工业氨氮废水处理

过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，下降水体观赏价值，而且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物乃至人类的健康。因而，废水脱氮处理遭到人们的广泛重视。现在，首要的脱氮办法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。消化污泥脱水液、废物渗滤液、催化剂出产厂废水、肉类加工废水和组成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L以上，乃至到达几千mg/L），以上办法会因为游离氨氮的生物抑制作用或许本钱等原因而使其运用遭到约束。高浓度氨氮废水的处理办法可以分为物化法、生化联合法和新式生物脱氮法。

1 物化法

1.1 吹脱法

在碱性条件下，运用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡联系进行别离的一种办法。一般以为吹脱功率与温度、pH、气液比有关。

王文斌等[1]对吹脱法去除废物渗滤液中的氨氮进行了研讨，操控吹脱功率高低的要害要素是温度、气液比和pH。在水温大于25 ℃,气液比操控在3500左右，渗滤液pH操控在10.5左右，关于氨氮浓度高达2000～4000 mg/L的废物渗滤液，去除率可到达90%以上。吹脱法在低温时氨氮去除功率不高。

选用超声波吹脱技能对化肥厂高浓度氨氮废水（例如882 mg/L）进行了处理实验。工业火炬佳工艺条件为pH＝11，超声吹脱时刻为40 min，气水比为l000：1实验成果标明，废水选用超声波辐射今后，氨氮的吹脱作用显着添加，与传统吹脱技能比较，氨氮的去除率添加了17％～164％，在90％以上，吹脱后氨氮在100 mg/L以内。

为了以较低的价值将pH调理至碱性，需求向废水中投加必定量的氢氧化钙，但简略生水垢。一起，为了避免吹脱出的氨氮构成二次污染，需求在吹脱塔后设置氨氮吸收设备。

在处理经UASB预处理的废物渗滤液（2240 mg/L）时发现在pH＝11.5，反响时刻为24 h，仅以120 r/min的速度梯度进行机械拌和，氨氮去除率便可达95％。而在pH＝12时经过曝气脱氨氮，在第17小时pH开端下降，氨氮去除率仅为85％。据此以为，吹脱法脱氮的首要机理应该是机械拌和而不是空气分散拌和。

1.2 沸石脱氨法

运用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以到达脱氮的意图。沸石一般被用于处理低浓度含氨废水或含微量重金属的废水。但是，蒋建国等[4]讨论了沸石吸附法去除废物渗滤液中氨氮的作用及可行性。小试研讨成果标明，每克沸石具有吸附15.5 mg氨氮的极限潜力，当沸石粒径为30～16目时，氨氮去除率到达了78.5%，且在吸附时刻、投加量及沸石粒径相同的状况下，进水氨氮浓度越大，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。

用沸石离子交换法处理经厌氧消化过的猪肥废水时发现Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石作用工业火炬好，其次是Ca-Zeo。添加离子交换床的高度可以进步氨氮去除率，归纳考虑经济原因和水力条件，床高18 cm（H/D=4），相对流量小于7.8BV/h是比较合适的尺度。离子交换法受悬浮物浓度的影响较大。

运用沸石脱氨法有必要考虑沸石的再生问题，一般有再生液法和焚烧法。选用焚烧法时，发作的氨气有必要进行处理。

1.3 膜别离技能

运用膜的挑选透过性进行氨氮脱除的一种办法。这种办法操作便利，氨氮收回率高，无二次污染。蒋展鹏等[6]选用电渗析法和聚丙烯(PP)中空纤维膜法处理高浓度氨氮无机废水可获得杰出的作用。电渗析法处理氨氮废水2000～3000 mg/L，去除率可在85％以上，一起可获得8.9％的浓氨水。此法工艺流程简略、不耗费药剂、工作进程中耗费的电量与废水中氨氮浓度成正比。PP中空纤维膜法脱氨功率＞90％，收回的硫酸铵浓度在25％左右。工作中需加碱，加碱量与废水中氨氮浓度成正比。

乳化液膜是种以乳液办法存在的液膜具有挑选透过性，可用于液-液别离。别离进程一般是以乳化液膜（例如煤油膜）为别离介质，在油膜两边经过NH3的浓度差和分散传递为推动力，使NH3进入膜内，然后到达别离的意图。用液膜法处理某湿法冶金厂总排放口废水（1000～1200 mgNH4+-N/L，pH为6～9）[7]，当选用烷醇酰胺聚氧乙烯醚为表面活性剂用量为4％～6％，废水pH1.4 MAP沉积法。

首要是运用以下化学反响：

Mg2 ++NH4++PO43-=MgNH4PO4

理论上讲以必定份额向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13时可生成磷酸铵镁（MAP），除掉废水中的氨氮。穆纲要等[8]选用向氨氮浓度较高的工业废水中投加MgCl2•6H2O和Na2HP04•12H20生成磷酸铵镁沉积的办法，以去除其间的高浓度氨氮。成果标明，在pH为8.9l，Mg2+，NH4，P043-的摩尔比为1.25:1:1，反响温度为25 ℃，反响时刻为20 min，沉积时刻为20 min的条件下，氨氨质量浓度可由9500 mg/L下降到460 mg/L，去除率到达95％以上。因为在大都废水中镁盐的含量相关于磷酸盐和氨氮会较低，虽然生成的磷酸铵镁可以做为农肥而抵消一部分本钱，投加镁盐的费用仍成为约束这种办法推广的首要要素。海水取之不尽，而且其间含有很多的镁盐。Kumashiro等[9]以海水做为镁离子源实验研讨了磷酸铵镁结晶进程。盐卤是制盐副产品，首要含MgCl2和其他无机化合物。Mg2+约为32 g/L为海水的27倍。Lee等[10]用MgCl2、海水、盐卤别离做为Mg2+源以磷酸铵镁结晶法处理养猪场废水，成果标明，pH是工业火炬重要的操控参数，当结尾pH≈9.6时，反响在10 min内即可完毕。因为废水中的N/P不平衡，与其他两种Mg2+源比较，盐卤的除磷作用相同而脱氮作用略差。

1.5 化学氧化法

运用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种办法。折点加氯是运用在水中的氨与氯反响生成氨气脱氨，这种办法还可以起到杀菌作用，可是发作的余氯会对鱼类有影响，故有必要附设除余氯设备。在溴化物存在的状况下，臭氧与氨氮会发作如下类似折点加氯的反响：

Br－+O3+H+→HBrO+O2，

NH3+HBrO→NH2Br+H2O，

NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O，

NH2Br+NHBr2→N2+3Br－+3H+。

用一个有效容积32 L的接连曝气柱对组成废水(氨氮600 mg/L)进行实验研讨，讨论Br/N、pH以及初始氨氮浓度对反响的影响，以断定去除工业火炬多的氨氮并构成工业火炬少的NO3-的工业火炬佳反响条件。发现NFR(出水NO3--N与进水氨氮之比)在对数坐标中与Br-/N成线性相关联系，在Br-/N>0.4，氨氮负荷为3.6～4.0 kg/(m3•d)时，氨氮负荷下降则NFR下降。出水pH＝6.0时，NFR和BrO－-Br（有毒副产物）工业火炬少。BrO－-Br可由Na2SO3定量分化，Na2SO3投加量可由ORP操控。

2  生化联合法

物化办法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而遭到约束，可是不能将氨氮浓度降到足够低（如100 mg/L以下）。而生物脱氮会因为高浓度游离氨或许亚硝酸盐氮而遭到抑制。实践运用中选用生化联合的办法，在生物处理前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。

研讨选用吹脱-缺氧-好氧工艺处理含高浓度氨氮废物渗滤液。成果标明，吹脱条件操控在pH=9 5、吹脱时刻为12 h时，吹脱预处理可去除废水中60%以上的氨氮，再经缺氧-好氧生物处理后对氨氮（由1400 mg/L降至19.4 mg/L）和COD的去除率>90%。

Horan等[13]用生物活性炭流化床处理废物渗滤液（COD为800～2700 mg/L，氨氮为220～800 mg/L）。研讨成果标明，在氨氮负荷0.71 kg/(m3•d)时，硝化去除率可达90％以上，COD去除率达70％，BOD悉数去除。以石灰絮凝沉积+空气吹脱做为预处理手法进步渗滤液的可生化性，在随后的好氧生化处理池中参加吸附剂（粉末状活性炭和沸石），发现吸附剂在0～5 g/L时COD和氨氮的去除功率均随吸附剂浓度添加而进步。关于氨氮的去除作用沸石要优于活性炭。

膜-生物反响器技能（MBR）是将膜别离技能与传统的废水生物反响器有机组合构成的一种新式高效的污水处理体系。MBR处理功率高，出水可直接回用，设备少战地面积小，剩下污泥量少。其难点在于保持膜有较大的通量和避免膜的渗漏。李红岩等[15]运用一体化膜生物反响器进行了高浓度氨氮废水硝化特性研讨。研讨成果标明，当原水氨氮浓度为2000 mg/L、进水氨氦的容积负荷为2.0 kg/(m3•d)时，氨氮的去除率可达99％以上，体系比较安稳。反响器内活性污泥的比硝化速率在半年的时刻内根本安稳在0.36/d左右。

3  新式生物脱氮法

近年来国表里呈现了一些全新的脱氮工艺，为高浓度氨氮废水的脱氮处理供给了新的途径。首要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。

3.1 短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是运用工业火炬广泛的脱氮办法。因为氨氮氧化进程中需求很多的氧气，曝气费用成为这种脱氮办法的首要开支。短程硝化反硝化（将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化），不只可以节约氨氧化需氧量而且可以节约反硝化所需炭源。Ruiza等[16]用组成废水（模仿含高浓度氨氮的工业废水）实验断定完成亚硝酸盐堆集的工业火炬佳条件。要想完成亚硝酸盐堆集，pH不是一个要害的操控参数，因为pH在6.45～8.95时，悉数硝化生成硝酸盐，在pH<6.45或pH>8.95时发作硝化受抑，氨氮堆集。当DO＝0.7 mg/L时，可以完成65％的氨氮以亚硝酸盐的办法堆集而且氨氮转化率在98％以上。DO<0.5 mg/L时发作氨氮堆集，DO>1.7 mg/L时悉数硝化生成硝酸盐。刘俊新等[17]对低碳氮比的高浓度氨氮废水选用亚硝玻型和硝酸型脱氮的作用进行了比照剖析。实验成果标明，亚硝酸型脱氮可显着进步总氮去除功率，氨氮和硝态氮负荷可进步近1倍。此外，pH和氨氮浓度等要素对脱氮类型具有重要影响。

短程硝化反硝化处理焦化废水的中试成果标明，进水COD、氨氮、TN 和酚的浓度别离为1201.6、510.4、540.1、110.4 mg/L时，出水COD、氨氮、TN和酚的均匀浓度别离为197.1、14.2、181.5、0.4 mg/L，相应的去除率别离为83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。与惯例生物脱氮工艺比较，该工艺氨氮负荷高，在较低的C/N值条件下可使TN去除率进步。

3.2 厌氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自养脱氮(CANON) 

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下氨氮以亚硝酸盐为电子受体直接被氧化成氮气的进程。ANAMMOX的生化反响式为：

NH4++NO2－→N2↑+2H2O

ANAMMOX菌是专性厌氧自养菌，因而十分合适处理含NO2－、低C/N的氨氮废水。与传统工艺比较，依据厌氧氨氧化的脱氮办法工艺流程简略，不需求外加有机炭源，避免二次污染，又很好的运用远景。厌氧氨氧化的运用首要有两种：CANON工艺和与中温亚硝化（SHARON）结合，构成SHARON-ANAMMOX联合工艺。

CANON工艺是在限氧的条件下，运用彻底自养性微生物将氨氮和亚硝酸盐一起去除的一种办法，从反响办法上看，它是SHARON和ANAMMOX工艺的结合，在同一个反响器中进行。孟了等[19]发现深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂，溶解氧操控在1 mg/L左右，进水氨氮<800 mg/L，氨氮负荷<0.46 kgNH4+/(m3•d)的条件下，可以运用SBR反响器完成CANON工艺，氨氮的去除率>95%，总氮的去除率>90%。

Sliekers等[20]的研讨标明ANAMMOX和CANON进程都可以在气提式反响器中工作杰出，而且到达很高的氮转化速率。操控溶解氧在0.5mg/L左右，在气提式反响器中，ANAMMOX进程的脱氮速率到达8.9 kgN/（m3•d），而CANON进程可以到达1.5 kgN/（m3•d）。

3.3 好氧反硝化

传统脱氮理论以为，反硝化菌为兼性厌氧菌，其呼吸链在有氧条件下以氧气为终末电子受体在缺氧条件下以硝酸根为终末电子受体。所以若进行反硝化反响，有必要在缺氧环境下。近年来，好氧反硝化现象不断被发现和报道，逐步遭到人们的重视。一些好氧反硝化菌现已被别离出来，有些可以一起进行好氧反硝化和异养硝化（如Robertson等别离、筛选出的Tpantotropha.LMD82.5）。这样就可以在同一个反响器中完成真实含义上的同步硝化反硝化，简化了工艺流程，节约了能量。

序批式反响器处理氨氮废水，实验成果验证了好氧反硝化的存在，好氧反硝化脱氮才干随混合液溶解氧浓度的进步而下降，当溶解氧浓度为0.5 mg/L时，总氮去除率可到达66.0%。

接连动态实验研讨标明，关于高浓度氨氮渗滤液，普通活性污泥达的好氧反硝化工艺的总氮去除串可达10％以上。硝化反响速率跟着溶解氧浓度的下降而下降；反硝化反响速率跟着溶解氧浓度的下降而上升。硝化及反硝化的动力学剖析标明，在溶解氧为0.14 mg/L左右时会呈现硝化速率和反硝化速率持平的同步硝化反硝化现象。其速率为4.7mg/(L•h)，硝化反响KN＝0.37 mg/L；反硝化反响KD=0.48 mg/L。

在反硝化进程中会发作N2O是一种温室气体，发作新的污染，其相关机制研讨还不够深化，许多工艺仍在实验室阶段，需求进一步研讨才干有效地运用于实践工程中。别的，还有比如全程自养脱氮工艺、同步硝化反硝化等工艺仍处在实验研讨阶段，都有很好的运用远景。