高濃度氨氮廢水處理方法之物化法

　一、吹脫法
　　在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guan) 係進行分離的一種方法。一般認為(wei) 吹脫效率與(yu) 溫度、pH、氣液比有關(guan) 。
　　王文斌等[1]對吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進行了研究，控製吹脫效率高低的關(guan) 鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大於(yu) 25 ℃,氣液比控製在3500左右，滲濾液pH控製在10.5左右，對於(yu) 氨氮濃度高達2000～4000 mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。
　　王有樂(le) 等[2]采用超聲波吹脫技術對化肥廠高濃度氨氮廢水（例如882 mg/L）進行了處理試驗。佳工藝條件為(wei) pH＝11，超聲吹脫時間為(wei) 40 min，氣水比為(wei) l000：1試驗結果表明，廢水采用超聲波輻射以後，氨氮的吹脫效果明顯增加，與(yu) 傳(chuan) 統吹脫技術相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脫後氨氮在100 mg/L以內(nei) 。
　　為(wei) 了以較低的代價(jia) 將pH調節至堿性，需要向廢水中投加一定量的氫氧化鈣，但容易生水垢。同時，為(wei) 了防止吹脫出的氨氮造成二次汙染，需要在吹脫塔後設置氨氮吸收裝置。
　　Izzet等[3]在處理經UASB預處理的垃圾滲濾液（2240 mg/L）時發現在pH＝11.5，反應時間為(wei) 24 h，僅(jin) 以120 r/min的速度梯度進行機械攪拌，氨氮去除率便可達95％。而在pH＝12時通過曝氣脫氨氮，在第17小時pH開始下降，氨氮去除率僅(jin) 為(wei) 85％。據此認為(wei) ，吹脫法脫氮的主要機理應該是機械攪拌而不是空氣擴散攪拌。
　二、沸石脫氨法
　　利用沸石中的陽離子與(yu) 廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。沸石一般被用於(yu) 處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而，蔣建國等[4]探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結果表明，每克沸石具有吸附15.5 mg氨氮的極限潛力，當沸石粒徑為(wei) 30～16目時，氨氮去除率達到了78.5%，且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為(wei) 吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。
　　Milan等[5]用沸石離子交換法處理經厭氧消化過的豬肥廢水時發現Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果，其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率，綜合考慮經濟原因和水力條件，床高18 cm（H/D=4），相對流量小於(yu) 7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。
　　應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時，產(chan) 生的氨氣必須進行處理。
　　三、膜分離技術
　　利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮回收率高，無二次汙染。蔣展鵬等[6]采用電滲析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000～3000 mg/L，去除率可在85％以上，同時可獲得8.9％的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運行過程中消耗的電量與(yu) 廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率＞90％，回收的硫酸銨濃度在25％左右。運行中需加堿，加堿量與(yu) 廢水中氨氮濃度成正比。
　　乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性，可用於(yu) 液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜（例如煤油膜）為(wei) 分離介質，在油膜兩(liang) 側(ce) 通過NH3的濃度差和擴散傳(chuan) 遞為(wei) 推動力，使NH3進入膜內(nei) ，從(cong) 而達到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水（1000～1200 mgNH4+-N/L，pH為(wei) 6～9）[7]，當采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為(wei) 表麵活性劑用量為(wei) 4％～6％，廢水pH調至10～11，乳水比在1:8～1:12，油內(nei) 比在0.8～1.5。硫酸質量分數為(wei) 10％，廢水中氨氮去除率一次處理可達到97％以上。
　　四、 MAP沉澱法
　　主要是利用以下化學反應：
　　Mg2 ++NH4++PO43-=MgNH4PO4
　　理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽，當[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂（MAP），除去廢水中的氨氮。穆大綱等[8]采用向氨氮濃度較高的工業(ye) 廢水中投加MgCl2·6H2O和Na2HP04·12H20生成磷酸銨鎂沉澱的方法，以去除其中的高濃度氨氮。結果表明，在pH為(wei) 8.9l，Mg2+，NH4，P043-的摩爾比為(wei) 1.25:1:1，反應溫度為(wei) 25 ℃，反應時間為(wei) 20 min，沉澱時間為(wei) 20 min的條件下，氨氨質量濃度可由9500 mg/L降低到460 mg/L，去除率達到95％以上。由於(yu) 在多數廢水中鎂鹽的含量相對於(yu) 磷酸鹽和氨氮會(hui) 較低，盡管生成的磷酸銨鎂可以做為(wei) 農(nong) 肥而抵消一部分成本，投加鎂鹽的費用仍成為(wei) 限製這種方法推行的主要因素。海水取之不盡，並且其中含有大量的鎂鹽。Kumashiro等[9]以海水做為(wei) 鎂離子源試驗研究了磷酸銨鎂結晶過程。鹽鹵是製鹽副產(chan) 品，主要含MgCl2和其他無機化合物。Mg2+約為(wei) 32 g/L為(wei) 海水的27倍。Lee等[10]用MgCl2、海水、鹽鹵分別做為(wei) Mg2+源以磷酸銨鎂結晶法處理養(yang) 豬場廢水，結果表明，pH是重要的控製參數，當終點pH≈9.6時，反應在10 min內(nei) 即可結束。由於(yu) 廢水中的N/P不平衡，與(yu) 其他兩(liang) 種Mg2+源相比，鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。
　　

五、化學氧化法
　　利用強氧化劑將氨氮直接氧化成氮氣進行脫除的一種方法。折點加氯是利用在水中的氨與(yu) 氯反應生成氨氣脫氨，這種方法還可以起到殺菌作用，但是產(chan) 生的餘(yu) 氯會(hui) 對魚類有影響，故必須附設除餘(yu) 氯設施。在溴化物存在的情況下，臭氧與(yu) 氨氮會(hui) 發生如下類似折點加氯的反應：
　　Br－+O3+H+→HBrO+O2，
　　NH3+HBrO→NH2Br+H2O，
　　NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O，
　　NH2Br+NHBr2→N2+3Br－+3H+。
　　Yang等[11]用一個(ge) 有效容積32 L的連續曝氣柱對合成廢水(氨氮600 mg/L)進行試驗研究，探討Br/N、pH以及初始氨氮濃度對反應的影響，以確定去除多的氨氮並形成少的NO3-的佳反應條件。發現NFR(出水NO3--N與(yu) 進水氨氮之比)在對數坐標中與(yu) Br-/N成線性相關(guan) 關(guan) 係，在Br-/N>0.4，氨氮負荷為(wei) 3.6～4.0 kg/(m3·d)時，氨氮負荷降低則NFR降低。出水pH＝6.0時，NFR和BrO－-Br（有毒副產(chan) 物）少。BrO－-Br可由Na2SO3定量分解，Na2SO3投加量可由ORP控製。