氨氮廢水處理七大技術(shù)詳解之一

1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法又稱為MAP沉淀法，是通過(guò)向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽，使廢水中的NH4﹢與Mg²﹢、PO4³﹣在水溶液中反應(yīng)生成磷酸按鎂沉淀，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達(dá)到去除氨氮的目的。磷酸按鎂俗稱鳥(niǎo)糞石，可用作堆肥、土壤的添加劑或建筑結(jié)構(gòu)制品的阻火劑。反應(yīng)方程式如下:

Mg²﹢+NH4﹢+PO4³﹣=MgNH4P04

影響化學(xué)沉淀法處理效果的因素主要有pH值、溫度、氨氮濃度以及摩爾比(n(Mg²﹢):n(NH4﹢):n(P04³-))等。文艷芬等人以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明當(dāng)pH值為10，鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1.2時(shí)，處理效果較好。叢培龍等人也以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑進(jìn)行了研究，結(jié)果表明當(dāng)pH值為9.5,鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1時(shí)，處理效果較好。張文華等人對(duì)新出現(xiàn)的高濃度氨氮有機(jī)廢水一生物質(zhì)煤氣廢水進(jìn)行研究，結(jié)果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明顯優(yōu)于其他沉淀劑組合。

當(dāng)pH值為10.0，溫度為30℃,n(Mg²﹢):n(NH4+):n(P04³-)=1:1:1時(shí)攪拌30min廢水中氨氮質(zhì)量濃度從處理前的222mg/L降到17mg/L，去除率為92.3%。羅容珍等介紹了將化學(xué)沉淀法和液膜法相結(jié)合用于高濃度工業(yè)氨氮廢水的處理。在對(duì)沉淀法工藝進(jìn)行優(yōu)化的條件下，使氨氮去除率達(dá)到98.1%，然后聯(lián)用液膜法進(jìn)一步處理使其氨氮濃度降低到0.005g/L，達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。李海波等對(duì)化學(xué)沉淀法進(jìn)行了改進(jìn)研究，考察Mg²﹢以外的二價(jià)金屬離子(Ni²﹢，Mn²﹢，Zn²﹢，Cu²﹢，F(xiàn)e²﹢)在磷酸根作用下對(duì)氨氮的去除效果。對(duì)硫酸銨廢水體系提出了CaSO4沉淀—MAP沉淀新工藝。結(jié)果表明，可以實(shí)現(xiàn)以石灰取代傳統(tǒng)的NaOH調(diào)節(jié)劑。

化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)氨氮廢水濃度較高時(shí)，應(yīng)用其它方法受到限制，如生物法、折點(diǎn)氯化法、膜分離法、離子交換法等，此時(shí)可先采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行預(yù)處理;化學(xué)沉淀法去除效率較好，且不受溫度限制，操作簡(jiǎn)單;形成含磷酸餒鎂的沉淀污泥可用作復(fù)合肥料，實(shí)現(xiàn)廢物利用，從而抵消一部分成本;如能與一些產(chǎn)生磷酸鹽廢水的工業(yè)企業(yè)以及產(chǎn)生鹽鹵的企業(yè)聯(lián)合，可節(jié)約藥劑費(fèi)用，利于大規(guī)模應(yīng)用。

化學(xué)沉淀法的缺點(diǎn)是由于受磷酸鐵鎂溶度積的限制，廢水中的氨氮達(dá)到一定濃度后，再投人藥劑量，則去除效果不明顯，且使投入成本大大增加，因此化學(xué)沉淀法需與其它適合深度處理的方法配合使用;藥劑使用量大，產(chǎn)生的污泥較多，處理成本偏高;投加藥劑時(shí)引人的氯離子和余磷易造成二次污染。

2 吹脫法

吹脫法去除氨氮是通過(guò)調(diào)整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉(zhuǎn)化，使其主要以游離氨形態(tài)存在，再通過(guò)載氣將游離氨從廢水中帶出，從而達(dá)到去除氨氮的目的。影響吹脫效率的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應(yīng)用較多。

王文斌等對(duì)吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH值。在水溫大于2590，氣液比在3500左右，pH=10.5左右，對(duì)于氨氮濃度高達(dá)2000-4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。劉文龍等人對(duì)含(NH4)2S0的高濃度氨氮廢水進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)pH=11.5，吹脫溫度為80cC，吹脫時(shí)間為120min，廢水中氨氮脫除率可達(dá)99.2%。周明羅等人采用逆流吹脫塔對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行吹脫，結(jié)果表明，吹脫效率隨pH值升高而增大;氣液比越大，氨吹脫傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吹脫效率也隨之增大。

吹脫法去除氨氮效果較好，操作簡(jiǎn)便，易于控制。對(duì)于吹脫的氨氮可以用硫酸做吸收劑，生成的硫酸錢制成化肥使用。吹脫法是目前常用的物化脫氮技術(shù)。但吹脫法存在一些缺點(diǎn)，如吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢，低溫時(shí)氨氮去除效率低，吹脫的氣體形成二次污染等。吹脫法一般與其它氨氮廢水處理方法聯(lián)合運(yùn)用，用吹脫法對(duì)高濃度氨氮廢水預(yù)處理。吹脫法處理氨氮廢水工藝流程如圖1。

圖1吹脫法處理氨氮廢水工藝流程

3 化學(xué)氧化法

3.1折點(diǎn)氯化法

折點(diǎn)氯化法除氨的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無(wú)害的氮?dú)猓琋2逸人大氣，使反應(yīng)源不斷向右進(jìn)行。其反應(yīng)式為：

NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣

當(dāng)將氯氣通人廢水中達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)，水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零;氯氣通人量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中游離氯的量就會(huì)增加，因此，稱該點(diǎn)為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。宋衛(wèi)峰等采用折點(diǎn)氯化法處理氨氮吹脫后的含鉆廢水，其處理效果直接受到前置氨氮吹脫工藝效果的影響。當(dāng)廢水中70%的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，再經(jīng)折點(diǎn)氯化法處理，出水氨氮質(zhì)量濃度<15mg/L。張勝利等以質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮模擬廢水為研究對(duì)象，研究結(jié)果表明，影響次氯酸鈉氧化脫除氨氮的主次因素順序?yàn)槁扰c氨氮的量比、反應(yīng)時(shí)間、pH值。

折點(diǎn)氯化法脫氮效率高，去除率可達(dá)到100%，使廢水中氨的濃度降低為零;效果穩(wěn)定，不受溫度影響;投資設(shè)備少，反應(yīng)迅速完全;對(duì)水體起到殺菌消毒的作用。折點(diǎn)氯化法的適用范圍為氨氮廢水濃度<40mg/L，因此折點(diǎn)氯化法多用于氨氮廢水的深度處理。折點(diǎn)氯化法液氯安全使用和貯存要求高，處理成本高，另外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。

3.2催化氧化法

催化氧化法是通過(guò)催化劑作用，在一定溫度、壓力下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無(wú)害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。

影響催化氧化法處理效果的因素有催化劑特性、溫度、反應(yīng)時(shí)間、pH值、氨氮濃度、壓力、攪拌強(qiáng)度等。鐘理等人研究了臭氧氧化氨氮的降解過(guò)程，結(jié)果表明，當(dāng)pH值增大時(shí)，產(chǎn)生一種氧化能力很強(qiáng)的HO˙自由基，氧化速率顯著加快。張嘩等人研究表明臭氧能將氨氮氧化成亞硝酸鹽，并能將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，水體中的氨氮濃度隨著時(shí)間的增加而降低，氨氮的去除率約為82%。付迎春等人以CuO-Mn02-Ce02為復(fù)合催化劑處理氨氮廢水。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新制備的復(fù)合催化劑氧化活性顯著提高，適宜的工藝條件為255℃,4.2MPa和pH=10.8。處理初始濃度為1023mg/L的氨氮廢水，在150min內(nèi)氨氮去除率可達(dá)到98%，達(dá)到國(guó)家二級(jí)((50mg/L)排放標(biāo)準(zhǔn)。唐艷等通過(guò)研究硫酸錢溶液中的氨氮降解率對(duì)沸石負(fù)載型TiO2光催化劑的催化性能進(jìn)行了考察。

結(jié)果表明，Ti02/沸石光催化劑*佳投放量為1.5g/L，在紫外光照射下反應(yīng)4h.對(duì)廢水的氨氮去除率可達(dá)98.92%。李華北研究了高鐵與納米二氧化欽在紫外光下聯(lián)用對(duì)難降解有機(jī)物苯酚和氨氮的去除效果。結(jié)果表明，對(duì)濃度為50mg/L的氨氮溶液，當(dāng)pH=9.0時(shí)，實(shí)施納米二氧化欽與高鐵聯(lián)用，氨氮的去除率為97.5%，比單獨(dú)用高鐵或單獨(dú)用納米二氧化欽分別提高了7.8%和22.5%。

催化氧化法具有凈化效率高、流程簡(jiǎn)單、占底面積少等有點(diǎn)，多用于處理高濃度氨氮廢水。應(yīng)用難點(diǎn)在于如何防止催化劑流失以及對(duì)設(shè)備的腐蝕防護(hù)。

3.3電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中污染物的方法。影響因素有電流密度、進(jìn)水流量、出水放置時(shí)間和點(diǎn)解時(shí)間等。

研究了含氨氮廢水在循環(huán)流動(dòng)式電解槽中的電化學(xué)氧化，其中陽(yáng)極為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網(wǎng)狀電極，陰極為網(wǎng)狀鈦電極。結(jié)果表明，在氯離子濃度為400mg/L，初始氨氮濃度為40mg/L，進(jìn)水流量為600mL/min，電流密度為20mA/cm²，電解時(shí)間為90min時(shí)，氨氮去除率為99.37%。表明電解氧化含氨氮廢水具有較好的應(yīng)用前景。