低濃度氨氮廢水處理及廢水中氨氮的測(cè)定方法

氨氮廢水的處理方法通常有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)以及生化法等。物理法有反滲透、土壤灌溉等;化學(xué)法有離子交換、折點(diǎn)加氯、含氨副產(chǎn)品焚燒、催化裂解、電滲析、電化學(xué)處理等;物理化學(xué)法有空氣吹脫法、蒸汽汽提法等;生物法有藻類(lèi)養(yǎng)殖、生物硝化等。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)例及資料介紹，目前在實(shí)際工程應(yīng)用中主要有生物法、空氣吹脫法、蒸汽氣提法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、膜分離法、反滲透法和電滲析法等，分別介紹如下：

低濃度氨氮廢水處理

⑴ 生物法

傳統(tǒng)的生化法主要用于低濃度氨氮廢水處理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻５蜐舛劝钡獜U水通常具有比低的特點(diǎn)，有些生產(chǎn)廢水甚至不含COD，因此采用生物脫氮的方式處理，需要加入碳源，運(yùn)行成本很高。常見(jiàn)工藝有A/O或A2/O)和SBR工藝。其缺點(diǎn)是處理過(guò)程對(duì)溫度和工業(yè)廢水中某些組分的干擾非常敏感，需要的反應(yīng)器體積比較大，而且反硝化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生N2O，易轉(zhuǎn)化為其它影響臭氧層的氮氧化物，反硝化把NH4+這種有價(jià)值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成N2逸入空氣，造成浪費(fèi)。在A(yíng)/O工藝中，為了促使反硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，一般要求C/N大于3。

⑵ 空氣吹脫法

空氣吹脫法是使廢水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用廢水中氨的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮由液相轉(zhuǎn)移至氣相而達(dá)到廢水脫氨的目的。在空氣吹脫過(guò)程中，廢水pH、水溫、水力負(fù)荷及氣水比對(duì)吹脫效果有非常大的影響。一般來(lái)說(shuō)，pH要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負(fù)荷為2.5-5m3/(m2?h)、氣水比2500-5000m3/m3，當(dāng)廢水處理要求更高時(shí)甚至達(dá)到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串聯(lián)操作方可滿(mǎn)足工藝要求。空氣吹脫法所需空氣量大，而空氣吹脫塔因?yàn)槭艿剿O(shè)備空塔氣速的限制，一般體積非常龐大，占地面積大。另外，空氣吹脫法需要在系統(tǒng)中引入第三種介質(zhì)——空氣，氨自廢水進(jìn)入空氣中，因?yàn)榭諝饬亢艽螅痹诳諝庵械臐舛群艿停仨氃俨捎盟釋?duì)含氨空氣進(jìn)行洗滌，而酸洗塔同樣體積非常龐大，而且在吸收不夠充分的情況下，容易造成二次污染，即水污染轉(zhuǎn)化為空氣污染。

空氣吹脫法一級(jí)除氨效率一般為85%左右，要達(dá)到更高的處理要求，則需要多級(jí)串連操作。另外，因?yàn)閺U水中氨的平衡濃度受溫度影響非常大，因此水溫低時(shí)采用空氣吹脫效率很低，一般不太適合在寒冷的冬季使用。在空氣吹脫工藝中，如果將廢水及空氣進(jìn)行加熱，提高操作溫度，可以提高脫氨效率，但是由于系統(tǒng)熱量無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，會(huì)導(dǎo)致其廢水處理單耗顯著增加，其經(jīng)濟(jì)性將受到很大的影響。通常認(rèn)為空氣吹脫法比較適用于1000mg/L以下的較低濃度氨氮廢水的處理。

⑶ 蒸汽汽提法

蒸汽汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩觯涮幚頇C(jī)理與吹脫法基本相同，也是一個(gè)氣液傳質(zhì)過(guò)程，即在高pH值時(shí)，使廢水與蒸汽密切接觸，從而降低廢水中氨濃度的過(guò)程。傳質(zhì)過(guò)程的推動(dòng)力是氣相中氨的分壓與廢水中氨的濃度對(duì)應(yīng)的平衡分壓之間的差值。蒸汽汽提法由于采用的工作介質(zhì)是蒸汽，氨自廢水進(jìn)入蒸汽中，然后在塔頂精餾成為濃氨水回收，因此無(wú)需增加后處理工序。蒸汽汽提所需蒸汽體積要比空氣吹脫法中所需空氣體積小得多，因此設(shè)備體積較小，占地面積較少。汽提法比較適用于處理1000mg/L以上的高濃度氨氮廢水，對(duì)氨氮的去除率可達(dá)99%以上，效率高，技術(shù)成熟度好。但是，常規(guī)的汽提廢水脫氨技術(shù)蒸汽消耗量大，處理廢水單耗比較高。蒸汽汽提廢水脫氨技術(shù)的普及推廣應(yīng)用需要在節(jié)能降耗方面加大研究開(kāi)發(fā)的力度。

⑷ 折點(diǎn)加氯法

折點(diǎn)加氯法是通過(guò)投加過(guò)量的氯或次氯酸鈉，將廢水中的氨完全氧化為N2的方法。為了保證完全反應(yīng)，氧化1kg氨氮需要10kg的氯氣。折點(diǎn)氯化法的出水在排放前需用活性炭或與O2進(jìn)行反氯化，以去除水中的殘余氯。折點(diǎn)氯化法的處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，投資較少。其突出優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)正確控制加氯量和對(duì)流量進(jìn)行均化，使廢水的全部氨氮降為零,同時(shí)使廢水達(dá)到消毒目的，對(duì)于低濃度氨氮廢水的處理，此法較經(jīng)濟(jì)因此常用作深度處理。但運(yùn)營(yíng)成本高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。因本工程氨氮含量偏高、需大量的氯氣和NaOH，故處理成本也很高(15-20元/m3)，而且氯氣在貯存、運(yùn)輸?shù)确矫娲嬖诓话踩蛩亍?/p>

⑸ 離子交換法

離子交換法適用于氨離子濃度在10～100mg/L的廢水。其原理是選用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，將水中的銨離子與樹(shù)脂上的鈉離子交換，從而達(dá)到去除銨的目的。沸石具有從含鈉、鎂和鈣等離子的溶液中有選擇地去除氨離子的特點(diǎn)，因而選其作為交換樹(shù)脂也叫有選擇性的離子交換法，穿透的樹(shù)脂要用2%的氯化鈉溶液再生，再生液經(jīng)過(guò)去氨處理后再循環(huán)使用，達(dá)一定的循環(huán)率后排放。離子交換除氨法樹(shù)脂的再生操作復(fù)雜，設(shè)備及管道的腐蝕嚴(yán)重，再生下來(lái)的氨回用價(jià)值不高，因此工業(yè)型規(guī)模應(yīng)用很少。

⑹ 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是通過(guò)向水中投加化學(xué)藥劑，使氨反應(yīng)生成不溶于水的沉淀，從而達(dá)到廢水脫氨的目的。一般所用的化學(xué)藥劑為鎂鹽和可溶性磷酸鹽。化學(xué)沉淀法的氨氮脫除率一般為80%-90%。工藝比較簡(jiǎn)單、設(shè)備投資較少。但是由于需要向廢水中投加嚴(yán)格控制排放的磷酸鹽(一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求磷<0.5mg/L)，后續(xù)除磷要求很高。因此該工藝一般只適用于氨氮和磷同時(shí)存在的場(chǎng)合。

⑺ 膜分離法

采用膜分離技術(shù)處理氨氮廢水是近幾年來(lái)研究比較多的廢水脫氨技術(shù)之一。膜分離技術(shù)處理氨氮廢水的處理效果比較好，條件溫和。由于氨氮廢水中往往有較多的固體懸浮物及易于結(jié)垢的鹽類(lèi)，考慮到膜的阻塞及再生問(wèn)題，膜分離技術(shù)對(duì)水質(zhì)的要求較高。

⑻ 反滲透法和電滲析法

反滲透法和電滲析法的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較高。而且，電滲析的預(yù)處理要求高，反滲透膜的使用壽命短，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用極少。