高浓度氨氮废水处理技术分析

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【摘要】随着社会经济的不断增长，各种污染物的排放量逐年增加，对环境造成了严重的污染与破坏，其中氨氮和酚类是我国城市地表水的主要污染物。氨氮废水处理已经成为环保领域的重点任务，其研究范围涉及物理、化学和生物等处理工艺。基于此，本文主要分析高浓度氨氮废水的来源及常见的处理工艺技术。

【关键词】高浓度氨氮废水；吹脱法；处理技术

高浓度氨氮废水主要来自于各种类型的工业废水和生活污水，因氨氮废水的成分较为复杂，除了酚类以外还存在单环和多环的芳香族化合物，其处理难度较大，尤其是氨氮的去除达标始终是处理此类污水的关键。因高浓度氨氮废水的危害性较大，所以其处理技术始终是国内外深度研究的焦点。

1高浓度氨氮废水的主要来源及特点

高浓度氨氮废水的来源途径主要有焦化、煤气、味精、化肥和养殖等领域在生产过程中所排放出来的废水，包括生活污水和垃圾渗滤液，这些废水都以含有高浓度氨氮为基本特征。通常情况下，这些废水所含氨氮浓度在200~6000mg/L。

1.1味精废水

味精生产期间因采用过多的液氨，使最终排放出来的废水中所含氨氮超出标准数值，离子交换替换谷氨酸后排放出谷氨酸母液重铬酸盐需氧量（CODCr）在35000~65000mg/L，所含氨氮浓度高达5000~6000mg/L。

1.2垃圾渗滤液

垃圾渗滤液的结构组成较为烦琐，所含成分也比较复杂，不但具有高浓度的有机物，还含有高浓度的氨氮、重金属和碱等。在对垃圾进行填埋处理期间，垃圾渗滤液呈现极好的可生化性，其中BOD5/COD比较低，在0.1~0.3；在此情况下其氨氮质量浓度逐渐增加，高达1000~2000mg/L，氨气和氮气的质量均小于3。

1.3养殖废水

养殖场产生的废水在通过一系列厌氧工艺处理后，其中化学需氧量（COD）在1000~1500mg/L，因内部含有的可降解有机物已经在厌氧工艺处理期间被完全消除，厌氧消化液的BOD5/COD为0.19，呈现出可生化性偏差[1]。另外，厌氧处理阶段不仅没有有效去除氨氮的浓度，反而造成其所含浓度逐渐升高至700~800mg/L。

2高浓度氨氮废水处理技术的实际应用

高浓度氨氮废水的排放量大、成分结构相当复杂，整体毒害性较强，所以会对周边的环境以及人体健康产生严重的危害，氨氮还可以使得水体出现富营养化，另外，很多有机污染物具有一定的致癌性。不同种类的工业废水当中所含的氨氮浓度也有所不同，即使工业种类相同，其工厂废水的氨氮浓度也各不相同。以某化工厂香兰素的生产废水来说，其氨氮浓度达到6×104~7×104mg/L。为了彻底治理这种危害性污染，除了在废水生产工艺方面做出一定的优化和改造以外，还需要利用科学有效的氨氮废水处理技术。现阶段针对高浓度氨氮废水的处理技术主要划分为物理化学法、传统生物处理法及生物脱氧技术三大种类。

2.1物化处理技术

按照NH3的质量分数与pH之间所具有的联系（图1），一旦氨氮的去除形态呈现在氨气状态，为了实现最理想的去除概率，就需要重点调节溶液的pH位于11以上，这种技术主要包括吹脱法、膜吸收法等。在氨氮废水的实际处理阶段中，需要用到一定数量的碱，可以在处理后将部分氨加以回收利用.2.1.1吹脱法吹脱法主要是将废水原有的pH逐渐调节到碱性，并在填料塔中加入适当的蒸汽和空气，在气体与液体的混合处理后，将废水当中含有的游离氨吹脱到蒸汽或大气当中，利用蒸汽可以不断提高水体的温度，进而提高pH期间被吹脱的整体比例。通常情况下，如果想使用吹脱法将98%以上的氨氮有效去除，就要调节pH在11以上。低浓度废水基本在正常温度下采用空气进行吹脱，而石油化工、有机化工、有色金属冶炼和炼钢等领域中产生的高浓度废水通常采用蒸汽进行吹脱处理。但是需要注意的是，这种方法一般情况下会采用NaOH调节废水的pH，所消耗的能源和药剂较大。为了切实减少药剂成本的投入，采用Ca（OH）2调节pH。数据表明，吹脱的速率和效率比NaOH相比要小很多，而且在整体过程中会出现结垢状况，增添了一定的操作难度。这个技术的一个关键点主要体现在为填料塔中气体与液体的充分接触提供更多的保障，有效避免出现沟流、液泛等不良操作行为。所以在填料的筛选环节及填充环节需要给予足够的重视。除了高能耗和碱耗外，在吹脱处理技术的使用过程中往往会使氨氮从液相转化为气相，如果不采用科学有效的回收技术进行解决，极可能会出现大气二次污染，此项技术主要应用在高浓度氨氮废水的预处理工作中。2.1.2膜吸收法膜吸收的过程主要是将膜进行分离和吸收有效结合而形成新膜的工艺过程，主要采用微孔膜将气体和液体精准划分，利用膜孔提供气体和液体相互传递的空间。膜吸收法对高浓度氨氮废水的处理原理在于疏水性微孔膜将含氨废水和H2SO4吸收液相隔于膜的两边，通过不断调节废水所含pH，促使废水中离子态的NH4在短时间内转变成分子态的挥发性NH3，在膜两边NH3的浓度差异驱使下，使废水中含有的NH3在一定界面进行汽化挥发。气态的NH3顺着膜微孔朝着膜的另外一边扩散，在吸收液和微孔膜界面上被H2SO4吸收，并产生不易挥发的（NH4）2SO4进行回收[2]。因为氨在废水和吸收液当中的存在形式具有一定的差异性，使得废水中的氨可以通过存在形式的有效转换而向吸收液进行持续传递，直到吸收液中含有的H2SO4全部被氨中和，处理后废水中的氨氮浓度可以实现0含量，与吹脱技术和生化法等处理方法相比，此项处理技术的优势特点主要在于可以在正常温度和气压下浓缩并回收废水中含有的氨，不会造成二次污染，实现了含氨废水的绿色资源化。但是现阶段膜吸收工艺的重要难点在于对膜渗漏的预防，为了确保较高的通量，大多数情况下的微孔膜的膜较薄，膜两侧的水相在压力差异的推动下容易出现渗漏状况。所以如何保证在氨氮传质通量的基础上有效防止膜的渗漏是膜吸收工艺处理技术的重要研究内容。2.1.3催化湿式氧气法催化湿式氧化法是在20世纪80年代所研发应用的一项废水处理技术，在一定的压力和温度情况下，通过催化剂的作用及空气氧化，可以促使污水当中存在的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，实现完全净化的主要目标。该方法具有净化效率高、占据范围小、工艺简洁等优势。通过长时间的实践应用，此废水处理方法的运行成本只是普通处理方法的60%左右，所以无论在经济方面还是技术方面均呈现出较强的实用效果和竞争力。通过科研机构的试验表明，在270℃、9MPa的工艺条件和场所下，所研发的催化剂可以使得焦化污水中氨氮的去除率高达99.6%，在利用催化湿式氧气法处理后的污水整体质量优于国家环保排放的基本标准和要求。但是这种处理方法的不足之处在于催化剂的流失和设备的腐蚀。

2.2生物净化法

废水中含有的高浓度有机物、氨氮等可以通过生物方法有效去除，与物化方法相比，前者具有污染物去除程度高、运行管理方便及运行成本低等优点。生物净化法历经了传统生物处理法到生物脱氧技术的发展史。这种方法主要包括两段活性污泥法、厌氧生物处理法等。两段活性污泥法可以有效去除煤气废水和焦化废水等中的有机物和氨氮，其中第二级位于延时曝气阶段，停留时间在36h左右，污水浓度在2g/L以下，可减少排泥量或不排泥，降低污泥处理过程中所花费的成本资金。厌氧生物处理法主要是在酸碱性发酵阶段将有机物的整体结构进行改变和调整，提高生物可降解能力，但是这种方法只适用于氨氮废水处理的预处理方法。

2.3生物脱氧技术

微生物去除氨氮流程重点是反硝化和硝化两个阶段。通过相关研究可以看出，反硝化过程可以在有氧的条件下开展，也就是好氧反硝化过程，其突破了传统生物脱氧技术的约束，为通过生物反应器在特定条件下完成脱氧反应提供基本依据[3]。其主要优势在于以时间序列替代了空间序列，促使好氧硝化过程和反硝化过程可以在相同的容器内完成。现阶段生物脱氧的浓度大约在400mg/L以下，采用生物脱氧技术对高浓度氨氮废水进行处理就需要优先展开大倍数稀释，这便会导致生物处理设施的整体体积庞大，所消耗的能源逐渐提高。所以在处理高氨氮废水期间，采用生物处理前要做好物化处理的准备。

3结论

综上所述，氨氮废水的处理技术多种多样，而且各有各的优势与不足，高浓度氨氮废水成分复杂，生物毒性较大，因废水性质存在一定的差异，为了获取更好的处理效果，所以需要结合实际情况针对废水特性选取科学适宜的高浓度氨氮处理技术。物理化学法和生物法结合将在不久成为各行业处理高浓度氨氮废水的新工艺。

参考文献

[1]贺琳杰，屈撑囤.水体中氨氮去除技术研究进展[J].广州化工，2021，49（8）：17-19，42.

[2]刘恒嵩.高浓度氨氮废水处理技术改造[J].中国金属通报，2021（2）：107-108.

[3]姜镭.氨氮废水处理技术比较[J].黑龙江环境通报，2018，42（1）：67-69.

作者：陈连炳 单位：安溪县环境监测站