污水中氨氮的去除

1、目錄1污水中氨氮污染的現(xiàn)狀和來(lái)源11.1 污水中氨氮污染現(xiàn)狀11.2 廢水中氮的來(lái)源22.國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展22.1 國(guó)外研究進(jìn)展22.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展33氨氮污水處理主朝術(shù)33.1 生物法43.1.1 生物法機(jī)理一一生物硝化和反硝化機(jī)理43.1.2 傳統(tǒng)生物法43. 1.2. 1a/0 系統(tǒng)53. 1. 2. 2缺氧/好氧工藝（簡(jiǎn)稱a=/0法）53. 1.2.3厭氧一缺氧一好氧工藝（簡(jiǎn)稱a： - &/0工藝）53.1.3生物脫氮法新工藝63.13.1厭氧氨氧化工藝63. 1.3.2短程硝化反硝化工藝73. 1.3.3同時(shí)硝化反硝化工藝73.2物理化學(xué)處理法7321吹脫法及汽提法73.2.2折點(diǎn)氯

2、化法83.23化學(xué)沉淀法83.2.4 離子交換法93.2.5液膜法93.3 土壤灌溉104探討105氨氮污水處理方法應(yīng)用于蘭州市污水處理廠中的研究116展望12參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。侯延強(qiáng)：污水中氨氮的去除污水水中氨氮的去除摘要：氨氮存在于很多工業(yè)廢水中，氨氮污水是目前造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一,本文綜述了當(dāng)前氨氮污染的現(xiàn)狀和氨氮污水處理中最常用和比較實(shí)用方法的原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了國(guó)內(nèi)外氨氮污水處理的研究現(xiàn)狀，同時(shí)對(duì)各種方法的選擇作出了探討，并對(duì)氨氮處理方法在蘭州市的實(shí)際應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹5寸蘭州市雁兒灣污水處理廠氨氮去除做了簡(jiǎn)單的改進(jìn)思路，同時(shí)對(duì)氨氮污水處理

3、前景進(jìn)行了展望，并提出了今后應(yīng)看重考慮的幾個(gè)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：氨氮；廢水處理；去除1污水中氨氮污染的現(xiàn)狀和來(lái)源1.1 污水中氨氮污染現(xiàn)狀隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的進(jìn)程，對(duì)水的需求量不斷增大，隨之而來(lái)的是污水的 排放量日益增多，水體中氨氮量的劇增引起了國(guó)內(nèi)外社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003 年，全國(guó)污水排放總量為460.0億噸，工業(yè)廢水排放量為212.4億噸，氨氮的排放量為 40.4萬(wàn)噸；城鎮(zhèn)生活污水的排放量為247.6億噸，其中氨氮的排放量為89.3萬(wàn)噸。 氨氮的大量排放不僅造成了水環(huán)境污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化及水體發(fā)生赤潮等現(xiàn)象，而且在 工業(yè)廢水處理和回用工程中造成用水設(shè)備中微生物繁殖，形成生物垢

4、，堵塞管道和用水 設(shè)備，影響熱交換。大量含有氨氮的污水排入江河、湖泊，造成自然水體的富營(yíng)養(yǎng)化，同 時(shí)給生活和工業(yè)用水的處理帶來(lái)較大的困難。水體中含有大量的氨氮，使水體產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng) 化效應(yīng)，刺激并加速水生植物的生長(zhǎng)，如海藻、水草的大量生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致水體生態(tài)平衡 失調(diào)。在水中硝化細(xì)菌的作用下氨氮氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽，完全氧化1 mg氨氮約需 4. 6 mg溶解氧，這對(duì)水體質(zhì)量的改善和保證十分不利，會(huì)造成水的透明度降低，使得陽(yáng)光 難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過(guò)飽和狀態(tài)，水下生物 得不到充足的陽(yáng)光而影響了生存和繁殖。溶解氧的過(guò)飽和以及水中溶解氧減少，都對(duì)水生 動(dòng)物有害，造

5、成魚類大量死亡，在近海海域引發(fā)赤潮。據(jù)報(bào)道，2009年中國(guó)沿海共發(fā)生赤 潮68次，累計(jì)面積14102平方公里，造成直接經(jīng)濟(jì)損失0. 65億元，累計(jì)面積較2008年 增加364平方公里。氨氮污水對(duì)環(huán)境的影響已引起環(huán)保領(lǐng)域和全球范圍的重視，目前，國(guó) 內(nèi)外對(duì)氨氮污水的研究主要集中在開發(fā)新的脫氨氮處理技術(shù)，以達(dá)到更好處理氨氮的目 侯延強(qiáng)：污水中氨氮的去除的和環(huán)保的要求。1995年德國(guó)要求85%污水處理廠外排污水達(dá)到國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。1999年, 在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上還要求，污水廠出水每2h取樣的混合水樣至少有80%滿足無(wú)機(jī)氮w 5mg/i?：;我國(guó)1988年實(shí)施的地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)gb3838-88規(guī)定了硝酸鹽

6、、亞硝酸鹽、 非離子氨和凱氏氮的標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)隔11年，在ghzb1-1999增加了氨氮的排放標(biāo)準(zhǔn)，在 gb3838-2002中增加了總氮控制。各地的環(huán)保部門要求相關(guān)行業(yè)必須馬上上馬脫氮設(shè)施, 否則關(guān)閉工廠或增加排污費(fèi)的征收。從以上情況可知氨氮處理的重要性，目前國(guó)內(nèi)外有很 多處理氨氮的方法，為了避免重復(fù)建設(shè)和使用不成熟的技術(shù)，分析當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)展具有 重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 廢水中氮的來(lái)源氨氮存在于許多工業(yè)廢水中，鋼鐵、煉油、化肥、無(wú)機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉 類加工和飼料生產(chǎn)等工業(yè)均排放高濃度的氨氮廢水。某些工業(yè)自身會(huì)產(chǎn)生氨氮污染物， 如鋼鐵工業(yè)（副產(chǎn)品焦炭、鑄鐵生產(chǎn)、高爐）以及肉類加工業(yè)等，而另

7、一些工業(yè)將高爐 氨用作化學(xué)原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外,皮革、孵化、動(dòng)物排泄物 等新鮮廢水中氨氮初始含量并不高，但由于廢水中有機(jī)氮的脫氨基反應(yīng),在廢水存積過(guò)程 中氨氮濃度會(huì)迅速增加，不同類的工業(yè)廢水中氨氮濃度千變?nèi)f化，即使同類工業(yè)不同工廠 的廢水中其濃度也各不相同?？偟膩?lái)說(shuō)，人類活動(dòng)造成的氮的來(lái)源主要有以下幾方面：（1）未經(jīng)處理的工業(yè)和生活污水直接排入河道和水體：這類污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻類過(guò)度生長(zhǎng)的危害最大。城市污水、農(nóng) 業(yè)污水，食品等工業(yè)的廢水中含有大量的氮、磷和有機(jī)物質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年施入農(nóng) 田的數(shù)千萬(wàn)噸氮肥中約有一半經(jīng)河流進(jìn)入海洋。美國(guó)沿海城市每年僅

8、通過(guò)糞便排入沿海的 氮近十萬(wàn)噸。（2）污水處理場(chǎng)出水：采用常規(guī)工藝的污水處理廠，有機(jī)物被氧化分解產(chǎn)生了氨氮，除了構(gòu)成微生物細(xì)胞組分 外，剩余部分隨出水排入河道，這是城市污水雖經(jīng)過(guò)二級(jí)常規(guī)處理但河道仍然出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng) 化和黑臭的重要原因之一。（3）面源性的農(nóng)業(yè)污染物，包括廢料、農(nóng)藥和動(dòng)物糞便等。2.國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展2.1 國(guó)外研究進(jìn)展國(guó)外在污水生物脫氮方面做了大量工作，開發(fā)了許多新的脫氮技術(shù)和新型生物反應(yīng)器。20世紀(jì)60年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的固定化細(xì)胞技術(shù)，在氨氮工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有廣闊的 應(yīng)用前景。日本下水道事業(yè)團(tuán)用固定化硝化菌在流化床反應(yīng)器中進(jìn)行一年半的生產(chǎn)性實(shí) 驗(yàn),陽(yáng)-n去除率達(dá)到90 %以上。

9、van dei giaa儲(chǔ)發(fā)現(xiàn)，氨可直接作為電子供體而進(jìn)行反硝 化反應(yīng)，并稱之為厭氧氨生物氧化(anaeiobic ammonium oxidation,簡(jiǎn)稱anaminox)。他們的重 大發(fā)現(xiàn)為研究厭氧氨生物氧化技術(shù)提供了理論依據(jù)。與傳統(tǒng)的硝化-反硝化技術(shù)相比，厭氧 氨生物氧化技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是:不需要外加有機(jī)物作電子供體，既可節(jié)省費(fèi)用乂可防止二次 污染;可以經(jīng)濟(jì)有效地利用氧，能耗大幅度下降習(xí)。由于硝化-反硝化工藝所賴以依托的兩類 微生物在環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)要求上都有很大的差異,傳統(tǒng)的生物脫氮工藝都是將缺氧區(qū)(厭氧區(qū))與 好氧區(qū)分隔開，如a/0系統(tǒng)。近年來(lái)，不少研究和報(bào)道證明，反硝化可發(fā)生在有氧條件下

10、，即好 氧反硝化的存在，它為突破傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)限制，利用一個(gè)生物反應(yīng)器在一種條件下完 成脫氮反應(yīng)提供了微生物基礎(chǔ)。同時(shí)硝化和反硝化(simultaneous mtiiflca-tion-denitnfication , snd)技術(shù)可以通過(guò)控制影響硝化和反硝化基質(zhì)的投加量或消 耗量來(lái)實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，國(guó)外還報(bào)道了一些結(jié)合各種方法的新的氨氮脫除工藝。如o. lahav 等使用沸石作為離子交換材料,既作為把氨氮從廢水中分離出來(lái)的分離器，乂作為硝化細(xì)菌 的載體。該工藝在一個(gè)簡(jiǎn)單的反應(yīng)器中分吸附階段和生物再生階段兩個(gè)階段進(jìn)行。在吸附 階段，沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細(xì)菌把

11、脫附的氨氮氧 化成硝態(tài)氮。研究結(jié)果表明，該工藝具有高的氨氮去除率和穩(wěn)定性，能成功地去除原水和二 級(jí)出水中的氨氮”。2. 2國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)在污水脫氮方面做了許多工作，在物理化學(xué)法處理氨氮廢水方面，如淮陰鋼鐵集團(tuán) 公司開發(fā)了利用煙道氣處理剩余氨水的技術(shù)。其主要特點(diǎn)是:采用特制的噴霧干燥塔，將焦 化剩余氨水以霧化狀態(tài)與塔內(nèi)的煙道氣接觸發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，廢水中的水分在煙道氣熱 量的作用下全部汽化，隨煙道氣經(jīng)煙囪排出。主要反應(yīng)物硫錢以及廢水中的有機(jī)物和粉煤灰 經(jīng)吸塵器收集后,綜合利用制成或作鍋爐燃料的助燃添加劑。專家認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)具有廣闊的 推廣應(yīng)用前景網(wǎng)。李可彬等研究了用乳狀液膜法去除廢水中的氨氮，考

12、察了各種因素對(duì)氨氮 去除率的影響，選用的液膜體系可使氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 7以上的廢水,一級(jí)去除率達(dá)97 % 以上,處理后的廢水符合排放標(biāo)準(zhǔn)9。3氨氮污水處理主要技術(shù)近20年來(lái)，對(duì)氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化 法的各種處理工藝，目前氨氮處理實(shí)用性較好國(guó)內(nèi)運(yùn)用最多的技術(shù)為：生物脫氮法、氨吹 脫汽提法、折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、液膜法、土壤灌溉法等。3. 1生物法3.1.1生物法機(jī)理一生物硝化和反硝化機(jī)理在污水的生物脫氮處理過(guò)程中，首先在好氧條件下，通過(guò)好氧硝化菌的作用，將污水 中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽；然后在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸

13、 鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?。因?污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個(gè)階 段。生物脫氮工藝流程見(jiàn)圖1。進(jìn)水預(yù)處理曝氣池二沉池脫氮池終沉池 出水圖1生物脫氮工藝流程:現(xiàn)硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過(guò)程，包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌參與 的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)；由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將硝化過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞 硝酸鹽還原成工的過(guò)程,稱為反硝化。反硝化過(guò)程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物（碳 源）。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達(dá)70%95%二次污染小且比較經(jīng) 濟(jì),因此在國(guó)內(nèi)外運(yùn)用最多。但缺點(diǎn)是

14、占地面積大，低溫時(shí)效率低皿。3. 1.2傳統(tǒng)生物法目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)氨氮污水實(shí)際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化 生物脫氮，如a/0、ajo工藝等，都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一 般包括硝化和反硝化兩個(gè)階段，硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成，由于 對(duì)環(huán)境條件的要求不同，這兩個(gè)過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生，而只能序列式進(jìn)行，即硝化反應(yīng)發(fā)生在好 氧條件下，反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā)展起來(lái)的生物脫氮工藝大多將缺 氧區(qū)與好氧區(qū)分開，形成分級(jí)硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行。1932 年,wulumaim利用內(nèi)源反硝化建立了后置反硝化i

15、：藝（post-denit nfication）,ludzack和etdnge于1962年提出了前置反硝化i：藝e】e-demt nfication) ,1973年bainaid結(jié)合前面兩種 工藝乂提出了a/0工藝，以及后乂出現(xiàn)了各種改進(jìn)工藝如ba】denpho、pho【edox (a:/ 0)、uct、 jbh、aaa工藝等，這些都是典型的傳統(tǒng)硝化反硝化工藝0。3. 1.2.1 a/0 系統(tǒng)a/0脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國(guó)、南非等國(guó) 開發(fā)的具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時(shí)對(duì)脫磷亦有一定的效果;。其工藝流程是讓 廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個(gè)階段，故人們通稱為

16、缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱a/0系 統(tǒng)。a/0系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。 近年來(lái)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。a/0法工藝如圖2所示皿。回流混合液原污水缺/厭氧池氧池沉淀池出水回流污泥|剩余污泥圖2 傳統(tǒng)a/0工藝3. 1.2.2缺氧/好氧工藝(簡(jiǎn)稱a:/0法)a2- 0法處理工藝是在好氧條件下，污水中nr和鉉鹽在硝化菌的作用下被氧化成n0； 一n和n0一n,然后在缺氧條件下,通過(guò)反硝化反應(yīng)將nojn和n(vn還原成電達(dá)到脫氮的 目的。生/0是目前普遍采用的工藝，它是在法a/0法的基礎(chǔ)上增加一個(gè)厭氧段和一個(gè)缺氧段, 傳統(tǒng)a2/0工藝流程如圖3所示叫回流

17、污泥丁” i剩余污泥圖3 傳統(tǒng)生/0工藝回流混合液沉淀池出水3. 1. 2. 3厭氧一缺氧一好氧工藝(簡(jiǎn)稱ax - a：/0工藝)由一%/0工藝和a/0工藝同屬于硝化一反硝化為基本流程的生物脫氨工藝，所不同的是ax 一人/0工藝是在a/0工藝基礎(chǔ)上增加了一級(jí)預(yù)處理段一厭氧段（a）,目的在于通過(guò)水解 （酸化）的預(yù)處理,改變廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強(qiáng)化脫氮效果。近幾十年來(lái),盡管生物脫氮技術(shù)有了很大的發(fā)展，但是,硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程仍然需 要在兩個(gè)隔離的反應(yīng)器中進(jìn)行，或者在時(shí)間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反 應(yīng)器中進(jìn)行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工藝，主要有前置反硝化和后置反硝

18、化兩種。前置反硝 化能夠利用廢水中部分快速易降解有機(jī)物作碳源，雖然可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費(fèi)用, 但是,前置反硝化工藝對(duì)氮的去除不完全,廢水和污泥循環(huán)比也較高，若想獲得較高的氮去 除率,則必須加大循環(huán)比,能耗相應(yīng)也增加。而后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機(jī)碳 源的投加，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量污泥，并且出水中的cod和低水平的do也影響出水水質(zhì)。傳統(tǒng) 生物脫氮工藝存在不少問(wèn)題：（1）工藝流程較長(zhǎng)，占地面積大，基建投資高；（2）由于硝化菌 群增殖速度慢且難以維持較高的生物濃度,特別是在低溫冬季,造成系統(tǒng)的hrt較長(zhǎng)，需要 較大的曝氣池,增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用；（3）系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及獲得良好的

19、脫 氮效果，必須同時(shí)進(jìn)行污泥和硝化液回流,增加了動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用；（4）系統(tǒng)抗沖擊能 力較弱，高濃度nk- n和noj廢水會(huì)抑制硝化菌生長(zhǎng)；（5）硝化過(guò)程中產(chǎn)生的酸度需要投 加堿中和，不僅增加了處理費(fèi)用，而且還有可能造成二次污染等等口咒 3. 1.3生物脫氮法新工藝隨著生物脫氮技術(shù)的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識(shí)。近年來(lái)的許多研 究表明：硝化反應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成，某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧 條件下進(jìn)行,某些細(xì)菌也可在好氧條件下進(jìn)行反硝化;而且，許多好氧反硝化菌同時(shí)也是異 養(yǎng)硝化菌（如tlnosphaeia pantot iopha菌），并能把nh氧化成n0后直接

20、進(jìn)行反硝化反應(yīng)。 生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新發(fā)展.主要有：短程（或簡(jiǎn)捷）硝化反硝化（shoitcut nit reification-demt nfication） 同時(shí)硝化反硝化（simultaneous nit reification-demt nfi-cation - snd）和厭氧氨氧化（anaerobic aiiunonium oxidation - anammox）。3. 1.3. 1厭氧氨氧化工藝厭氧氨氧化（ana-mmox）是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進(jìn)行硝 酸鹽還原反應(yīng)或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆聪趸磻?yīng)。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時(shí)硝 化反硝化工藝相比，氨

21、的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在：無(wú)需外加有機(jī)物作 電子供體，既可節(jié)省費(fèi)用,乂可防止二次污染；（2）硝化反應(yīng)每氧化imolnh；耗氧2mol ,而在 厭氧氨氧化反應(yīng)中，每氧化lmolnhj只需要0.75mol氧，耗氧下降62. 5%（不考慮細(xì)胞合成 時(shí)），所以，可使耗氧能耗大為降；（3）傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)氧化lmolnhj可產(chǎn)生2molh，反硝化還 原imolno；或noj將產(chǎn)生lmoloh-,而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量大為下降，產(chǎn)堿量降至為零，可 以節(jié)省可觀的中和試劑。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研究?jī)r(jià)值和開發(fā)前景。3. 1.3.2短程硝化反硝化工藝短程硝化反硝化是將硝化控制在hn02階段

22、而終止，隨后進(jìn)行反硝化，其生物脫氮過(guò)程 如:nh）hno2 n2短程生物脫氫工藝的優(yōu)點(diǎn)：可節(jié)省氧供應(yīng)量約25% ,降低了能耗;節(jié)省反硝化所需碳源 40%，在c/n比一定的情況下,提高了tn去除率;減少污泥生成量可達(dá)50機(jī)減少投堿量，縮 短反應(yīng)時(shí)間。但是短程硝化反硝化的缺點(diǎn)是不能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定地維持hno?積累陰。目前荷蘭 delft技術(shù)大學(xué)應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)的sharon工藝，己在荷蘭鹿特丹的dokhaven污水處理廠 建成并投入運(yùn)行附。3. 1.3.3同時(shí)硝化反硝化工藝所謂同時(shí)硝化反硝化工藝就是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器中，相同操作條件 下同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。同時(shí)硝化反硝化過(guò)程由于是在一個(gè)反應(yīng)器中

23、進(jìn)行，它具有如下優(yōu)點(diǎn):完 全脫氮,強(qiáng)化磷的去除；降低曝氣量,節(jié)省能耗并增加設(shè)備處理負(fù)荷，減少堿度的能耗;簡(jiǎn)化 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作，同時(shí)硝化反硝化工藝的不足之處就是影響因素較多，過(guò)程難以控制。目 前荷蘭、丹麥、意大利等國(guó)已有污水廠在利用同時(shí)硝化反硝化脫氫工藝運(yùn)行網(wǎng)。綜上，生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定，但一般要求氨氮濃度在400 mg/l以下，總氮去除率 可達(dá)70%95乳生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮污水效率比較高，目前實(shí)際投入運(yùn)行的有 短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，但它們的工藝條件要求嚴(yán)格，特別是對(duì)溶解氧的 要求更為嚴(yán)格，在實(shí)際應(yīng)用中很難控制；其他新型脫氮技術(shù)也只是在實(shí)驗(yàn)研究階段。對(duì)于高 濃度含氮

24、污水成分復(fù)雜，生物毒性大，為了取得很好的處理效果，必須針對(duì)不同行業(yè)和污水 性質(zhì)而采取不同的處理辦法。目前,焦化、味精、化肥等行業(yè)多采取a/0法,養(yǎng)殖行業(yè)一般 采取sbr法（序批式生物反應(yīng)法）。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果和實(shí)踐來(lái)看,生物脫氮氨技術(shù)將是未 來(lái)成為高濃度氨氮污水處理方向。3. 2物理化學(xué)處理法3. 2.1吹脫法及汽提法吹脫、汽提法主要用于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)。即將氣體通入水中，使 氣水相互充分接觸，使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過(guò)氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到 脫除污染物的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為吹脫，后者稱為汽提。氨吹脫、汽提是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，即在高ph時(shí)，使廢水與空

25、氣密切接觸從而降低廢水中 氨濃度的過(guò)程，推動(dòng)力來(lái)自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差。氨吹脫、汽提工藝具有流程簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定、基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較低等優(yōu)點(diǎn)，但其 缺點(diǎn)是生成水垢，在大規(guī)模的氨吹脫、汽提塔中，生成水垢是一個(gè)嚴(yán)重的操作問(wèn)題。如果 生成軟質(zhì)水垢，可以安裝水的噴淋系統(tǒng)；而如果生成硬質(zhì)水垢，不論用噴淋或刮刀均不能 消除此問(wèn)題5。3. 2. 2折點(diǎn)氯化法折點(diǎn)氯化法是將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量較低,而氨的濃 度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過(guò)該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此，該點(diǎn)稱為折點(diǎn)。該狀 態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。折點(diǎn)氯化法除氨的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無(wú)

26、害的氮?dú)?n2逸 入大氣，使反應(yīng)源源不斷向右進(jìn)行。加氯比例:m （cl2）與m （nh廠n）之比為8 :1 - 10 :1 o 當(dāng)氨氮濃度小于20 mg/ l時(shí)，脫氮率大于90 % ,ph影響較大,ph高時(shí)產(chǎn)生no，低時(shí)產(chǎn)生 ns ,將消耗氯，通?？刂苝h在6-8網(wǎng)。此法用于廢水的深度處理，脫氮率高、設(shè)備投資少、反應(yīng)迅速完全，并有消毒作用。但 液氯安全使用和貯存要求高,對(duì)ph要求也很高,產(chǎn)生的水需加堿中和，因此處理成本高。另 外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。3. 2. 3 化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法從20世紀(jì)60年代就開始應(yīng)用于廢水處理，隨著對(duì)化學(xué)沉淀法的不斷研究， 發(fā)現(xiàn)化學(xué)沉淀法最好使用l

27、po.,和mgo。其基本原理是向nh；廢水中投加胞和pox 使之和 nh生成難溶復(fù)鹽mgnhp0*6hq（簡(jiǎn)稱map）結(jié)晶，再通過(guò)重力沉淀使map,從廢水中分離。這 樣可以避免往廢水中帶入其它有害離子，而且mgo還起到了一定程度的中和丁的作用，節(jié)約 了堿的用量。經(jīng)化學(xué)沉淀后，若nhj-n和p0：的殘留濃度還比較高，則有研究建議化學(xué)沉淀 放在生物處理前，經(jīng)過(guò)生物處理后n和p的含量可進(jìn)一步降低。產(chǎn)物map,為圓柱形晶體， 無(wú)吸濕性，在空氣中很快干燥，沉淀過(guò)程中很少吸收有毒物質(zhì)，不吸收重金屬和有機(jī)物。 另外，map溶解度隨著ph的升高而降低；溫度越低，map溶解度也越低?；瘜W(xué)沉淀法可以處理各種濃度氨

28、氮廢水。其與生物法結(jié)合處理高濃度氨氮廢水，曝氣 池不需達(dá)到硝化階段，曝氣池體積比硝化-反硝化法可以減小約一倍。nh-n在化學(xué)沉淀法 中被沉淀去除，與硝化-反硝化法相比，能耗大大節(jié)省，反應(yīng)也不受溫度限制，不受有毒 物質(zhì)的干擾，其產(chǎn)物map,還可用作肥料，可在一定程度上降低處理費(fèi)用。因此，map沉淀 法是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法，很有開發(fā)前景，但要廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，尚 需解決以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）尋找價(jià)廉高效的沉淀劑；（2）開發(fā)map作為肥料的價(jià)值。3.2.4 離子交換法沸石是一種對(duì)氨離子有很強(qiáng)選擇性的硅鋁酸鹽，一般作為離子交換樹脂用于去除氨氮 的為斜發(fā)沸石，此法具有投資省、工藝簡(jiǎn)單、操作

29、較為方便的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于高濃度的氨氮 廢水，會(huì)使樹脂再生頻繁而造成操作困難，且再生液仍為高濃度氨氮廢水，需再處理。常 用的離子交換系統(tǒng)有以下三種類型：（1）固定床在此系統(tǒng)中，溶液的去離子過(guò)程為二階段間歇過(guò)程。溶液通過(guò)陽(yáng)樹脂床時(shí)陽(yáng)離子與氫離 子交換生成酸溶液，然后此溶液再通過(guò)陰樹脂床，以去除陰離子。交換能力將耗盡時(shí)，樹 脂在原位再生，經(jīng)常采用向下流再生法，此法操作可靠方便，但其化學(xué)效率相對(duì)較低，容 積較大，聯(lián)系到樹脂用量大，有時(shí)為了適應(yīng)連續(xù)流的要求，還需要有儲(chǔ)備裝置，因而投資 費(fèi)用較高。（2）混合床混合床系統(tǒng)用一步法來(lái)去除溶液中的離子。溶液流過(guò)陽(yáng)、陰樹脂充分混合的混合床?；?合床的再生比兩個(gè)單生床

30、再生要復(fù)雜一些，因?yàn)樵谠偕氨仨殞煞N樹脂分開。在水力學(xué) 上可利用兩種樹脂的比重差用水力反洗使其分層。雖然混合床的化學(xué)效率較高，但它需要 大量的清洗水。這對(duì)節(jié)約用水不利，另外將交換離子作為回收產(chǎn)品收集時(shí)，回收液稀，其 濃縮費(fèi)用也很高。（3）移動(dòng)床移動(dòng)床系統(tǒng)通過(guò)二階段過(guò)程來(lái)去除溶液中的離子。在這兩個(gè)過(guò)程中，雖然實(shí)際上工作流 體處理的水是間歇的，而它的效果卻是連續(xù)的。首先溶液和陽(yáng)樹脂逆向流動(dòng)，陽(yáng)樹脂脈動(dòng) 通過(guò)容器，新鮮樹脂從一端補(bǔ)充，用過(guò)的樹脂從另一端排出，在此過(guò)程中完成離子交換和 樹脂再生。然后溶液游向流過(guò)一個(gè)與上面相似的陰樹脂移動(dòng)床來(lái)完成陰離子的交換。3. 2. 5液膜法自從1986年黎念之發(fā)

31、現(xiàn)乳狀液膜以來(lái)，液膜法得到了廣泛的研究陰。許多人認(rèn)為液膜 分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù)，尤其適用于低濃度金屬離子提純 及廢水處理等過(guò)程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是：氨態(tài)氮（nhn）易溶于膜相（油相）， 它從膜相外高濃度的外側(cè),通過(guò)膜相的擴(kuò)散遷移,到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面,與膜內(nèi)相中的 酸發(fā)生解脫反應(yīng),生成的nh不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中，在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動(dòng) 下,氨分子不斷通過(guò)膜表面吸附,滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸,從而達(dá)到分離去除氨氮的 目的。通常采用硫酸為吸收液,選用耐酸性疏水膜,加3在吸收液-微孔膜界面上為此so,吸收, 生成不揮發(fā)的(nh5 )=s0,而被回收。

32、人們已經(jīng)對(duì)膜吸收法中膜的滲漏問(wèn)題進(jìn)行了研究，并 發(fā)現(xiàn)較高的氨氮和鹽量能有效抑制水的滲透蒸飾通量。該法具有投資少、能耗低、高效、 使用方便和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),此外膜吸收法還有傳質(zhì)面積大的優(yōu)點(diǎn)和沒(méi)有霧沫夾帶、液泛、 溝流、鼓泡等現(xiàn)象發(fā)生。3. 3 土壤灌溉土壤灌溉是把低濃度的氨氮廢水( 50mg/ l)作為農(nóng)作物的肥料來(lái)使用，既為污灌區(qū)農(nóng) 業(yè)提供了穩(wěn)定的水源，乂避免了水體富營(yíng)養(yǎng)化，提高了水資源利用率。西紅柿罐頭廢水與城 市污水混合并經(jīng)氧化塘處理至lhng氨氮/ l后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;馬鈴薯加工 廠廢水也用于噴淋灌溉,經(jīng)測(cè)定25mg氨氮/ l的排放水中有75%的氨氮被吸收訓(xùn)。日本 aichi

33、大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室和aichi-ken農(nóng)業(yè)研究中心,利用日本西南地區(qū)水稻田對(duì)氨氮進(jìn)行吸 收。研究表明，只需占總面積5 %的水稻田就可以吸收該地區(qū)所有排污渠中一半的氨氮負(fù)荷。 但用于土壤灌溉的廢水必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理，去除病菌、重金屬、酚類、弱化物、油類等有害 物質(zhì)，防止對(duì)地面、地下水的污染及病菌的傳播。4探討氨氮污水的處理技術(shù)都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足：生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定，但一般要 求氨氮濃度在400 mg/l以下，總氮去除率可達(dá)70% -95%,是目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)用最多的一種 方法。生物脫氮新工藝處理高濃度氨氮廢水效率比較高，目前實(shí)際投入運(yùn)行的有短程硝化 反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，但它們的工藝條件要求嚴(yán)

34、格,特別是對(duì)溶解氧的要求更為 嚴(yán)格，在實(shí)際應(yīng)用中很難控制；其他新型脫氮技術(shù)也只是在實(shí)驗(yàn)研究階段。氨吹脫法，工藝 成熟,吹脫效率高,運(yùn)行穩(wěn)定，但動(dòng)力消耗大,塔壁易結(jié)垢，在寒冷季節(jié)效率會(huì)降低；化學(xué)沉 淀法工藝簡(jiǎn)單.，效率高，但投加藥劑量大，必須找一種高效價(jià)廉無(wú)污染的藥劑或助凝劑；人 們已經(jīng)對(duì)膜吸收法中膜的滲漏問(wèn)題進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)較高的氨氮和鹽量能有效抑制水的 滲透蒸飾通量;對(duì)于成分比較簡(jiǎn)單的氨氮廢水處理，在物理化學(xué)法中，吹脫法和膜吸收法是 比較經(jīng)濟(jì)有效的選擇；如果污水成分相對(duì)復(fù)雜，比如油性污染物含量較高,則需先進(jìn)行氣浮 等預(yù)處理。對(duì)于高濃度氨氮廢水，為保證出水達(dá)標(biāo)排放,建議采用物化法和生物法聯(lián)合

35、工藝 取代單一工藝以徹底去除廢水中氨氮。綜合以上各種方法：相對(duì)于有機(jī)物來(lái)講，污水中氨 氮的脫除是比較麻煩的，生化法比較經(jīng)濟(jì),但對(duì)中高濃度的氨氮廢水不適合;物化法可以處 理高濃度的氨氮廢水，但往往是多種方法串聯(lián)組合,且運(yùn)行費(fèi)用昂貴,有些還會(huì)產(chǎn)生二次污 染。對(duì)工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)，由于氨氮濃度高，宜采用將高濃度氨氮廢水集中物化處理后再和其他 廢水混合，然后采用常規(guī)生化處理的組合工藝，這樣可適當(dāng)降低工程投資和建成后的運(yùn)行 費(fèi)用?？偟膩?lái)說(shuō)，生產(chǎn)單位應(yīng)首先對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行改革，能不使用含氮原料的盡量不用，如 必須使用應(yīng)盡量減少泡冒滴漏，從上游減少氨氮的排放量；對(duì)污水脫氮處理工藝的選擇應(yīng) 根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況,綜合考

36、慮，設(shè)計(jì)的工藝流程應(yīng)首先進(jìn)行小試,待試驗(yàn)證實(shí)后再開始設(shè) 計(jì)和施工。結(jié)論:對(duì)氨氮污水處處理方法的選擇應(yīng)遵循以下凡條：(1)城市污水、中低氨氮濃度工業(yè)廢水中氨氮的去除，由于生物法因工藝簡(jiǎn)單、處理能 力強(qiáng)、運(yùn)行方式靈活，處理工藝成熟，比較經(jīng)濟(jì)，在其他同等條件下優(yōu)先選擇。(2)高濃度氨氮工業(yè)廢水應(yīng)根據(jù)廢水的特性選擇不同的物化法與生物法聯(lián)合去除比較經(jīng) 濟(jì)有效。5氨氮污水處理方法應(yīng)用于蘭州市污水處理廠中的研究截至2009年蘭州市實(shí)際建成并運(yùn)行的城市生活污水處理廠有兩座：一是雁兒灣污水 處理廠，一是七里河安寧污水處理廠陽(yáng)。也是目前甘肅省處理規(guī)模在loxiomvd以上的兩 座污水處理廠。其中七里河安寧污水處理

37、廠目前甘肅省最大的污水處理廠s。雁兒灣污水處理廠是一座設(shè)計(jì)工藝完整的城市二級(jí)污水處理廠，主要包括污水污泥兩 大處理系統(tǒng)，污水處理工藝采用傳統(tǒng)活性污泥法，鼓風(fēng)曝氣形式；污泥處理工藝采用厭氧 消化，二級(jí)中溫處理。處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模日處理量為16萬(wàn)噸/日，其中一期工程污水處理量 為10萬(wàn)噸/日，二期工程污水處理量為6萬(wàn)噸/日。雁兒灣污水處理廠一期工程從1985年 開工建設(shè)1995年竣工，到1998年6月一級(jí)處理設(shè)施投產(chǎn)運(yùn)行，主要接納處理的城市污水 來(lái)源于蘭州市城關(guān)區(qū)黃河以南，鐵路以北，中山橋以東，排洪溝以西區(qū)域內(nèi)黨政機(jī)關(guān)、工 廠、部隊(duì)、企事業(yè)單位的工業(yè)廢水約3萬(wàn)噸，占每天污水處理總量的30缸 生活污水7萬(wàn) 噸，占每天污水處理總量的70%,服務(wù)面積70平方公里，服務(wù)人口約80萬(wàn)人。由于多年 長(zhǎng)期閑置和日曬雨淋，不得不乂投入資金對(duì)設(shè)施進(jìn)行改造，二期工程于2003年5月竣工, 2004年正式投入16x10m7d的二級(jí)運(yùn)行規(guī)模污水處理設(shè)施，從開工建設(shè)到正式投入二級(jí) 運(yùn)行經(jīng)歷了二十多年?，F(xiàn)在每天可處理污水16萬(wàn)噸。每年可去除cod量為19586噸，nh3-n 量為188噸，ss量為106