高盐高氨氮废水中去除氨氮的方法

北极星环保网讯:对高盐高氨氮废水中去除氨氮的几种方法进行综述与展望，主要阐述了化学沉淀法、吹脱法、汽提法、汽提精馏法、气态膜法的原理、技术特点、优缺点、适用条件、以及应用情况，方便企业在选择具体方法时，通过对比分析其废水的氨氮浓度、性质，选择合适的处理技术与工艺。

1高盐高氨氮废水的来源及危害

氨氮是以游离氨和铵离子形式存在于水中的氮。随着工农业的发展和人民生活水平的提高，高盐高氨氮废水的排放量急剧增加，已经成为环境的主要污染源而备受关注。高盐高氨氮废水主要来源于垃圾渗滤液、味精生产、煤化工、有色金属冶炼等行业，其氨氮含量达到1000~10000mg/L。直接排放导致水体生态平衡失调，引发鱼类及水生物大面积死亡，危害人类身体健康，因此寻求经济高效的去除氨氮方法对人类生活及生产具有重大意义。

2高盐高氨氮废水的处理技术

目前国内外处理氨氮废水的方法很多，各有优缺点，而高盐高氨氮废水成分复杂，毒性强，不能采用生物法、土壤灌溉法处理，其他物理、化学方法如反渗透、离子交换法、折点加氯法、电化学处理等只适用于低浓度氨氮的处理。

本文着重分析工业化生产中高盐高氨氮废水中氨氮处理技术，对企业如何根据实际氨氮废水的情况，选取不同的处理工艺，有着重要的指导性意义。同时也避免企业重复建设和使用不成熟的工艺，造成资金的浪费。

2.1磷酸铵镁沉淀法

NH4+一般情况下不与阴离子发生生成沉淀物，但它的某些复盐(如磷酸铵镁、磷酸铵锌、磷酸铵锰、磷酸铵镍等)不溶于水。[1]磷酸铵镁(MagnesiumAmmoniumPhosphate，以下简称MAP)沉淀法是一种可有效去除废水中高浓度氨氮的物化法[2]，生成的沉淀物可作为复合肥料使用。其原理是：在弱碱的情况下，向含高浓度氨氮的废水中加入含Mg2+和PO43-离子的药剂，与废水中的NH4+反应生成磷酸铵镁沉淀，从而降低废水中氨氮的浓度。其反应过程如下：

Mg2++NH4++HPO42-+6H2O→MgNH4PO4˙6H2O+H+(KSP=2.5×10-13，25℃)

理论上，每去除1gNH4+-N就有17.5gMgNH4PO4˙6H2O沉淀生成。该反应主要的影响因素有：合适的镁盐、磷酸盐、适当的pH。经过多方研究，综合考虑环保以及反应效率，多选用MgCl2˙6H2O和Na2HPO4˙12H2O作为沉淀剂，磷酸铵镁为碱性盐，在pH>9.5的溶液环境中，结晶会溶解。因此控制好反应pH至关重要。

赵庆良[3]等对香港新界西垃圾渗滤液做了研究，结果表明，在垃圾渗滤液中投加MgCl2˙6H2O和Na2HPO4˙12H2O而使Mg2+︰NH4+︰PO42-=1︰1︰1，控制pH为8.5~9.0时，可将氨氮由5618mg/L降到65mg/L。金龙[4]等对东华地区某垃圾场垃圾渗滤液做了研究，结果表明，在垃圾渗滤液中投加MgCl2˙6H2O和NaH2PO4˙12H2O而使Mg︰N︰P=1.2︰1︰0.9，控制pH为7.08~8.12时，氨氮处理效率高达80%以上。不同的废水其Mg2+︰NH4+︰PO43-值、控制的pH不同，处理效率一般在80%~98%之间，出水氨氮一般为50~300mg/L，无法达到环保出水要求，需增加深度处理。因其含有N、P等生物生长的必需元素，一般考虑与生物法组合处理。

目前MAP法多研究用于垃圾渗滤液的预处理，其不受温度影响，操作简单，投资设计成本较低，可应用于各种浓度氨氮废水的处理。运行成本主要是添加的镁盐和磷酸盐，若企业能因地取材，寻找到廉价的沉淀剂，如含镁或者含磷废水，以废制废，综合利用，则可大大降低处理成本。若单独添加沉淀剂，废水沉淀后多余的镁和磷残留，不仅处理成本增加，而且引入磷污染物，容易造成二次污染。而生成的磷酸铵镁沉淀物因有可能夹带废水中的有机物、重金属，可否作为复合肥料使用还需进一步研究，其应用价值还有待开发。因此，MAP法要广泛应用于生产中必须解决两个关键问题：(1)寻找廉价的沉淀剂;(2)净化磷酸铵镁沉淀物，达到复合肥料的使用标准，推广应用。

2.2吹脱法/汽提法

吹脱法已广泛应用于化肥厂废水、垃圾渗滤液、石化、炼油厂等含氨氮废水。[5-8]吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体(若用水蒸气作载体则称汽提)。

吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气—液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。

pH是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。当pH大于10时，离解率在80%以上，当pH达11时，离解率高达98%。

王文斌等[9]采用吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮，研究发现控制吹脱效率高低的关键因素是水温，气液比、pH，在水温25℃，吹脱的气液比控制在3000~3800左右，pH控制在10.5，可使吹脱效率大于90%，为了保证出水质量，吹脱法适用于处理氨氮为500~1000mg/L的废水。

温度也会影响吹脱效率，吹脱法水温低时处理效率很低，不适合在寒冷的冬天使用，废水温度升高，游离氨的比例增加，其处理效率升高。因此汽提法是吹脱法的改进版。其采用蒸汽为载体，提高氨氮处理效率。汽提塔更适用于处理氨氮为2000~4000mg/L的废水。但汽提塔运行一段时间后，汽提塔内会结垢，从而影响处理效率。

吹脱法、汽提法其工艺简单，效果稳定，投资较低;但能耗大，处理成本高，处理成本约20~30元/吨水。出水氨氮大约为50~200mg/L，无法达到排放要求，必须增加后续的深度处理才能达标排放。其吹脱出的氨气采用水淋洗吸收，氨水浓度低(1%左右)，回用价值低，易挥发，容易造成二次污染;使用硫酸等酸性溶液吸收，生成硫酸铵等其他铵盐，需做进一步的处理，工艺流程较长，必定增加投资成本，且最终生产的硫酸铵产品，价格低廉，销售困难。

2.3汽提精馏法

基于吹脱与简单的汽提方法处理氨氮废水存在二次污染，运行成本高等问题，现阶段多家环保设备研发机构通过改良，采用精馏塔蒸氨回收氨水方法，广泛应用于生产中处理氨氮废水。

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