氨氮废水处理七大技术详解之二

4 生物法

4.1传统生物脱氮技术

传统生物法是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段，*阶段为硝化过程，在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程，在无氧或低氧条件下，反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:

工程应用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等，是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有:PH值、温度、溶解氧、有机碳源等。沈连峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水，工程实践表明，该工艺运行稳定且处理效果好，出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。

吉林化学工业集团公司污水处理厂采用A/0法处理综合废水，氨氮去除率达到68%。王震等人对二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测，结果表明，处理效果持续稳定，氨氮的去除率可达到94%以上，实现了味精废水氨氮达标排放要求。

统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用，需在进行生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用，所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理，使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水，如生活污水、化工废水等。

4.2新型生物脱氮技术

4.2.1同时硝化反硝化(SND)

当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时，称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度，使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖，越深入絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。

杨青等人实验室小试证明了Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在，在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的，且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等，沟道中氨氮始终保持很低的浓度，这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。张晔等人研究生活污水的处理。认为CODCr越高，反硝化越完全，TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大，溶解氧控制在0.5~2mg/L时，总氮去除效果好。

同时硝化反硝化法节省反应器，缩短反应时间，能耗低，投资省，易保持pH值稳定。

4.2.2短程消化反硝化

短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐，然后在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作电子供体，将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。

孙晓杰等人研究了温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水，提高温度有利于实现短程硝化，生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺，利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点，使硝酸菌失去竞争，同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌，使硝化反应处于亚硝化阶段。

根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同，Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺，通过控制溶解氧淘汰硝酸菌，来实现亚硝酸氮的积累。刘超翔等人采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明，进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时，出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。

短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段，节约生物脱氮所需碳源。对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少，反应时间短，节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累，因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。

4.2.3厌氧氨氧化

厌氧氨氧化是在缺氧条件下，以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。

陈曦等人研究了温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响，结果表明，该微生物的*佳反应温度为30℃,pH值为7.8。金仁村等人考察了厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明，高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性，这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下，未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时，驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下，容易出现功能衰退。

与传统生物法相比，厌氧氨氧化无需外加碳源，需氧量低，无需试剂进行中和，污泥产量少，是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢，所需反应器容积较大，且碳源对厌氧氨氧化不利，对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。

5 膜分离法

膜分离法是利用膜的选择透过性对液体中的成分进行选择性分离，从而达到氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤和电渗析等。影响膜分离法的因素有膜特性、压力或电压、pH值、温度以及氨氮浓度等。

黄海明等人根据稀土冶炼厂排放氨氮废水的水质情况，采用NH4C1和NaCI模拟废水进行了反渗透对比实验，发现在相同条件下反渗透对NaCI有较高去除率，而NHCl有较高的产水速率。氨氮废水经反渗透处理后NH4C1去除率为77.3%，可作为氨氮废水的预处理。反渗透技术可以节约能源，热稳定性较好，但耐氯性、抗污染性差。

张亚军等采用生化一纳滤膜分离工艺处理垃圾渗沥液，使85%~90%的透过液达标排放，仅0%~15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池。Ozturki等人对土耳其Odayeri垃圾渗滤液经纳滤膜处理，氨氮去除率约为72%。纳滤膜要求的压力比反渗透膜低，操作方便。

电渗析法是利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。氨氮废水中的氨离子及其它离子在电压的作用下，通过膜在含氨的浓水中富集，从而达到去除的目的。杨晓奕等采用电渗析法处理高浓度氨氮无机废水取得较好效果。对浓度为2000--3000mg/L氨氮废水，氨氮去除率可在85%以上，同时可获得8.9%的浓氨水。电渗析法运行过程中消耗的电量与废水中氨氮的量成正比。电渗析法处理废水不受pH值、温度、压力限制，操作简便。

膜分离法的优点是氨氮回收率高，操作简便，处理效果稳定，无二次污染等。但在处理高浓度氨氮废水时，所使用的薄膜易结垢堵塞，再生、反洗频繁，增加处理成本，故该法较适用于经过预处理的或中低浓度的氨氮废水。

生物膜(MBR)是将生物处理与膜分离有机结合的一种污水处理技术。徐濒龙等设计了以生物膜为核心的厌氧/兼氧/好氧组合工艺，并进行了中试研究。在稳定运行阶段总水力停留时间平均为84h,硝化池出水氨氮平均为lmg/L，去除率为99.5%，达到了排人管网的标准。生物膜法具有脱氮效率高，占地面积小，污泥量少，出水可直接循环使用等生物处理与膜分离的共同优点。运用生物膜法要注意保持膜有较大的通量和防止膜的渗漏。

6 离子交换法

离子交换法是通过对氨离子具有很强选择吸附作用的材料去除废水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脱石及交换树脂等。沸石是一种三维空间结构的硅铝酸盐，有规则的孔道结构和空穴，其中斜发沸石对氨离子有强的选择吸附能力，且价格低，因此工程上常用斜发沸石作为氨氮废水的吸附材料。影响斜发沸石处理效果的因素有粒径、进水氨氮浓度、接触时间、pH值等。

金相灿等研究了4种填料(天然沸石、陶粒、蛙石和土壤)对氨氮的吸附行为，结果表明沸石对氨氮的吸附效果明显，蛙石次之，土壤与陶粒效果较差。沸石去除氨氮的途径以离子交换作用为主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3种填料的离子交换作用和物理吸附作用的效果相当。4种填料的吸附量在温度为15-35℃内均随温度的升高而减小，在pH值为3-9范围内随pH值升高而增大，振荡6h均达到吸附平衡。蒋建国等探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮可行性。

小试研究结果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的极限潜力，当沸石粒径为30-16目时，氨氮去除率达到了78.5%，且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的情况下，进水氨氮浓度越大，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。同时指出沸石对氨氮的吸附速度较低，在实际运行中沸石一般很难达到饱和吸附量。张曦等研究了生物沸石床对模拟村镇生活污水中各形态氮及COD等污染物的去除效果。结果表明，生物沸石床对氨氮去除效果明显且稳定，去除率大于95%，对硝态氮的去除则受水力停留时间的影响较大。

离子交换法具有投资小、工艺简单、操作方便、对毒物和温度不敏感、沸石经再生可重复利用等优点。但处理高浓度氨氮废水时，再生频繁，给操作带来不便，因此，需要与其他治理氨氮的方法联合应用，或者用于治理低浓度氨氮废水。

7 土壤灌溉

土壤灌溉是将低浓度氨氮废水直接作为肥料使用的方法。对于有些含有病菌、重金属、有机及无机等有害物质的氨氮废水需经预处理将其去除后再进行灌溉。土壤灌溉要求氨氮浓度一般为几十毫克每升。