高濃度氨氮廢水處理技術隨著我國社會經濟的高速發展，各種污染物的排放量急劇增加，對環境尤其是水體造成了嚴重污染，水資源的短缺已成為制約我國可持續性發展的重要因素。根據環境監測總站的報道，我國城市地表水的主要污染物是氨氮、酚等。氨氮廢水的超標排放是水體富營養化的主要原因。另外，氨氮還會增大給水消毒和工業循環水殺菌處理的用氯量;對某些金屬，特別是對銅具有腐蝕性;當污水回用時，再生水中氨氮可以促進輸水管道和用水設備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水設備，并影響換熱效率。不同種類的工業廢水中氨氮濃度千變萬化，即使同類工業不同工廠的廢水中其濃度也各不相同。以某化工廠香蘭素生產廢水為例，其氨氮濃度高達6-7X10'mg/L。為了徹底治理污染，除對生產工藝進行必要的改造外，必須尋找合適的氨氮廢水處理技術，降低廢水處理的成本。一、氨氮廢水的來源鋼鐵、煉油、化肥、無機化工、鐵合金、玻璃制造、肉類加工和飼料生產等工業，均排放高濃度的氨氮廢水。其中，某些工業自身會產生氨氮污染物，如鋼鐵工業及肉類加工業等。而另一些工業將氨用作化學原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外，皮革、孵化、動物排泄物等新鮮廢水中氨氮初始含量并不高，但由于廢水中有機氮的脫氨基反應，氨氮升高。在處理氨氮廢水的過程中，需要消耗大量堿，但可以回收部分氨。二、氨氮廢水處理技術研究與應用現狀目前，氨氮廢水的處理技術可以分為兩大類:一類是物化處理技術，包括吹脫(或汽提)、沉淀、膜吸收、濕式氧化等，其中吹脫和膜吸收技術都需要氨氮盡可能以氨分子形態存在;另一類技術是生物脫氮技術。1、吹脫(汽提)法吹脫法是將廢水pH值調節至堿性，然后在填料塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣或蒸汽中。采用蒸汽可以提高廢水溫度，從而提高一定pH值時被吹脫氨的比例。一般情況下，如果采用吹脫法去除98%以上的氨氮，需將pH調節至11以上。經試驗采用汽提技術對對硝基苯胺廢水進行了處理，在pH大于11的條件下，廢水中的氨氮由3150mg/L下降為187mg/L,去除率為93%[3]。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。但是這種方法一般要采用NaOH調節廢水的pH值，藥劑和能源消耗比較大。為了降低藥劑成本，采用Ca(OH),調節pH，結果表明，吹脫速率和吹脫效率要遠小于NaOH，而且在汽提過程中容易結垢，使得操作運行困難。這種技術的另一個關鍵在于保證填料塔內的氣液充分接觸，有效防止溝流、液泛等非正常操作。此，填料的選擇和填充至關重要。除較高的能耗與堿耗外，利用吹脫技術處理氨氮的不足還在于使氨氮由液相轉移至氣相，如果沒有相應的回收技術，很容易導致大氣的二次污染。此技術主要用于高濃度氨氮廢水的預處理。2、膜吸收技術膜吸收過程是將膜分離和吸收相結合而出現的一種新型膜過程，它使用微孔膜將氣、液兩相分隔開來，利用膜孔提供氣、液兩相間傳質的場所。膜吸收法處理含氨廢水的原理為:疏水性微孔膜(聚丙烯、聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯)把含氨廢水和HZSO,吸收液分隔于膜兩側，通過調節廢水的pH值，使廢水中離子態的NH才轉變為分子態的揮發性NH3。在膜兩側NH3的濃度差的推動下，廢水中的NH3在廢水一微孔膜界面汽化揮發。氣態的NH3沿膜微孔向膜的另一側擴散，在吸收液一微孔膜界面上為H2S04吸收，并反應生成不揮發的(NH4)3SO4而被回收。由于氨在廢水和吸收液中存在形式的不同，使得廢水中的氨能通過存在形式的轉換不斷向吸收液傳遞，直到吸收液中的H2SO4全部為氨中和為止，處理后廢水中的氨氮濃度理論上可達到零。與吹脫(汽提)技術和生化法等其他高氨氮廢水處理方法比較，膜吸收法的最大特點是，可以在常溫、常壓的條件下濃縮并回收廢水中的氨，無二次污染產生，實現含氨廢水的資源化。3、催化濕式氧化法催化濕式氧化法是80年代國際上發展起來的一種治理廢水的新技術。在一定溫度、壓力下，在催化劑作用下，經空氣氧化，可使污水中的有機物和氨分別氧化分解成COZ,N:和HZO等無害物質，達到凈化的目的。具有凈化效率高(據報道，廢水經過凈化后可達到飲用水標準)、流程簡單、占地面積少等特點。經多年應用與實踐，這一廢水處理方法的建設及運行費用僅為常規方法60%左右，因而在技術上和經濟上均具有較強的競爭力。濕式氧化法的不足在于催化劑的流失和設備的腐蝕。4、生物脫氮技術微生物去除氨氮過程需經過硝化和反硝化兩個階段過程。傳統觀點認為:硝化過程為好氧過程，在此過程中，氨態氮在微生物的作用下轉化為硝基氮和亞硝基氮;而反硝化過程為厭氧過程，在此過程中，硝基氮和亞硝基氮轉化為氮氣。因此，一般的生物脫氮過程為厭氧/好氧過程、或厭氧/缺氧/好氧過程，這種生物脫氮工藝多有文獻報道，不再贅述。近年來的研究表明，反硝化過程可以在有氧的條件下進行，即好氧反硝化過程。它為突破傳統生物脫氮技術限制，利用一個生物反應器在一種條件下完成脫氮反應提供了依據。SBR生物脫氮工藝的優點在于以時間序列代替空間序列，使好氧硝化過程和反硝化過程在同一容器中完成。。用SBR技術處理高氨氮廢水，在曝氣段實現高氨氮廢水的好氧硝化/反硝化處理。通過實驗研究提出的反應序列為:一段缺氧一好氧曝氣一二段缺氧的SBR反應器，好氧段反硝化脫氮率要占總脫氮率的70%以上。研究表明:好氧反硝化菌為異養菌，脫氮反應歷程與缺氧反硝化菌相同，并且最終產物主要為N2。目前生物脫氮的濃度一般在400mg/L以下，采用生物脫氮技術處理高濃度氨氮廢水就需要進行大倍數稀釋，這就使得生物處理設施的體積龐大，能耗會相應提高。因此，在處理高氨氮廢水時，采用生物處理前，一般要首先進行物化處理。5、膜生物反應器技術隨著膜分離技術的日臻完善，采用膜技術進行高濃度氨氮廢水處理成為研究的熱點。膜生物反應器(MBR)是一種由膜過濾取代傳統生化處理技術中二次沉淀池和沙濾池的水處理技術。MBR將分離工程中的膜技術應用于廢水處理系統，提高了泥水分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優勢菌群)的出現，提高了生化反應速率。同時，通過降低F/M比減少剩余污泥產生量(甚至為零)，從而基本解決了傳統活性污泥法存在的突出問題。硝化菌為自養菌，生長繁殖的世代周期長，常規的生物脫氮工藝中，為