污水中氨氮的去除方法

废水中的氮往往以含氮有机物、氨、硝酸盐和亚硝酸盐的形式存在。生物体处理将大部分有机氮转化为氨，然后氨可以进一步转化为硝酸盐。去除水中氨氮的方法很多，但目前常用的脱氮方法有生物硝化反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱和拐点氯化法。

1.生物硝化和反硝化

生物硝化作用

在好氧条件下，通过亚硝酸盐细菌和硝酸盐细菌的作用，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程称为生物硝化。生物硝化的反应过程如下:

从上面的公式可以看出:

(1)硝化过程中，1g氨氮转化为硝态氮时，4.57g需要氧气；

(2)硝化过程中释放H+，会消耗废水的碱度。每氧化1g氨氮，碱度(以CaCO3计)将消耗7 . 1g。

影响硝化过程的主要因素有:

(1)pH值当pH值为8.0 ~ 8.4 (20℃)时，硝化速率较快。由于硝化过程中pH值会降低，当废水碱度不足时，应加入石灰使pH值保持在7.5以上。

(2)温度高时，硝化速率快。亚硝酸盐细菌的适宜水温为35℃，15℃以下活性急剧下降，因此水温不宜低于15℃。

(3)硝化细菌在污泥停留时间内的增殖率很小，其较大的比生长速率为= 0.3 ~ 0.5d-1(温度20℃，pH 8.0 ~ 8.4)。为了维持池内一定数量的硝化菌，污泥的停留时间必须长于硝化菌较小的世代时间。实际操作中，一般应> 2或> 2；

(4)溶解氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度过低将不利于硝化作用。一般情况下，活性污泥曝气池中硝化作用的溶解氧应保持在2 ~ 3 mg/L以上；

(5)负载BOD的硝化细菌是一种自养细菌，而BOD氧化细菌是异养细菌。如果BOD5负荷过高，生长速率高的异养菌会迅速繁殖，使生长速率亮白的硝化细菌得不到优势，硝化速率也会因此降低。因此，为了充分硝化，BOD5负荷应保持在0.3kg (BOD5)/kg (ss) .d以下。

(2)生物脱氮

在缺氧条件下，由于兼性反硝化菌(反硝化菌)的作用，将NO2-N和NO3-N还原为N2的过程称为反硝化作用。反硝化作用中的电子供体(氢供体)是各种有机底物(碳源)。以甲醇为碳源为例，其反应式为:

6 NO3-10 2ch2 oh→6 NO2-10 2co 2 10 4H2O

6NO2-十个3CH3OH→3N2十个3CO2十个3H2O十个60H-

由上可见，在生物脱氮过程中，不仅NO3-N和NO2-N可以被还原，而且有机物也可以被氧化分解。

影响脱氮的主要因素:

(1)温度对反硝化作用的影响比其他废水生物处理工艺更大。一般保持在20 ~ 40℃为宜。冬季气温过低时，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，保持良好的脱氮效果。

(2)2)反硝化过程的pH值控制在7.0 ~ 8.0；

(3)溶解氧能抑制反硝化作用。一般反硝化反应器中的溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；

(4)有机碳源当废水中含有足够的有机碳源和BOD5/TN > (3 ~ 5)时，不需要额外的碳源。当废水中碳氮比低于此比值时，应额外添加有机碳。添加的有机碳主要是甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇的用量一般为NO3 - N N的3倍，此外，也可采用微生物致死；自溶后释放的那部分有机碳是“内部碳源”，但这需要污泥停留时间较长或负荷率较低，使得微生物处于生长曲线的平稳期或下降期，因此池容量相应增加。

2.沸石的选择性交换吸附

沸石是一种硅铝酸盐，其化学组成可以表示为(M2+2M+)o·al2o 3。MSIO·2H2O(m = 2 ~ 10，n = 0 ~ 9)，其中m2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子，m+代表Na+、K+等一价阳离子，为弱酸性阳离子。在沸石的三维空间结构中，存在着规则的孔结构和孔洞，使其具有优异的筛分效果、交换吸附选择性、热稳定性和形状稳定性等性能。天然沸石种类繁多，斜发沸石主要用于去除氨氮。

斜发沸石对某些阳离子的交换选择性为:K+，NH4+> Na+> Ba2+> Ca2+> Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性，可以利用交换吸附工艺去除水中的氨氮。交换饱和浮石再生后可重复使用。

溶液的pH值对沸石除氨有很大影响。pH过高时，NH4+转化为NH3，交换吸附减弱。pH过低时，H+的竞争吸附增强，不利于NH4+的去除。通常情况下，进水的pH值为6 ~ 8。当处理氨氮浓度为10 ~ 20 mg/L时，出水浓度可达LMG/L以下，穿透时水量约为100 ~ 150床容量。沸石的工作交换容量约为0.4×10-3n-1mol/g..

铵吸附饱和的沸石可用5g/L石灰乳或饱和石灰水再生。回收液的用量约为处理水的3 ~ 5%。结果表明，在石灰再生液中加入0.1mol NaCl可以提高再生效率。考虑到石灰再生的结垢问题，2%的氯化钠溶液也作为再生液使用，此时再生液的用量较大。再生时排放的高浓度氨合成废液必须处理，其处理方法为:

(1)空气吹走NH3，NH3被吹走，或被排空，或被作为肥料的H2S04量吸收；

(2)用蒸汽吹掉1%的氨水溶液，可用作肥料；

(3)电解氧化(电氯化)将氨分解成N2。

3.空气吹走

在碱性条件下(pH > 10.5)，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在(图20-2)。如果废水与空气充分接触，水中的挥发性NH3会从液相转移到气相，从而去除水中的氨氮。汽提塔内装有木质或塑料条状填料，气流从塔的下部进入，废水从塔顶落到塔底的收集池。

影响氨汽提效果的主要因素有:

(1)pH一般将pH提高到10.8 ~ 11.5；

(2)当温度降低时，氨的溶解度增加，反萃效率降低。比如20℃时氨去除率为90 ~ 95%，10℃时下降到75%左右，导致汽提塔冬季运行困难。

(3)水力负荷过大的水力负荷(m3/m2·h)会破坏高效吹除所需的水流状态，形成水幕；如果水力负荷过小，填料可能未被完全润湿，导致运行不良并形成干塔。一般水力负荷为2.5 ~ 5 m3/m2h；

(4)对于一定的塔高，增加空气流量可以提高脱氨率；但随着空气流量的增加，压降也增加，所以空气流量是有极限的。一般气水比在2500 ~ 5000(m3/m2)；

(5)填料配置和高度由于水的反复飞溅和水滴的形成是氨汽提的关键，所以填料的形状、大小、间距和排列方式都足以影响汽提效果。一般填料间距为40 ~ 50mm，填料高度为6 ~ 7.5m，如果增加填料间距，需要更大的填料高度；

(6)结垢控制填料结垢(CaCO3)会降低汽提塔的处理效率。控制结垢的措施包括:用高压水冲洗垢层；在进水中加入阻垢剂；用含少量或不含CO2的空气吹除(如尾气吸收、除氨循环使用)；用不易结垢的塑料填充物代替木材等。

吹脱法氨氮去除率可达60 ~ 95%，流程操作简单，处理效果稳定，基建和运行费用低，可作为高浓度氨氮废水使用。但当空气温度较低时，汽提效率较低，填料段结垢往往严重干扰操作，汽提后的氨对环境造成二次污染。

4.折叠点氯化

加入过量的氯气或次氯酸钠将废水中的氨完全氧化成N2的方法称为拐点氯化法，其反应可表示为:

NH4+Ten 1.5 hocl→0.5n 2 Ten 1.5 H2O Ten 2.5H+Ten 1.5 cl-

从反应式可以看出，达到断裂点的理论氯(C12)需求量为7.6kg/kg(NH3-N)，而实际氯需求量为8 ~ 10 kg/kg (NH3-n)。pH在6 ~ 7时，用量可以小一些。接触时间一般为0.5 ~ 2h。严格控制pH值和氯气用量，可以减少反应中有害氯胺(如NCl3)和氯代有机物的生成。

点氯化法氨氮去除率为90 ~ 100%，处理效果稳定，不受水温影响，基建费用不高。但其运行成本高；必须处理残留的氯和氯化有机化合物处理。

在目前使用的四种脱氮方法中，物理化学法因其运行成本高和对环境的二次污染而限制了其实际应用。而生物脱氮法能有效、彻底地去除氮，且更经济，因此被广泛应用。

免责声明：本网站内容来源网络，转载是出于传递更多信息之目的，并不意味赞成其观点或证实其内容真实性。转载稿涉及版权等问题，请立即联系网站编辑，我们会予以更改或删除相关文章，保证您的权利。
标签:  生物,污水,吸附,过程,废水,硝酸盐,选择性,阳离子,污泥,碱度