氨氮废水处理的重要性和处理工艺

发布时间：2023-02-04

一、高浓度氨氮废水处理的现状
1.物理化学脱氮技术
目前我国常用的物理化学法脱氮技术主要有吹脱法、折点加氯法、选择性离子交换法、化学沉淀法等。
（1）吹脱法：
吹脱法是通过向氨氮废水中加入调节pH值的碱，使水中离子氨（NH4+）转为游离氨（NH3），再通入蒸汽或空气进行吹脱，将废水中氨转化为气相，从而达到去除氨氮的目的。一般采用NaOH或CaO调节废水pH，采用冷却塔作为吹脱装置。吹脱法操作灵活，占地面积小，脱氮效率高，对于处理浓度较高的氨氮废水得到了较为广泛的推广和使用。但吹脱法也存在一些问题，比如冬季（低温）氨吹脱效率不高；若以石灰调节pH，易在吹脱塔内形成水垢；逸出的氨会污染空气，形成二次污染。
（2）折点加氯法：
折点加氯法是向氨氮废水中投加足量氯气，使水中离子氨（NH4+）氧化成氮气的废水脱氮技术。其化学反应式为：
NH4++1.5HClO→0.5N2↑+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-
在折点加氯法中，余氯浓度和残留氨氮浓度与氯气、氨氮质量之比有关。理论投氯量（以Cl2计）与氨氮的质量之比为7.6：1。折点加氯法对于氨氮浓度低的废水来说比较经济适用，常常作为废水深度处理的一个步骤连接在其他脱氮工艺之后。
（3）化学沉淀法：
化学沉淀法中应用较多的是磷酸铵镁沉淀法，它是向氨氮废水中投加磷酸盐和氧化镁，使氨形成磷酸铵镁沉淀而被去除的废水脱氮技术。其化学反应式为：
NH4++Mg2++PO43-→MgNH4PO4?6H2O↓
化学沉淀法工艺简单、效率高，但投加药剂量大，从而致使处理成本较高。另外，产生的磷酸铵镁容易造成二次污染。研究开发磷酸铵镁的回用和综合利用技术，对于磷酸铵镁沉淀法在高浓度氨氮废水处理工程中的应用具有重要意义。
2.生物脱氮技术
生物脱氮技术是利用微生物的代谢作用使废水中的氨氮转化为氮气从水体中逸出。氨氮的去除过程主要包括两个步骤：硝化作用和反硝化作用。
硝化作用，包括两个基本的反应步骤：
（1）由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-）的反应；
（2）由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3-）的反应。
硝化作用过程需要在好氧条件下进行，并且以氧作为电子受体。其反应方程式如下：
亚硝化反应：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化反应：2NO2-+2O2→2NO3-
反硝化作用，将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。反应过程中反硝化菌利用各种有机基质作为电子受体，以硝酸盐作为电子受体而进行缺氧呼吸。
硝化菌是好氧、自养菌，反硝化菌是兼性、异养菌，因此硝化反应和反硝化反应实现的环境条件不同。现行的生物脱氮工艺一般是将缺氧（厌氧）和好氧区分开，如A/O工艺和A/A/O工艺，氨氮在好氧区被亚硝化菌和硝化菌氧化成亚硝态氮和硝态氮，然后将混合液回流到前置缺氧段；在缺氧条件下，亚硝态氮和硝态氮被反硝化菌还原为氮气，达到脱氮目的。另一种工艺是后置反硝化工艺，即把反硝化反应器放在硝化反应器之后，因混合液中缺乏有机物，一般需人工投加碳源。