季曉飛

（中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，導(dǎo)致水資源短缺日益嚴(yán)重，已引發(fā)全球危機(jī)。文章通過(guò)對(duì)氨氮廢水處理的重要性進(jìn)行論述，進(jìn)而探討了不同的氨氮廢水的處理技術(shù)，然后就如何選擇處理工藝進(jìn)行研究，希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)廢水氨氮處理工藝的提高，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)做出積極貢獻(xiàn)。

1 氨氮工業(yè)廢水處理的重要性

目前我國(guó)工業(yè)廢水中，氨氮的含量出現(xiàn)超標(biāo)的情況，如何進(jìn)行氨氮處理成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的新瓶頸，因此加強(qiáng)工業(yè)廢水氨氮處理技術(shù)具有非常重要的戰(zhàn)略意義，需要對(duì)此加以關(guān)注。在氨氮廢水產(chǎn)生的過(guò)程中，具有牽涉面廣、治理效率有限的特點(diǎn)，因此在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中難以進(jìn)行有效的氨氮處理，導(dǎo)致排出的氨氮濃度很高，有些甚至達(dá)到600mg/L 或更高。同時(shí)由于有機(jī)氮的脫氮反應(yīng)，氨氮濃度迅速增加，導(dǎo)致污染進(jìn)一步惡化。針對(duì)這種情況，有必要加強(qiáng)工業(yè)廢水氨氮處理工藝的研究，以有效應(yīng)對(duì)工業(yè)廢水對(duì)于環(huán)境的污染和破壞，提高我國(guó)的社會(huì)發(fā)展水平，做到科學(xué)有效的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。另外，加強(qiáng)工業(yè)廢水氨氮的處理，還能夠?qū)θ祟惖慕】颠M(jìn)行保護(hù)，提高了水質(zhì)，維護(hù)了生物多樣性，促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

2 工業(yè)氨氮廢水處理方法

目前，工業(yè)氨氮廢水處理工藝主要包括物理、化學(xué)工藝和生物工藝，其中常用的有吹脫法、離子交換法、化學(xué)沉淀和化學(xué)氧化技術(shù)等。生物過(guò)程可分為傳統(tǒng)的硝化反硝化過(guò)程、新的硝化反硝化過(guò)程、同步硝化反硝化過(guò)程和厭氧氨氧化過(guò)程等。

2.1 吹脫方法

吹脫是氣液相分離過(guò)程，廢液進(jìn)入廢氣（載氣）并允許與揮發(fā)性廢水溶質(zhì)充分接觸，使溶解氣體通過(guò)氣液界面，并易于轉(zhuǎn)移到氣相中以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的去除。通常，使用空氣或水蒸氣作為載氣。

吹脫方法的特點(diǎn)是高效處理，氨去除效率可達(dá)90%，但耗電量大，通常用于煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是氨水回收后回收氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%，雖然除氣過(guò)程的效率低于蒸汽過(guò)程的效率，但能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。在氨的總量不高的情況下，使用吹脫法是經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)可以制成硫酸銨吸收劑，可以生產(chǎn)所需要的肥料。缺點(diǎn)是在大規(guī)模氨氮廢水處理工藝中，結(jié)垢是一個(gè)更難解決的問(wèn)題。通過(guò)安裝噴水系統(tǒng)可以有效地解決軟沉積物的問(wèn)題，但噴霧裝置不能除去硬沉積物，此外吹入的氣體會(huì)形成二次污染。因此吹脫法的優(yōu)化措施是吹脫過(guò)程通常與其他氨氮污水處理過(guò)程相結(jié)合，并且高濃度氨氮流出物通過(guò)吹脫過(guò)程進(jìn)行預(yù)處理[1]。

2.2 離子交換法

在工業(yè)廢水處理中，離子交換法主要用于回收貴金屬離子，具有能耗低、無(wú)污染、工藝先進(jìn)、操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，并具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，能夠進(jìn)行全面的水溶性離子交換，有效提高工業(yè)廢水中氨氮的處理效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？茖W(xué)運(yùn)用離子交換法，利用對(duì)環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)替代工業(yè)廢水中的重金屬，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水有效處理的同時(shí)，對(duì)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)也能夠起到一定的作用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)土壤污染的有效治理，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。因此要對(duì)離子交換法進(jìn)行積極有效的研究，重點(diǎn)考慮方法的可行性和切實(shí)有效，以促進(jìn)我國(guó)工業(yè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 生物法

生物法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、動(dòng)作穩(wěn)定、無(wú)二次污染和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是占地面積大、處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)影響、對(duì)操作管理的要求高。

（1）活性污泥法。這是目前使用最廣泛的生物處理方法，有足夠的通風(fēng)條件進(jìn)行供氧，在廢水和微生物絮體或菌膠團(tuán)中，活性污泥微生物能夠有效消耗有機(jī)物質(zhì)并凈化廢水。序批式活性污泥法（SBR）適用于處理高濃度有機(jī)廢水，具有良好的生物降解性。目前已成功應(yīng)用于堿渣廢水、農(nóng)藥廢水、造紙廢水、焦化廢水和印染廢水的處理，具有非常廣闊的發(fā)展前景，有效提高了工業(yè)廢水氨氮處理的效率，實(shí)現(xiàn)我國(guó)工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

（2）生物膜法。生物膜法是利用生物技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行過(guò)濾，使廢水連續(xù)通過(guò)固體填料（例如礫石、礦渣或塑料蜂窩等），在填料上形成漿狀生物膜。利用微生物技術(shù)來(lái)進(jìn)行清潔污泥，吸附和降解廢水中的有機(jī)污染物，從而有效進(jìn)行生物膜吸附沉淀物，并通過(guò)沉降來(lái)凈化廢水，達(dá)到工業(yè)廢水氨氮處理的目的。同時(shí)利用生物膜技術(shù)對(duì)氨氮進(jìn)行處理，顯著改善了自然環(huán)境，提高了工業(yè)廢水的處理，且處理過(guò)程無(wú)污染，不會(huì)造成二次污染，因此我們要積極推廣這種技術(shù)，有效提高工業(yè)廢水氨氮處理的效率。

2.4 生物硝化和反硝化

硝化和反硝化是處理氨氮廢水的有效方法，其原理是利用有機(jī)碳源使細(xì)菌脫氮。該方法是使用面最廣的脫氮方法，但氨的氧化需要大量的氧，在處理過(guò)程中增加了成本。為了有效降低成本負(fù)擔(dān)，可以在通風(fēng)條件下進(jìn)行處理，有助于氨氧化作用。根據(jù)生物學(xué)測(cè)試，短程硝化和反硝化不僅減少了工業(yè)廢水氨氮負(fù)擔(dān)，而且還在反硝化過(guò)程中儲(chǔ)存了所需的碳源。該技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)，其可儲(chǔ)存約25%的氧氣供應(yīng)，去除氨氮率提高，污泥減量率為50%，縮短反應(yīng)時(shí)間；缺點(diǎn)是它不能長(zhǎng)時(shí)間維持HNO2的積累，因此要科學(xué)合理的進(jìn)行選擇時(shí)間和工藝，達(dá)到高效發(fā)展的目的[2]。

2.5 化學(xué)沉淀法

該方法主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：Mg2++NH4+=MgNH4PO4。利用化學(xué)沉淀的方法能夠有效的去除工業(yè)廢水中的氨氮，達(dá)到凈化污水的目的，其中磷酸銨鎂為主要沉淀。

（1）pH 的影響。從基本條件下的配方看，反應(yīng)為正向反應(yīng)，MAP 是強(qiáng)堿，產(chǎn)生弱酸。在酸性條件下溶解，從而提高溶液的pH 值，但pH 值不高，它也不會(huì)太高，因?yàn)镸g2+和OH-負(fù)離子最初會(huì)形成較少的可溶性Mg（OH）2沉淀，這會(huì)影響MAP 的形成。根據(jù)目前的研究，最佳pH 值為11。具體pH 對(duì)N、P、Mg 的濃度的影響如圖1 所示。

圖1 pH 對(duì)N、P、Mg 的濃度的影響

（2）從方程式可以得出Mg2+、NH4+、P043-的摩爾比為1 ∶1 ∶1，但由于溶液中存在鎂鹽和磷酸鹽，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)按1 ∶1 ∶1 時(shí)，不能達(dá)到去除廢水的最佳效果。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Mg2+、NH4+、P043-的摩爾比約為1.2 ～1.3 ∶1.0 ∶0.9 時(shí)，其去除廢水的效果優(yōu)于1 ∶1 ∶1。因此要合理控制化合物的多少，以進(jìn)行科學(xué)合理的反應(yīng)。

（3）反應(yīng)時(shí)間的影響。Mg2+、NH4+的MAP 沉淀過(guò)程非?？?，約在1min 內(nèi)完成,但反應(yīng)時(shí)間對(duì)MAP 粒徑影響很大，其反應(yīng)時(shí)間短，析出物粒徑小，影響MAP 沉降性能，不利于后續(xù)的固液分離，導(dǎo)致廢水的吸附能力下降，進(jìn)而影響到工業(yè)廢水氨氮的處理，使得工業(yè)廢水的處理達(dá)不到應(yīng)有的效果，無(wú)法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。

（4）反應(yīng)溫度的影響。在反應(yīng)過(guò)程中，如果溫度太低，產(chǎn)生的MAP 相對(duì)較慢，反之如果溫度太高，MAP沉淀物的溶解度會(huì)隨之增加，所以這兩種情況都會(huì)影響氨氮的處理效果。通常，工業(yè)廢水的處理在室溫下進(jìn)行，這有利于除去氨氮。它具有操作簡(jiǎn)便、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。MAP 還可以用作化學(xué)試劑、飼料添加劑、復(fù)合肥等，通過(guò)多方面的運(yùn)用，以達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)。工藝設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單、反應(yīng)穩(wěn)定、外界環(huán)境影響小、抗沖擊強(qiáng)度強(qiáng)、脫氮率高，效果明顯，且生產(chǎn)的磷酸銨鎂可用作肥料，解決了氮的回收和二次污染的問(wèn)題，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

3 工業(yè)廢水氨氮處理工藝優(yōu)化措施和選擇

通過(guò)任何一種處理方法都難以實(shí)現(xiàn)廢水的完全純化，因此我們要經(jīng)常綜合運(yùn)用幾種方法來(lái)形成處理系統(tǒng)，以滿足處理的要求。廢水處理過(guò)程的方法組合通常遵循易于操作、便于啟動(dòng)和易于遵循的原則。通常情況下首先會(huì)使用物理方法，然后再使用化學(xué)方法或進(jìn)行生物處理。雖然目前有許多去除氨氮的方法，但由于高操作成本和二次環(huán)境污染，并且物理和化學(xué)過(guò)程都具有某些局限性，因此在方法選擇上也需要謹(jǐn)慎選擇合理有效的方法。生物脫氮方法能有效地去除氮，但環(huán)境承載能力弱、環(huán)境要求高、投資大等因素都制約了生物脫氮方法的發(fā)展。要根據(jù)具體的要求和實(shí)際情況，選擇科學(xué)的處理工藝加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)廢水中氨氮的處理，提高處理效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，各種污水處理應(yīng)在選擇過(guò)程中充分考慮水質(zhì)特征和污水處理要求，力求使廢水處理過(guò)程簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，并選擇有效的處理方法進(jìn)行操作運(yùn)行。結(jié)合當(dāng)前廢水處理的現(xiàn)狀，由于工業(yè)鎂鹽的高成本、難以回收等缺陷，導(dǎo)致了化學(xué)沉淀對(duì)氨氮廢水去除的局限性；對(duì)于離子交換技術(shù)，我國(guó)豐富的沸石資源將提供方便和廉價(jià)的原料，通過(guò)進(jìn)一步改善沸石基礎(chǔ)條件，可有效提高處理效率，然而，頻繁的再生產(chǎn)使用也將限制該方法的廣泛運(yùn)用；在硝化和反硝化過(guò)程中，該工藝具有良好的發(fā)展前景和顯著的處理效果，但其要求較高，占地面積較大。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)探討，我們通常采用組合工藝，對(duì)廢水進(jìn)行處理，有效節(jié)約成本，廢水處理結(jié)果完全符合國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。在廢水處理方法的未來(lái)發(fā)展中，最小化投資將是廢水處理方法研究的關(guān)鍵。為此，我們?nèi)孕枰粩嗵岣呒夹g(shù)，降低成本，探索工業(yè)氨氮廢水的最佳處理方法。