污水中氨氮的去除要點(diǎn)

1、污水中氨氮的去除要點(diǎn)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 32.1 國(guó)外研究進(jìn)展 32.2 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展 43 氨氮污水處理主要技術(shù) 43.1 生物法 43.1.1 生物法機(jī)理生物硝化和反硝化機(jī)理 43.1.2 傳統(tǒng)生物法 53.1.2.1 A/O 系統(tǒng) 53.1.2.2 缺氧 / 好氧工藝 （ 簡(jiǎn)稱 A2/O 法） 63.1.2.3 厭氧缺氧好氧工藝 （ 簡(jiǎn)稱 A1 - A2/O 工藝 ） 63.1.3 生物脫氮法新工藝 73.1.3.1 厭氧氨氧化工藝 73.1.3.2 短程硝化反硝化工藝 73.1.3.3 同時(shí)硝化

2、反硝化工藝 83.2 物理化學(xué)處理法 8吹脫法及汽提法 83.2.2 折點(diǎn)氯化法 93.2.3 化學(xué)沉淀法 93.2.4 離子交換法 93.2.5 液膜法 103.3 土壤灌溉 114 探討 115 氨氮污水處理方法應(yīng)用于蘭州市污水處理廠中的研究 126展 望 13參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤 ! 未定義書(shū)簽。致 謝 錯(cuò)誤 ! 未定義書(shū)簽。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)

3、氨氮處理方法在蘭州市的實(shí)際應(yīng)用作了 簡(jiǎn)單介紹，對(duì)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 處理前景進(jìn)行了展望 ,并提出了今后應(yīng)著重考 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

4、氨氮的排放量為 89.3 萬(wàn)噸 1 。 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 , 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 l mg 氨氮約需 4.6 mg 溶解氧，這對(duì)水體質(zhì)量的

5、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，造成魚(yú)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 2 。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(kāi)發(fā)新的脫氨氮處理技術(shù) , 以達(dá)到更好處理氨氮的目 的和環(huán)保的

6、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/L3 ; 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、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

7、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、錳鐵生產(chǎn)、高爐 ） 以及肉類加工業(yè)等，而另一些工業(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

8、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)

9、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(kāi)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),NMN去除率達(dá)到90 %以上4。Van der Graaf等發(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 （anaerobic ammonium oxidation, 簡(jiǎn)稱 Anammox） 。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

10、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)用又可防止 二次污染 ;可以經(jīng)濟(jì)有效地利用氧 ,能耗大幅度下降 5。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(kāi)，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, 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 nitrifica-tion-denitrific

11、ation ,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) 6。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0.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,又作為硝 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

12、鋼鐵集團(tuán) 公司開(kāi)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)物硫銨以及廢水中的有機(jī)物和粉煤灰 經(jīng)吸塵器收集后，綜合利用制磚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。李可彬等研究了用乳狀液膜法去除廢水中的氨氮，考察了各種因素對(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 - 3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(kāi)展了較多的研

13、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生物法生物法機(jī)理一一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）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱奈鬯幸莩?。因而，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污泥回流剩余污泥圖1生物脫氮工藝流程10硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽

14、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N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)是占地面積大，低溫時(shí)效率低11。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/O、A/O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

15、 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(kāi)，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,Wuhrmann利用內(nèi)源反硝化建立了后置反硝化工藝(post-denit rification)丄udzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工藝 (pre-denit rification) ,1973年Barnard 結(jié)合前面 兩種工藝又提出了 A

16、/O工藝，以及后又出現(xiàn)了各種改進(jìn)工藝如Bardenpho、Phoredox (A2/O)、UCT JBH AAA工藝等，這些都是典型的傳統(tǒng)硝化反硝化工藝12。3.1.2.1 A/O 系統(tǒng)A/O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(kāi)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13。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個(gè)階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱A/O系統(tǒng)。A/O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/O法工藝如圖2所示14?；亓骰旌弦涸鬯?一沉沉淀池出 *

17、水回流污泥 ”剩余污泥圖2傳統(tǒng)A/0工藝3.122 缺氧/好氧工藝（簡(jiǎn)稱A20法）A 0法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成 NO N和NO N,然后在缺氧條件下,通過(guò)反硝化反應(yīng)將NO N和NO N還原成N2,達(dá)到脫氮的 目的。A/0是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上增加一個(gè)厭氧段和一個(gè)缺氧段， 傳統(tǒng)A/O工藝流程如圖3所示冋?；亓骰旌弦夯亓魑勰嗍Ｓ辔勰鄨D3 傳統(tǒng)A/O工藝厭氧一缺氧一好氧工藝（簡(jiǎn)稱Ai - A 2/O工藝）A A/O工藝和A/O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 Ai A/O工藝是在Ai/O工藝基礎(chǔ)上增加了一

18、級(jí)預(yù)處理段一厭氧段 （Ai）,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

19、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CO和低水平的D(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NH- N和NQ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

20、加了處理費(fèi)用 ,而且還有可能造成二次污染等等 15。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Thiosphaera pan tot ropha菌),并能把NH"氧化成NO后直接進(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 16主要有:短程(或簡(jiǎn)捷) 硝化反硝化 (shortcut nit reification-denit rifica

21、tion ) 、同時(shí)硝化反硝化( simultaneous nit reification-denit rifi-cation - SND) 和厭氧氨氧化 ( Anaerobic Ammonium 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 ,氨的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在: (1) 無(wú)需外加有機(jī)物作電子供體,既可節(jié)省費(fèi)用，又可防止二次污染；(2)硝化反應(yīng)每氧化1

22、molNH+耗氧2mol , 而在厭氧氨氧化反應(yīng)中,每氧化1molNH+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；傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)氧化1molNH+可產(chǎn)生2molH，反硝化 還原1molNO或NO將產(chǎn)生1molOH，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 17。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研究?jī)r(jià)值和開(kāi)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HNO2 階段而終止 ,隨后進(jìn)行反硝化 ,其生物脫氮過(guò)程 如:NHHNON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

23、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 %;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 HNO2 積累18 。目前荷蘭 Delft技術(shù)大學(xué)應(yīng)用該技術(shù)開(kāi)發(fā)的SHARON工藝,已在荷蘭鹿特丹的Dokhaven污水處理廠 建成并投入運(yùn)行 19 。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 ,

24、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 20 。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%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 濃度含氮污水成分復(fù)雜 , 生物毒性大 , 為了取得很好的處理效果

25、 , 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/O 法, 養(yǎng)殖行業(yè)一般 采取SBF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)，使廢水與空氣密切接觸從而降低廢水中 氨濃度的過(guò)程

26、，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 21 。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)害的氮?dú)?N2 逸入大氣,使反應(yīng)

27、源源不斷向右進(jìn)行。加氯比例：M （CI2）與M（NMN）之比為8 :1 - 10 :1 。 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 NCI3 ,將消耗氯,通?？刂苝H在6-822。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(kāi)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HPO和MgQ其基本原理是向

28、NH+廢水中投加Mg和PQ3-，使之和 NH+生成難溶復(fù)鹽MgN4PQ*6H2O（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H的作用，節(jié)約了堿的用量。經(jīng)化學(xué)沉淀后，若NH+-N和PQ3-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，MA溶解度隨著pH的升高而降低；溫度越低，MA溶解度也越低?；瘜W(xué)沉淀法可以處理各種濃度氨氮廢水。其與生物法結(jié)合處理高

29、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，MA沉淀法是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法，很有開(kāi)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(kāi)發(fā)MA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(shù)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、操作較為方便的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于高濃度的

30、氨氮 廢水，會(huì)使樹(shù)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(shù)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(shù)脂床，以去除陰離子。交換能力將耗盡時(shí)，樹(shù) 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(shù)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(shù)脂充分混合的混合床?；?合床的再生比兩個(gè)單生床再生要復(fù)雜一些，因?yàn)樵谠偕?/p>

31、必須將兩種樹(shù)脂分開(kāi)。在水力學(xué) 上可利用兩種樹(shù)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(shù)脂逆向流動(dòng)，陽(yáng)樹(shù)脂脈動(dòng) 通過(guò)容器，新鮮樹(shù)脂從一端補(bǔ)充，用過(guò)的樹(shù)脂從另一端排出，在此過(guò)程中完成離子交換和 樹(shù)脂再生。然后溶液游向流過(guò)一個(gè)與上面相似的陰樹(shù)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)現(xiàn)乳狀液膜以來(lái) , 液膜法

32、得到了廣泛的研究 23 。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 （NH3-N） 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，NH在吸收液-微孔膜界面上為HSQ吸收, 生成不揮發(fā)的 （NH4

33、 ） 2SO4 而被回收。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餾通量。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 ,又避免了水體富營(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 11mg 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2

34、5mg氨氮/ L的排放水中有75 %的氨氮被吸收創(chuàng)。日本 Aichi 大學(xué)生物實(shí)驗(yàn)室和 Aichi-ken 農(nóng)業(yè)研究中心 25, 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、氰化物、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

35、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)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 滲透蒸餾通量 ; 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)

36、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

37、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(kāi)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)遵循以下幾條：(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

38、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26。也是目前甘肅省處理規(guī)模在10x 104m3/d以上的 兩座污水處理廠。其中七里河安寧污水處理廠目前甘肅省最大的污水處理廠27。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(kāi)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%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，不得不又投入資金對(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16x 104m1/d的二級(jí)運(yùn)行規(guī)模污水處理設(shè)施，從開(kāi)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