在我國工業快速發展的同時, 各種污染物的排放量也不斷增加, 對環境尤其是水體造成了嚴重的污染, 水環境中氨氮的污染因子的濃度值也在上升。本文對污水中氨氮生物處理的一些技術進行了簡單地介紹, 其中包括物化法和生物法，并簡單探討了各種方法的特點。

　　《水利信息化》水利工程師論文發表期刊，經主管單位中華人民共和國水利部和新聞出版總署的批準，自2010年4月起《水利水文自動化》更名為《水利信息化》，指導單位為水利部信息化工作領導小組辦公室，主辦單位為水利部南京水利水文自動化研究所。更名后的《水利信息化》雜志以服務水利行業信息化建設為宗旨，緊緊圍繞水利信息化建設的主要任務，權威發布水利信息化建設政策、法規和標準，及時介紹水利信息化建設的經驗和成果，介紹國內外信息化建設現狀及信息技術發展趨勢，敏銳追蹤信息化建設熱點、難點和焦點，推動信息化技術在水利行業的應用，促進水利現代化水平的快速提升。

　　引言

　　氨氮污水排入水體, 特別是流動較緩慢的湖泊、海灣, 容易引起水中藻類及其它微生物大量繁殖, 形成富營養化污染, 嚴重時會使水中溶解氧下降, 魚類大量死亡, 甚至會導致湖泊滅亡。污水中氨氮含量高低是污水新鮮程度的指標。氨氮還會使給水消毒和工業循環水殺菌處理過程中增大用氯量, 使自來水處理廠運行困難, 造成飲用水的異味。因此污水排放前必須脫氮或降低氮的含量。通過活性污泥法脫氮是一種運行穩定，費用低廉的處理方法。

　　1　氨氮污水的來源

　　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污水. 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、動物排泄物等新鮮污水中氨氮初始含量并不高, 但由于污水中有機氮的脫氨基反應, 在污水積存過程中氨氮濃度會迅速增加。不同種類的工業污水中氨氮濃度千變萬化, 即使同類工業不同工廠的污水中其濃度也各不相同.以某化工廠香蘭素生產污水為例, 其氨氮濃度高達6～7×104 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污水處理技術, 降低污水處理的成本。

　　2 處理方法及研究

　　2.1 物化法

　　2.1.1 吸附法

　　吸附法是利用沸石中的陽離子與污水中的NH+4 進行交換以達到脫氮的目的。沸石法一般被用于處理低濃度含氨污水。利用沸石對氨氮的強選擇性交換, 聯合生物作用處理污水實驗表明此方法可行。羅鵬安等把此方法應用于活性污泥法、SBR 工藝和A—A—O 中, 實驗結果表明, 此工藝結合活性污泥法、SBR 工藝和A—A—O, 能使污水氨氮由進水平均45 mg/L分別降至9.7 mg/L、14 mg/ L 和

　　13.3 mg/L。但是應用沸石脫氨法必須考慮沸石再生問題,通常再生法有液法和焚燒法。采用焚燒法時, 產生的氨氣必須進行處理。馮啟明通過用硫酸改性過的幾種非金屬礦(坡縷石、斜發沸石、膨潤土) 作吸附劑來吸附焦化污水中的NH3—N 進行了試驗研究, 試驗結果表明, NH3—N 去除率達75%, 具有一定的應用價值。非金屬礦產來源豐富, 分布范圍廣, 價格低廉, 用改性非金屬礦作吸附劑吸附處理污水中的NH3—N 后, 可使處理后的污水用于熄焦循環使用,節約用水, 減少污水排放量, 降低生產成本; 吸附NH3 N 后生成的粘土- NH3—N 復合物用作農用氮素肥使用, 變廢為寶, 同時還降低了對大氣和水的污染, 有較大的實用價值。

　　2.1.2 MAP 沉淀法

　　沉淀法的原理是向含有高濃度氨氮的污水中投加磷鹽和鎂鹽, 可生成磷酸銨鎂(MAP) , 來除去污水中的氨氮。穆

　　大綱等采用此方法處理含氨氮濃度較高的焦化污水, 結果表明, 在pH 為8. 91 時, Mg2+：NH4+:PO3-4 的摩爾比為1. 25:1:1, 反應溫度為25℃, 反應時間為20 min, 沉淀時間為20 min 的條件下, 氨氨質量濃度可由9 500 mg/L 降低到460 mg/L, 去除率達到95%以上。劉小瀾探討了在pH為8.5—9.5 的條件下, 投加的藥劑Mg2+ NH4+ PO3-4 ( 摩爾比)為1.4:1:0.8 時, 污水中氨氮去除率達99%以上, 出水氨氮的質量濃度由2 000 mg/L 降至15mg/ L。史世莊也對此法做了研究, 實驗結果表明, 當Mg2+：NH4+：PO3-4 為1：1：1時, 在pH=8—10 的條件下, 無論是均合池的生化進水還是混沉池的生化外排水, 都可以將其氨氮質量濃度脫除至10 mg/ L 以下。盡管此法生成的磷酸銨鎂可以作為農肥而抵消一部分成本, 但投加鎂鹽的費用仍成為限制其推廣的主要因素。

　　2.1.3 離子交換法

　　離子交換法是利用連接在強酸性陽離子交換樹脂上的磺酸基(—SO3H) 上的H+離子與污水中的NH+4 相互交換,從而去除污水中的氨氮。劉寶敏等人對此方法作了一些研究,在靜態條件下, 樹脂對污水中氨氮的吸附量為133mg/ g , 對氨氮的最大吸附率為90. 87%。結果表明具有吸附平衡快, 吸附能力強的特點。在動態實驗條件下, 當污水流速為0. 139—1.667m L/ s, 氨氮吸附率大于97%時, 樹脂對氨氮的最大吸附量大于25 mg/g, 失效的樹脂用0.5 mol/ L 稀硫酸再生后, 可連續使用。在本文條件下, 樹脂連續再生10次, 性能沒有發生變化。但是離子交換法樹脂用量較大, 再生頻繁, 污水需預處理除去懸浮物的缺點在一定程度上限制了此方法的使用。

　　2.1.4 復合高鐵酸鹽

　　復合高鐵酸鹽是利用高鐵的氧化作用使污水中部分NH4+氧化成NO3—N 而不生成NO2—N, 因而有利于后續工藝的處理; 另一部分鹽則被高鐵分解所產生的Fe(OH)3 和Fe3+ 吸附、電中和, 絮凝后以沉淀的形式析出, 從而使水中NH3- N 得以有效地去除。冉春玲等研究了復合高鐵酸鹽對低濃度的焦化污水中氨氮的脫除作用, 氨氮脫除率可達98%以上, 處理后污水氨氮質量濃度僅為0. 034 5 mg/ L, 遠低于國家排放標準, 且無色、無味。該方法與投加其他絮凝劑( 如聚鐵、聚鋁加聚丙烯酞胺等) 作三級處理的方法相比,不僅加入量小, 處理效果更好, 處理成本基本相當, 且無二次污染, 在污水的深度處理方面具有重要的應用推廣意義。當用復合高鐵酸鹽處理高濃度焦化污水( 氨氮質量濃度2 935 mg / L) 時, 氨氮脫除率可達56%左右。經處理后的NH3—N 濃度基本可滿足生化處理對氨氮的要求, 與傳統的蒸氨工藝相比, 該方法設備投資少, 工藝簡單。但由于高鐵的價格較高, 其經濟性欠佳。如果高鐵的生產成本能進一步降低, 也有望取代現有的蒸氨工藝。

　　2.2 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. 汪蘋等采用SBR 技術處理高氨氮污水, 在曝氣段實現高氨氮污水的好氧硝化/ 反硝化處理。通過實驗研究, 她們提出的反應序列為: 一段缺氧—好氧曝氣—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400 mg / L 以下,采用生物脫氮技術處理高濃度氨氮污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, 在處理高氨氮污水時, 采用生物處理前, 一般要首先進行物化處理。

　　2.3 液膜法

　　自從1986 年被發現以來, 乳狀液膜得到了廣泛的研究, 被認為是有可能成為繼萃取法后的第2代分離純化技術, 尤其適用于低濃度金屬離子提純以及污水處理等過程. 乳狀液膜法去除氨氮的機理是:氨態氮( NH3-N) 易溶于膜相( 油相) , 它從膜相外高濃度的一側, 通過膜相的擴散遷移, 到達膜相內側與內相界面. 李可彬等研究了用乳狀液膜法去除污水中的氨氮, 考察了各種因素對氨氮去除率的影響, 選用的液膜體系可使氨氮含量1×103 mg / L 以上的污水, 一級去除率達97%以上.但是液膜技術處理污水存在著一對矛盾: 為了使液膜有較大的比表面積, 顆粒越小越容易提高氨氮的去除效率; 同時, 顆粒越小, 越容易發生乳化, 使得油水分相困難, 從而使得污水的COD 增大. 特別是當水中存在親油性有機物時, 將會使得液膜有機相的再生困難. 如何防止乳化及減少對污水的二次污染是液膜分離技術需要著力研究的內容.

　　2.3.1物反應器技術

　　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污水處理系統, 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, 為保持構筑物中有足夠數量的硝化菌以完成生物硝化作用, 在維持較長污泥齡的同時也相應增大了構筑物的容積. 此外, 絮凝性較差的硝化菌常會被二沉池的出水帶出, 硝化菌數量的減少影響硝化作用, 進而降低了系統的脫氮效率. 膜生物反應器能夠完全截留微生物, 可以有效防止硝化菌的流失, 是一種比較理想的硝化反應器。

　　結束語

　　目前，氨氮污水處理技術及研究情況看, 采用物化手段和生物脫氮的聯合處理技術處理氨氮污水是可行的。這種聯合處理技術可以保證氨氮污水處理的有效性和經濟性。

　　參考文獻

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