氨氮废水处理设备

氨氮废水处理设备

1 氨氮废水的来源
含氮物质进入水的途径主要包括自然过程和类活动两个方面。含氮物质进入水的自然来源和过程主要包括降水降尘、非区径流和生物固氮等。类的活动也是水中氮的来源，主要包括未处理或处理过的城生活和工业废水 、各种浸滤液和地表径流等。工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源，大量未被农作物利用的氮化合物大部分被农田排水和地表径流带入地下水和地表水中。随着石油、化工、食品和等工业的，以及民生活水平的不断提，城生活污水和垃圾渗滤液中氨氮的含量急剧上升。来，随着的，来多含氮的任意给造成了大的危害。氮在废水中以有机态氮、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）以及亚硝态氮（NO2--N）等多种形式存在，而氨态氮是zui主要的存在形式之一。废水中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮，主要来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮污染源多，量大，并且的浓度变化大。

2 氨氮废水的危害
水中存在过量的氨氮会造成多方面的有害影响：
（1）由于NH4+-N的氧化，会造成水体中溶解氧浓度降，导致水体发黑发臭，水质下降，对水生动植物的生存造成影响。利的条件下，废水中所含的有机氮将会转化成NH4+-N，NH4+-N是还原力zui强的无机氮形态，会进一步转化成NO2--N和NO3--N。根据生化反应计量关系，1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧气3.43 g，氧化成NO3--N耗氧4.57g。
（2）水中氮素含量太多会导致水体富营养化，进而造成一系列的严重后果。由于氮的存在，致使光合微生物（大多数为藻类）的数量增加，即水体发生富营养化现象，结果造成：堵塞滤池，造成滤池运转周期缩短，从而增加了水处理的费用；妨碍水上运动；藻类代谢的zui终产物可产生引起有色度和味道的化合物；由于蓝-绿藻类产生的毒素，畜损伤，鱼类死亡；由于藻类的腐烂，使水体中出现氧亏现象。
（3）水中的NO2--N和NO3--N对和水生生物有较大的危害作用。饮用NO3--N含量超过10mg/L的水，会发生铁血红蛋白症，当血液中铁血红蛋白含量达到70mg/L，即发生窒息。水中的NO2--N和胺作用会生成亚硝胺，而亚硝胺是“三致”物质。NH4+-N和氯反应会生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此当有NH4+-N存在时，水处理厂将需要大的加氯量，从而增加处理。来，含氨氮废水随意造成的畜饮水困难甚中毒事件时有发生，我长江、淮河、钱塘江、四川沱江等流域都有过相关报道，相应地区曾出现过诸如蓝藻污染导致数百万居民生活饮水困难，以及相关水域受到了“牵连”等事件，因此去除废水中的氨氮已成为工作者的热点之一。
3 氨氮废水处理的主要
目前，氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法和生物脱氨法等多种方法，这些可分为物理化学法和生物脱氮两大类。
3.1 生物脱氮法
微生物去除氨氮过程需经两个阶。*阶为硝化过程，亚硝化菌和硝化菌氧条件下将氨态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程。二阶为反硝化过程，污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或氧条件下，被反硝化菌（异养、自养微生物均有发现且种类多）还原转化为氮气。在此过程中，有机物（甲醇、乙酸、葡萄糖等）作为电子供体被氧化而提供能量。常见的生物脱氮流程可以分为3类，分别是多级污泥系统、单级污泥系统和生物膜系统。
3.1.1 多级污泥系统
此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果，其缺点是流程长、构筑物多、基建费用、需要外加碳源、运行费用、出水中残留一定量甲醇等。
3.1.2 单级污泥系统
单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程，通常称为A/O流程与的生物脱氮工艺流程相比，A/O工艺具有流程简单、构筑物少、基建费用、不需外加碳源、出水水质等点。后置式反硝化系统，因为混合液缺乏有机物，一般还需要工投加碳源，但脱氮的效果可于前置式，理论上可接近100的脱氮。交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池子组成，通过改换进水和出水的方向，两个池子交替在缺氧和好氧的条件下运行。该系统本质上仍是A/O系统，但其利用交替工作的方式，避了混合液的回流，因而脱氮效果于一般A/O流程。其缺点是运行管理费用较，且一般配置计算机控制自动操作系统。
3.1.3 生物膜系统
将上述A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器，即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。
3.2 物化除氮
物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、液膜法、电渗析法和催化湿式氧化法等。
3.2.1 折点氯化法
不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种，利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将水中氨去除的化学处理法。该方法还可以起到杀菌作用，同时使一部分有机物无机化，但经氯化处理后的出水中留有余氯，还应进一步脱氯处理。
在含有氨的水中投加次氯酸HClO，当pH值在中性附近时，随次氯酸的投加，逐步进行下述主要反应：
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（简称Cl/N）在5.07以下时，行①式反应，生成一氯胺（NH2Cl），水中余氯浓度增大，其后，随着次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式进行反应，生成二氯胺（NHCl2），同时进行③式反应，水中的N呈N2被去除。其结果是，水中的余氯浓度随Cl/N的增大而减小，当Cl/N比值达到某个数值以上时，因未反应而残留的次氯酸（即游离余氯）增多，水中残留余氯的浓度再次增大，这个zui小值的点称为不连续点（习惯称为折点）。此时的Cl/N比按理论计算为7.6；废水处理中因为氯与废水中的有机物反应，C1/N比应比理论值7.6些，通常为10。此外，当pH不在中性范围时，酸性条件下多生成三氯胺，在碱性条件下生成硝酸，脱氮效率降。
在pH值为6～7、每mg氨氮氯投加量为10mg、接触0.5～2.0h的情况下，氨氮的去除率为90～100。因此此法对浓度氨氮废水适用。
处理时所需的实际量取决于温度、pH及氨氮浓度。氧化每mg氨氮有时需要9～10mg折点，氯化法处理后的出水在前一般需用活性炭或SO2进行反氯化，以除去水中残余的lvqi。虽然氯化法反应迅速，所需设备少，但yelv的安全使用和贮存要求，且处理也较。若用次氯酸或二氧化氯发生装置yelv，会安全且运行费用可以降，目前内的氯发生装置的产氯量太小，且昂贵。因此氯化法一般适用于给水的处理，不太适合处理大水量浓度的氨氮废水。

3.2.2 化学沉淀法
化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂，与水中的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的盐类，形成沉渣易去除，从而降水中溶解性物质的含量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时，会发生如下反应：
NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物，从而达到去除水中氨氮的目的。采用的常见沉淀剂是Mg(OH)2和H3PO4，适宜的pH值范围为9.0～11，投加比H3PO4/Mg(OH)2为1.5～3.5。废水中氨氮浓度小于900mg/L时，去除率在90以上，沉淀物是一种好的复合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的比较贵，较，处理浓度氨氮废水可行，但该法向废水中加入了PO43-，易造成二次污染。

3.2.3 离子交换法
离子交换法的实质是不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换离子与废水中的其它同性离子的交换反应，是一种的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。沸石是一种天然离子交换物质，其远于阳离子交换树脂，且对NH4+-N具有选择性的吸附能力，具有较的阳离子交换容量，纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每10 0g相当于213和223mg物质的量（m.e）。但实际天然沸石中含有不纯物质，所以纯度较的沸石交换容量每10 0g不大于20 0m.e，一般为10 0～150m.e。沸石作为离子交换剂，具有的离子交换性，对离子的选择交换顺序是：Cs（Ⅰ）>Rb（Ⅰ）>K（Ⅰ）>NH4+>Sr（Ⅰ）>Na（Ⅰ）>Ca（Ⅱ）>Fe（Ⅲ）>Al（Ⅲ）>Mg（Ⅱ）>Li（Ⅰ）。工程应用中，废水pH值应调整到6～9，重金属大体上没有什么
影响；碱金属、碱土金属中除Mg以外都有影响，尤其是Ca对沸石的离子交换能力影响比Na和K大。沸石吸附饱和后进行再生，以采用再生液法为主，燃烧法少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于废水中含有Ca2+，致使沸石对氨的去除率呈逆性的降，要考虑补充和新。

3.2.4 吹脱法
吹脱法是将废水调节碱性，然后在汽提塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱中。通入蒸汽，可升废水温度，从而提一定pH值时被吹脱的氨的比率。用该法处理氨时，需考虑的游离氨总量应氨的，以造成二次污染。浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工有色金属冶炼等的浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。

3.2.5 液膜法
自从1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法得到了广泛的。许多认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的二代分离纯化，尤其适用于浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是：氨态氮NH3-N易溶于膜相油相，它从膜相外浓度的外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜内相中，在膜两侧氨浓度差的推动下，氨分子不断通过膜表面吸附、渗透扩散迁移膜相内侧解吸，从而达到分离去除氨氮的目的。

3.2.6 电渗析法
电渗析是一种膜法分离，其利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压，当进水通过多对阴阳离子渗透膜时，铵离子及其他离子在施加电压的影响下，通过膜而进入另一侧的浓水中并在浓水中集，因而从进水中分离出来。

3.2.7 催化湿式氧化法
催化湿式氧化法是20世纪80上起来的一种治理废水的新。在一定温度、压力和催化剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。该法具有净化效率（废水经净化后可达到饮用水）、流程简单、占地面积少等点。经应用与，这一废水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法的60 左右，因而在上和上均具有较强的力。

4 结论
氨氮废水降解的各种与工艺过程，都有各自的势与不足，由于不同废水性质上的差异，还没有一种通用的方法能处理所有的氨氮废水。因此，针对不同工业过程的废水性质，以及废水所含的成分进行深入系统地，选择和确定处理及工艺。目前，生物脱氮法主要用于含有机物的氨氮浓度化工废水和生活污水的处理，该法可靠，处理效果好。对于浓度氨氮废水主要采用吹脱法，来兴起的膜法分离及催化湿式氧化等方法具有好的应用前景。