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淺談氨氮廢水處理技術的多樣化選擇。

2021/9/28 4:20:00

隨著人民生活水平的提高和工農業生產的發展，含氮化合物的排放量急劇增加，已成為環境的主要污染源，并引起各界。經濟有效地控制氨氮廢水污染已經成為當今環境工作者所面臨的重大課題。

1、氨氮廢水的來源.

含氮物質進入水環境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方面。含氮物質進入水環境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區徑流和生物固氮等。人工合成的化學肥料是水體中氮營養元素的主要來源。近年來，隨著經濟的發展，越來越多含氮污染物的任意排放給環境造成了極大的危害。氮在廢水中以有機態氮、氨態氮(NH4+-N)、硝態氮(NO3--N)以及亞硝態氮(NO2--N)等多種形式存在，而氨態氮是主要的存在形式之一。

2、氨氮廢水的危害.

水環境中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響：

(1)由于NH4+-N的氧化，會造成水體中溶解氧濃度降低，導致水體發黑發臭，水質下降，對水生動植物的生存造成影響。。

(2)水中氮素含量太多會導致水體富營養化，進而造成一系列的嚴重后果。

(3)水中的NO2--N和NO3--N對人和水生生物有較大的危害作用。水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺，而亞硝胺是“三致”物質。

3、氨氮廢水處理的主要技術。

目前，國內外氨氮廢水處理有折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法，這些技術可分為物理化學法和生物脫氮技術兩大類。

1）生物脫氮法：

微生物去除氨氮過程需經兩個階段。階段為硝化過程，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態氮轉化為亞硝態氮和硝態氮的過程。第二階段為反硝化過程，污水中的硝態氮和亞硝態氮在無氧或低氧條件下，被反硝化菌(異養、自養微生物均有發現且種類很多)還原轉化為氮氣。常見的生物脫氮流程可以分為3類，分別是多級污泥系統、單級污泥系統和生物膜系統。

多級污泥系統：此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點是流程長、構筑物多、基建費用高、需要外加碳源、運行費用高、出水中殘留一定量甲醇等

單級污泥系統：單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、后置反硝化系統及交替工作系統。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成，通過改換進水和出水的方向，兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。其缺點是運行管理費用較高，且一般必須配置計算機控制自動操作系統。

生物膜系統：將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器，即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應器中保存了適應于反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。

物化除氮：物化除氮常用的物理化學方法有折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫法等。

折點氯化法：不連續點氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種，利用在水中的氨與氯反應生成氮氣而將水中氨去除的化學處理法。在含有氨的水中投加次氯酸HClO，當pH值在中性附近時，隨次氯酸的投加，逐步進行下述主要反應：

NH3 + HClO →NH2Cl + H2O ①

NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O ②

NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- ③

投加氯量和氨氮之比(簡稱Cl/N)在5.07以下時，首先進行①式反應，生成一氯胺(NH2Cl)，水中余氯濃度增大，其后，隨著次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式進行反應，生成二氯胺(NHCl2)，同時進行③式反應，水中的N呈N2被去除。其結果是，水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小，當Cl/N比值達到某個數值以上時，因未反應而殘留的次氯酸(即游離余氯)增多，水中殘留余氯的濃度再次增大，這個小值的點稱為不連續點(習慣稱為折點)。此時的Cl/N比按理論計算為7.6；

目前國內的氯發生裝置的產氯量太小，且價格昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理，不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。

化學沉淀法。
化學沉淀法是往水中投加某種化學藥劑，與水中的溶解性物質發生反應，生成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質的含量。當在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時，會發生如下反應：
NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物，從而達到去除水中氨氮的目的。由于Mg(OH)2和H3PO4的價格比較貴，成本較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。

離子交換法。
離子交換法的實質是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學吸附。沸石是一種離子交換物質，其價格遠低于陽離子交換樹脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力，具有較高的陽離子交換容量。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對離子的選擇交換順序是：Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。沸石吸附飽和后必須進行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低，要考慮補充和更新。

吹脫法。
吹脫法是將廢水調節至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。通入蒸汽，可升高廢水溫度，從而提高一定pH值時被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時，需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標準，以免造成二次污染。

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