知识分享 | 高氨氮废水处理方法

1. 吹脱法

吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论，一般认为吹脱与温度、PH、气液比有关。废水中的NH3-N 通常以铵离子（NH₄⁺）和游离氨(NH₃)的状态把持平衡而存在的（如下）：

当PH 为中性时，NH3-N 主要以铵离子（NH₄⁺）形式存在，当PH 值为碱性，NH3-N 主要以游离氨（NH₃）状态存在。吹脱法是在废水中加入碱，调节PH 值至碱性，先将废水中的NH₄⁺转化为NH₃，然后通入蒸汽或空气进行解吸，将废水中的NH₃转化为气相，从而将NH3-N 从水中去除。NH₃转化为气相后在吸收塔内与硫酸反应生成硫酸铵溶液，收集后委外处理。

2. 沸石脱氨法

利用沸石中的阳离子与废水中的NH₄⁺进行交换以达到脱氮的目的。应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。

3.膜分离技术

利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。例如：气水分离膜脱除氨氮。氨氮在水中存在着离解平衡，随着PH升高，氨在水中NH₃形态比例升高，在一定温度和压力下，NH₃的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡移动的原理，在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持“假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。”遵从这一原理进行了如下设计理念：在膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度T1>20℃,PH1>9,P1>P2保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH₄⁺,就变为氨分子NH₃,并经原料液侧介面扩散至膜表面，在膜表面分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，迅速与酸性溶液中的H⁺反应生成铵盐。

4. MAP沉淀法

主要是利用以下化学反应：Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-=MgNH₄PO_4。理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg²⁺][NH₄⁺][PO₄3 -]>2.5×10^–13时可生成磷酸铵镁（MAP），除去废水中的氨氮。

5.化学氧化法

利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。折点加氯是利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨，这种方法还可以起到杀菌作用，但是产生的余氯会对鱼类有影响，故必须附设除余氯设施。

传统和新开发的脱氮工艺有A/O、两段活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短程硝化反硝化、超声吹脱处理氨氮法方法等。

1.A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH₃、NH₄⁺），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH₄⁺）氧化为NO^3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO^3-还原为分子态氮（N₂）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。其特点是缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。BOD5的去除率较高可达90～95%以上，但脱氮除磷效果稍差，脱氮效率70～80%，除磷只有20～30%。尽管如此，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。

2.两段活性污泥法能有效的去除有机物和氨氮，其中第二级处于延时曝气阶段，停留时间在36小时左右，污水浓度在2g/L以下，可以不排泥或少排泥从而降低污泥处理费用。

3.强氧化好氧生物处理其典型代表有粉末活性炭法，它的主要特点是向曝气池中投加粉末活性炭（PAC）利用粉末活性炭极为发达的微孔结构和更大的吸附能力，使溶解氧和营养物质在其表面富集，为吸附在PAC上的微生物提供良好的生活环境从而提高有机物的降解速率。

4.生物硝化反硝化是应用最广泛的脱氮方式，是去除水中氨氮的一种较为经济的方法，其原理就是模拟自然生态环境中氮的循环，利用硝化菌和反硝化菌的联合作用，将水中氨氮转化为氮气以达到脱氮目的。由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气，曝气费用成为这种脱氮方式的主要开支。短程硝化反硝化是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化，省去了传统生物脱氮中由亚硝酸盐氧化成硝酸盐，再还原成亚硝酸盐两个环节（即将氨氮氧化至 亚硝酸盐氮即进行反硝化）。该技术具有很大的优势：①节省25%氧供应量，降低能耗；②减少40%的碳源，在C/N较低的情况下实现 反硝化脱氮；③缩短反应历程，节省50%的反硝化池容积；④降低污泥产量，硝化过程可少产污泥33%~35%左右，反硝化阶段少产污泥55%左右。实现短程硝化反硝化生物脱氮技术的关键就是将硝化控制在亚硝酸阶段，阻止亚硝酸盐的进一步氧化。

5.超声吹脱法去除氨氮是一种新型、高效的高浓度氨氮废水处理技术，它是在传统的吹脱方法的基础上，引入超声波辐射废水处理技术，将超声波和吹脱技术联用而衍生出来的一种处理氨氮的方法。将这两种方法联用不仅改进了超声波处理废水成本较高的问题，也弥补了传统吹脱技术去除氨氮不佳的缺陷，超声吹脱法在保证处理氨氮的效果的同时还能对废水中有机物的降解起到一定的提高作用。技术特点：

（1）高浓度氨氮废水采用90年代高新技术——超声波脱氮技术，其总脱氮效率在70~90%，不需要投加化学药剂，不需要加温，处理费用低，处理效果稳定。

（2）生化处理采用周期性活性污泥法（CASS）工艺，建设费用低，具有独特的生物脱氮功能，处理费用低，处理效果稳定，耐负荷冲击能力强，不产生污泥膨胀现象，脱氮效率大于90%，确保氨氮达标。

物化方法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而受到限制，但是不能将氨氮浓度降到足够低（如100mg/L以下）。而生物脱氮会因为高浓度游离氨或者亚硝酸盐氮而受到抑制。实际应用中采用生化联合的方法，在生物处理前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。例如：生物活性炭流化床，膜-生物反应器技术（MBR）等。本处仅介绍膜-生物反应器技术（MBR），膜-生物反应器（MembraneBio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000mg/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。