氨氮废水治理技术探讨与展望研究

姜 太

（金堆城钼业股份有限公司化学分公司，陕西 渭南 714000）

现如今，随着我国工业快速发展，工业废水排放量不断增多，给废水治理和环境治理带来了巨大的压力。另外，社会环保意识的觉醒使得我国工业废水治理得到了广泛的关注，国家也在不断寻找有效的治理途径，积极应用与创新废水治理技术。氨氮废水作为最常见的工业废水之一，我国拥有多种先进的治理技术，治理工艺较为成熟，治理效果良好。

1 氨氮废水治理

氨氮废水主要来源于化肥、制药、食品以及石化企业等，氨氮废水被大量排入水体中不但会引发水体的富营养化形成黑臭水体，而且会对人类以及动植物的健康造成直接影响，导致水体治理难度加大，治理成本增加。目前，我国针对氨氮废水的治理主要有吹脱法、反渗透法、离子交换法、化学法以及生物脱氮法等，治理技术多样且效果良好，基本可以满足氨氮废水治理的要求。

2 氨氮废水治理技术探讨与应用

2.1 吹脱法

吹脱法在氨氮废水治理中的应用十分广泛，其治理原理是先将氨氮废水调节至碱性，然后在吹脱汽提塔中通入蒸汽，最后通过气液接触将氨氮废水中的氨氮从液相转移到气相中，氨氮废水中的游离氨吹脱到大气环境中，氨氮废水的pH＞9时，氨氮组分主要以游离氨的形式存在，并在废水中达到平衡：NH4++OH-=NH3+H2O。吹脱法在处理氨氮废水的过程中，普遍认为治理效果与氨氮废水的pH、气液比以及蒸汽温度有直接关系，需要在治理过程中严格控制上述指标，保证吹脱效率。将氨氮废水pH值调节为碱性是为了将离子态的铵转化为分子态，以便可以在通入高温蒸汽时被吹脱到空气中。吹脱法工艺流程简单，处理效果稳定，氨氮去除率可以达到60%-95%。吹脱法通常应用在高浓度氨氮废水治理中，吹脱出去的氨氮成分可以使用盐酸进行吸附，并作为母液回用于纯碱生产，从而提高企业环保设施的经济效益，增加额外收入，降低治理成本。另外，在排放氨气的过程中也要考虑大气排放标准，避免对大气造成污染。

2.2 反渗透法

反渗透法是近些年国内外广泛应用的一种新型氨氮废水治理方法，其治理工艺核心就是反渗透膜，反渗透膜对溶剂具有选择性，可以在液体通过的过程中在反渗透膜的两侧形成静压差，以此利用高压下反渗透膜的选择性将氨氮废水中的游离氨截流在反渗透膜外，以此实现分离液体混合物的目标。影响反渗透法治理效果的因素包括温度、压力、氨氮废水pH、氨氮废水浓度等。有研究表明[1]，在应用反渗透法治理氨氮废水的过程中，将氨氮废水的pH控制在7以下时可以获得最稳定的治理效果，同时反渗透治理水中的氨氮含量可以控制到10mg/L以下，治理效果显著，可以实现反渗透产水的生产回用。

2.3 离子交换法

使用离子交换法处理氨氮废水就是一个在离子交换剂上进行可交换离子与液相离子交换的过程，从而将氨氮废水中的游离氨处理掉。现阶段应用比较多的交换颗粒是沸石，沸石上面具有孔隙，可以将氨氮废水中的游离氨阳离子与水溶液容纳进去并与之进行交换，氨氮废水中的NH3分子粒径比沸石的孔径要小，可以进入沸石的孔径中发生交换反应，以此实现处理NH4+-N的目的[2]。同时，为了提高离子交换法的治理效果，可以通过酸碱、微波、高温以及盐等方式对沸石进行改性，从而提高沸石的吸附容量以及吸附速率等，同时可以改善沸石的孔道特性。离子交换法的实际处理效果与废水的水质、天然沸石种类、沸石改性效果等具有直接关联，需要在应用过程中做好试验。目前，随着科学技术的发展，部分废水处理企业会将离子交换法与生物技术进行联合应用，即将沸石的选择性吸附能力与生物硝化反硝化作用结合起来，实现游离氨组分的自我吸收与自我消化的循环，从而进一步提高氨氮废水的治理效果。

2.4 化学法

化学沉淀法。化学沉淀法是治理氨氮废水的传统工艺之一，兴起于上个世纪的九十年代，主要处理过程是将可溶性的磷盐和镁盐投加到氨氮废水中，通过彼此之间的化学反应生成复合盐MgNH4PO4·6H2O，这种复合盐具有难溶于水的特性，可以在氨氮废水治理池中形成沉淀而积存下来，以此达到氨氮废水治理的目的。化学沉淀法治理氨氮废水具有工艺流程简单、反应速度快以及处理效果好等优势。因为磷盐和镁盐的市场价格比较高，所以化学沉淀法的处理成本比较高。化学沉淀法对于高浓度氨氮废水的处理效果比较好，需要在处理前根据氨氮废水浓度科学配比沉淀剂，以此提高处理效果，实际处理效率可以达到98%以上。另外，化学沉淀法沉淀下来的MgNH4PO4·6H2O复合盐是一种高效的缓释磷铵肥料，可以对其进行妥善的分离回收，具有一定的环保效益与经济效益。

电化学法。电化学法治理氨氮废水是一种相对先进的治理技术，主要有两种处理方式，一种是氨氮与电极进行接触而在其表面直接发生电化学反应，一种是氨氮被电极表面形成的强氧化物质间接去除，是一个氧化过程。间接氧化去除过程又可以分为以下两个方面：①氨氮废水在电极的作用下会在电极表面生成具有强硬化性的物质·OH，·OH会与氨氮废水中的游离氨发生氧化反应，进而将氨氮废水中的游离氨去除。②氨氮废水中的氯离子在电极作用下会经过一系列的反应生成HClO和ClO-，并与氨氮废水中游离氨进行氧化反应。在氨氮废水中适当的投入一定量的加氯离子可以有效提高对氨氮废水的治理效果，氨氮去除率会显著提高。

2.5 折点加氯法

折点加氯法是氨氮废水处理技术中一种比较先进的化学处理技术，其处理原理是通过在氨氮废水中投入一定量的氯离子，使得氯离子与氨氮废水中的氨氮发生化学反应而生成氨气，进而将工业废水中氨氮组分去除。在使用折点加氯法处理氨氮废水的过程中，氯离子的投入量会存在一个折点，即在氯离子投入量达到一定量以后，氨氮废水中的游离氯含量比较小，废水中氨氮的浓度也比较小。在此时，如果继续在氨氮废水中投入氯离子，会使得氨氮废水中氨氮含量进一步减少，但是此时废水中的游离氯含量则发生了上升。在这个状态下进行的氯化反应就称为折点加氯法，可以十分高效的将氨氮废水中的氨氮去除掉，可以将处理后的废水中氨氮浓度控制在0.1mg/l以下，氨氮去除率十分高。同时折点加氯法还可以利用氯离子的杀菌作用对废水进行有效的消毒杀菌，并对处理后的氨氮废水中存在的某些有机物和无机物进行氧化，但是需要适当增加氯离子投入量。折点加氯法处理氨氮废水的前期设备和场地投入比较大，并且处理成本较高，因此很少被使用。

2.6 生物脱氮法

生物脱氮法是国内外用来处理焦化废水中氨氮的主要技术，我国应用最广泛的生物脱氮法是预处理加生化处理法，属于二级处理工艺[3]。生物脱氮法在对氨氮废水进行处理的过程中，主要是以脱氮微生物的生物活性作为脱氮主体，需要在各种脱氮微生物的共同作用下，通过硝化、反硝化等反应，将氨氮废水中的氨氮转化为二氧化碳、氮气和水。生物脱氮法处理氨氮废水的工艺较多，处理过程复杂，控制难点多，但是其主要原理就是利用硝化与反硝化作用将氨氮废水中的氨氮氧化为硝酸盐或者亚硝酸盐。现阶段，我国应用的生物脱氮法主要为SBR工艺、A/O工艺以及近些年新研发的生物膜-SBR工艺等，工艺方法种类较多，处理效果良好。

2.7 联合法

物理处理以及化学处理技术在处理高浓度氨氮废水的过程中不会因为氨氮浓度过高而受到限制，但是无法将氨氮含量降到足够低的浓度。而生物脱氮法在处理高浓度氨氮废水的过程中，会受到氨氮浓度过高的影响而限制处理技术应用。所以，经过多年的研究与试验分析，提出了一种生化联合的氨氮废水处理工艺，即在处理高度度氨氮废水之前，先对氨氮废水进行物化处理，然后再进行生物脱氮处理，以此将多种类型的处理技术进行联合应用，形成优势互补，提高氨氮废水处理效果，降低氨氮浓度对处理技术应用的限制。常用的联合处理技术包括膜-生物反应器处理、生物活性炭流化床处理等。其中，膜-生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元联合使用的一种新型废水处理工艺，主要是利用沉浸于好氧生物池内的膜分离设备将活性污泥和大分子固体物质进行截流，并用膜组件替代了二沉池，可以减少生物反应池的体积。

3 氨氮废水治理技术比较

氨氮废水的治理技术种类很多，各种技术各有优点、各有不足，现对氨氮废水治理技术进行比较，具体比较内容如表1所示。

表1 氨氮废水治理技术比较

由表1可以清晰看出，吹脱法的工艺流程简单，治理范围适应于各种浓度氨氮废水，治理成本低，但是能耗高，并且可能会造成二次污染，该方法在处理高浓度氨氮废水中具有很大优势。反渗透法工艺简单，可以适用于各种浓度的氨氮废水，能耗一般，处理效率好，但是治理成本比较高，并且反渗透膜容易受到污染，处理设备的成本也比较高。同时，反渗透法处理过的氨氮废水会变成高浓度废水，目前还没有特别好的处理方法。离子交换法的工艺流程简单，适用于中低浓度的氨氮废水，能耗低，但是治理成本高，并会造成较为严重的二次污染，需要对出水进行再次处理。化学法通常应用在中高浓度的氨氮废水处理中，去除效率高、用时短，但是治理成本高，工艺相对复杂。生物脱氮法处理氨氮废水工艺流程相对复杂，但是处理设置便于安装，成本较低，能耗较低，但是治理成本较高，并且只对中低浓度氨氮废水具有良好处理效果。

4 氨氮废水治理技术展望研究

氨氮废水作为我国主要的工业废水之一，随着工业化建设的不断发展，氨氮废水的排放量逐年增多，并且治理标准也不断提高，因此必须对现有的氨氮治理技术进行有效的创新，进一步提高氨氮废水处理效果。氨氮废水治理技术的发展要以现有的治理技术为依托，在此基础上进行参数调整以及工艺优化，从而在保证处理效率的前提下不断降低处理成本和处理难度，将其更好的应用到氨氮废水治理过程中。同时，还应该针对我国工业废水的排放情况以及氨氮废水治理技术应用现状，对现有的氨氮废水处理设备进行改进与创新，提高处理效率，减少能耗，并且要对多种氨氮废水治理技术的特点与应用效果进行统一分析与研究，通过结合不同治理技术的优点，使得氨氮废水治理工艺达到最优效果，保证企业的经济效益最大化。

综上，随着我国工业化的高速发展，对氨氮废水的治理要求和标准越来越高，需要我们对现有的氨氮废水治理技术进行充分分析，了解不同治理技术的优缺点，以此形成科学的治理工艺流程，提高治理效率，降低治理成本，并在今后的发展过程中扬长避短，加大技术应用创新力度，实现资源优化配置，进一步提高氨氮废水治理的效果。