fā)現(xiàn)在鈉杰歐、鎂杰歐、鈣杰歐和鉀杰歐中，鈉杰歐沸石效果較好，其次是鈣杰歐。增加離子交換床的高度可以提高氨氮的去除率。考慮到經(jīng)濟(jì)原因和水力條件，18cm(H/D=4)的床高和小于7.8BV/h的相對流速是合適的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響很大。

在應(yīng)用沸石脫氨法時，必須考慮沸石的再生。通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時，產(chǎn)生的氨氣必須處理。

膜分離技術(shù)

一種利用膜的選擇性滲透去除氨氮的方法。該方法操作簡單，氨氮回收率高，無二次污染。江鵬等采用電滲析和聚丙烯(PP)中空纖維膜處理高濃度氨氮無機(jī)廢水，均可取得較好的效果。電滲析處理氨氮廢水為2000 ~ 3000 mg/L，去除率可達(dá)85%以上，同時可獲得8.9%的濃氨水。這種方法工藝流程簡單，不消耗化學(xué)藥劑，運(yùn)行時消耗的電量與廢水中的氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜脫氨效率>:90%，回收硫酸銨濃度約25%。運(yùn)行時需要加堿，加堿量與廢水中氨氮的濃度成正比。

乳狀液膜是一種以乳狀液形式存在的液膜，具有選擇透過性，可用于液-液分離。在分離過程中，通常采用乳膠膜(如煤油膜)作為分離介質(zhì)，NH3通過油膜兩側(cè)NH3的濃度差和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移作為驅(qū)動力進(jìn)入膜內(nèi)，從而達(dá)到分離的目的。采用液膜法處理 MAP沉淀法處理某濕法冶金廠總排放廢水(1000～1200mg NH 4-N/L N/L，ph6～9)。用烷醇酰胺聚氧乙烯醚作表面活性劑時，用量為4% ~ 6%，廢水pH為1.4。

主要利用以下化學(xué)反應(yīng):

Mg2 NH4 PO43-=MgNH4PO4

理論上，將磷鹽和鎂鹽按一定比例投加到含高濃度氨氮的廢水中，當(dāng)[Mg2][NH4][PO43-]>:2.5×10–13時，可生成磷酸銨鎂(MAP)去除廢水中的氨氮。慕大綱采用向高氨氮濃度的工業(yè)廢水中加入MGC L2·6H2O和na 2 hpo 4·12H2O生成磷酸銨鎂沉淀的方法，去除高氨氮濃度。結(jié)果表明，在pH值為8.91，Mg2、NH4和PO43的摩爾比為1.25:1:1，反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時間為20min，沉淀時間為20min的條件下，氨氮濃度可從9500mg/L降至460mg/L，去除率可達(dá)95%以上。由于大多數(shù)廢水中鎂鹽的含量低于磷酸鹽和氨氮，雖然生成的磷酸銨鎂可作為農(nóng)用肥料抵消部分成本，但添加鎂鹽的成本仍是限制該方法實(shí)施的主要因素。海水取之不盡，用之不竭，而且含有大量鎂鹽。Kumashiro等人用海水作為鎂離子源研究磷酸銨鎂的結(jié)晶過程。鹽是制鹽的副產(chǎn)品，主要含有MgCl2等無機(jī)化合物。Mg2約為32g/L，是海水的27倍。Lee使用MgCl2、海水和鹵水作為Mg2來源，使用磷酸銨鎂結(jié)晶法處理作為養(yǎng)豬場廢水。結(jié)果表明，pH是一個重要的控制參數(shù)，當(dāng)終點(diǎn)pH≈9.6時，反應(yīng)可在10min內(nèi)完成。由于廢水中N/P的不平衡，與其他兩種Mg2來源相比，鹵水具有相同的除磷效果，但脫氮效果稍差。

化學(xué)氧化法

一種用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)馊コ姆椒?。點(diǎn)氯化是氨和水中的氯反應(yīng)生成的氨氣脫氨。這種方法也能起到殺菌的作用，但是產(chǎn)生的余氯會對魚產(chǎn)生影響，所以需要附加去除余氯的設(shè)施。在溴化物存在的情況下，臭氧和氨氮會發(fā)生如下反應(yīng):

Br- O3 H →HBrO O2，

NH3·HBrO→NH2Br·H2O，

NH2Br HBrO→NHBr2 H2O、

溴化銨→N2 3Br- 3H .

采用有效容積為32L的連續(xù)曝氣塔對模擬廢水(氨氮600mg/L)進(jìn)行了試驗，探討了Br/N、pH和初始氨氮濃度對反應(yīng)的影響，從而確定了去除較多氨氮和生成較少NO3-的較佳反應(yīng)條件。發(fā)現(xiàn)NFR(出水NO3-N與進(jìn)水氨氮之比)在對數(shù)坐標(biāo)下與Br-/N呈線性相關(guān)，發(fā)現(xiàn)在BR-/N >: 0.4，氨氮負(fù)荷為3.6 ~ 4.0 kg/(m3d)時，氨氮負(fù)荷降低，NFR降低。當(dāng)出水pH為6.0時，NFR和溴化溴(有毒副產(chǎn)物)較少。BrO - Br可被Na2SO3定量分解，Na2SO3的用量可由ORP控制。

聯(lián)合生化方法第2卷

處理中高濃度氨氮廢水的物化不會受到高氨氮濃度的限制，但氨氮濃度不能降低到足夠低的水平(如100mg/L以下)。然而，高濃度的游離氨或亞硝酸鹽氮會抑制生物反硝化作用。實(shí)踐中采用生化結(jié)合的方法，含高濃度氨氮的廢水先物化處理，后生化處理。

對[/K32/]處理中高濃度氨氮的垃圾滲濾液進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，當(dāng)吹脫條件控制在pH=95，吹脫時間為12h時，吹脫預(yù)處理處理可去除廢水中60%以上的氨氮，缺氧-好氧生物處理對氨氮(1400～19.4mg/L)和COD的去除率> 90%。

Horan等人采用生物活性炭流化床處理垃圾滲濾液(COD 800 ~ 2700 mg/L，氨氮220 ~ 800 mg/L)。結(jié)果表明，當(dāng)氨氮負(fù)荷為0.71kg/(m3d)時，硝化去除率可達(dá)90%以上，COD去除率可達(dá)70%，BOD去除完全。采用石灰絮凝沉淀和空氣吹脫作為pre 處理方法改善滲濾液的可生化性。吸附劑(粉末活性炭和沸石)被添加到隨后的好氧生化處理罐中。結(jié)果表明，當(dāng)吸附劑濃度為0 ~ 5g/L時，COD和氨氮的去除率隨著吸附劑濃度的增加而增加，沸石對氨氮的去除效果優(yōu)于活性炭。

膜生物反應(yīng)器是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物反應(yīng)器相結(jié)合的一種新型高效污水處理系統(tǒng)。MBR處理效率高，出水可直接回用，設(shè)備少，占地面積小，剩余污泥少。難點(diǎn)在于保持膜的大通量和防止膜泄漏。采用一體式膜生物反應(yīng)器研究了李宏彥高濃度氨氮廢水的硝化特性。結(jié)果表明，當(dāng)原水氨氮濃度為2000mg/L，進(jìn)水氨氦體積負(fù)荷為2.0 kg/(m3d)時，氨氮去除率可達(dá)99%以上，系統(tǒng)相對穩(wěn)定。反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的比硝化速率在半年內(nèi)基本穩(wěn)定在0.36/d左右。

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新型生物脫氮方法第3卷

近年來，國內(nèi)外出現(xiàn)了一些新的脫氮方法，為高濃度氨氮廢水的脫氮提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。

短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是一種廣泛應(yīng)用的脫氮方法。由于氨氮氧化過程需要大量的氧氣，曝氣成本成為這種脫氮方法的主要費(fèi)用。短程硝化反硝化(將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮的反硝化)不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量，還可以節(jié)省反硝化所需的碳源。Ruiza等人利用合成廢水(高濃度氨氮的模擬工業(yè)廢水)來確定亞硝酸鹽積累的較好條件。為了實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，pH不是關(guān)鍵的控制參數(shù)，因為當(dāng)pH為6.45 ~ 8.95時，所有的硝酸鹽都會形成硝酸鹽，而當(dāng)pH:在8.95時，硝化作用被抑制，氨氮積累。當(dāng)DO=0.7mg/L時，65%的氨氮可以亞硝酸鹽形式積累，氨氮轉(zhuǎn)化率在98%以上。DO & lt0.5mg/L出現(xiàn)氨氮積累，do >:1.7mg/L時，所有硝酸鹽都形成硝酸鹽。劉俊新等對亞硝酸鹽玻璃型和硝酸型對低碳氮比高濃度氨氮廢水的脫氮效果進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，亞硝酸鹽氮去除能明顯提高總氮去除效率，氨氮和硝酸鹽氮負(fù)荷可提高近一倍。此外，pH和氨氮濃度等因素對脫氮類型有重要影響。

短程硝化反硝化處理焦化廢水中試結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水COD、氨氮、TN和苯酚濃度分別為1201.6、510.4、540.1和110.4mg/L時，出水COD、氨氮、TN和苯酚平均濃度分別為197.1、14.2、181.5和0.4。與常規(guī)生物脫氮工藝相比，本工藝具有更高的氨氮負(fù)荷，在較低的C/N值條件下，可提高TN的去除率。

厭氧氨氧化(ANAMMOX)和自養(yǎng)脫氮(CANON)

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下，以亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮直接氧化為氮?dú)獾倪^程。厭氧氨氧化的生化反應(yīng)式為:

NH4 NO2-→N2↑ 2H2O

ANAMMOX是一種專性厭氧自養(yǎng)細(xì)菌，非常適用于處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水，與傳統(tǒng)的工藝相比，基于厭氧氨氧化工藝流程的反硝化方法簡單，不需要額外的有機(jī)碳源，防止了二次污染，具有良好的應(yīng)用前景。厭氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種:CANON工藝和SHARON-Anammox組合工藝結(jié)合中溫亞硝化。

CANON工藝是在有限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)微生物同時去除氨氮和亞硝酸鹽的方法。從反應(yīng)形式上看，是SHARON和ANAMMOX工藝的結(jié)合，在同一個反應(yīng)器中進(jìn)行。孟了等。發(fā)現(xiàn)深圳市夏萍垃圾填埋場滲濾液處理廠，溶解氧控制在1mg/L左右，進(jìn)水氨氮:95%，總氮去除率>:90%。

Sliekers等人的研究表明，厭氧氨氧化和CANON工藝都可以在汽提反應(yīng)器中很好地運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)高的氮轉(zhuǎn)化率。當(dāng)溶解氧控制在0.5mg/L左右時，厭氧氨氧化工藝的脫氮率可達(dá)8.9 kgn/(m3d)，而佳能工藝的脫氮率可達(dá)1.5 kgn/(m3d)。

好氣脫氮

根據(jù)傳統(tǒng)的反硝化理論，反硝化細(xì)菌是兼性厭氧菌，其呼吸鏈在好氧條件下以氧氣為末端電子受體，在缺氧條件下以硝酸鹽為末端電子受體。因此，反硝化必須在缺氧的環(huán)境中進(jìn)行。近年來，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報道，并逐漸引起人們的重視。已經(jīng)分離出一些好氧反硝化菌，有些可以同時進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化(如Tpantotropha。由Robertson等人分離和篩選的LMD82.5)。從而在同一個反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正的同步硝化反硝化，簡化工藝流程，節(jié)約能源。

序批式反應(yīng)器處理氨氮廢水。實(shí)驗結(jié)果證實(shí)了好氧反硝化的存在。好氧反硝化的反硝化能力隨著混合溶液中溶解氧濃度的增加而降低。當(dāng)溶解氧濃度為0.5mg/L時，總氮去除率可達(dá)66.0%。

連續(xù)實(shí)驗研究表明，對于高濃度氨氮滲濾液，普通活性污泥好氧反硝化工藝總氮去除率可達(dá)10%以上。硝化速率隨著溶解氧濃度的降低而降低。反硝化速率隨著溶解氧濃度的降低而增加。硝化反硝化動力學(xué)分析表明，當(dāng)溶解氧在0.14mg/L左右時，會出現(xiàn)同步硝化反硝化，硝化速率和反硝化速率相同。速率為4.7 mg/(LH)，硝化反應(yīng)KN = 0.37mg/L；反硝化作用KD = 0.48毫克/升。

脫氮過程中產(chǎn)生的N2O是一種溫室氣體，會產(chǎn)生新的污染。對其相關(guān)機(jī)理的研究還不夠深入，很多工藝還處于實(shí)驗室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效應(yīng)用于實(shí)際項目。此外，還有一些工藝，如自養(yǎng)脫氮、同步硝化反硝化，尚處于實(shí)驗研究階段，具有良好的應(yīng)用前景。

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