爱吃水果沙拉的秋天
范文一：污水中氨氮的去除
目录
1污水中氨?氮污染的现?状和来源 ..................................................................................................... 错误～未定义书签。 1.1污水中氨?氮污染现状?....................................................................................................................错误～未定义书签。 1.2废水中氮?的来源.............................................................................................................................错误～未定义书签。 2(国内外研究?进展............................................................................................................................. 错误～未定义书签。 2.1国外研究?进展 .................................................................................................................................错误～未定义书签。 2.2国内研究?进展 .................................................................................................................................错误～未定义书签。 3氨氮污水?处理主要技?术................................................................................................................... 错误～未定义书签。 3.1生物法 ..............................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.1生物法机?理——生物硝化和?反硝化机理?.............................................................................错误～未定义书签。 3.1.2传统生物?法 ..................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.2.1 A/O系统 .................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.2.2缺氧/ 好氧工艺(简称A/O法) .......................................................................................错误～未定义书签。 2
3.1.2.3 厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A - A/O工艺) .........................................................错误～未定义书签。 12
3.1.3生物脱氮?法新工艺.....................................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.3.1 厌氧氨氧化?工艺 .....................................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.3.2 短程硝化反?硝化工艺 .......................................................................................................错误～未定义书签。 3.1.3.3 同时硝化反?硝化工艺 .......................................................................................................错误～未定义书签。 3.2 物理化学处?理法 ............................................................................................................................错误～未定义书签。 3.2.1吹脱法及?汽提法 .........................................................................................................................错误～未定义书签。 3.2.2折点氯化?法 ..................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.2.3 化学沉淀法?................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.2.4 离子交换法?................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.2.5液膜法 ...........................................................................................................................................错误～未定义书签。 3.3土壤灌溉? ..........................................................................................................................................错误～未定义书签。 4探讨........................................................................................................................................................... 错误～未定义书签。 5氨氮污水?处理方法应?用于兰州市?污水处理厂?中的研究................................................ 错误～未定义书签。 6展 望 ...................................................................................................................................................... 错误～未定义书签。 参考文献 ..................................................................................................................................................... 错误～未定义书签。 致 谢 ............................................................................................................................................................ 错误～未定义书签。
侯延强:污水中氨氮?的去除
污水水中氨?氮的去除
摘要:氨氮存在于?很多工业废?水中～氨氮污水是?目前造成水?体富营养化?的主要因
素?之一,本文综述了?当前氨氮污?染的现状和?氨氮污水处?理中最常用?和比较实用?
方法的原理?和各自的优?缺点,介绍了国内?外氨氮污水?处理的研究?现状,同时对各种
?方法的选择?作出了探讨?～并对氨氮处?理方法在兰?州市的实际?应用作了简?单介
绍～对兰州市雁?儿湾污水处?理厂氨氮去?除做了简单?的改进思路?～同时对氨氮?污水
处理前?景进行了展?望,并提出了今?后应着重考?虑的几个问?题。
关键词:氨氮,废水处理,去除
1污水中氨?氮污染的现?状和来源
1.1污水中氨?氮污染现状?
随着世界经?济发展和城?市化的进程?, 对水的需求?量不断增大?, 随之而来的?是污水的排?放量日益增?多,水体中氨氮?量的剧增引?起了国内外?社会各界的?广泛关注。据统计, 2003 年, 全国污水排?放总量为4?60.0 亿吨, 工业废水排?放量为21?2.4 亿吨, 氨氮的排放?量为
[1]40.4 万吨; 城镇生活污?水的排放量?为247.6 亿吨, 其中氨氮的?排放量为8?9.3 万吨。氨氮的大量?排放不仅造?成了水环境?污染和水体?富营养化及?水体发生赤?潮等现象, 而且在工业?废水处理和?回用工程中?造成用水设?备中微生物?繁殖, 形成生物垢?, 堵塞管道和?用水设备, 影响热交换?。大量含有氨?氮的污水排?入江河、湖泊, 造成自然水?体的富营养?化, 同时给生活?和工业用水?的处理带来?较大的困难?。水体中含有?大量的氨氮?, 使水体产生?富营养化效?应, 刺激并加速?水生植物的?生长, 如海藻、水草的大量?生长繁殖, 导致水体生?态平衡失调?。在水中硝化?细菌的作用?下氨氮氧化?成亚硝酸盐?和硝酸盐，完全氧化l? mg 氨氮约需4?.6 mg 溶解氧，这对水体质?量的改善和?保证十分不?利,会造成水的?透明度降低?，使得阳光难?以穿透水层?，从而影响水?中植物的光?合作用，可能造成溶?解氧的过饱?和状态，水下生物得?不到充足的?阳光而影响?了生存和繁?殖。溶解氧的过?饱和以及水?中溶解氧减?少，都对水生动?物有害，造成鱼类大?量死亡，在近海海域?引发赤潮。据报道 2009,年?中国沿海共?发生赤潮6?8次，累计面积1?4102平?方公里，造成直接经?济损失0.65亿元，累计面积较?2008年
[2]?增加364?平方公里。氨氮污水对?环境的影响?已引起环保?领域和全球?范围的重视?,目前, 国内外对氨?氮污水的研?究主要集中?在开发新的?脱氨氮处理?技术, 以达到更好?处理氨氮的?目的和环保?的要求。1995年?德国要求8?5%污水处理厂?外排污水达?到国家三级?标准。1999 年,
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侯延强:污水中氨氮?的去除
在此标准基?础上还要求?, 污水厂出水?每2h 取样的混合?水样至少有?80%满足无机氮??
[3]5mg/L; 我国198?8 年实施的地?面水环境质?量标准GB?3838-88 规定了硝酸?盐、亚硝酸盐、非离子氨和?凯氏氮的标?准。时隔11 年, 在GHZB?1-1999 增加了氨氮?的排放标准?, 在GB38?38-2002 中增加了总?氮控制。各地的环保?部门要求相?关行业必须?马上上马脱?氮设施, 否则关闭工?厂或增加排?污费的征收?。从以上情况?可知氨氮处?理的重要性?, 目前国内外?有很多处理?氨氮的方法?, 为了避免重?复建设和使?用不成熟的?技术, 分析当前的?技术进展具?有重要的现?实意义。
1.2废水中氮?的来源
氨氮存在于?许多工业废?水中，钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和?饲料生产等?工业均排放?高浓度的氨?氮废水 。某些工业自?身会产生氨?氮污染物 ,如钢铁工业? ( 副产品焦炭?、锰铁生产、高炉 ) 以及肉类加?工业等，而另一些工?业将高炉氨?用作化学原?料 ,如用氨等配?成消光液以?制造磨砂玻?璃 。此外,皮革、孵化、动物排泄物?等新鲜废水?中氨氮初始?含量并不高? ,但由于废水?中有机氮的?脱氨基反应?,在废水存积?过程中氨氮?浓度会迅速?增加，不同类的工?业废水中氨?氮浓度千变?万化 ,即使同类工?业不同工厂?的废水中其?浓度也各不?相同。总的来说，人类活动造?成的氮的来?源主要有以?下几方面: (1)未经处理的?工业和生活?污水直接排?入河道和水?体:
这类污水的?氨氮含量高?，排入江河湖?泊，造成藻类过?度生长的危?害最大。城市污水、农业污水，食品等工业?的废水中含?有大量的氮?、磷和有机物?质。据统计，全世界每年?施入农田的?数千万吨氮?肥中约有一?半经河流进?入海洋。美国沿海城?市每年仅通?过粪便排入?沿海的氮近?十万吨。
(2) 污水处理场?出水:
采用常规工?艺的污水处?理厂，有机物被氧?化分解产生?了氨氮，除了构成微?生物细胞组?分外，剩余部分随?出水排入河?道，这是城市污?水虽经过二?级常规处理?但河道仍然?出现富营养?化和黑臭的?重要原因之?一。
(3)面源性的农?业污染物，包括废料、农药和动物?粪便等。
2(国内外研究?进展
2.1国外研究?进展
国外在污水?生物脱氮方?面做了大量?工作,开发了许多?新的脱氮技?术和新型生?物反应器。20世纪6?0 年代后期迅?速发展起来?的固定化细?胞技术,在氨氮工业?废水处理领?域具有广阔?的
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应用前景?。日本下水道?事业团用固?定化硝化菌?在流化床反?应器中进行?一年半的生?产性实
[4]验,NH-N 去除率达到?90 %以上。Van der Graaf?等发现,氨可直接作?为电子供体?而进行反硝?3
化反应,并称之为厌?氧氨生物氧?化(anaer?obic ammon?ium oxida?tion,简称Ana?mmox)。他们的重大?发现为研究?厌氧氨生物?氧化技术提?供了理论依?据。与传统的硝?化-反硝化技术?相比,厌氧氨生物?氧化技术具?有的优点是?:不需要外加?有机物作电?子供体,既可节省费?用又可防止?二次
[5]污染;可以经济有?效地利用氧?,能耗大幅度?。由于硝化下降-反硝化工艺?所赖以依托?的两类微生?物在环境和?营养要求上?都有很大的?差异,传统的生物?脱氮工艺都?是将缺氧区?(厌氧区)与好氧区分?隔开,如A/O系统。近年来,不少研究和?报道证明,反硝化可发?生在有氧条?件下, 即好氧反硝?化的存在 ,它为突破传?统生物脱氮?技术限制,利用一个生?物反应器在?一种条件下?完成脱氮反?应提供了微?生物基础。同时硝化和?反硝化( simul?taneo?us nitri?fica-tion-denit?rific?ation? ,SND) 技术可以通?过控制影响?硝化和反硝?化基质的投?加量或消
[6]耗?量来实现。近年来,国外还报道?了一些结合?各种方法的?新的氨氮脱?除工艺。如O. Lahav? 等使用沸石?作为离子交?换材料,既作为把氨?氮从废水中?分离出来的?分离器,又作为硝化?细菌的载体?。该工艺在一?个简单的反?应器中分吸?附阶段和生?物再生阶段?两个阶段进?行。在吸附阶段?,沸石柱作为?典型的离子?交换柱;而在生物再?生阶段,附在沸石上?的细菌把脱?附的氨氮氧?化成硝态氮?。研究结果表?明,该工艺具有?高的氨氮去?除率和稳定?性,能成功地去?除原水和二?
[7]级出水中的?氨氮。
2.2国内研究?进展
国内在污水?脱氮方面做?了许多工作?,在物理化学?法处理氨氮?废水方面,如淮阴钢铁?集团公司开?发了利用烟?道气处理剩?余氨水的技?术 。其主要特点?是:采用特制的?喷雾干燥塔?,将焦化剩余?氨水以雾化?状态与塔内?的烟道气接?触发生物理?化学反应,废水中的水?分在烟道气?热量的作用?下全部汽化?,随烟道气经?烟囱排出。主要反应物?硫铵以及废?水中的有机?物和粉煤灰?经吸尘器收?集后,综合利用制?砖或作锅炉?燃料的助燃?添加剂。专家认为这?项技术具有?广阔的
[8]推广?应用前景。李可彬等研?究了用乳状?液膜法去除?废水中的氨?氮,考察了各种?因素对氨氮?
- 3去除率的影?响,选用的液膜?体系可使氨?氮质量分数? 以上的废水为10 ?,一级去除率?达97 %
[9]以上,处理后的废?水符合排放?标准。
3氨氮污水?处理主要技?术
近20 年来, 对氨氮污水?处理方面开?展了较多的?研究。其研究范围?涉及生物法?、物化法的各?种处理工艺?,目前氨氮处?理实用性较?好国内运用?最多的技术?为:生物脱氮法?、氨吹
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侯延强:污水中氨氮?的去除
脱汽提?法、折点氯化法?、化学沉淀法?、离子交换法?、液膜法、土壤灌溉法?等。 3.1生物法
3.1.1生物法机?理——生物硝化和?反硝化机理?
在污水的生?物脱氮处理?过程中，首先在好氧?条件下,通过好氧硝?化菌的作用? ,将污水中的?氨氮氧化为?亚硝酸盐或?硝酸盐 ;然后在缺氧?条件下,利用反硝化?菌(脱氮菌)将亚硝酸盐?和硝酸盐还?原为氮气而?从污水中逸?出。因而,污水的生物?脱氮包括硝?化和反硝化?两个阶段。生物脱氮工?艺流程见图?1 。
进水 预处理 曝气池 二沉池 脱氮池 终沉池 出水
污泥回流 剩余污泥 污泥回流 剩余污泥
[10] 图1 生物脱氮工?艺流程
硝化反应是?将氨氮转化?为硝酸盐的?过程 ,包括两个基?本反应步骤? : 由亚硝酸菌?参与的将氨?氮转化为亚?硝酸盐的反?应;由硝酸菌参?与的将亚硝?酸盐转化为?硝酸盐的反?应。
在缺氧条件?下,由于兼性脱?氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程?中产生的硝?酸盐或亚硝?酸盐还原成?N2的过程?,称为反硝化?。反硝化过程?中的电子供?体是各种各?样的有机底?物
(碳源) 。
生物脱氮法?可去除多种?含氮化合物?,总氮去除率?可达70%—95%,二次污染小?且比较经
[11]济?,因此在国内?外运用最多?。但缺点是占?地面积大,低温时效率。? 低
3.1.2传统生物?法
目前, 国内外对氨?氮污水实际?处理中应用?较成熟的生?物处理方法?是传统的前?置反硝化生?物脱氮,如A/O、A/O工艺等,都能在一定?程度上去除?污水中的氨?氮。传统生物脱?氮途径一2
般?包括硝化和?反硝化两个?阶段,硝化和反硝?化反应分别?由硝化菌和?反硝化菌作?用完成,由于对环境?条件的要求?不同,这两个过程?不能同时发?生,而只能序列?式进行,即硝化反应?发生在好氧?条件下,反硝化反应?发生在缺氧?或厌氧条件?下。由此而发展?起来的生物?脱氮工艺大?多将缺氧区?与好氧区分?开,形成分级硝?化反硝化工?艺,以便硝化与?反硝化能够?独立地进行?。1932 年,Wuhrm?ann利用?内源反硝化?建立了后置?反硝化工艺?(post-denit? rific?ation?),Ludza?ck和Et?tinge?r于196?2年提出了?前置反硝化?工艺(pre-denit? rific?ation?) ,1973年?Barna?rd 结合前面两?种
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侯延强:污水中氨氮?的去除
工艺又提?出了A/O工艺,以及后又出?现了各种改?进工艺如B?arden?pho、Phore/ O) ?dox 、(AUCT、2
[12]JBH、AAA 工艺等,这些都是典?型的传统硝?化反硝化工?。艺
3.1.2.1 A/O系统
A/O脱氮除磷?系统，即缺氧、好氧脱氮除?磷系统。它是70年?代主要由美?国、南非等国
[13]开?发的具有去?除废水中氮?污染物的工?艺，同时对脱磷?亦有一定的。其工艺流程?效果?是让废水依?次经历缺氧?、好氧两个阶?段，故人们通称?为缺氧、好氧脱氮除?磷系统，简称A/O系统。A/O系统流程?简单、运行管理方?便，且很容易利?用原厂改建?，从而提高了?出水水
[14]质。近年来已得?到了越来越?广泛的应用?。A/O法工艺如?图2所示。
回流混合液?
缺/曝 原污水 沉淀池 出 沉氧厌淀池氧 池 水 池
回流污泥
剩余污泥
图2 传统A/O工艺
3.1.2.2缺氧/ 好氧工艺(简称A/O法) 2
-A- O 法处理工艺?是在好氧条?件下,污水中NH ?和铵盐在硝?化菌的作用?下被氧化成?NO232
---—N和NO3?—N,然后在缺氧?条件下,通过反硝化?反应将NO?—N和NO3?—N还原成N?,达到脱氮22的?目的。A/O是目前普?遍采用的工?艺，它是在法A?/O法的基础?上增加一个?厌氧段和一?个缺氧2
[14]段，传统A/O工艺流程?如图3所示?。 2
回流混合液?
原污水 缺 出 厌曝沉氧氧氧淀池池池 池 水
回流污泥
剩余污泥
图3 传统A/O工艺 2
3.1.2.3 厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A - A/O工艺) 12
A—A/O工艺和A?/O工艺同属?于硝化—反硝化为基?本流程的生?物脱氨工艺?,所不同的是?122
A —A/O工艺是在?/OA工艺基础?上增加了一?级预处理段?—厌氧段) ,(A目的在于通?过水解1211
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侯延强:污水中氨氮?的去除
(酸化) 的预处理,改变废水中?难降解物质?的分子结构?,提高其可生?化性,强化脱氮效?果。
近几十年来?,尽管生物脱?氮技术有了?很大的发展?,但是,硝化和反硝?化两个过程?仍然需要在?两个隔离的?反应器中进?行,或者在时间?或空间上造?成交替缺氧?和好氧环境?的同一个反?
。前置反硝应器中进行?。并且传统的?生物脱氮工?艺,主要有前置?反硝化和后?置反硝化两?种化?能够利用废?水中部分快?速易降解有?机物作碳源?,虽然可节约?反硝化阶段?外加碳源的?费用,但是,前置反硝化?工艺对氮的?去除不完全?,废水和污泥?循环比也较?高,若想获得较?高的氮去除?率,则必须加大?循环比,能耗相应也?增加。而后置反硝?化则有赖于?外加快速易?降解有机碳?源的投加,同时还会产?生大量污泥?,并且出水中?的COD和?低水平的D?O也影响出?水水质。传统生物脱?氮工艺存在?不少问题:(1)工艺流程较?长,占地面积大?,基建投资高?;(2) 由于硝化菌?群增殖速度?慢且难以维?持较高的生?物浓度,特别是在低?温冬季,造成系统的?HRT 较长,需要较大的?曝气池,增加了投资?和运行费用?;(3) 系统为维持?较高的生物?浓度及获得?良好的脱氮?效果,必须同时进?行污泥和硝?化液回流,增加了动力?消耗和运行?费用;(4) 系统抗冲击?
-能力较弱,高浓度NH?- N 和NO 废水会抑制?硝化菌生长?;(5) 硝化过程中?产生的酸度?需要32
[15]投加碱?中和,不仅增加了?处理费用,而且还有可?能造成二次?污染等等。
3.1.3生物脱氮?法新工艺
随着生物脱?氮技术的深?入研究，其新发展却?突破了传统?理论的认识?。近年来的许?多研究表明?:硝化反应不?仅由自养菌?完成,某些异养菌?也可以进行?硝化作用;反硝化不只?在厌氧条件?下进行,某些细菌也?可在好氧条?件下进行反?硝化;而且,许多好氧反?硝化菌同时?也是异
+-养硝?化菌(如Thio?sphae?ra panto?t ropha?菌),并能把 NH氧化成?NO? 后直接进行?反硝化反应?。42
[16]生物脱氮技?术在概念和?工艺上的新?发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化?(short?cut nit reifi?catio?n-denit? rific?ation?)、同时硝化反?硝化( simul?taneo?us nit reifi?catio?n-denit? rifi-catio?n - SND) 和厌氧氨氧?化(Anaer?obic Ammon?ium Oxida?tion - ANAMM?OX)。
3.1.3.1 厌氧氨氧化?工艺
厌氧氨氧化?(ANA-MMOX) 是以硝酸盐?为电子受体?或以氨作为?直接电子供?体,进行硝酸盐?还原反应或?将亚硝酸氮?转化为氮气?的反硝化反?应。与传统的硝?化反硝化工?艺或同时硝?化反硝化工?艺相比,氨的厌氧氧?化具有不少?突出的优点?。主要表现在?: (1)无需外加有?机物
+作电子?供体,既可节省费?用,又可防止二?次污染; (2)硝化反应每?氧化1mo?lNH 耗氧2mo?l , 4
+而在厌氧氨?氧化反应中?, 每氧化1m?olNH4?只需要0.75mol? 氧,耗氧下降6?2.5 %(不考虑细胞?
++合成时) ,所以,可使耗氧能?耗大为降; (3)传统的硝化?反应氧化1?molNH 可产生?2m?olH ,反硝4
---化还原?1molN?或ONO将产生1m?olOH ,而氨厌氧氧?化的生物产?酸量大为下?降,产碱量降至?为32
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侯延强:污水中氨氮?的去除
[17]零,可以节省可?观的中和试?剂。故厌氧氨氧?化及其工艺?技术很有研?究价值和开?发前景。 3.1.3.2 短程硝化反?硝化工艺
短程硝化反?硝化是将硝?化控制在H?NO 阶段而终止?,随后进行反?硝化,其生物脱氮?过程2
+如:NH ——HNO ——N 422
短程生物脱?氢工艺的优?点:可节省氧供?应量约25?% ,降低了能耗?;节省反硝化?所需碳源4?0% ,在C/N 比一定的情?况下,提高了TN? 去除率;减少污泥生?成量可达?0 %;5减少投碱量?,缩
[18]短反应时?间。但是短程硝?化反硝化的?缺点是不能?够长久稳定?地维持 积累HN?O。目前荷兰2
D?elft技?术大学应用?该技术开发?的SHAR?ON工艺,已在荷兰鹿?特丹的Do?khave?n 污水处理厂?建
[19]成并投入?运行。
3.1.3.3 同时硝化反?硝化工艺
所谓同时硝?化反硝化工?艺就是硝化?反应和反硝?化反应在同?一反应器中?,相同操作条?件下同时发?生的现象。同时硝化反?硝化过程由?于是在一个?反应器中进?行,它具有如下?优点:完全脱氮,强化磷的去?除;降低曝气量?,节省能耗并?增加设备处?理负荷,减少碱度的?能耗;简化系统的?设计和操作?,同时硝化反?硝化工艺的?不足之处就?是影响因素?较多,过程难以控?
[20]制。目前荷兰、丹麦、意大利等国?已有污水厂?在利用同时?硝化反硝化?脱氢工艺运。 ?行
综上，生物法处理?氨氮污水较?稳定,但一般要求?氨氮浓度在?400 mg/L以下,总氮去除率
。生物脱氮新?工艺处理高?浓度氨氮污?水效率比较?高,目前实际投?入运行的?可达70% ,95%
有?短程硝化反?硝化工艺和?厌氧氨氧化?工艺,但它们的工?艺条件要求?严格,特别是对溶?解氧的要求?更为严格,在实际应用?中很难控制?;其他新型脱?氮技术也只?是在实验研?究阶段。对于高浓度?含氮污水成?分复杂,生物毒性大?,为了取得很?好的处理效?果,必须针对不?同行业和污?水性质而采?取不同的处?理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业?多采取A/O 法,养殖行业一?般采取SB?R法(序批式生物?反应法)。根据国内外?研究成果和?实践来看,生物脱氮氨?技术将是未?来成为高浓?度氨氮污水?处理方向。
3.2 物理化学处?理法
3.2.1吹脱法及?汽提法
吹脱、汽提法主要?用于脱除水?中溶解气体?和某些挥发?性物质。即将气体通?入水中，使气水相互?充分接触,使水中溶解?气体和挥发?性溶质穿过?气液界面，向气相转移?，从而达到脱?除污染物的?目的。常用空气或?水蒸气作载?气，前者称为吹?脱，后者称为汽?提。
氨吹脱、汽提是一个?传质过程，即在高pH?时，使废水与空?气密切接触?从而降低废?水中氨浓度?的过程，推动力来自?空气中氨的?分压与废水?中氨浓度相?当的平衡分?压之间的差?。
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侯延强:污水中氨氮?的去除
氨吹脱、汽提工艺具?有流程简单?、处理效果稳?定、基建费和运?行费较低等?优点，但其缺点是?生成水垢，在大规模的?氨吹脱、汽提塔中，生成水垢是?一个严重的?操作问题。如果生成软?质水垢，可以安装水?的喷淋系统?;而如果生成?硬质水垢，不论用喷淋?或刮刀均
[21]不?能消除此问?题。
3.2.2折点氯化?法
折点氯化法?是将氯气通?入废水中达?到某一点,在该点时水?中游离氯含?量较低,而氨的浓度?降为零。当氯气通入?量超过该点?时,水中的游离?氯就会增多?。因此,该点称为折?点。该状态下的?氯化称为折?点氯化。折点氯化法?除氨的机理?为氯气与氨?反应生成无?害的氮气逸,N2 入大气,使反应源源?不断向右进?行。加氯比例:M(Cl)与M(NH-N)之比为8 :l - 10 :1 。23
-当氨氮浓度?小于20 mg/ L 时,脱氮率大于?90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生N? ,O低时产生3
[22]N?Cl ,将消耗氯,通常控制p?H在6-8。 3
此法用于废?水的深度处?理,脱氮率高、设备投资少?、反应迅速完?全,并有消毒作?用。但液氯安全?使用和贮存?要求高,对pH要求?也很高,产生的水需?加碱中和,因此处理成?本高。另外副产物?氯胺和氯代?有机物会造?成二次污染?。
3.2.3 化学沉淀法?
化学沉淀法?从20世纪?60年代就?开始应用于?废水处理，随着对化学?沉淀法的不?断研
++-究，发现化学沉?淀法最好使?用H3PO? 和MgO。其基本原理?是向NH4?废水中投加?Mg 和PO43?，4
+使之和NH?生成难溶复?盐MgNH?PO*6HO(简称MAP?)结晶，再通过重力?沉淀使MA?P,从废水中分?4442
+离。这样可以避?免往废水中?带入其它有?害离子，而且MgO?还起到了一?定程度的中的作?和H
3-+用，节约了碱的?用量。经化学沉淀?后，若NH-N和PO4?的残留浓度?还比较高，则有研究建?4
议化学沉淀?放在生物处?理前，经过生物处?理后N和P?的含量可进?一步降低。产物MAP?, 为圆柱形晶?体，无吸湿性，在空气中很?快干燥，沉淀过程中?很少吸收有?毒物质，不吸收重金?属和有机物?。另外，MAP溶解?度随着pH?的升高而降?低;温度越低，MAP溶解?度也越低。
化学沉淀法?可以处理各?种浓度氨氮?废水。其与生物法?结合处理高?浓度氨氮废?水，曝气
+池不需?达到硝化阶?段，曝气池体积?比硝化-反硝化法可?以减小约一?倍。-N在化学沉NH?淀法4
中被沉?淀去除，与硝化-反硝化法相?比，能耗大大节?省，反应也不受?温度限制，不受有毒物?质的干扰，其产物MA?P, 还可用作肥?料，可在一定程?度上降低处?理费用。因此，MAP沉淀?法是一种技?术可行、经济合理的?方法，很有开发前?景，但要广泛应?用于工业废?水处理，尚需解决以?下两个问题?:(1)寻找价廉高?效的沉淀剂?;(2)开发MAP?作为肥料的?价值。
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侯延强:污水中氨氮?的去除
3.2.4 离子交换法?
沸石是一种?对氨离子有?很强选择性?的硅铝酸盐?，一般作为离?子交换树脂?用于去除氨?氮的为斜发?沸石，此法具有投?资省、工艺简单、操作较为方?便的优点，但对于高浓?度的氨氮废?水，会使树脂再?生频繁而造?成操作困难?，且再生液仍?为高浓度氨?氮废水，需再处理。常用的离子?交换系统有?以下三种类?型:
(1)固定床
在此系统中?，溶液的去离?子过程为二?阶段间歇过?程。溶液通过阳?树脂床时阳?离子与氢离?子交换生成?酸溶液，然后此溶液?再通过阴树?脂床，以去除阴离?子。交换能力将?耗尽时，树脂在原位?再生，经常采用向?下流再生法?，此法操作可?靠方便，但其化学效?率相对较低?，容积较大，联系到树脂?用量大，有时为了适?应连续流的?要求，还需要有储?备装置，因而投资费?用较高。
(2)混合床
混合床系统?用一步法来?去除溶液中?的离子。溶液流过阳?、阴树脂充分?混合的混合?床。混合床的再?生比两个单?生床再生要?复杂一些，因为在再生?前必须将两?种树脂分开?。在水力学上?可利用两种?树脂的比重?差用水力反?洗使其分层?。虽然混合床?的化学效率?较高，但它需要大?量的清洗水?。这对节约用?水不利，另外将交换?离子作为回?收产品收集?时，回收液稀，其浓缩费用?也很高。
(3)移动床
移动床系统?通过二阶段?过程来去除?溶液中的离?子。在这两个过?程中，虽然实际上?工作流体处?理的水是间?歇的，而它的效果?却是连续的?。首先溶液和?阳树脂逆向?流动，阳树脂脉动?通过容器，新鲜树脂从?一端补充，用过的树脂?从另一端排?出，在此过程中?完成离子交?换和树脂再?生。然后溶液游?向流过一个?与上面相似?的阴树脂移?动床来完成?阴离子的交?换。
3.2.5液膜法
[23]自从198?6 年黎念之发?现乳状液膜?以来,液膜法得到?了广泛的研?。许多人认为究?液膜分离法?有可能成为?继萃取法之?后的第二代?分离纯化技?术,尤其适用于?低浓度金属?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-N) (NH易溶于膜相?(油相) ,3
它从膜相外?高浓度的外?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NH?不溶于油相?而稳定在膜?内相中,在膜内外两?侧氨浓度差?的推动4
下,氨分子不断?通过膜表面?吸附,渗透扩散迁?移至膜相内?侧解吸,从而达到分?离去除氨氮?的
9
侯延强:污水中氨氮?的去除
目的。通常采用硫?酸为吸收液?,选用耐酸性?疏水膜,NH3在吸?收液-微孔膜界面?上为H2S 吸?O4收,生成不挥发?的 (NH )SO 而被回收。人们已经对?膜吸收法中?膜的渗漏问?题进行了研?究,424
并发现较高?的氨氮和盐?量能有效抑?制水的渗透?蒸馏通量。该法具有投?资少、能耗低、高效、使用方便和?操作简单等?特点,此外膜吸收?法还有传质?面积大的优?点和没有雾?沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象?发生。
3.3土壤灌溉?
土壤灌溉是?把低浓度的?氨氮废水( < 50mg/="" l)作为农作物?的肥料来使?用,既为污灌区?农业提供了?稳定的水源?,又避免了水?体富营养化?,提高了水资?源利用率。西红柿罐头?废水与城市?污水混合并?经氧化塘处?理至11m?g="" 氨氮/="" l="">
[24]工?厂废水也用?于喷淋灌溉?,经测定25?mg 氨氮/ L 的排放水中?有75 %的氨氮被吸?收 。日
[25]本Aic?hi大学生?物实验室和?Aichi?-ken农业?研究中心,利用日本西?南地区水稻?田对氨氮进?行吸收。研究表明,只需占总面?积5 %的水稻田就?可以吸收该?地区所有排?污渠中一半?的氨氮负荷?。但用于土壤?灌溉的废水?必须经过预?处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害?物质,防止对地面?、地下水的污?染及病菌的?传播。
4探讨
氨氮污水的?处理技术都?有各自的优?势与不足: 生物法处理?氨氮污水较?稳定,但一般要求?氨氮浓度在?400 mg/L以下,总氮去除率?可达70% ,95%，是目前国内?外运用最多?的一种方法?。生物脱氮新?工艺处理高?浓度氨氮废?水效率比较?高, 目前实际投?入运行的有?短程硝化反?硝化工艺和?厌氧氨氧化?工艺,但它们的工?艺条件要求?严格,特别是对溶?解氧的要求?更为严格,在实际应用?中很难控制?;其他新型脱?氮技术也只?是在实验研?究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高?,运行稳定,但动力消耗?大,塔壁易结垢?,在寒冷季节?效率会降低?;化学沉淀法?工艺简单,效率高,但投加药剂?量大,必须找一种?高效价廉无?污染的药剂?或助凝剂;人们已经对?膜吸收法中?膜的渗漏问?题进行了研?究,并发现较高?的氨氮和盐?量能有效抑?制水的渗透?蒸馏通量;对于成分比?较简单的氨?氮废水处理?,在物理化学?法中,吹脱法和膜?吸收法是比?较经济有效?的选择;如果污水成?分相对复杂?,比如油性污?染物含量较?高,则需先进行?气浮等预处?理。对于高浓度?氨氮废水,为保证出水?达标排放,建议采用物?化法和生物?法联合工艺?取代单一工?艺以彻底去?除废水中氨?氮。综合以上各?种方法:相对于有机?物来讲,污水中氨氮?的脱除是比?较麻烦的,生化法比较?经济,但对中高浓?度的氨氮废?水不适合;物化法可以?处理高浓度?的氨氮废水?,但往往是多?种方法串联?组合,且运行费用?昂贵,有些还会产?生二次污染?。对工业废水?来说,由于氨氮浓?度高,宜采用将高?浓度氨氮废?水集中物化?处理后再和?其
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侯延强:污水中氨氮?的去除
他废水混?合,然后采用常?规生化处理?的组合工艺?,这样可适当?降低工程投?资和建成后?的运行费用?。总的来说，生产单位应?首先对生产?工艺进行改?革,能不使用含?氮原料的尽?量不用,如必须使用?应尽量减少?泡冒滴漏,从上游减少?氨氮的排放?量;对污水脱氮?处理工艺的?选择应根据?企业的实际?情况,综合考虑,设计的工艺?流程应首先?进行小试,待试验证实?后再开始设?计和施工。
结论:对氨氮污水?处处理方法?的选择应遵?循以下几条?:
(1)城市污水、中低氨氮浓?度工业废水?中氨氮的去?除，由于生物法?因工艺简单?、处理能力强?、运行方式灵?活，处理工艺成?熟，比较经济，在其他同等?条件下优先?选择。 (2)高浓度氨氮?工业废水应?根据废水的?特性选择不?同的物化法?与生物法联?合去除比较?经济有效。
5氨氮污水?处理方法应?用于兰州市?污水处理厂?中的研究
截至200?9年兰州市?实际建成并?运行的城市?生活污水处?理厂有两座?:一是雁儿湾?污水
[26]处理厂?，一是七里河?安宁污水处?理厂。也是目前甘?肃省处理规?模在10×104m3?/d以上的
[27]两?座污水处理?厂。其中七里河?安宁污水处?理厂目前甘?肃省最大的?污水处理厂。 ?
雁儿湾污水?处理厂是一?座设计工艺?完整的城市?二级污水处?理厂，主要包括污?水污泥两大?处理系统，污水处理工?艺采用传统?活性污泥法?，鼓风曝气形?式;污泥处理工?艺采用厌氧?消化，二级中温处?理。处理厂设计?规模日处理?量为16万?吨/日，其中一期工?程污水处理?量为10万?吨/日，二期工程污?水处理量为?6万吨/日。雁儿湾污水?处理厂一期?工程从19?85年开工?建设199?5年竣工，到1998?年6月一级?处理设施投?产运行，主要接纳处?理的城市污?水来源于兰?州市城关区?黄河以南，铁路以北，中山桥以东?，排洪沟以西?区域内党政?机关、工厂、部队、企事业单位?的工业废水?约3万吨，占每天污水?处理总量的?30%，生活污水7?万吨，占每天污水?处理总量的?70%，服务面积7?0平方公里?，服务人口约?80万人。由于多年长?期闲置和日?晒雨淋，不得不又投?入资金对设?施进行改造?，二期工程于?2003年?5月竣工，2004年?正式投入1?6×104m3?/d的二级运?行规模污水?处理设施，从开工建设?到正式投入?二级运行经?历了二十多?年。现在每天可?处理污水1?6万吨。每年可去除?COD量为?19586-N量为?吨，18?NH83
吨，SS量为1?0629吨?，污水处理量?为1825?吨，垃圾沉渣处?理量219?0吨，经生化处理?后的污水，达到国家G?B8978?-1996城?镇污水处理?厂污染物排?放标准的二?级标准。
由于终沉池?未建成启用?，目前出水只?能达到国家?二级排放标?准。出水SS为?17mg/L左右，COD 为60mg?/L左右,BOD为2?6mg/L左右，氨氮NH3?-N为27m?g/L左右，总磷TP为?1.8mg/L左右。
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侯延强:污水中氨氮?的去除
其工艺流程?如下:
回流污泥
进水 一沉池 细格栅 曝气沉砂池 ?曝气池 二沉池
剩余污泥 //
接触池 出水 终沉池(未建)
图2 雁儿湾污水?厂工艺流程?图
活性污泥处?理工艺对氨?氮的去除效?率很低不能?达到目前执?行的国标(GB189?12-2002)
[28]一级标准中?的B类标准?，综合本文所?述方法以及?雁儿湾污水?处理厂实际?工艺流程及?进水氨氮浓?度,可考虑将曝?气池按A2?/O(Anaer?obic-Oxic)曝气池运行?，将拟建的终?沉池改建为?高效生物滤?池，这样使污水?在处理过程?中停留时间?增长，增加了污水?与微生物的?接触时间、接触面积，从而增大了?对有机物的?处理力度，使去除氨氮?的能力增强?，使出水水质?能达到现行?国家一级标?准中的B类?标准。
兰州市七里?河、安宁区安宁?区污水处理?厂工于20?03 年6 月开工建设?,2006年?竣工,设
3计处理水?近期(2000年?) 20 万m/d,总投资39?55310?5万元,远期(2010年?) 30万m3?/d。目
[29]前实际处?理污水16?万吨/日。污水处理厂?污水处理采?用生物循环?曝气活性污?泥法工艺;其去除氨氮?方法是典型?的生物处理?法。
另外，兰州石化公?司污水处理?厂，在生产催化?剂过程中排?放的高氨氮?废水，通过原有污?水处理厂处?理后的出水?水质达不到?排放标准，其后通过试?验研究采用? ABFT(Aerat?ion Biolo?gical? Fluid?ized Tank，即曝气生物?流化池)污水处理工?艺进行改造?，实现了通过?生物法将6?00mg/L高氨氮有?机废水降解?到8mg/L以下，出水水质已?经达到国家?GB897?8-96一级排?放
[30]标准并于?2004年?通过国家级?验收。
综上可以看?出，兰州市对于?污水中的氨?氮处理，开始或已经?采用生物法?处理，这也是目前?国内普遍采?用的氨氮处?理方法，而基于此法?进行的深入?研究与完善?，也是未来一?段时期污水?氨氮处理的?主要研究方?向。
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侯延强:污水中氨氮?的去除
6展 望
尽管氨氮去?除方法有多?种,有时还采取?多种技术的?联合处理,但还没有一?种方案能高?效、经济、稳定的处理?氨氮污水,有些工艺在?氨氮被脱除?的同时带来?了二次污染?。操作简便、处理性能稳?定高效、运行费用低?廉、能实现氨氮?回收利用的?处理技术是?今后发展的?方向。鉴于各种方?法存在的问?题及其开发?前景,今后氨氮污?水的研究应?着重考虑以?下几个方面?:
(1)开发廉价的?沉淀剂,包括磷源、镁源的开发?研究及循环?利用。
(2)提高离子交?换剂的吸附?性能,延长其使用?周期和寿命?。
(3)生物脱氮氨?技术将是未?来成为高浓?度氨氮污水?处理方向。
(4)物理化学法?与生物法结?合的生物膜?法(MBR) 将成为各行?业处理高浓?度氨氮污水?
切实可行的?新工艺，应更深入地?研究解决膜?处理法的渗?透和膜污染?问题。
(5)生物法与物?化法的改进?型工艺及联?合处理工艺?具有更大的?发展空间。
(6)进一步扩大?实验研究的?工业化应用?。
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范文二：污水中氨氮去除的流程
广州希洁环保科技有限公司 品质·技术
污水中氨氮去除的流程
随着世界经济的发展和城市化的进程，对水的需求量在不断地增大，随之而来的是废水的排放量也日益增多，水体中的氨氮污染已引起国内外社会各界的广泛关注。水体氨氮污染主要是因为工业废水中氨氮未经处理达标就直接排放，给水环境带来很大危害。
氨氮污水去除可分为以下几步：
1）首先根据污水情况，利用物理法、化学法、生物法处理。其中可根据实际情况，选择其中的折点氯化法、化学沉淀法、吹脱法及气提法、离子交换法、短程硝化反硝化法、A/O工艺、液膜法等方法处理。
2）有些废水成分复杂、浓度高，利用单一的处理方法很难达到排放标准，需要使用几种方法结合处理，才能使废水处理达标。
3）如果按以上方法处理氨氮污水仍达不到排放要求，需选择相关水处理药剂处理，即可选择氨氮那处理药剂处理。氨氮处理药剂主要特点如下：
氨氮药剂广泛应用于电镀废水、造纸废水、印染废水、纺织废水、屠宰废水、线路板废水、电器废水等。氨氮处理药剂适合氨氮废水后期处理很主要的原因是其添加与使用比较方便，反应过程比较快速，几分钟即可完成反应。
氨氮处理药剂的实验数据：
通过投加化学药剂,使废水中的氨氮发生化学反应,此类方法较多，原理不一；氨氮废水存在范围较广，在许多工业废水都会出现，如在化工、电器、化肥、造纸、食品、电镀废水等。
范文三：污水中氨氮的去除.doc
目录
1污水中氨氮污染的现状和来源 ......................................................................................................................... 1 1.1污水中氨氮污染现状 .................................................................................................................................. 1 1.2废水中氮的来源.......................................................................................................................................... 2 2(国内外研究进展 ............................................................................................................................................. 2 2.1国外研究进展 ............................................................................................................................................. 2 2.2国内研究进展 ............................................................................................................................................. 3 3氨氮污水处理主要技术 ..................................................................................................................................... 3 3.1生物法 ......................................................................................................................................................... 4 3.1.1生物法机理——生物硝化和反硝化机理 ................................................................................................. 4 3.1.2传统生物法 .............................................................................................................................................. 4 3.1.2.1 A/O系统.............................................................................................................................................. 5 3.1.2.2缺氧/ 好氧工艺(简称A/O法) .......................................................................................................... 5 2
3.1.2.3 厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A - A/O工艺) ................................................................................ 5 12
3.1.3生物脱氮法新工艺 ................................................................................................................................... 6 3.1.3.1 厌氧氨氧化工艺 ................................................................................................................................... 6 3.1.3.2 短程硝化反硝化工艺 ....................................................................................................................... 7 3.1.3.3 同时硝化反硝化工艺 ....................................................................................................................... 7 3.2 物理化学处理法 ......................................................................................................................................... 7 3.2.1吹脱法及汽提法 ....................................................................................................................................... 7 3.2.2折点氯化法 .............................................................................................................................................. 8 3.2.3 化学沉淀法 ............................................................................................................................................ 8 3.2.4 离子交换法 ............................................................................................................................................ 8 3.2.5液膜法 ...................................................................................................................................................... 9 3.3土壤灌溉 ....................................................................................................................................................10 4探讨 ..................................................................................................................................................................10 5氨氮污水处理方法应用于兰州市污水处理厂中的研究 .................................................................................. 11 6展 望 ..............................................................................................................................................................12 参考文献..............................................................................................................................................................13 致 谢 ................................................................................................................................ 错误～未定义书签。15
侯延强:污水中氨氮的去除
污水水中氨氮的去除
摘要:氨氮存在于很多工业废水中～氨氮污水是目前造成水体富营养化的主要因素之一,本
文综述了当前氨氮污染的现状和氨氮污水处理中最常用和比较实用方法的原理和各自的优缺
点,介绍了国内外氨氮污水处理的研究现状,同时对各种方法的选择作出了探讨～并对氨氮处理
方法在兰州市的实际应用作了简单介绍～对兰州市雁儿湾污水处理厂氨氮去除做了简单的改进
思路～同时对氨氮污水处理前景进行了展望,并提出了今后应着重考虑的几个问题。
关键词:氨氮,废水处理,去除
1污水中氨氮污染的现状和来源
1.1污水中氨氮污染现状
随着世界经济发展和城市化的进程, 对水的需求量不断增大, 随之而来的是污水的排放量日益增多,水体中氨氮量的剧增引起了国内外社会各界的广泛关注。据统计, 2003 年, 全国污水排放总量为460.0 亿吨, 工业废水排放量为212.4 亿吨, 氨氮的排放量为
[1]40.4 万吨; 城镇生活污水的排放量为247.6 亿吨, 其中氨氮的排放量为89.3 万吨。氨氮的大量排放不仅造成了水环境污染和水体富营养化及水体发生赤潮等现象, 而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物繁殖, 形成生物垢, 堵塞管道和用水设备, 影响热交换。大量含有氨氮的污水排入江河、湖泊, 造成自然水体的富营养化, 同时给生活和工业用水的处理带来较大的困难。水体中含有大量的氨氮, 使水体产生富营养化效应, 刺激并加速水生植物的生长, 如海藻、水草的大量生长繁殖, 导致水体生态平衡失调。在水中硝化细菌的作用下氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，完全氧化l mg 氨氮约需4.6 mg 溶解氧，这对水体质量的改善和保证十分不利,会造成水的透明度降低，使得阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态，水下生物得不到充足的阳光而影响了生存和繁殖。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧减少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡，在近海海域引发赤潮。据报道, 2009年中国沿海共发生赤潮68次，累计面积14102平方公里，造成直接经济损失0.65亿元，累计面积较2008年
[2]增加364平方公里。氨氮污水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视,目前, 国内外对氨氮污水的研究主要集中在开发新的脱氨氮处理技术, 以达到更好处理氨氮的目的和环保的要求。1995年德国要求85%污水处理厂外排污水达到国家三级标准。1999 年, 在此标准基础上还要求, 污水厂出水每2h 取样的混合水样至少有80%满足无机氮?
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侯延强:污水中氨氮的去除
[3]5mg/L; 我国1988 年实施的地面水环境质量标准GB3838-88 规定了硝酸盐、亚硝酸盐、非离子氨和凯氏氮的标准。时隔11 年, 在GHZB1-1999 增加了氨氮的排放标准, 在GB3838-2002 中增加了总氮控制。各地的环保部门要求相关行业必须马上上马脱氮设施, 否则关闭工厂或增加排污费的征收。从以上情况可知氨氮处理的重要性, 目前国内外有很多处理氨氮的方法, 为了避免重复建设和使用不成熟的技术, 分析当前的技术进展具有重要的现实意义。
1.2废水中氮的来源
氨氮存在于许多工业废水中，钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业均排放高浓度的氨氮废水 。某些工业自身会产生氨氮污染物 ,如钢铁工业 ( 副产品焦炭、锰铁生产、高炉 ) 以及肉类加工业等，而另一些工业将高炉氨用作化学原料 ,如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃 。此外,皮革、孵化、动物排泄物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高 ,但由于废水中有机氮的脱氨基反应,在废水存积过程中氨氮浓度会迅速增加，不同类的工业废水中氨氮浓度千变万化 ,即使同类工业不同工厂的废水中其浓度也各不相同。总的来说，人类活动造成的氮的来源主要有以下几方面: (1)未经处理的工业和生活污水直接排入河道和水体:
这类污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻类过度生长的危害最大。城市污水、农业污水，食品等工业的废水中含有大量的氮、磷和有机物质。据统计，全世界每年施入农田的数千万吨氮肥中约有一半经河流进入海洋。美国沿海城市每年仅通过粪便排入沿海的氮近十万吨。
(2) 污水处理场出水:
采用常规工艺的污水处理厂，有机物被氧化分解产生了氨氮，除了构成微生物细胞组分外，剩余部分随出水排入河道，这是城市污水虽经过二级常规处理但河道仍然出现富营养化和黑臭的重要原因之一。
(3)面源性的农业污染物，包括废料、农药和动物粪便等。
2(国内外研究进展
2.1国外研究进展
国外在污水生物脱氮方面做了大量工作,开发了许多新的脱氮技术和新型生物反应器。20世纪60 年代后期迅速发展起来的固定化细胞技术,在氨氮工业废水处理领域具有广阔的应用前景。日本下水道事业团用固定化硝化菌在流化床反应器中进行一年半的生产性实
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侯延强:污水中氨氮的去除
[4]验,NH-N 去除率达到90 %以上。Van der Graaf等发现,氨可直接作为电子供体而进行反硝3
化反应,并称之为厌氧氨生物氧化(anaerobic ammonium oxidation,简称Anammox)。他们的重大发现为研究厌氧氨生物氧化技术提供了理论依据。与传统的硝化-反硝化技术相比,厌氧氨生物氧化技术具有的优点是:不需要外加有机物作电子供体,既可节省费用又可防止二次
[5]污染;可以经济有效地利用氧,能耗大幅度下降。由于硝化-反硝化工艺所赖以依托的两类微生物在环境和营养要求上都有很大的差异,传统的生物脱氮工艺都是将缺氧区(厌氧区)与好氧区分隔开,如A/O系统。近年来,不少研究和报道证明,反硝化可发生在有氧条件下, 即好氧反硝化的存在 ,它为突破传统生物脱氮技术限制,利用一个生物反应器在一种条件下完成脱氮反应提供了微生物基础。同时硝化和反硝化( simultaneous
nitrifica-tion-denitrification ,SND) 技术可以通过控制影响硝化和反硝化基质的投加量或消
[6]耗量来实现。近年来,国外还报道了一些结合各种方法的新的氨氮脱除工艺。如O. Lahav 等使用沸石作为离子交换材料,既作为把氨氮从废水中分离出来的分离器,又作为硝化细菌的载体。该工艺在一个简单的反应器中分吸附阶段和生物再生阶段两个阶段进行。在吸附阶段,沸石柱作为典型的离子交换柱;而在生物再生阶段,附在沸石上的细菌把脱附的氨氮氧化成硝态氮。研究结果表明,该工艺具有高的氨氮去除率和稳定性,能成功地去除原水和二
[7]级出水中的氨氮。
2.2国内研究进展
国内在污水脱氮方面做了许多工作,在物理化学法处理氨氮废水方面,如淮阴钢铁集团公司开发了利用烟道气处理剩余氨水的技术 。其主要特点是:采用特制的喷雾干燥塔,将焦化剩余氨水以雾化状态与塔内的烟道气接触发生物理化学反应,废水中的水分在烟道气热量的作用下全部汽化,随烟道气经烟囱排出。主要反应物硫铵以及废水中的有机物和粉煤灰经吸尘器收集后,综合利用制砖或作锅炉燃料的助燃添加剂。专家认为这项技术具有广阔的
[8]推广应用前景。李可彬等研究了用乳状液膜法去除废水中的氨氮,考察了各种因素对氨氮
- 3去除率的影响,选用的液膜体系可使氨氮质量分数为10 以上的废水,一级去除率达97 %
[9]以上,处理后的废水符合排放标准。
3氨氮污水处理主要技术
近20 年来, 对氨氮污水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺,目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。
3
侯延强:污水中氨氮的去除
3.1生物法
3.1.1生物法机理——生物硝化和反硝化机理
在污水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1 。
进水 预处理 曝气池 二沉池 脱氮池 终沉池 出水
污泥回流 剩余污泥 污泥回流 剩余污泥
[10] 图1 生物脱氮工艺流程
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。
在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳2
源) 。
生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经
[11]济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。
3.1.2传统生物法
目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一2
般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denit rification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denit rification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A/ O) 、UCT、2
4
侯延强:污水中氨氮的去除
[12]JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。
3.1.2.1 A/O系统
A/O脱氮除磷系统，即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国
[13]开发的具有去除废水中氮污染物的工艺，同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段，故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统，简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便，且很容易利用原厂改建，从而提高了出水水质。
[14]近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。
回流混合液
缺/曝 原污水 沉淀池 出 沉氧厌淀池氧 池 水 池
回流污泥
剩余污泥
图2 传统A/O工艺
3.1.2.2缺氧/ 好氧工艺(简称A/O法) 2
-A- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH 和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO232
---—N和NO—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO—N和NO—N还原成N,达到脱氮的3232目的。A/O是目前普遍采用的工艺，它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段，2
[14]传统A/O工艺流程如图3所示。 2
回流混合液
原污水 出 缺厌曝沉氧氧氧淀池池池 池 水
回流污泥
剩余污泥
图3 传统A/O工艺 2
3.1.2.3 厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A - A/O工艺) 12
A—A/O工艺和A/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是122
A —A/O工艺是在A/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A) ,目的在于通过水解1211
(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。
5
侯延强:污水中氨氮的去除
近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT 较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3) 系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4) 系统抗冲击能
-力较弱,高浓度NH- N 和NO 废水会抑制硝化菌生长;(5) 硝化过程中产生的酸度需要投32
[15]加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。
3.1.3生物脱氮法新工艺
随着生物脱氮技术的深入研究，其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异
+-养硝化菌(如Thiosphaera pantot ropha菌),并能把NH 氧化成NO 后直接进行反硝化反应。42
[16]生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化(shortcut nit
reification-denit rification)、同时硝化反硝化( simultaneous nit reification-denit rifi-cation -
SND) 和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。 3.1.3.1 厌氧氨氧化工艺
厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作
+电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH 耗氧2mol , 而在4
+厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成4
++时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH 可产生2molH ,反硝化还4
---原1molNO或NO将产生1molOH ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可32
[17]以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。
6
侯延强:污水中氨氮的去除
3.1.3.2 短程硝化反硝化工艺
短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO 阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程2
+如:NH ——HNO ——N 422
短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩
[18]短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO 积累。目前荷兰2
Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven 污水处理厂
[19]建成并投入运行。
3.1.3.3 同时硝化反硝化工艺
所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:完全脱氮,强化磷的去除;降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;简化系统的设计和操作,同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。目
[20]前荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。
综上，生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ,95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O 法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。
3.2 物理化学处理法
3.2.1吹脱法及汽提法
吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中，使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为吹脱，后者称为汽提。
氨吹脱、汽提是一个传质过程，即在高pH时，使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。
氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，但其
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侯延强:污水中氨氮的去除
缺点是生成水垢，在大规模的氨吹脱、汽提塔中，生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢，可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢，不论用喷淋或刮刀均不能
[21]消除此问题。
3.2.2折点氯化法
折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N逸2 入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl)与M(NH-N)之比为8 :l - 10 :1 。23
-当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO ,低时产生3
[22]NCl ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。 3
此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。
3.2.3 化学沉淀法
化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理，随着对化学沉淀法的不断研究，
++3-发现化学沉淀法最好使用HPO 和MgO。其基本原理是向NH废水中投加Mg 和PO，使之和3444
+NH生成难溶复盐MgNHPO*6HO(简称MAP)结晶，再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这4442
+样可以避免往废水中带入其它有害离子，而且MgO还起到了一定程度的中和H的作用，节约
+3-了碱的用量。经化学沉淀后，若NH-N和PO的残留浓度还比较高，则有研究建议化学沉淀44
放在生物处理前，经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体，无吸湿性，在空气中很快干燥，沉淀过程中很少吸收有毒物质，不吸收重金属和有机物。另外，MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低，MAP溶解度也越低。
化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水，曝气
+池不需达到硝化阶段，曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH-N在化学沉淀法4中被沉淀去除，与硝化-反硝化法相比，能耗大大节省，反应也不受温度限制，不受有毒物质的干扰，其产物MAP, 还可用作肥料，可在一定程度上降低处理费用。因此，MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法，很有开发前景，但要广泛应用于工业废水处理，尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。 3.2.4 离子交换法
沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐，一般作为离子交换树脂用于去除氨氮
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侯延强:污水中氨氮的去除
的为斜发沸石，此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点，但对于高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难，且再生液仍为高浓度氨氮废水，需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:
(1)固定床
在此系统中，溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液，然后此溶液再通过阴树脂床，以去除阴离子。交换能力将耗尽时，树脂在原位再生，经常采用向下流再生法，此法操作可靠方便，但其化学效率相对较低，容积较大，联系到树脂用量大，有时为了适应连续流的要求，还需要有储备装置，因而投资费用较高。
(2)混合床
混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些，因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高，但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利，另外将交换离子作为回收产品收集时，回收液稀，其浓缩费用也很高。
(3)移动床
移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中，虽然实际上工作流体处理的水是间歇的，而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动，阳树脂脉动通过容器，新鲜树脂从一端补充，用过的树脂从另一端排出，在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。 3.2.5液膜法
[23]自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低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(NH-N) 易溶于膜相(油相) ,3
它从膜相外高浓度的外侧,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NH不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动4
下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH在吸收液-微孔膜界面上为HSO 吸收,324生成不挥发的 (NH )SO 而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并424
发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、
9
侯延强:污水中氨氮的去除
使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。
3.3土壤灌溉
土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水( < 50mg/="" l)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg="" 氨氮/="" l="">
[24]厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收 。日本
[25]Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5 %的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。
4探讨
氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足: 生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ,95%，是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高, 目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说，生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应
10
侯延强:污水中氨氮的去除
根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。
结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:
(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除，由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活，处理工艺成熟，比较经济，在其他同等条件下优先选择。 (2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。
5氨氮污水处理方法应用于兰州市污水处理厂中的研究
截至2009年兰州市实际建成并运行的城市生活污水处理厂有两座:一是雁儿湾污水
[26]43处理厂，一是七里河安宁污水处理厂。也是目前甘肃省处理规模在10×10m/d以上的两
[27]座污水处理厂。其中七里河安宁污水处理厂目前甘肃省最大的污水处理厂。
雁儿湾污水处理厂是一座设计工艺完整的城市二级污水处理厂，主要包括污水污泥两大处理系统，污水处理工艺采用传统活性污泥法，鼓风曝气形式;污泥处理工艺采用厌氧消化，二级中温处理。处理厂设计规模日处理量为16万吨/日，其中一期工程污水处理量为10万吨/日，二期工程污水处理量为6万吨/日。雁儿湾污水处理厂一期工程从1985年开工建设1995年竣工，到1998年6月一级处理设施投产运行，主要接纳处理的城市污水来源于兰州市城关区黄河以南，铁路以北，中山桥以东，排洪沟以西区域内党政机关、工厂、部队、企事业单位的工业废水约3万吨，占每天污水处理总量的30%，生活污水7万吨，占每天污水处理总量的70%，服务面积70平方公里，服务人口约80万人。由于多年长期闲置和日晒雨淋，不得不又投入资金对设施进行改造，二期工程于2003年5月竣工，
432004年正式投入16×10m/d的二级运行规模污水处理设施，从开工建设到正式投入二级运行经历了二十多年。现在每天可处理污水16万吨。每年可去除COD量为19586吨，NH-N3量为188吨，SS量为10629吨，污水处理量为1825吨，垃圾沉渣处理量2190吨，经生化处理后的污水，达到国家GB8978-1996城镇污水处理厂污染物排放标准的二级标准。
由于终沉池未建成启用，目前出水只能达到国家二级排放标准。出水SS为17mg/L左右，COD 为60mg/L左右,BOD为26mg/L左右，氨氮NH-N为27mg/L左右，总磷TP为1.8mg/L左右。 3
其工艺流程如下:
回流污泥
一沉池 进水 曝气沉砂池 细格栅 曝气池 二沉池
11
侯延强:污水中氨氮的去除
剩余污泥 //
接触池 出水 终沉池(未建)
图2 雁儿湾污水厂工艺流程图
活性污泥处理工艺对氨氮的去除效率很低不能达到目前执行的国标(GB18912-2002)
[28]一级标准中的B类标准，综合本文所述方法以及雁儿湾污水处理厂实际工艺流程及进水氨氮浓度,可考虑将曝气池按A/O(Anaerobic-Oxic)曝气池运行，将拟建的终沉池改建为高2
效生物滤池，这样使污水在处理过程中停留时间增长，增加了污水与微生物的接触时间、接触面积，从而增大了对有机物的处理力度，使去除氨氮的能力增强，使出水水质能达到现行国家一级标准中的B类标准。
兰州市七里河、安宁区安宁区污水处理厂工于2003 年6 月开工建设,2006年竣工,
33设计处理水近期(2000年) 20 万m/d,总投资39553105万元,远期(2010年) 30万m/d。
[29]目前实际处理污水16万吨/日。污水处理厂污水处理采用生物循环曝气活性污泥法工艺;其去除氨氮方法是典型的生物处理法。
另外，兰州石化公司污水处理厂，在生产催化剂过程中排放的高氨氮废水，通过原有污水处理厂处理后的出水水质达不到排放标准，其后通过试验研究采用 ABFT(Aeration Biological Fluidized Tank，即曝气生物流化池)污水处理工艺进行改造，实现了通过生物法将600mg/L高氨氮有机废水降解到8mg/L以下，出水水质已经达到国家GB8978-96一级排
[30]放标准并于2004年通过国家级验收。
综上可以看出，兰州市对于污水中的氨氮处理，开始或已经采用生物法处理，这也是目前国内普遍采用的氨氮处理方法，而基于此法进行的深入研究与完善，也是未来一段时期污水氨氮处理的主要研究方向。
6展 望
尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:
12
侯延强:污水中氨氮的去除
(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。
(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。
(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。
(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR) 将成为各行业处理高浓度氨氮污水
切实可行的新工艺，应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。
(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。
(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。
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Removal of ammonia nitrogen in wastewater
Abstract : Ammonia exist in many industrial waste water, ammonia water is eutrophication caused by
one of the main factors, the paper reviews the current status of pollution～mostcommon and practical treatment
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侯延强:污水中氨氮的去除
of ammonia nitrogen wastewater and its advantages and disadvantages ,The paper also introduces ammonia treatment of domestic and international status, while the choice made by various methods are discussed, and ammonia nitrogen treatment in the practical application of Lanzhou City made a brief introduction. Finally, the paper puts forwards to ammonia treatment prospect and raise several issues thar should focus on in the future.
Key words:Ammonia ; Wastewater Treatment ; Removal
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范文四：污水处理中去除氨氮技术的研究
污水处理中去除氨氮技术的研究
李权
刘翊
董毅
天津泰达新水源科技开发有限公司天津300457
[摘要]:本文对污水中氨氮生物处理的一些技术进行了简单地介绍,其中包括物化法和生物法，并简单探讨了各种方法的特点。
[关键词]：污水处理；氨氮技术；物化法；生物法；
[Abstract]:Inthispapertheammonianitrogeninwastethebiologicaltreatmentofsometechnologyissimplyintroduced,includingchemicalmethodandbiologicalmethod,anddiscussesthemethodofsimplefeatures.
[KeyWords]:sewagetreatment;ammonianitrogentechnology;chemicalmethod;biologicalmethod
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：
引言
在我国工业快速发展的同时,各种污染物的排放量也不断增加,对环境尤其是水体造成了严重的污染,水环境中氨氮的污染因子的浓度值也在上升。氨氮污水排入水体,特别是流动较缓慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻类及其它微生物大量繁殖,形成富营养化污染,严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,甚至会导致湖泊灭亡。污水中氨氮含量高低是污水新鲜程度的指标。氨氮还会使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中增大用氯量,使自来水处理厂运行困难,造成饮用水的异味。因此污水排放前必须脱氮或降低氮的含量。通过活性污泥法脱氮是一种运行稳定，费用低廉的处理方法。
1氨氮污水的来源
钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业,均排放高浓度的氨氮污水.其中,某些工业自身会产生氨氮污染物,如钢铁工业及肉类加工业等.而另一些工业将氨用作化学原料,如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃.此外,皮革、孵化、动物排泄物等新鲜污水中氨氮初始含量并不高,但由于污水中有机氮的脱氨基反应,在污水积存过程中氨氮浓度会迅速增加。不同种类的工业污水中氨氮浓度千变万化,即使同类工业不同工厂的污水中其浓度也各不相同.以某化工厂香兰素生产污水为例,其氨氮浓度高达6～7×104mg/L.为了彻底治理污染,除对生产工艺进行必要的改造外,必须寻找合适的氨氮污水处理技术,降低污水处理的成本。
2处理方法及研究
2.1物化法
2.1.1吸附法
吸附法是利用沸石中的阳离子与污水中的NH+4进行交换以达到脱氮的目的。沸石法一般被用于处理低浓度含氨污水。利用沸石对氨氮的强选择性交换,联合生物作用处理污水实验表明此方法可行。罗鹏安等把此方法应用于活性污泥法、SBR工艺和A—A—O中,实验结果表明,此工艺结合活性污泥法、SBR工艺和A—A—O,能使污水氨氮由进水平均45mg/L分别降至9.7mg/L、14mg/L和13.3mg/L。但是应用沸石脱氨法必须考虑沸石再生问题,通常再生法有液法和焚烧法。采用焚烧法时,产生的氨气必须进行处理。冯启明通过用硫酸改性过的几种非金属矿(坡缕石、斜发沸石、膨润土)作吸附剂来吸附焦化污水中的NH3—N进行了试验研究,试验结果表明,NH3—N去除率达75%,具有一定的应用价值。非金属矿产来源丰富,分布范围广,价格低廉,用改性非金属矿作吸附剂吸附处理污水中的NH3—N后,可使处理后的污水用于熄焦循环使用,节约用水,减少污水排放量,降低生产成本;吸附NH3N后生成的粘土-NH3—N复合物用作农用氮素肥使用,变废为宝,同时还降低了对大气和水的污染,有较大的实用价值。
2.1.2MAP沉淀法
沉淀法的原理是向含有高浓度氨氮的污水中投加磷盐和镁盐,可生成磷酸铵镁(MAP),来除去污水中的氨氮。穆
大纲等采用此方法处理含氨氮浓度较高的焦化污水,结果表明,在pH为8.91时,Mg2+：NH4+:PO3-4的摩尔比为1.25:1:1,反应温度为25℃,反应时间为20min,沉淀时间为20min的条件下,氨氨质量浓度可由9500mg/L降低到460mg/L,去除率达到95%以上。刘小澜探讨了在pH为8.5—9.5的条件下,投加的药剂Mg2+NH4+PO3-4(摩尔比)为1.4:1:0.8时,污水中氨氮去除率达99%以上,出水氨氮的质量浓度由2000mg/L降至15mg/L。史世庄也对此法做了研究,实验结果表明,当Mg2+：NH4+：PO3-4为1：1：1时,在pH=8—10的条件下,无论是均合池的生化进水还是混沉池的生化外排水,都可以将其氨氮质量浓度脱除至10mg/L以下。尽管此法生成的磷酸铵镁可以作为农肥而抵消一部分成本,但投加镁盐的费用仍成为限制其推广的主要因素。
2.1.3离子交换法
离子交换法是利用连接在强酸性阳离子交换树脂上的磺酸基(—SO3H)上的H+离子与污水中的NH+4相互交换,从而去除污水中的氨氮。刘宝敏等人对此方法作了一些研究,在静态条件下,树脂对污水中氨氮的吸附量为133mg/g,对氨氮的最大吸附率为90.87%。结果表明具有吸附平衡快,吸附能力强的特点。在动态实验条件下,当污水流速为0.139—1.667mL/s,氨氮吸附率大于97%时,树脂对氨氮的最大吸附量大于25mg/g,失效的树脂用0.5mol/L稀硫酸再生后,可连续使用。在本文条件下,树脂连续再生10次,性能没有发生变化。但是离子交换法树脂用量较大,再生频繁,污水需预处理除去悬浮物的缺点在一定程度上限制了此方法的使用。
2.1.4复合高铁酸盐
复合高铁酸盐是利用高铁的氧化作用使污水中部分NH4+氧化成NO3—N而不生成NO2—N,因而有利于后续工艺的处理;另一部分盐则被高铁分解所产生的Fe(OH)3和Fe3+吸附、电中和,絮凝后以沉淀的形式析出,从而使水中NH3-N得以有效地去除。冉春玲等研究了复合高铁酸盐对低浓度的焦化污水中氨氮的脱
除作用,氨氮脱除率可达98%以上,处理后污水氨氮质量浓度仅为0.0345mg/L,远低于国家排放标准,且无色、无味。该方法与投加其他絮凝剂(如聚铁、聚铝加聚丙烯酞胺等)作三级处理的方法相比,不仅加入量小,处理效果更好,处理成本基本相当,且无二次污染,在污水的深度处理方面具有重要的应用推广意义。当用复合高铁酸盐处理高浓度焦化污水(氨氮质量浓度2935mg/L)时,氨氮脱除率可达56%左右。经处理后的NH3—N浓度基本可满足生化处理对氨氮的要求,与传统的蒸氨工艺相比,该方法设备投资少,工艺简单。但由于高铁的价格较高,其经济性欠佳。如果高铁的生产成本能进一步降低,也有望取代现有的蒸氨工艺。
2.2生物脱氮技术
微生物去除氨氮过程需经过硝化和反硝化两个阶段过程.传统观点认为:硝化过程为好氧过程,在此过程中,氨态氮在微生物的作用下转化为硝基氮和亚硝基氮;而反硝化过程为厌氧过程,在此过程中,硝基氮和亚硝基氮转化为氮气.因此,一般的生物脱氮过程为厌氧/好氧过程、或厌氧/缺氧/好氧过程,这种生物脱氮工艺多有文献报道,不再赘述。近年来的研究表明,反硝化过程可以在有氧的条件下进行,即好氧反硝化过程。它为突破传统生物脱氮技术限制,利用一个生物反应器在一种条件下完成脱氮反应提供了依据.SBR生物脱氮工艺的优点在于以时间序列代替空间序列,使好氧硝化过程和反硝化过程在同一容器中完成.汪苹等采用SBR技术处理高氨氮污水,在曝气段实现高氨氮污水的好氧硝化/反硝化处理。通过实验研究,她们提出的反应序列为:一段缺氧—好氧曝气—二段缺氧的SBR反应器,好氧段反硝化脱氮率要占总脱氮率的70%以上。研究表明:好氧反硝化菌为异养菌,脱氮反应历程与缺氧反硝化菌相同,并且最终产物主要为N2。
目前生物脱氮的浓度一般在400mg/L以下,采用生物脱氮技术处理高浓度氨氮污水就需要进行大倍数稀释,这就使得生物处理设施的体积庞大,能耗会相应提高.因此,在处理高氨氮污水时,采用生物处理前,一般要首先进行物化处理。
2.3液膜法
自从1986年被发现以来,乳状液膜得到了广泛的研究,被认为是有可能成为继萃取法后的第2代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯以及污水处理等过程.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),它从膜相外高浓度的一侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面.李可彬等研究了用乳状液膜法去除污水中的氨氮,考察了各种因素对氨氮去除率的影响,选用的液膜体系可使氨氮含量1×103mg/L以上的污水,一级去除率达97%以上.但是液膜技术处理污水存在着一对矛盾:为了使液膜有较大的比表面积,颗粒越小越容易提高氨氮的去除效率;同时,颗粒越小,越容易发生乳化,使得油水分相困难,从而使得污水的COD增大.特别是当水中存在亲油性有机物时,将会使得液膜有机相的再生困难.如何防止乳化及减少对污水的二次污染是液膜分离技术需要着力研究的内容.
2.3.1物反应器技术
膜生物反应器(MBR)是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和沙滤池的水处理技术.MBR将分离工程中的膜技术应用于污水处理系统,提高了泥水分离效率,并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现,提高了生化反应速率.同时,通过降低F/M比减少
剩余污泥产生量(甚至为零),从而基本解决了传统活性污泥法存在的突出问题.硝化菌为自养菌,生长繁殖的世代周期长,常规的生物脱氮工艺中,为保持构筑物中有足够数量的硝化菌以完成生物硝化作用,在维持较长污泥龄的同时也相应增大了构筑物的容积.此外,絮凝性较差的硝化菌常会被二沉池的出水带出,硝化菌数量的减少影响硝化作用,进而降低了系统的脱氮效率.膜生物反应器能够完全截留微生物,可以有效防止硝化菌的流失,是一种比较理想的硝化反应器。
结束语
目前，氨氮污水处理技术及研究情况看,采用物化手段和生物脱氮的联合处理技术处理氨氮污水是可行的。这种联合处理技术可以保证氨氮污水处理的有效性和经济性。
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污水处理中去除氨氮技术的研究作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：李权， 刘翊， 董毅天津泰达新水源科技开发有限公司城市建设理论研究（电子版）ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu2012(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_csjsllyj201201864.aspx
范文五：污水中氨氮的主要去除方法详解
污水中氨氮的主要去除方法详解
一、生物法
1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理
在污水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧前提下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧前提下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌介入的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌介入的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。 在缺氧前提下,因为兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。 生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在海内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。
2.传统生物法
目前, 海内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,因为对环境前提的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧前提下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧前提下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又泛起了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。
3. A/O系统
A/O脱氮除磷系统，即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺，同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段，故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统，简称A/O系统。A/O系统流程简朴、运行治理利便，且很轻易利用原厂改建，从而进步了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。
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