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1、污水氨氮去除方法分析与比较摘要：综述了氨氮污水的主要来源及其危害，详细介绍了折点加氯法、沸石 选择性交换吸附法、空气吹脱法、硝化-反硝化法、短程硝化-厌氧氨氧化法这5 种污水氨氮去除方法，分析比较了它们的适用性及优缺点，并展望了未来污水脱 氮的发展方向。关键词：氨氮污水；氨氮去除；分析比较0引言随着工业化的进程，环境污染问题日益严重，尤其是氨氮污水问题，导致了 水体富营养化及海水赤潮现象的发生。近几十年来，为寻找高效、节能、易操作 的氨氮处理方法，国内外学者进行了大量的实验研究。本文详细介绍了多种氨氮 去除方法，包括物化处理和生化处理，以期为不同条件下的氨氮处理项目提供理 论基础。1氨氮的来源
2、及危害污水中的氨氮是氮元素在废水中的存在形式之一，包括游离态（NH -N）和离 3子态（NH+-N），其来源广泛，且绝大部分来自于人类活动，农业、工业、生活均 4有涉及。数据表明，农村化肥的流失、养殖业中的含氮排泄物导致农村污染总氮、 总磷富营养化负荷约占60%，而化学、石油、金属冶炼等8个重工业的氨氮排放 总量占全部工业废水氨氮排放量的85.9%s。大量氮元素的排放会对生态环境产生一系列的后果。会使水体富营养化，水 中藻类大量繁殖，溶解氧含量下降，水生动物因缺氧而死亡，水体发臭恶化。 人类长期摄入亚硝酸盐与硝酸盐，会导致高铁血红蛋白症，极大降低了血液的输 氧能力。此外，水源地如果排入氨氮污水
3、，将导致饮用水处理成本的增加。2氨氮去除方法2.1折点加氯法折点加氯法是一种化学处理方法，通过向含氨氮的污水中投加过量氯或次氯 酸钠，使污水中的氨氮完全氧化为氮气，从水中逸出，达到脱氮的目的。反应方 程式为：NH4+1.5H0C10.5N +1.5H O+2.5H+1.5C1-从反应式中可以看出，每氧化1g氨氮理论上需要7.6g氯（C12）。有研究表 明，此反应的最佳反应时间为30min，最佳PH控制条件为5.56.7，且氯投加 量越大，氨氮去除率越高。折点加氯法对氨氮的去除率高达90100%，脱氮效果 稳定，不受温度影响，操作方便，基建费用低，但其运行费用高，且反应后的水 中会有残余氯及氯代
4、有机物，还需要进行后续的处理，导致了该方法仅使用于应 急处理或低浓度的氨氮污水处理。2.2沸石选择性交换吸附法沸石是一种硅铝酸盐，是一种弱酸型阳离子交换剂，其具有规则的孔道结构 和空穴，具有筛分效应，交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性较好，用于除氨 的主要是斜发沸石，其对于某些阳离子的交换选择次序为：K+、NH+Na+Ba2+ 4Ca2+Mg2+。利用斜发沸石对于NH4+的强选择性，可以吸附污水中的氨氮，达到饱 和后沸石经再生可重复利用。天然沸石由于分子孔道中存在水分子和其它杂志， 工作交换容量较低，如若对其进行碱改性、酸改性或盐改性，其工作能力将会得 到提升，其中盐改性沸石除氨效率可达90%
5、以上4。污水的PH对于沸石除氨有很大的影响，一般控制PH在68最佳，过高，则 NH4+向NH3转化，过低，则H+的竞争吸附作用增强，都会降低NH4+的吸附。当沸石 吸附达到饱和后，可以利用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生，在再生液中添加 一定量的NaCl，将会提高再生效率。沸石选择性交换吸附法虽投资较低，不受温度影响，但运行成本高，操作繁 琐，且沸石再生过程中会产生高浓度的氨氮污水，必须进行后续处理，所以该方 法仅适用于低浓度、小水量的氨氮污水处理。2.3空气吹脱法空气吹脱法除氨是指，将惰性气体（如空气）与待处理污水同时通入吹脱设 备中，让污水与空气充分接触，迫使水中挥发性的NH从水中逸出，从
6、而达到污 水脱氮的目的。为使污水中的氨氮主要以NH3的形式存在，必须维持污水处于碱 性条件，一般需要PH10.5。常用的装置为吹脱池和吹脱塔，空气由塔底进入， 污水由塔顶进入流入吹脱池，吹脱后的尾气需要进行处理，否则会污染大气。空气吹脱法的脱氮效率与污水温度、PH值、气水比、填料等有很大的关系， 研究表明，在以鲍尔环为填料的吹脱塔中，主要控制条件为：污水PH=11、温度 =60C、气水比=1500： 1，氨氮的去除率可达到85.06%5。空气吹脱法除氨，工艺简单，效果稳定，基建与运行费用较低，适用于高浓 度的污水处理，但其比较显著的缺点是，极易受水温影响，水温低，吹脱效率会 大大降低，且填料结
7、垢严重，干扰正常运行，吹脱后的尾气中含有大量的氨，需 要另外进行处理。2.4硝化-反硝化法硝化-反硝化法脱氮是一种生物处理方法，首先，在好氧条件下，通过亚硝 化细菌和硝化细菌的作用，将氨氮转化为硝酸盐氮，然后在缺氧条件下，利用反 硝化细菌，将硝酸盐氮转化为N从水中逸出，达到脱氮的目的，整个过程的反应 方程式为：硝化过程的效率主要取决于硝化细菌（包括亚硝化细菌）的活性。硝化细菌是一类化能自养型细菌，个体游离，需要依靠广大的异养型微生物而凝聚存活， 且生长繁殖周期长，其对于生存环境十分敏感，影响因素主要有PH值、水温、 污泥龄、溶解氧浓度、有机物负荷、有毒有害物质等。一般认为，PH为8.08.4,
8、 水温为 1535C，污泥龄 2030d, DO 为 24mg/L, BOD 负荷 V0.15g BOD / (g MLSS d),硝化细菌生长良好，硝化过程比较稳定。反硝化细菌是一种化能异养菌，不像硝化细菌那样娇贵，但需要足够的有机 底物(碳源)才能保证反硝化过程顺利进行。影响反硝化过程的主要因素有：水 温、PH值、溶解氧浓度、碳源等。当温度在2040C，PH值为7.08.0，DOV 0.5mg/L，BOD/TN3时，一般反硝化过程比较稳定，脱氮效率高。5硝化-反硝化法工艺成熟，脱氮效果稳定，适用范围广，运行成本较低，不 会产生二次污染，但工艺流程长，占地面地大，基建费用高，且易受温度影响和
9、 负荷冲击。2.5短程硝化-厌氧氨氧化法厌氧氨氧化法是利用厌氧氨氧化细菌在缺氧或厌氧环境下，以HCO-为碳源， 以NH+-N为电子供体，以NO2-N为电子受体生成N2，达到脱氮的目的。为保证 4厌氧氨氧化顺利进行，常与短程硝化工艺组合，形成短程硝化-厌氧氨氧化工艺。 与传统的硝化-反硝化工艺相比，该工艺只需将氨氮氧化为亚硝氮，无需进一步 氧化至硝氮，大大降低了需氧量，从而节约了大量的曝气能耗。此外，该工艺以 HCO3-为碳源，无需额外投加有机碳源，可以大幅降低脱氮成本。由于脱氮过程 不涉及异养反硝化细菌，该工艺的剩余污泥产量也显著降低卫。Anammox的启动及稳定运行受反应条件和环境因素的影响
10、很大，包括基质浓 度、有机物浓度、PH、溶解氧浓度、温度等。目前，长期稳定运行的Anammox系 统大多都是在实验室里，如何在多变的环境下保证Anammox的快速适应且保持较 高的脱氮能力，将是该工艺由实验到工业生产转变急需解决的问题。短程硝化-厌氧氨氧化法脱氮具有占地面积小、便于管理、无高浓度亚硝酸 盐积累、运行成本低等优点，尤其适用于高氨氮、低C/N的污水处理，但由于其 受外界环境影响大，启动时间长，易产生恶臭等缺点，导致该工艺的发展收到限 制。3结束语现阶段，针对污水中氨氮的处理已经有多种方法，可以根据项目实际情况进 行比选，但随着资源节约型与环境友好型社会概念的提出，传统的高能耗、高成
11、 本、低效率、产生二次污染的水处理工艺终究会被淘汰，取而代之的将是类似于 厌氧氨氧化这类，低能耗、低成本、高效率的的水处理工艺。参考文献1 何潇，罗建中，蔡纵岳.微污染水源中氨氮的危害与现代处理技术J. 工业水处理，2017, 4: 6-11.2 陶美霞，陈明，胡兰文等.生物技术在处理氨氮废水中的研究进展J. 现代化工，2018, 38(12): 24-28.3 李晓，刘碧武，郭军.折点加氯法去除生活污水氨氮的实验研究J.能 源环境保护，2019, 5: 32-35.4 思宇，张建民，张涛.改性沸石对水中氨氮的去除效果J.西安工程大 学学报，2014, 3: 329-332.5 甘怀斌，胡兆吉
12、，高涛等.吹脱法处理高浓度氨氮废水的气液传质特性 J.南昌大学学报(工科版)，2019, 3: 215-220.6 Du Rui, Cao Shenbin, Li Baikun, et al. Synergy of partialdenitrification and Anammox in continuously fedupflow sludge bed reactor for simultaneous nitrate and ammonia removal at room temperatureJ. Bioresource Technology, 2019, 274: 386-394.7
13、Xie Guojun, Cai Chen, Hu Shihu, et al. Complete nitrogen removal from synthetic anaerobic sludge digestion liquor through integrating anammox and denitrifying anaerobic methane oxidation in a membrane biofilm reactorJ. Environmental Science&Technology, 2017, 51(2): 819-827.8 李航，姚潇涵，张欣等.厌氧氨氧化工艺的研究与应用进展J.工业水 处理，2021, 2: 15-19.作者简介：李浩然（1995一），男，工学学士，主要从事一般生物污泥处置 与再利用工作。
