工业废水氨氮处理工艺探讨

季晓飞

（中国市政工程东北设计研究总院有限公司，吉林 长春 130021）

随着现代工业的发展，水污染问题越来越严重，导致水资源短缺日益严重，已引发全球危机。文章通过对氨氮废水处理的重要性进行论述，进而探讨了不同的氨氮废水的处理技术，然后就如何选择处理工艺进行研究，希望对促进我国工业废水氨氮处理工艺的提高，加强环境保护做出积极贡献。

1 氨氮工业废水处理的重要性

目前我国工业废水中，氨氮的含量出现超标的情况，如何进行氨氮处理成为社会可持续发展的新瓶颈，因此加强工业废水氨氮处理技术具有非常重要的战略意义，需要对此加以关注。在氨氮废水产生的过程中，具有牵涉面广、治理效率有限的特点，因此在其生产过程中产生的废水中难以进行有效的氨氮处理，导致排出的氨氮浓度很高，有些甚至达到600mg/L 或更高。同时由于有机氮的脱氮反应，氨氮浓度迅速增加，导致污染进一步恶化。针对这种情况，有必要加强工业废水氨氮处理工艺的研究，以有效应对工业废水对于环境的污染和破坏，提高我国的社会发展水平，做到科学有效的发展，实现我国经济社会的健康可持续发展。另外，加强工业废水氨氮的处理，还能够对人类的健康进行保护，提高了水质，维护了生物多样性，促进了生态系统的平衡。

2 工业氨氮废水处理方法

目前，工业氨氮废水处理工艺主要包括物理、化学工艺和生物工艺，其中常用的有吹脱法、离子交换法、化学沉淀和化学氧化技术等。生物过程可分为传统的硝化反硝化过程、新的硝化反硝化过程、同步硝化反硝化过程和厌氧氨氧化过程等。

2.1 吹脱方法

吹脱是气液相分离过程，废液进入废气（载气）并允许与挥发性废水溶质充分接触，使溶解气体通过气液界面，并易于转移到气相中以实现杂质的去除。通常，使用空气或水蒸气作为载气。

吹脱方法的特点是高效处理，氨去除效率可达90%，但耗电量大，通常用于炼钢、化肥、石油化工等行业。其优点是氨水回收后回收氨水质量分数大于30%，虽然除气过程的效率低于蒸汽过程的效率，但能耗低、设备简单、操作方便。在氨的总量不高的情况下，使用吹脱法是经济的，同时可以制成硫酸铵吸收剂，可以生产所需要的肥料。缺点是在大规模氨氮废水处理工艺中，结垢是一个更难解决的问题。通过安装喷水系统可以有效地解决软沉积物的问题，但喷雾装置不能除去硬沉积物，此外吹入的气体会形成二次污染。因此吹脱法的优化措施是吹脱过程通常与其他氨氮污水处理过程相结合，并且高浓度氨氮流出物通过吹脱过程进行预处理[1]。

2.2 离子交换法

在工业废水处理中，离子交换法主要用于回收贵金属离子，具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点，并具有良好的物理和化学性质，能够进行全面的水溶性离子交换，有效提高工业废水中氨氮的处理效率，实现可持续发展。科学运用离子交换法，利用对环境无害的物质替代工业废水中的重金属，实现工业废水有效处理的同时，对于加强环境保护也能够起到一定的作用，实现我国土壤污染的有效治理，保障生态系统的平衡稳定。因此要对离子交换法进行积极有效的研究，重点考虑方法的可行性和切实有效，以促进我国工业社会的可持续发展。

2.3 生物法

生物法的优点是操作简便、动作稳定、无二次污染和经济优势，缺点是占地面积大、处理效率易受温度和有毒物质影响、对操作管理的要求高。

（1）活性污泥法。这是目前使用最广泛的生物处理方法，有足够的通风条件进行供氧，在废水和微生物絮体或菌胶团中，活性污泥微生物能够有效消耗有机物质并净化废水。序批式活性污泥法（SBR）适用于处理高浓度有机废水，具有良好的生物降解性。目前已成功应用于碱渣废水、农药废水、造纸废水、焦化废水和印染废水的处理，具有非常广阔的发展前景，有效提高了工业废水氨氮处理的效率，实现我国工业的持续健康发展。

（2）生物膜法。生物膜法是利用生物技术对工业废水进行过滤，使废水连续通过固体填料（例如砾石、矿渣或塑料蜂窝等），在填料上形成浆状生物膜。利用微生物技术来进行清洁污泥，吸附和降解废水中的有机污染物，从而有效进行生物膜吸附沉淀物，并通过沉降来净化废水，达到工业废水氨氮处理的目的。同时利用生物膜技术对氨氮进行处理，显著改善了自然环境，提高了工业废水的处理，且处理过程无污染，不会造成二次污染，因此我们要积极推广这种技术，有效提高工业废水氨氮处理的效率。

2.4 生物硝化和反硝化

硝化和反硝化是处理氨氮废水的有效方法，其原理是利用有机碳源使细菌脱氮。该方法是使用面最广的脱氮方法，但氨的氧化需要大量的氧，在处理过程中增加了成本。为了有效降低成本负担，可以在通风条件下进行处理，有助于氨氧化作用。根据生物学测试，短程硝化和反硝化不仅减少了工业废水氨氮负担，而且还在反硝化过程中储存了所需的碳源。该技术具有很大的优势，其可储存约25%的氧气供应，去除氨氮率提高，污泥减量率为50%，缩短反应时间；缺点是它不能长时间维持HNO2的积累，因此要科学合理的进行选择时间和工艺，达到高效发展的目的[2]。

2.5 化学沉淀法

该方法主要是利用以下化学反应：Mg2++NH4+=MgNH4PO4。利用化学沉淀的方法能够有效的去除工业废水中的氨氮，达到净化污水的目的，其中磷酸铵镁为主要沉淀。

（1）pH 的影响。从基本条件下的配方看，反应为正向反应，MAP 是强碱，产生弱酸。在酸性条件下溶解，从而提高溶液的pH 值，但pH 值不高，它也不会太高，因为Mg2+和OH-负离子最初会形成较少的可溶性Mg（OH）2沉淀，这会影响MAP 的形成。根据目前的研究，最佳pH 值为11。具体pH 对N、P、Mg 的浓度的影响如图1 所示。

图1 pH 对N、P、Mg 的浓度的影响

（2）从方程式可以得出Mg2+、NH4+、P043-的摩尔比为1 ∶1 ∶1，但由于溶液中存在镁盐和磷酸盐，研究发现当按1 ∶1 ∶1 时，不能达到去除废水的最佳效果。实验表明，当Mg2+、NH4+、P043-的摩尔比约为1.2 ～1.3 ∶1.0 ∶0.9 时，其去除废水的效果优于1 ∶1 ∶1。因此要合理控制化合物的多少，以进行科学合理的反应。

（3）反应时间的影响。Mg2+、NH4+的MAP 沉淀过程非常快，约在1min 内完成,但反应时间对MAP 粒径影响很大，其反应时间短，析出物粒径小，影响MAP 沉降性能，不利于后续的固液分离，导致废水的吸附能力下降，进而影响到工业废水氨氮的处理，使得工业废水的处理达不到应有的效果，无法实现可持续发展的目的。

（4）反应温度的影响。在反应过程中，如果温度太低，产生的MAP 相对较慢，反之如果温度太高，MAP沉淀物的溶解度会随之增加，所以这两种情况都会影响氨氮的处理效果。通常，工业废水的处理在室温下进行，这有利于除去氨氮。它具有操作简便、安全可靠的优点。MAP 还可以用作化学试剂、饲料添加剂、复合肥等，通过多方面的运用，以达到一定的经济效益。

（5）化学沉淀法的优点。工艺设计相对简单、反应稳定、外界环境影响小、抗冲击强度强、脱氮率高，效果明显，且生产的磷酸铵镁可用作肥料，解决了氮的回收和二次污染的问题，具有良好的经济和环境效益。

3 工业废水氨氮处理工艺优化措施和选择

通过任何一种处理方法都难以实现废水的完全纯化，因此我们要经常综合运用几种方法来形成处理系统，以满足处理的要求。废水处理过程的方法组合通常遵循易于操作、便于启动和易于遵循的原则。通常情况下首先会使用物理方法，然后再使用化学方法或进行生物处理。虽然目前有许多去除氨氮的方法，但由于高操作成本和二次环境污染，并且物理和化学过程都具有某些局限性，因此在方法选择上也需要谨慎选择合理有效的方法。生物脱氮方法能有效地去除氮，但环境承载能力弱、环境要求高、投资大等因素都制约了生物脱氮方法的发展。要根据具体的要求和实际情况，选择科学的处理工艺加强对于工业废水中氨氮的处理，提高处理效率，实现对环境的保护，达到可持续发展的目的[3]。

4 结论

综上所述，各种污水处理应在选择过程中充分考虑水质特征和污水处理要求，力求使废水处理过程简单经济，并选择有效的处理方法进行操作运行。结合当前废水处理的现状，由于工业镁盐的高成本、难以回收等缺陷，导致了化学沉淀对氨氮废水去除的局限性；对于离子交换技术，我国丰富的沸石资源将提供方便和廉价的原料，通过进一步改善沸石基础条件，可有效提高处理效率，然而，频繁的再生产使用也将限制该方法的广泛运用；在硝化和反硝化过程中，该工艺具有良好的发展前景和显著的处理效果，但其要求较高，占地面积较大。经过多次实验探讨，我们通常采用组合工艺，对废水进行处理，有效节约成本，废水处理结果完全符合国家废水排放标准。在废水处理方法的未来发展中，最小化投资将是废水处理方法研究的关键。为此，我们仍需要不断提高技术，降低成本，探索工业氨氮废水的最佳处理方法。