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高浓度氨氮废水处理技术

氨氮质量浓度大于500mg/L 的废水称为高浓度氨氮废水。工业废水和城市生活污水中氨氮的含量急剧上升，呈现氨氮污染源多、排放量大，并且排放的浓度增大的特点。针对高氨氮废水的处理技术主要使用吹脱法、化学沉淀法等。

一、吹脱法

将空气通入废水中，使废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，使废水得到处理的过程称为吹脱，常见的工艺流程见图1。

吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。将氨氮废水pH 调节至碱性，此时，铵离子转化为氨分子，再向水中通入气体，使其与液体充分接触，废水中溶解的气体和挥发性氨分子穿过气液界面，转至气相，从而达到去除氨氮的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为空气吹脱，后者称为蒸汽吹脱。

蒸汽吹脱法效率较高，氨氮去除率能达到90%以上，但能耗较大，一般应用在炼钢、化肥、石油化工等行业，其优点是可回收利用氨，经过吹脱处理后可回收到氨质量分数达30%以上的氨水。空气吹脱法的效率虽比蒸汽法的低，但能耗低、设备简单、操作方便。在氨氮总量不高的情况下，采用空气吹脱法比较经济，同时可用硫酸作吸收剂吸收吹脱出的氨氮，生成的硫酸铵可制成化肥。

但是在大规模的氨吹脱-汽提塔生产过程中，产生水垢是较棘手的问题。通过安装喷淋水系统可有效解决软质水垢问题，可是对于硬质水垢，喷淋装置也无法消除。此外，低温时氨氮去除率低，吹脱的气体形成二次污染。因此，吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法联合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水进行预处理。最佳吹脱工艺条件，见表1。

通过对比分析表1 可以得出：(1)吹脱法普遍适宜的pH 在11 附近;(2)考虑经济因素，温度在30~40 ℃附近较为可行，且处理率高;(3)吹脱时间为3 h左右;(4)气液比在5 000∶1 左右效果较好，且吹脱温度越高，气液比越小;(5)吹脱后废水的浓度可降低到中低浓度;(6)脱氮率基本保持90%以上。尽管吹脱法可以将大部分氨氮脱除，但处理后的废水中氨氮仍然高达100 mg/L 以上，无法直接排放，还需要后续深度处理

二、化学沉淀法(磷酸铵镁沉淀法)

化学沉淀法的原理，是向氨氮废水中投加含Mg²⁺ 和PO₄^3- 的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石(磷酸铵镁)的形式沉淀出来，同时回收污水中的氮和磷。

化学沉淀法的优点主要表现在：工艺设计操作相对简单;反应稳定，受外界环境影响小，抗冲击能力强;脱氮率高，效果明显，生成的磷酸铵镁可作为无机复合肥使用，解决了氮的回收和二次污染的问题，具有良好的经济和环境效益。磷酸铵镁沉淀法适用于处理氨氮浓度较高的工业废水，表2 总结了一些使用化学沉淀法处理氨氮废水的案例。

通过对表2 的比较，磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水的适宜条件是：pH 约为9.0，n(P)∶n(N)∶n(Mg)在1∶1∶1.2 左右，磷酸铵镁沉淀法的脱氮率能维持在较高水平，普遍能够达到90%以上。

低浓度氨氮工业废水处理技术

废水中氨氮的构成主要有两种，一种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵、氯化铵等。氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，对这类污水进行回收利用时还会对管道中的金属产生腐蚀作用，缩短设备和管道的寿命，增加维护成本。目前工业上常用于处理低浓度氨氮的技术主要有吸附法、折点氯化法、生物法、膜技术等。

一、吸附法

吸附是一种或几种物质(称为吸附物)的浓度在另一种物质(称为吸附剂)表面上自动发生变化的过程，其实质是物质从液相或气相到固体表面的一种传质现象。

吸附法是处理低浓度氨氮废水较有发展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固体作为吸附剂，根据吸附原理不同可分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。处理低浓度氨氮废水较为理想的是离子交换吸附法，它属于交换吸附方法的一种，利用吸附剂上的可交换离子与废水中的NH⁴⁺ 发生交换并吸附NH₃分子以达到去除水中氨的目的，这是一个可逆过程，离子间的浓度差和吸附剂对离子的亲和力为吸附过程提供动力。

具有良好吸附性能且常用的吸附剂有：沸石、活性炭、煤炭、离子交换树脂等，根据其吸附原理的不同，这些吸附材料对不同吸附物的吸附效果不同。

该法一般只适用于低浓度氨氮废水，而对于高浓度的氨氮废水，使用吸附法会因吸附剂更换频繁而造成操作困难，因此需要结合其他工艺来协同完成脱氮过程。供吸附法使用的吸附剂很多，但不同吸附剂对废水中氨氮的吸附量却有很大不同，表3 对比了部分吸附剂的吸附效果。

由表3 可以看出，对于传统的吸附剂如沸石、交换树脂等，其对氨氮的处理率较高，一般能达到90%以上。

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