王 楠，李思凡，商麗艷

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

近些年我國海域赤潮現(xiàn)象頻繁，其中氨氮污染是原因之一。氨氮是水體中的營養(yǎng)素，如果在水體環(huán)境中大量存在，能引起水體富營養(yǎng)化，造成藻類和其它微生物過度繁殖,大量消耗水中氧氣，導(dǎo)致魚類死亡，水體發(fā)黑發(fā)臭，同時(shí)由于水體中氨氮的存在，也給生活給水及工業(yè)用水造成一定的危害，嚴(yán)格控制廢水中氨氮的排放，加強(qiáng)氨氮廢水處理技術(shù)的研究和應(yīng)用變得尤為迫切，物化法具有工藝簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)。因此，國內(nèi)外學(xué)者用物化法處理高濃度氨氮廢水的研究越來越多，筆者綜述了近年來化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法、離子交換法、化學(xué)吸附法應(yīng)用于高濃度氨氮廢水的研究現(xiàn)狀，并對(duì)今后的發(fā)展方向提出了建議，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 物化法處理高濃度氨氮廢水的研究進(jìn)展

1.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是通過向廢水中投加某種化學(xué)藥劑，使之與廢水中的某些溶解性污染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成難溶鹽沉淀下來，從而達(dá)到降低水中溶解性污染物濃度的目的。徐志高[1]等分別采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)兩種方法確定沉淀劑 MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O對(duì)模擬廢水中氨氮的去除條件。結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，即25 ℃，pH為9.5，n(Mg)、n(N)、n(P)的比例為1.2∶1∶0.9，反應(yīng)20 min后再靜置 30 min，氨氮的去除率高于 95%，同時(shí)，pH對(duì)高濃度氨氮廢水中NH3-N的去除及P的殘余影響最大，n（Mg）∶n（N）和初始氨氮濃度對(duì)其影響最小。李柱[2]等以某氮肥廠尿素解析污水為研究對(duì)象，以 pH、n(Mg) ∶n(N)、n(P) ∶n(N)、反應(yīng)時(shí)間為因素，采用 L9（34）正交試驗(yàn)法，考察污水中的除氮率，結(jié)果表明，在pH值為9.0，n(Mg)、n(N)、n(P)投料配比為1.4∶1∶1.2，反應(yīng)時(shí)間為20 min 的條件下，氨氮的去除率達(dá)到 94%。王浩[3]等采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法中的中心復(fù)合設(shè)計(jì)法對(duì)離子型稀土濕法冶煉過程中產(chǎn)生大量的氨氮廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，利用磷酸銨鎂( MAP) 沉淀法去除廢水中的氨氮，結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下，經(jīng)除鈣后廢水進(jìn)行磷酸銨鎂法脫氮處理效果較好，氨氮的去除率達(dá)到95.40%?？偟膩碚f，化學(xué)沉淀法適合高濃度氨氮廢水的處理，具有操作簡便、反應(yīng)速度快、不受溫度影響等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)為后續(xù)生化處理提供了有利條件，且反應(yīng)得到的沉淀物物質(zhì)中含有較高的N和P有機(jī)物質(zhì)，能作為高效肥料產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，補(bǔ)償投加藥品所產(chǎn)生的成本。

1.2 氧化法

催化濕式氧化法是一種治理高濃度氨氮廢水的新技術(shù)。在一定溫度、壓力和固體催化劑作用下，利用溶解的分子氧化廢水中的氨氮化合物，使最終的氧化產(chǎn)物為CO2、N2和H2O等無害物質(zhì)。該法具有凈化效率高、流程簡單等優(yōu)點(diǎn)。付迎春[4]等以Ce-Mn-Cu化物制備的復(fù)合催化劑考察催化濕式氧化法對(duì)模擬氨氮廢水的處理效果，結(jié)果表明，在255 ℃，pH為10.8，分壓為4.2 MPa時(shí)，對(duì)于初始濃度為1 023 mg/L的廢水中氨氮的去除率高達(dá)98%，達(dá)到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，Ce-Mn-Cu 氧化物復(fù)合催化劑的活性和穩(wěn)定性良好。由于傳統(tǒng)高氨氮廢水處理工藝可能存在二次污染、出水氨氮值偏高等問題，魯劍[5]等人以氨氮濃度為2 000 mg/L的電解質(zhì)溶液作為試驗(yàn)用水。在最優(yōu)條件下，即電流強(qiáng)度為9 A、投加氯化鈉摩爾比為1∶4、極板之間的距離為1 cm、面體比為40 m2/m3，電解時(shí)間為90 min，氨氮濃度從2 000 mg/L降至247.51 mg/L。袁方[6]等采用電化學(xué)氧化法考察影響模擬廢水中高濃度氨氮去除率的因素，結(jié)果表明，電流密度、氯離子濃度、pH值是影響氨氮去除率的主要因素，在最佳條件下，氨氮的去除率高達(dá)99.9%，可見，電化學(xué)氧化法去除氨氮的效果顯著。何緒文[7]等采用三維電極氧化法（焦粉為粒子電極）確定處理高氨氮廢水的最佳條件，結(jié)果表明，常溫下，在pH為5、電流密度為4.44 mA/cm2、極板距為1 cm、面體比為135.2 m2/m3、焦粉粒徑為10～20目，通氣量為6 L/min，處理30 min條件下，氨氮的去除率高達(dá)90%，可見，該法可有效去除廢水中的氨氮污染物?？偟膩碚f，氧化法具有凈化效率高、流程簡單等優(yōu)點(diǎn)，但是由于反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行并考慮到對(duì)設(shè)備的腐蝕性所增加的維修費(fèi)用，因此如何降低成本還是實(shí)際應(yīng)用中有待研究解決的問題。

1.3 離子交換法

離子交換法是通過離子交換劑上可交換離子與液相離子進(jìn)行交換的過程，進(jìn)而除去水中的有害離子。楊郎[8]等人用沸石對(duì)廢水中的氨氮進(jìn)行交換處理，結(jié)果表明，天然斜發(fā)沸石對(duì)氨氮的飽和交換容量為4.15 mg/g，氨氮廢水（30 mg/L）經(jīng)過交換柱后沸石的穿透吸附容量為4.50 mg/g，平衡吸附容量分別為 4.757 mg/g，由此可知，天然沸石對(duì)污水中的NH4+有很好的交換性能，而且從再生廢液中回收的難溶鹽MgNH4PO4·6H2O的純度為85.9%，回收價(jià)值高，實(shí)現(xiàn)了廢水中的循環(huán)利用。郭一飛[9]等人研究了蒙脫石吸附氧化法去除微污染水源中氨氮的可行性，結(jié)果表明，經(jīng)95 d生產(chǎn)處理試驗(yàn)后，氨氮的去除率為80.77%，由此可知，將蒙脫石粉末結(jié)合常規(guī)給水處理工藝，出水水質(zhì)可達(dá)到飲用水指標(biāo)。蔣白懿[10]等考察膨脹蛭石對(duì)微污染水源中氨氮的去除效果，結(jié)果表明，膨脹蛭石對(duì)氨氮的吸附動(dòng)力學(xué)過程與Pseudo-second Order模型符合，較易吸附廢水中的氨氮，蛭石對(duì)氨氮的吸附容量為0.50 mg/g，具有前期吸附速度快，后期吸附趨向平衡等特點(diǎn)?？傊?，離子交換法操作簡便，成本較低，但由于氨氮廢水的濃度普遍較高，故此法會(huì)使樹脂再生頻繁，從而在操作上有一定難度，且再生液仍為高濃度氨氮廢水，需要再處理。

1.4 吹脫法

1.5 化學(xué)吸附法

化學(xué)吸附法主要是指利用固體吸附劑的化學(xué)吸附性能，降低或去除廢水中的多種污染物。固體吸附劑能有效去除廢水中多種氨氮有機(jī)物，特別是采用其它方法不易去除的難降解物質(zhì)，經(jīng)過處理后出水水質(zhì)得到凈化。王昊[16]等以 Ca(OH)2為 pH調(diào)節(jié)劑、將 MAP沉淀物加熱分解制備出的磷酸氫鎂(MHP)為吸附劑考察對(duì)模擬氨氮廢水中的去除效果，結(jié)果表明，在120 ℃，pH值為9，加熱2 h后，濃度由4 000 mg/L降至90 mg/L，MHP對(duì)氨氮具有良好的吸附性能。趙婷[17]等同樣采用磷酸氫鎂（MHP）吸附法處理氨氮廢水，使其工藝更加優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了氨氮的回收和 MHP的循環(huán)使用。該實(shí)驗(yàn)以模擬氨氮廢水為研究對(duì)象，在最佳工藝條件下，即pH值為9.5，溫度為25～30℃，攪拌反應(yīng)時(shí)間20 min，投加20 g/L的MHP，結(jié)果表明，其氨氮去除率可達(dá)95%以上?？梢?，磷酸氫鎂吸附法的特點(diǎn)是 MHP吸附氨氮生成的磷酸銨鎂(MHP) 經(jīng)熱分解后, 可同時(shí)回收高濃度氨水及再生 MHP, 實(shí)現(xiàn)了氨氮的回收和MHP的循環(huán)使用。王美榮[18]等人用自制的MgHPO4(MHP)為吸附劑，對(duì)濃度為5 175 mg/L稀土硫酸銨廢水進(jìn)行了氨氮吸附性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在室溫下，pH值為9.5，投加n( MHP)∶按摩爾比為2∶1的用量，經(jīng)30 min后，氨氮去除率為 85.7%?？偠灾?，用吸附法處理氨氮廢水的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單，易于控制，能作為單獨(dú)系統(tǒng)處理廢水，但是吸附劑對(duì)于水的預(yù)處理要求高，同時(shí)還要考慮吸附劑的再生和二次污染的問題。

2 結(jié) 論

水環(huán)境中如果存在過量的氨氮，會(huì)由于NH4-N的氧化造成水體中溶解氧濃度降低，從而導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，水質(zhì)下降，對(duì)水生動(dòng)物的生存造成影響[19]。用物化法處理高濃度氨氮廢水具有工藝簡單，操作簡便，反應(yīng)速度快，低成本等優(yōu)點(diǎn)，但是依然存在一些缺點(diǎn)。因此，筆者提出了以下的建議：第一，目前，水的預(yù)處理吸附劑主要以活性炭[20]為主，活性炭可吸附水中的色素和有毒物質(zhì)，但價(jià)格較昂貴，因此，尋找價(jià)格低廉，效果顯著的吸附劑對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理應(yīng)作為今后重點(diǎn)研究的對(duì)象。第二，雖然吹脫法除氨效率穩(wěn)定，操作簡單，容易控制，但是廢水中仍含有少量氨，常常不能達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，今后要不斷發(fā)展吹脫技術(shù)，提高吹脫效率，避免二次污染。第三，由于常規(guī)的物化脫氮技術(shù)處理費(fèi)用較高，使其廣泛應(yīng)用受到一定限制，因此今后研究的趨勢(shì)可以把物化學(xué)，生物學(xué)兩種處理方法結(jié)合起來，考察結(jié)合工藝的最優(yōu)條件。

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