車永強(qiáng)，李 梅，趙國(guó)輝，劉少禎，魏 磊，孫 曉，高英武

(1.洛陽(yáng)黎明大成氟化工有限公司，河南 洛陽(yáng) 471012；2.昊華氣體有限公司，河南 洛陽(yáng) 471012)

近年來大自然中水體水華災(zāi)害頻繁發(fā)生，主要由于工業(yè)廢水和生活污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽類以及有機(jī)化合物的含量大大增加，使得水華類的浮游生物大量增殖。水華和赤潮災(zāi)害已經(jīng)嚴(yán)重制約沿海和水域周圍地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此為了減小對(duì)水體的污染，必須降低工業(yè)廢水中氨氮的含量。

目前處理廢水中氨氮含量的方法主要有吹脫法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、折點(diǎn)氯化法、生物硝化反硝化法、電滲析法、電化學(xué)氧化法等。文章對(duì)這幾種方法在工程上的應(yīng)用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了綜述。

1 吹脫法

吹脫法分為蒸汽吹脫和空氣吹脫，是國(guó)內(nèi)處理氨氮廢水應(yīng)用最多的方法。該方法是通過調(diào)節(jié)廢水的pH值以改變廢水中的銨根離子的反應(yīng)平衡，使得銨根離子轉(zhuǎn)化成氨氣逸出。

影響廢水中氨氮吹脫效率的因素主要有廢水溫度、pH值、氣體流速、吹脫時(shí)間等[1]。曹國(guó)平等[2]提出的吹脫法處理氨氮含量為2500～3000 mg/L的廢水處理最優(yōu)條件為pH值為11，廢水溫度45℃，吹脫時(shí)間為3 h，氣水比為2880 m3/m3，廢水中氨氮去除率可以達(dá)到99.31%以上。劉文龍等[3]采用吹脫法對(duì)氨氮含量為4300 mg/L的廢水進(jìn)行脫氮處理，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH=11.5，溫度為80℃，吹脫處理120 min的氨氮去除率達(dá)99.2%，處理后氨氮含量低于60 mg/L。

彭人勇等[4]對(duì)氨氮廢水采用超聲吹脫技術(shù)進(jìn)行深度處理，結(jié)果表明,在不調(diào)節(jié)廢水pH值，溫度為30℃，超聲波功率為100 W，反應(yīng)時(shí)間為150 min的情況下，廢水中氨氮的脫除效率達(dá)90.78%，比傳統(tǒng)吹脫技術(shù)提高效率30%～40%。王有樂等[5]對(duì)比了傳統(tǒng)吹脫技術(shù)與超聲波吹脫技術(shù)處理高濃度氨氮水的效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)去除率增加了16.4%～17%，說明超聲波技術(shù)可以提高吹脫法處理氨氮廢水的效率。蒸汽吹脫效果相對(duì)于空氣吹脫效果好，而且可以有效減少設(shè)備的結(jié)垢現(xiàn)象，但是運(yùn)行成本相對(duì)于空氣吹脫法高，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇。

使用吹脫法處理氨氮廢水操作簡(jiǎn)單、容易控制，但謝鳳巖[6]指出空氣吹脫法在實(shí)際使用中氣溫對(duì)吹脫效果影響較大，北方地區(qū)冬季熱損失大，如果工廠沒有廢熱利用，運(yùn)行成本會(huì)提高很多。吹脫塔在使用過程中容易結(jié)垢，運(yùn)行中需要定期檢查和維護(hù)。

使用吹脫法處理后的氨氣還可以通過吸收制成氨水再利用，可以抵消一部分成本。但是處理后廢水的氨氮含量在100 mg/L左右，需要與其他方法配合使用才能有效地去除廢水中的氨氮，使之達(dá)到廢水中氨氮含量要求。

2 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是向氨氮廢水中加入鎂鹽和磷酸氫鹽，與廢水中的銨根離子反應(yīng)生成磷酸銨鎂沉淀，俗稱鳥糞石，該方法也簡(jiǎn)稱MAP沉淀法。反應(yīng)生成的磷酸銨鎂沉淀可作為土壤的添加劑和建筑材料上的阻火劑，也可加工成醫(yī)用藥劑。因此，磷酸銨鎂具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。影響磷酸銨鎂沉淀效果的主要因素有廢水初始氨濃度、反應(yīng)時(shí)間、pH值、沉淀劑類型及配比等。

在其他方法受限的情況下，可以采用化學(xué)沉淀法預(yù)處理，該方法操作簡(jiǎn)單，不受溫度限制。處理后得到的鳥糞石具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是化學(xué)沉淀法藥劑使用量大，產(chǎn)生污泥較多。投入的藥劑又容易造成二次污染。適宜配套有磷酸鹽或者鎂鹽副產(chǎn)物的工廠應(yīng)用，可以降低成本[7-9]。

3 折點(diǎn)氯化法

在氨氮廢水中通入Cl2或者NaClO，廢水中的銨根離子被氧化生成氮?dú)?，?dāng)廢水中銨根離子含量最低，游離氯離子生成時(shí)，這時(shí)就達(dá)到了折點(diǎn)，游離氯離子在廢水含量中也最低，這種去除廢水中氨氮的方法就稱為折點(diǎn)氯化法。折點(diǎn)氯化去除廢水中氨氮是由于氯氣與氨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?。此法主要影響因素為溫度、pH值、接觸時(shí)間以及氨氮與氯的量。反應(yīng)方程式如下。

NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O

2NH2Cl+HClO→N2↑+3H++3Cl-+H2O

李嬋君等[10]采用折點(diǎn)加氯法處理某含有低濃度氨氮的工業(yè)冶煉廢水，試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)pH=5.5～6.5，氯氣與銨根離子的物質(zhì)的量之比為8.0:1或者8.2:1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間30 min，廢水中氨氮的濃度降至10 mg/L以下，達(dá)到國(guó)家要求的氨氮廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。黃海明等[11]使用折點(diǎn)氯化法處理有機(jī)物少、鹽含量高、氨氮含量100～200 mg/L的工業(yè)廢水時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH=7，Cl：NH4=8：1，反應(yīng)時(shí)間為10～15 min時(shí)，廢液中氨氮的脫除率達(dá)到98%。

折點(diǎn)氯化法常用于有機(jī)物少、含鹽量高，不能使用生物法處理的氨氮濃度在50 mg/L左右的工業(yè)廢水，或是對(duì)氨氮濃度較高的廢水進(jìn)行深度處理。與別的方法相比較，折點(diǎn)加氯法具有反應(yīng)速度快，去除氨氮效率高，不受水溫影響等特點(diǎn)。但由于折點(diǎn)氯化法操作需要精確控制，會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物氯胺、氯代有機(jī)物等，造成水體的二次污染，需要在排放前對(duì)水體中的氯吸收處理。同時(shí)又因?yàn)樗岬漠a(chǎn)生，又會(huì)增加廢水中總?cè)芙庑怨腆w的含量。

4 生物硝化反硝化法(A/O法)

生物硝化反硝化法是通過厭氧細(xì)菌(A表示)和好氧細(xì)菌(O表示)發(fā)生硝化和反硝化反應(yīng)，將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，從而達(dá)到處理的效果。硝化過程是在有氧條件下，硝化菌把氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程。反硝化過程是在低氧或無氧條件下，反硝化菌把廢水中的亞硝酸鹽和硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮?dú)獾倪^程。

硝化過程的反應(yīng)式為：

反硝化過程的反應(yīng)式為：

生物硝化反硝化法(A/O法)具有去除氨氮效果穩(wěn)定，不產(chǎn)生二次污染的特點(diǎn)。生物法運(yùn)行中受到溫度、碳氮比、pH值的影響[12]。劉柒變[13]指出該方法在去除氨氮的同時(shí)也可以使廢水中COD和BOD得到降解。處理過程中碳氮比和pH值對(duì)脫氮的效率和操作成本至關(guān)重要，需要控制碳氮比>2.86，硝化pH值為8～9，反硝化pH值為7.5～8.5，有利于提高A/O法的效率。但是生物法存在碳氮比低時(shí)需要補(bǔ)加碳源、低溫時(shí)效率低、占地面積大等缺點(diǎn)。此外，高低濃度氨氮對(duì)硝化過程有抑制，優(yōu)選處理300 mg/L以下的氨氮廢水[14]。

5 離子交換法

離子交換法是利用對(duì)氨氮吸附性好的一些材料對(duì)廢水中氨氮、COD進(jìn)行選擇性吸附，然后再通過氨氮的置換、脫附達(dá)到去除氨氮的目的。離子交換法一般使用活性炭、沸石、樹脂等作為吸附材料。沸石具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)及空穴，因而具有很好的熱穩(wěn)定性、篩分效應(yīng)及交換吸附選擇性，并且價(jià)格低廉。沸石種類良多，離子交換法中通常使用斜發(fā)沸石作為吸附材料。

離子交換法的優(yōu)點(diǎn)有操作簡(jiǎn)單，溫度、抗干擾性好等優(yōu)勢(shì)，并且沸石可以再次回收利用，但是只能用來處理低濃度氨氮廢水[15-16]。在處理高濃度氨氮廢水的過程中，沸石需要頻繁地再生、反洗。

6 結(jié) 語(yǔ)

以上幾種氨氮處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，每個(gè)工廠中的工業(yè)廢水成分不一，單一方法已經(jīng)不能滿足廢水中氨氮的有效去除，需要結(jié)合工廠的工藝特點(diǎn)和廢水中氨氮、COD等含量制定出符合工廠運(yùn)行的高效、低耗、綠色的處理方法。