工业废水中氨氮处理方法比较分析

2.1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〔15〕。

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。

2.2折点氯化法

折点氯化法是污水处理工程中常用的一种脱氮工艺，其原理是将氯气通入氨氮废水中达到某一临界点，使氨氮氧化为氮气的化学过程〔21〕，其反应方程式为：

NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

折点氯化法的优点为：处理效率高且效果稳定，去除率可达100%;该方法不受盐含量干扰，不受水温影响，操作方便;有机物含量越少时氨氮处理效果越好，不产生沉淀;初期投资少，反应迅速完全;能对水体起到杀菌消毒的作用。但是折点氯化法仅适用于低浓度废水的处理，因此多用于氨氮废水的深度处理。该方法的缺点是：液氯消耗量大，费用较高，且对液氯的贮存和使用的安全要求较高，反应副产物氯胺和氯代有机物会对环境造成二次污染。宋卫锋等〔22〕针对含钴废水氨氮高、含盐量高、难以生化处理等特征，采用折点氯化法进行了实验室研究和工程实践。原水水质采用的是西北某镍钴生产基地某车间生产的废水，当废水中70%的氨氮经吹脱工艺去除后，再经折点氯化法处理，出水氨氮质量浓度<15mg/L。

黄海明等〔23〕在采用折点氯化法去除NH4+-N的研究过程中，采用模拟废水和实际废水相结合的实验方式进行研究，结果表明针对不同初始浓度的废水，当pH=7，Cl-与NH4+质量浓度比为7∶1，反应时间为10~15min左右时，NH4+-N去除率高达98%。

2.3生物法

生物法是指废水中的氨氮在各种微生物作用下，通过硝化、反硝化等一系列反应最终生成氮气，从而达到去除的目的，其脱氮途径如图2所示。对于可生化性高的废水(BOD/COD>0.3)，氨氮可通过生物法脱除。

用生物法处理含氨氮废水时，有机碳的相对浓度是考虑的主要因素，维持最佳碳氮比也是生物法成功的关键之一。

生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染且经济的优点，其缺点为占地面积大，处理效率易受温度和有毒物质等的影响且对运行管理要求较高。同时，在工业运用中应考虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外，高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用，因此当处理氨氮废水的初始质量浓度<300mg/L时，采用生物法效果较好。

J.Kim等〔24〕采用小球藻处理美国俄亥俄州辛辛那提磨溪污水处理厂废水中的氨氮，实验结果表明，小球藻在经历24h的迟缓期后，在48h内氨氮去除率可达50%。

2.3.1生物硝化反硝化技术

传统生物硝化反硝化脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指在好氧条件下，在硝酸盐和亚硝酸盐菌的作用下，氨氮可被氧化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮;再通过缺氧条件，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气，从而达到脱氮的目的。

传统生物硝化反硝化法中，较成熟的方法有A/O法、A2/O法、SBR序批式处理法、接触氧化法等。它们具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。但该法也存在一些弊端，如必须补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除，使运行费用增加;碳氮比较小时，需要进行消化液回流，增加了反应池容积和动力消耗;硝化细菌浓度低，系统投碱量大等。杨小俊等〔25〕通过A/O膜生物反应器处理某炼油厂气浮池出水中的氨氮，实验结果表明，当氨氮和COD容积负荷分别在0.04~0.08、0.30~0.84kg/(m3˙d)时，处理后水中氨氮质量浓度小于5mg/L。

2.3.2新型生物脱氮技术

(1)短程硝化反硝化技术。短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐，阻止亚硝酸盐进一步氧化，然后直接在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作为电子供体，将亚硝酸盐进行反硝化生成氮气。

短程硝化反硝化与传统生物脱氮相比具有以下优点：对于活性污泥法，可节省25%的供氧量，降低能耗;节省碳源，一定情况下可提高总氮的去除率;提高了反应速率，缩短了反应时间，减少反应器容积。但由于亚硝化细菌和硝化细菌之间关系紧密，每个影响因素的变化都同时影响到两类细菌，而且各个因素之间也存在着相互影响的关系，这使得短程硝化反硝化的条件难以控制。目前短程硝化反硝化技术仍处在人工配水实验阶段，对此现象的理论解释还不充分。

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