探讨废水中氨氮的主要去除方法之物理化学法

　　近20年来,对氨氮污水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺,目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为：生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。

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　　物理化学处理法

　　1.吹脱法及汽提法

　　吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中，使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为吹脱，后者称为汽提。

　　氨吹脱、汽提是一个传质过程，即在高pH时，使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。

　　氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点，但其缺点是生成水垢，在大规模的氨吹脱、汽提塔中，生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢，可以安装水的喷淋系统；而如果生成硬质水垢，不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。

　　2.折点氯化法

　　折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M（Cl2）与M（NH3-N）之比为8:l-10:1。当氨氮浓度小于20mg/L时,脱氮率大于90%,pH影响较大,pH高时产生NO3-,低时产生NCl3,将消耗氯,通常控制pH在6-8。

　　此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。

　　3.化学沉淀法

　　化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理，随着对化学沉淀法的不断研究，发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-，使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶，再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子，而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用，节约了碱的用量。经化学沉淀后，若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高，则有研究建议化学沉淀放在生物处理前，经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP,为圆柱形晶体，无吸湿性，在空气中很快干燥，沉淀过程中很少吸收有毒物质，不吸收重金属和有机物。另外，MAP溶解度随着pH的升高而降低；温度越低，MAP溶解度也越低。

　　化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水，曝气池不需达到硝化阶段，曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除，与硝化-反硝化法相比，能耗大大节省，反应也不受温度限制，不受有毒物质的干扰，其产物MAP,还可用作肥料，可在一定程度上降低处理费用。因此，MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法，很有开发前景，但要广泛应用于工业废水处理，尚需解决以下两个问题：（1）寻找价廉高效的沉淀剂；（2）开发MAP作为肥料的价值。

　　4.离子交换法

　　沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐，一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石，此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点，但对于高浓度的氨氮废水，会使树脂再生频繁而造成操作困难，且再生液仍为高浓度氨氮废水，需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型：

　　（1）固定床

　　在此系统中，溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液，然后此溶液再通过阴树脂床，以去除阴离子。交换能力将耗尽时，树脂在原位再生，经常采用向下流再生法，此法操作可靠方便，但其化学效率相对较低，容积较大，联系到树脂用量大，有时为了适应连续流的要求，还需要有储备装置，因而投资费用较高。

　　（2）混合床

　　混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些，因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高，但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利，另外将交换离子作为回收产品收集时，回收液稀，其浓缩费用也很高。

　　（3）移动床

　　移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中，虽然实际上工作流体处理的水是间歇的，而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动，阳树脂脉动通过容器，新鲜树脂从一端补充，用过的树脂从另一端排出，在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。