高氨氮廢水處理的9種工藝

高氨氮廢水是一種具（jù）有較高氨氮含量的（de）廢水，主要來源於化肥、焦化、石化、製藥、食品、垃圾填埋（mái）場等，如果直接排放，會對水環境造成嚴重的影響，，甚至對人群及（jí）生物（wù）產生毒（dú）害作用，為了降低高氨氮廢（fèi）水對環境的影響，需要進行（háng）相應的處（chù）理。

廢水中（zhōng）氨氮的構成（chéng）主要有兩種，一種（zhǒng）是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等等。那麽我們在處理高氨氮廢水處理時會采用吹脫法、化學沉澱法、化學氧化法（fǎ）、吸附（fù）法和膜分離法用來（lái）進行高氨氮廢（fèi）水處理。下麵介紹9種高氨氮廢水處理工藝：

一、物化法

1. 吹（chuī）脫法

在廢水（shuǐ）中氨氮多以銨離子(NH+4)和遊離氨(NH3)的（de）狀態存在，兩者保持平衡，平衡關係為：NH3+H2O→NH+4+OH-。這個平衡受pH值影（yǐng）響。當廢（fèi）水pH值升（shēng）高時，OH-離子增多，該平衡反應向（xiàng）左移動，有利於NH+4生成遊離態（tài）的NH3，從而使得遊離氨所占比例加大，遊離氨（ān）易（yì）於從水中逸出。當廢水的pH值升高到11左右時，廢水中的氨氮幾乎全部以NH3的形式存在，再加上曝氣吹脫的物理作用，則（zé）可促使NH3更（gèng）容易（yì）從水（shuǐ）中逸出，向大氣轉移。此外，該反應為放熱反應，溫度升高（gāo），反應方程向左移動，也（yě）有利於NH3從水（shuǐ）中逸出。依據此原理，可以采用吹脫（tuō）法來去（qù）除廢水（shuǐ）中氨氮。

2.膜分離技術

膜分離法是利用了膜的選擇透過性來去除氨氮，膜（mó）的一側是廢水，另一側是酸性溶液，利用氣水分離膜透水（shuǐ）不透氣的特點（diǎn），先將廢水調節PH到堿性，使化學平衡逆向移動，增加氨氣形態在廢水中的比重，這樣氨氣（qì）透過膜轉移到酸性（xìng）吸收液一側，與酸反應生成銨鹽，之後廢水再進入蒸發係統（tǒng）。

由膜脫氨法的原理，可知氨氮的吸收是在膜管（guǎn）裏進行，所以此法須（xū）要（yào）限（xiàn）製廢水中懸浮物的量，以免（miǎn）造成膜脫氨效率降低和堵塞，適用於廢水雜質量不高（gāo）和蒸發冷（lěng）凝水等的脫氨。

3. 沸石脫氨法

利用沸石中（zhōng）的陽離子（zǐ）與（yǔ）廢水（shuǐ）中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。應用沸石脫氨法需要考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒（shāo）法（fǎ）。采用焚燒法時，產生的氨氣需要進（jìn）行處理，此法適合於低（dī）濃度的氨氮廢（fèi）水處理，氨氮的含量應在10--20mg/L。

4.化學沉（chén）澱法

化學沉澱法是（shì）通過在氨氮廢水中投加（jiā）鎂化合（hé）物或（huò）磷酸氫鹽，生成磷酸銨（ǎn）鎂沉澱，從而去除水中的氨氮。其主要是利用以下化學反應：Mg，此法工（gōng）藝（yì）操作相對簡單，反應穩定，適用（yòng）於高濃度氨氮廢水的前處理。

5.化學氧（yǎng）化法

化學氧化（huà）法是利用強氧化劑，將氨（ān）氮直接氧化成氮氣進行脫除的（de）一種方法，折點氯化法是常用的一種，其原理（lǐ）是將（jiāng）氣通入（rù）氨氮廢水中達到某一臨界點，使氨氮轉化為氮氣。該法氨氮去除效率高，不受鹽分，水溫影響，但此（cǐ）法液消耗量大，容易造成二次汙染（rǎn），適用於低濃度氨氮廢（fèi）水的處理。

二、生物脫氮法

生物脫氨（ān）氮的原理：首先（xiān）通過硝化（huà）作用將氨氮氧化成亞硝酸氮(NO-2-N)，再通過硝化作用將亞硝酸氮進一步氧化為硝酸氮(NO3-N)，通過反（fǎn）硝化作用將硝酸氮還（hái）原成氮氣(N2)從水中逸出。反

生物法的優（yōu）點是：可去除多種含氮化合（hé）物（wù），對氨氮可以有效降解，總氨氮去除率可達95%以上，二次汙（wū）染小且運行費用低。然而生物法對水質有嚴（yán）格（gé）的要求，高濃度的氨氮對（duì）微生物活性有阻止作用，會（huì）降低生化係統對有機汙染物的降解效率，從而導致出水（shuǐ）難於達標排放。因此，生物法主要用來處理低（dī）濃度（dù）的氨氮廢水，且沒有或少有毒害物質存在，主要在處理生活汙水以及垃圾滲（shèn）濾（lǜ）液等方麵應用較廣泛（fàn）。常見的氨（ān）氮廢水生物處理工藝（yì）有傳統硝化反硝化、同步硝化反硝化、短程（chéng）硝化反硝化（huà）、厭氧（yǎng）氨（ān）氧化、A/O、A2/O、氧化溝和SBR。

傳統和新開發的脫氮工藝有A/O，兩段活性汙泥法（fǎ）、強氧化好氧生物處（chù）理、短程硝化（huà）反硝化、超聲吹脫處理氨氮法方法等。

1.A/O工藝將前段缺氧段和後段（duàn）好氧段串聯在一起，A段DO不大於0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將汙水中的澱粉、纖維、碳水（shuǐ）化合物等懸（xuán）浮汙染物和可溶（róng）性有機物水解（jiě）為（wéi）有機酸，使大分子有機物分解為小分子（zǐ）有機物，不溶性的有機物轉（zhuǎn）化成可溶性有機物，當這些經缺（quē）氧水解的產物進（jìn）入好氧池進行好氧處理時（shí），提高汙水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養菌將蛋白質、脂肪（fáng）等汙染物進行（háng）氨化（有機鏈上的（de）N或氨基酸中的氨基）遊離出氨（NH3、NH4+），在充足（zú）供氧條件下，自養菌的硝化作用將（jiāng）NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控製返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作（zuò）用將NO3-還原為分子態氮（N2）完（wán）成C、N、O在生態（tài）中的循環，實現汙（wū）水無害化處理。其特點是缺氧池在前，汙水中的有機碳被（bèi）反硝（xiāo）化菌所利用，可減輕其後好氧池的有機負（fù）荷，反硝化反應產生的堿度可以（yǐ）補償好氧池中進行硝化反應對堿度的（de）需求。好氧在缺氧池（chí）之後，可以（yǐ）使反硝化殘留的有機汙染物得（dé）到進一步去除，提高出水水（shuǐ）質（zhì）。BOD5的去除率較（jiào）高可達90～95%以上，但脫氮除磷效果稍差，脫氮效率70～80%，除磷隻有20～30%。盡管如此，由（yóu）於（yú）A/O工（gōng）藝比較簡單，也有其突出（chū）的特點，目前仍是比較普（pǔ）遍采用的工藝。

2.兩段（duàn）活性汙泥法能有效的去除有機物和氨氮，其中二級處於延時（shí）曝氣階段，停留時間（jiān）在36小時左右，汙水濃度在2g/l以下，可以不排泥或（huò）少排泥從而降低汙泥處理費（fèi）用。

3.強氧化好氧生物處理其典型代（dài）表有粉末活性（xìng）炭法（PACT工藝）

粉末活性碳法的主要特點是向曝氣池中投加粉末活性炭（PAC）利用粉末活性（xìng）炭很發達的微孔結構和更大的吸附能力，使溶解氧和營養物質在其表麵富集，為吸附在（zài）PAC 上的微生物提供良好的生活（huó）環境從而提高有機物的降解速率。

近年來國內外（wài）出現了一些全新的脫氮（dàn）工藝，為高濃度氨氮廢水（shuǐ）的脫氮（dàn）處理提供了新（xīn）的途徑（jìng）。主要有（yǒu）短（duǎn）程硝化反（fǎn）硝化、好氧反硝化和厭氧（yǎng）氨氧（yǎng）化等。

4. 短程硝化反硝化

短程（chéng）硝化（huà）反硝化是在同一個反應器中，先在有氧的條（tiáo）件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成（chéng）亞（yà）硝（xiāo）酸鹽，然後在缺氧的條件（jiàn）下，以有機（jī）物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接（jiē）進行反硝化（huà）生成氮氣。短程（chéng）硝化反硝化的影響因素有（yǒu）溫度（dù）、遊離氨、pH值、溶解（jiě）氧等。

該技（jì）術具有（yǒu）很大（dà）的優勢：①節省25%氧供應量，降（jiàng）低（dī）能耗；②減少40%的碳源，在C/N較低的情況下實現反（fǎn）硝化脫氮；③縮短反應（yīng）曆程，節省50%的反硝化池容積；④降低汙泥產量，硝化過程可少產汙泥33%~35%左右，反硝化階段少產汙泥（ní）55%左右。實現短程硝化反硝化（huà）生物脫氮技術的關鍵就是將硝（xiāo）化控製在亞硝酸階段，阻止亞硝酸鹽的進一步氧化。

5. 好氧（yǎng）反硝化

傳（chuán）統脫氮理論認為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其（qí）呼吸鏈在有氧條件下以氧氣（qì）為終末電子受體（tǐ）在缺氧（yǎng）條件下以硝（xiāo）酸根為終末電子受體。所以若進行反硝化反應，需要在缺氧環境下。近年來，好氧反硝化現象不斷被發現和（hé）報道，逐漸受到人們（men）的關注。一些好氧反硝化菌已經被分離出來，有些（xiē）可以同（tóng）時進行好氧反硝化和異（yì）養硝化（如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5）。這樣就（jiù）可以在同一個反應器中實現同步硝化反硝化，簡化了工藝（yì）流程，節省了能量。

6. 厭（yàn）氧氨（ān）氧化（ANAMMOX）和全程自養脫氮(CANON)

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電（diàn）子受（shòu）體直接被氧化成氮氣的過程。

厭氧氨氧（yǎng）化（Anaerobicammoniaoxidation，簡稱ANAMMOX）是指在厭氧條件下，以Planctomycetalessp為代表的微生物直接（jiē）以NH4+為電子供體（tǐ），以NO2-或NO3-為電子受體，將NH4+、NO2-或NO3-轉變成N2的生物氧化過程。該過程利用獨特的生（shēng）物機體以硝酸鹽作為電子供體把氨氮轉化為N2，很大限度的實現了N的循環厭氧硝化，這種耦（ǒu）合的過程對於從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很（hěn）好的前景，對於高氨氮低COD的汙水（shuǐ）由於硝酸鹽的（de）部分氧化，大大節省了能源。目前（qián）推測厭（yàn）氧氨氧化有多種途徑。其中一種是羥氨和（hé）亞硝酸鹽生成N2O的反應，而N2O可以進一步（bù）轉化為氮（dàn）氣（qì），氨被（bèi）氧化（huà）為羥氨。另一種是氨和羥氨反應生成（chéng）聯氨，聯氨被轉化成氮氣並生成4個還原性[H]，還原性[H]被傳遞到亞硝酸還原係統形成羥氨。第三種是：一方麵亞硝酸被還原為NO，NO被還（hái）原為N2O，N2O再（zài）被還原成N2；另一方麵，NH4+被氧化為NH2OH，NH2OH經N2H4，N2H2被轉化為N2。

與傳統生物（wù）法相比，厭（yàn）氧氨氧化無需（xū）外加碳源，需氧量低（dī），無需試劑進行中和，汙泥產量少，是較（jiào）經濟的生物脫氮（dàn）技術。厭氧氨氧化的缺點（diǎn）是反應速度（dù）較慢，所需反應器容積較大，且碳源（yuán）對厭氧氨氧（yǎng）化不利，對於解決可生化性差的氨氮廢水具有現實意義。

全程自養脫氮工藝是近年發展起來的新型脫氮工藝（yì）.其原理是在單一反（fǎn）應器（qì）內（nèi）, 利用好氧（yǎng）氨氧化細（xì）菌（jun1）(AOB)和厭氧氨氧化細菌（jun1）(AnAOB)的協同作用, 將水中的NH4+-N直接轉化為N2, 該工藝不消耗（hào）有機碳源, 耗氧量低且汙泥產量低, 被認為是具（jù）發展前景的（de）脫氮工（gōng）藝。

全程自養脫氮的全（quán）過程實在一個反應器（qì）中完成，其機理尚不清楚（chǔ）。Hippen等人發（fā）現在限製溶解氧（DO濃度為0.8·1.0mg/l）和不加有機（jī）碳源的情況下，有超過60%的氨氮轉化成N2而得以去除。同時（shí）Helmer等通過實驗（yàn）證明在低DO濃度下，細菌以亞硝酸根離子（zǐ）為電子受體，以銨根離子為電子（zǐ）供體，產物（wù）為氮氣。

有實驗用熒（yíng）光原位雜交技術（shù）監（jiān）測全程自養（yǎng）脫氮反應器中的微生物，發現在反應器處於穩定階段時即使在限製曝氣的情況下，反應器（qì）中任然存（cún）在有活性的厭（yàn）氧（yǎng）氨氧化菌，不存在硝化菌（jun1）。有85%的氨氮轉化為氮（dàn）氣。鑒於以上理論（lùn），全程自養脫氮可（kě）能（néng）包括兩步一是將部分氨氮氧化為煙硝酸鹽，二是厭氧氨（ān）氧（yǎng）化。

7.超聲吹脫處理氨氮

超聲吹脫法去除氨氮是一種新型高濃（nóng）度氨氮廢水處理（lǐ）技術，它（tā）是（shì）在傳統的吹脫方法的基礎上，引入超聲波輻射廢水處理技術，將超聲波和吹脫技術聯用而衍生出來的一種（zhǒng）處理氨氮的方法（fǎ）。將（jiāng）這兩種（zhǒng）方法（fǎ）聯（lián）用不僅改進了（le）超聲波（bō）處理廢水成本較高的問題，也彌補了傳統吹脫技術去除氨氮不佳的缺陷，超生吹脫法在保證處理氨氮的效（xiào）果的同時還能對廢水中有機物的降解（jiě）起到一定的（de）提高作（zuò）用。技術特點（1）高濃度氨氮廢水采用90年（nián）代高新技術——超（chāo）聲波（bō）脫氮技術，其總脫氮效率在70~90%，不需要投加化（huà）學藥劑，不需要加（jiā）溫，處（chù）理費用低（dī），處理效果穩定。（2）生化處理采用周期性活性汙泥法（CASS）工藝，建設（shè）費（fèi）用（yòng）低（dī），具有獨特的生物脫氮功能，處理費用低（dī），處（chù）理效果穩定，耐負荷衝擊能力強，不產生汙泥膨脹現象，脫氮效率大（dà）於90%，確保氨氮達標。

8. Bardenpho工藝

該工藝是在（zài）A/O工藝基礎上，增設了一個缺氧段和好氧段，各（gè）段（duàn）反應池均獨立運行（háng），混合液自一好氧（yǎng）池回流至一缺氧池二好（hǎo）氧池無混合液回流（因而須注意，二（èr）缺氧池和二好氧池並非組成一（yī）級A/O工藝）所增設的缺氧段和好氧段起強化（huà）脫氨和提高處（chù）理出水水質的作用。運行過程中，一好氧（yǎng）池的內部回流混合液（yè）、原水中的有機基質及回流汙泥進入一厭氧池，進行反硝化脫（tuō）氮。由於一厭氧池進水中含有較（jiào）多內碳源可（kě）利用因而具有較高的反硝化速率，但與其進水中的食料比有關。好氧一（yī）池的容積一般可按F./M為0.25考慮；在厭氧二池中，由於好氧（yǎng）二池出水中有機物濃度較低，同時也（yě）沒有外加碳（tàn）源因而（ér）反硝化菌主要通過內源（yuán）呼吸作用，以細（xì）胞內碳源進行反硝化，因此反硝化效率較（jiào）低，並與係統（tǒng）的汙泥齡（líng）有關。但這種反硝化作用可有效地提高整個處理係統的反硝化程度，從而（ér）利於提高脫氮（dàn）效率。必要（yào）時，可將少部分進水引入厭氧二池以適當補充碳源，提（tí）高其反硝化速率。該工藝中好（hǎo）氧二（èr）池（chí）的主要作用是進一步降低廢水中的有機物濃度，同時改善出水的（de）表觀性狀由於增設了厭氧二池和好氧二池強化處理（lǐ）作用，該工藝的脫氮效率可以高達（dá）90%~95%(城市汙水)。

9. BABE工藝

在通常的廢水生物處（chù）理工藝中（zhōng），其汙泥經濃縮的上層液或氧化處理（lǐ）後（hòu）脫水濾（lǜ）液均需返回至主體工藝進行（háng）處理。由於汙泥濃縮上層液或脫水濾（lǜ）液（yè）中富含（hán）氮，因而其向主體工藝的返回將增加主體（tǐ）工藝的處理負荷，從而影響處理出水中氮的（de）指標（biāo）。BABE在運行過程中將以A/O方式運行的處理工藝（yì）主流程中回流汙泥的一部分分流入BABE間歇曝氣池，BABE 所處理的對象為含有高濃度的TN的汙泥濃縮上層液或汙泥脫水濾液。通（tōng）過BABE池的間歇曝氣運行，不僅有效地（dì）延長了處（chù）理工藝的汙泥齡，並可對其進液中的氮實（shí）現充分的硝化作用，同時由（yóu）於BABE池的良好消化條件，即較低（dī）的有機負荷及良好的溫度（dù）控製（一般將溫度控製在30℃），有效地提（tí）高了汙泥中硝化菌的數量。BABE池（chí）經間（jiān）歇曝氣後富（fù）含硝化菌的混合液、內（nèi）回流與進水一起進入A/O工藝主流程，可實現充（chōng）分的反（fǎn）硝化脫氮，強化了係（xì）統（tǒng）對氮的去處作（zuò）用。

三、生化聯合法

生化聯合法是同時運用多種生（shēng）物反應器完成廢水處（chù）理的一種技術。基於此技術（shù），在高氨氮廢水處理中，我們（men）可以采取（qǔ）一（yī）係列已有的和新型的生化聯合方法，以降低氨氮的含量並將其轉化為無害（hài）的物質。

如何實施高氨氮廢水的生化聯合法？一般而（ér）言（yán），這種處理方式通常涉及幾個核心步驟：

一（yī）種方法：氧化還原與生化法相結合

通過（guò）將氧化（huà）還原方法與生物學處理法進行結合，可以降低氨氮的含量。一種常（cháng）見的組合（hé）方式是將高氨氮廢水分（fèn）為兩個部分，其中（zhōng）一個部分經過一定程（chéng）度的生物處理，同時將另一個部（bù）分暴露在顆粒狀（zhuàng）硫酸鹽中進行氧（yǎng）化（huà）還原反應，然後將兩部分混合在一起（qǐ），通過顯微（wēi）鏡或其他設備進行監控和調整，以保證處理效果的更大化（huà）。

二種方法：替代模式生化反應

替代模式處理（lǐ）法也是一種比較常見的處理方（fāng）式。這種方法利用一組或多組微生物，以組合（hé）的方式在有機廢水中進行處理。在這種環境中，微生物會根據廢（fèi）水的成分和含有的多種物質進行有機物質的分解，並將其中的氨氮轉化為無機物質，從而實現對高氨（ān）氮廢水的處理。

三種方法：AB/SBR反應器等生化反應器的改進（jìn）

改進（jìn）生物反應器也是一種比較常見的處理高（gāo）氨氮廢水（shuǐ）的方法。AB /SBR 生（shēng）化反（fǎn）應器針對氨氮廢水的處理因其能夠同時處理氨氮、有機物質和硝化物（wù）而成為了一（yī）個很優（yōu）良的（de）選（xuǎn）擇。這種反應器的原理是通過設定不同的溫度（dù）、循環時間和曝氣條件等因（yīn）素，促進不（bú）同菌種的生（shēng）長。此外還可以通過將反應器內的生物培養基與廢水聯合起來實現（xiàn）對廢水的有效處理。

高氨氮廢水處理（lǐ）方法的選擇因情（qíng）況而異，需要根據汙水的成分（fèn）、濃度、容（róng）量（liàng）等因素綜合考慮。傳統的生物法、化學法、物理法（fǎ）雖然能夠有效地降低高氨氮廢水的濃度，但也存在諸多局限，例如處理周期長、成本高等缺點。隨著科（kē）技（jì）的發展，新的高氨氮廢水處理技術不斷湧現，例如納米（mǐ）技術、超聲波技術、電解技術等，它們具有治理效果好、反應速度快、節省能源等特點，將會成為未來高氨氮廢水處理領域的重要發（fā）展方向。