高濃度氨氮廢水處理技術分析

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【摘要】隨著社會經濟的不斷增長，各種污染物的排放量逐年增加，對環境造成了嚴重的污染與破壞，其中氨氮和酚類是我國城市地表水的主要污染物。氨氮廢水處理已經成為環保領域的重點任務，其研究范圍涉及物理、化學和生物等處理工藝?；诖耍疚闹饕治?a href="http://www.trq119.com/lunwen/gylw/fscllw/202201/752257.html" target="_blank">高濃度氨氮廢水的來源及常見的處理工藝技術。

【關鍵詞】高濃度氨氮廢水；吹脫法；處理技術

高濃度氨氮廢水主要來自于各種類型的工業廢水和生活污水，因氨氮廢水的成分較為復雜，除了酚類以外還存在單環和多環的芳香族化合物，其處理難度較大，尤其是氨氮的去除達標始終是處理此類污水的關鍵。因高濃度氨氮廢水的危害性較大，所以其處理技術始終是國內外深度研究的焦點。

1高濃度氨氮廢水的主要來源及特點

高濃度氨氮廢水的來源途徑主要有焦化、煤氣、味精、化肥和養殖等領域在生產過程中所排放出來的廢水，包括生活污水和垃圾滲濾液，這些廢水都以含有高濃度氨氮為基本特征。通常情況下，這些廢水所含氨氮濃度在200~6000mg/L。

1.1味精廢水

味精生產期間因采用過多的液氨，使最終排放出來的廢水中所含氨氮超出標準數值，離子交換替換谷氨酸后排放出谷氨酸母液重鉻酸鹽需氧量（CODCr）在35000~65000mg/L，所含氨氮濃度高達5000~6000mg/L。

1.2垃圾滲濾液

垃圾滲濾液的結構組成較為煩瑣，所含成分也比較復雜，不但具有高濃度的有機物，還含有高濃度的氨氮、重金屬和堿等。在對垃圾進行填埋處理期間，垃圾滲濾液呈現極好的可生化性，其中BOD5/COD比較低，在0.1~0.3；在此情況下其氨氮質量濃度逐漸增加，高達1000~2000mg/L，氨氣和氮氣的質量均小于3。

1.3養殖廢水

養殖場產生的廢水在通過一系列厭氧工藝處理后，其中化學需氧量（COD）在1000~1500mg/L，因內部含有的可降解有機物已經在厭氧工藝處理期間被完全消除，厭氧消化液的BOD5/COD為0.19，呈現出可生化性偏差[1]。另外，厭氧處理階段不僅沒有有效去除氨氮的濃度，反而造成其所含濃度逐漸升高至700~800mg/L。

2高濃度氨氮廢水處理技術的實際應用

高濃度氨氮廢水的排放量大、成分結構相當復雜，整體毒害性較強，所以會對周邊的環境以及人體健康產生嚴重的危害，氨氮還可以使得水體出現富營養化，另外，很多有機污染物具有一定的致癌性。不同種類的工業廢水當中所含的氨氮濃度也有所不同，即使工業種類相同，其工廠廢水的氨氮濃度也各不相同。以某化工廠香蘭素的生產廢水來說，其氨氮濃度達到6×104~7×104mg/L。為了徹底治理這種危害性污染，除了在廢水生產工藝方面做出一定的優化和改造以外，還需要利用科學有效的氨氮廢水處理技術。現階段針對高濃度氨氮廢水的處理技術主要劃分為物理化學法、傳統生物處理法及生物脫氧技術三大種類。

2.1物化處理技術

按照NH3的質量分數與pH之間所具有的聯系（圖1），一旦氨氮的去除形態呈現在氨氣狀態，為了實現最理想的去除概率，就需要重點調節溶液的pH位于11以上，這種技術主要包括吹脫法、膜吸收法等。在氨氮廢水的實際處理階段中，需要用到一定數量的堿，可以在處理后將部分氨加以回收利用.2.1.1吹脫法吹脫法主要是將廢水原有的pH逐漸調節到堿性，并在填料塔中加入適當的蒸汽和空氣，在氣體與液體的混合處理后，將廢水當中含有的游離氨吹脫到蒸汽或大氣當中，利用蒸汽可以不斷提高水體的溫度，進而提高pH期間被吹脫的整體比例。通常情況下，如果想使用吹脫法將98%以上的氨氮有效去除，就要調節pH在11以上。低濃度廢水基本在正常溫度下采用空氣進行吹脫，而石油化工、有機化工、有色金屬冶煉和煉鋼等領域中產生的高濃度廢水通常采用蒸汽進行吹脫處理。但是需要注意的是，這種方法一般情況下會采用NaOH調節廢水的pH，所消耗的能源和藥劑較大。為了切實減少藥劑成本的投入，采用Ca（OH）2調節pH。數據表明，吹脫的速率和效率比NaOH相比要小很多，而且在整體過程中會出現結垢狀況，增添了一定的操作難度。這個技術的一個關鍵點主要體現在為填料塔中氣體與液體的充分接觸提供更多的保障，有效避免出現溝流、液泛等不良操作行為。所以在填料的篩選環節及填充環節需要給予足夠的重視。除了高能耗和堿耗外，在吹脫處理技術的使用過程中往往會使氨氮從液相轉化為氣相，如果不采用科學有效的回收技術進行解決，極可能會出現大氣二次污染，此項技術主要應用在高濃度氨氮廢水的預處理工作中。2.1.2膜吸收法膜吸收的過程主要是將膜進行分離和吸收有效結合而形成新膜的工藝過程，主要采用微孔膜將氣體和液體精準劃分，利用膜孔提供氣體和液體相互傳遞的空間。膜吸收法對高濃度氨氮廢水的處理原理在于疏水性微孔膜將含氨廢水和H2SO4吸收液相隔于膜的兩邊，通過不斷調節廢水所含pH，促使廢水中離子態的NH4在短時間內轉變成分子態的揮發性NH3，在膜兩邊NH3的濃度差異驅使下，使廢水中含有的NH3在一定界面進行汽化揮發。氣態的NH3順著膜微孔朝著膜的另外一邊擴散，在吸收液和微孔膜界面上被H2SO4吸收，并產生不易揮發的（NH4）2SO4進行回收[2]。因為氨在廢水和吸收液當中的存在形式具有一定的差異性，使得廢水中的氨可以通過存在形式的有效轉換而向吸收液進行持續傳遞，直到吸收液中含有的H2SO4全部被氨中和，處理后廢水中的氨氮濃度可以實現0含量，與吹脫技術和生化法等處理方法相比，此項處理技術的優勢特點主要在于可以在正常溫度和氣壓下濃縮并回收廢水中含有的氨，不會造成二次污染，實現了含氨廢水的綠色資源化。但是現階段膜吸收工藝的重要難點在于對膜滲漏的預防，為了確保較高的通量，大多數情況下的微孔膜的膜較薄，膜兩側的水相在壓力差異的推動下容易出現滲漏狀況。所以如何保證在氨氮傳質通量的基礎上有效防止膜的滲漏是膜吸收工藝處理技術的重要研究內容。2.1.3催化濕式氧氣法催化濕式氧化法是在20世紀80年代所研發應用的一項廢水處理技術，在一定的壓力和溫度情況下，通過催化劑的作用及空氣氧化，可以促使污水當中存在的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，實現完全凈化的主要目標。該方法具有凈化效率高、占據范圍小、工藝簡潔等優勢。通過長時間的實踐應用，此廢水處理方法的運行成本只是普通處理方法的60%左右，所以無論在經濟方面還是技術方面均呈現出較強的實用效果和競爭力。通過科研機構的試驗表明，在270℃、9MPa的工藝條件和場所下，所研發的催化劑可以使得焦化污水中氨氮的去除率高達99.6%，在利用催化濕式氧氣法處理后的污水整體質量優于國家環保排放的基本標準和要求。但是這種處理方法的不足之處在于催化劑的流失和設備的腐蝕。

2.2生物凈化法

廢水中含有的高濃度有機物、氨氮等可以通過生物方法有效去除，與物化方法相比，前者具有污染物去除程度高、運行管理方便及運行成本低等優點。生物凈化法歷經了傳統生物處理法到生物脫氧技術的發展史。這種方法主要包括兩段活性污泥法、厭氧生物處理法等。兩段活性污泥法可以有效去除煤氣廢水和焦化廢水等中的有機物和氨氮，其中第二級位于延時曝氣階段，停留時間在36h左右，污水濃度在2g/L以下，可減少排泥量或不排泥，降低污泥處理過程中所花費的成本資金。厭氧生物處理法主要是在酸堿性發酵階段將有機物的整體結構進行改變和調整，提高生物可降解能力，但是這種方法只適用于氨氮廢水處理的預處理方法。

2.3生物脫氧技術

微生物去除氨氮流程重點是反硝化和硝化兩個階段。通過相關研究可以看出，反硝化過程可以在有氧的條件下開展，也就是好氧反硝化過程，其突破了傳統生物脫氧技術的約束，為通過生物反應器在特定條件下完成脫氧反應提供基本依據[3]。其主要優勢在于以時間序列替代了空間序列，促使好氧硝化過程和反硝化過程可以在相同的容器內完成。現階段生物脫氧的濃度大約在400mg/L以下，采用生物脫氧技術對高濃度氨氮廢水進行處理就需要優先展開大倍數稀釋，這便會導致生物處理設施的整體體積龐大，所消耗的能源逐漸提高。所以在處理高氨氮廢水期間，采用生物處理前要做好物化處理的準備。

3結論

綜上所述，氨氮廢水的處理技術多種多樣，而且各有各的優勢與不足，高濃度氨氮廢水成分復雜，生物毒性較大，因廢水性質存在一定的差異，為了獲取更好的處理效果，所以需要結合實際情況針對廢水特性選取科學適宜的高濃度氨氮處理技術。物理化學法和生物法結合將在不久成為各行業處理高濃度氨氮廢水的新工藝。

參考文獻

[1]賀琳杰，屈撐囤.水體中氨氮去除技術研究進展[J].廣州化工，2021，49（8）：17-19，42.

[2]劉恒嵩.高濃度氨氮廢水處理技術改造[J].中國金屬通報，2021（2）：107-108.

[3]姜鐳.氨氮廢水處理技術比較[J].黑龍江環境通報，2018，42（1）：67-69.

作者：陳連炳 單位：安溪縣環境監測站