水中氨氮的去除方法 

 廢(fèi)水中的氮常以合氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處(chù)理把大多數有機氮轉化爲氨，然後可進一步轉化爲硝酸鹽。

 水中氨氮的去除方法有多種，但目前常見的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇性交換(huàn)吸附、空氣吹脫及折點(diǎn)氯化等。

 下面我們(men)詳細介紹一下這幾(jǐ)種水中氨氮的去除方法：

01 生物硝化與反硝化(生物陳氮法)

(一) 生物硝化

在好氧條件下，通過(guò)亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，将氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過(guò)程，稱(chēng)爲生物硝化作用。生物硝化的反應過(guò)程爲：

 由上式可知：(1)在硝化過(guò)程中，1g氨氮轉化爲硝酸鹽氮時需氧4.57g；(2)硝化過(guò)程中釋放出H+，将消耗廢(fèi)水中的堿度，每氧化lg氨氮，将消耗堿度(以CaCO3計) 7.lg。

 影響硝化過程的主要因素有：(1)pH值   當pH值爲8.0～8.4時(20℃)，硝化作用速度快。由於(yú)硝化過程中pH将下降，當廢水堿度不足時，即需投加石灰，維持pH值在7.5以上；(2)溫度   溫度高時，硝化速度快。亞硝酸鹽菌的适宜水溫爲35℃，在15℃以下其活性急劇降低，故水溫以不低於(yú)15℃爲宜；(3)污泥停留時間   硝化菌的增殖速度很小，其大比生長速率爲 ＝0.3～0.5d-1(溫度20℃，pH8.0～8.4)。爲瞭(le)維持池内一定量的硝化菌群，污泥停留時間 需要大於(yú)硝化菌的小世代時間 。在實際運行中，一般應取 ＞2 ,或 ＞2 ；(4)溶解氧   氧是生物硝化作用中的電子受體
，其濃度太低将不利於(yú)硝化反應的進行。一般，在活性污泥法曝氣池中進行硝化，溶解氧應保持在2～3mg/L以上；(5)BOD負荷   硝化菌是一類自養型菌，而BOD氧化菌是異養型菌。若BOD5負荷過高，會使生長速率較高的異養型菌迅速繁殖，從而佼白養型的硝化菌得不到優勢，結果降低瞭(le)硝化速率。所以爲要充分進行硝化，BOD5負荷應維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。

 (二) 生物反硝化 

在缺氧條件下，由於(yú)兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N還原成N2的過程，稱(chēng)爲反硝化。反硝化過程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇作碳源爲例，其反應式爲：

 6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O  

6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-  

由上可見，在生物反硝化過(guò)程中，不僅可使NO3--N、NO2--N被還(hái)原
，而且還(hái)可位有機物氧化分解
。

 影響反硝化的主要因素：(1)溫度  溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20～40℃爲宜。苦在氣溫過低的冬季，可採(cǎi)取增加污泥停留時間、降低負荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH值  反硝化過程的pH值控制在7.0～8.0；(3)溶解氧  氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應器内溶解氧應控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有機碳源  當廢水中含足夠的有機碳源，BOD5/TN＞(3～5)時，可無需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低於(yú)這個比值時
，就需另外投加有機碳。外加有機碳多採(cǎi)用甲醇。考慮到甲醇對溶解氧的額外消耗，甲醇投量一般爲NO3--N的3倍。此外，還可利用微生物死亡；自溶後釋放出來的那部分有機碳，即"内碳源"，但這要求污泥停留時間長或負荷率低，使微生物處於(yú)生長曲線的靜止期或衰亡期，因此池容相應增大。

02 沸石選擇性交換吸附 

 沸石是一種矽鋁酸鹽，其化學組成可表示爲(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2•nH2O (m＝2～10，n＝0～9)，式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二價陽離子，M+代表Na+、K+等一價陽離子，爲一種弱酸型陽離子交換劑。在沸石的三維空間結構中，具有規則的孔道結構和空穴，使其具有篩分效應，交換吸附選擇性、熱穩定性及形穩定性等優良性能。天然沸石的種類很多，用於(yú)去除氨氮的主要爲斜發(fā)沸石。

 斜發沸石對某些陽離子的交換選擇性次序爲：K+，NH4+＞Na+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+。利用斜發沸石對NH4+的強選擇性，可採(cǎi)用交換吸附工藝去除水中氨氮。交換吸附飽(bǎo)和的拂石經再生可重複利用。

 溶液pH值對沸石除氨影響很大。當pH過高，NH4+向NH3轉化，交換吸附作用減弱；當pH過低，H+的競争吸附作用增強，不利於(yú)NH4+的去除。通常，進水pH值以6～8爲宜。當處(chù)理合氨氮10～20mg/L的城市進水時，出水濃度可達lmg/L以下。穿透時通水容積約100～150床容。沸石的工作交換容量約0.4×10-3n-1mol/g左右。

 吸附铵達到飽(bǎo)和的沸石可用5g/L的石灰乳或飽(bǎo)和石灰水再生。再生液用量約爲處理水量的3～5%。研究表明，石灰再生液中加入0.1mol的NaCl，可提高再生效率。針對石灰再生的結垢問題，亦有採(cǎi)用2％的氯化鈉溶液作再生液的，此時再生液用量較大。再生時排出的高濃度合氨廢液需要進行處理，其處理方法有：(1)空氣吹脫 吹脫的NH3或者排空，或者由量H2S04吸收作肥料；(2)蒸氣吹脫 冷凝液爲1%的氨溶液，可用作肥料；(3)電解氧化(電氯化) 将氨氧化分解爲N2。

03 空氣吹脫

  在堿性條件下(pH＞10.5)，廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在(圖20-2)。讓廢水與空氣充分接觸(chù)，則水中揮發性的NH3将由液相向氣相轉移，從(cóng)而脫除水中的氨氮。吹脫塔内裝填木質或塑料闆條填料，空氣流由塔的下部進入
，而廢水則由塔頂落到塔底集水池。

影響(xiǎng)氨吹脫(tuō)效果的主要因素有：

 (1)pH值  一般将pH值提高到10.8～11.5；

 (2)溫度  水溫降低時氨的溶解度增加，吹脫效率降低。例如，20℃時氨去除率爲90～95％，而10℃時降到約75%，這爲吹脫塔在冬季運行帶(dài)來(lái)困難； 

(3)水力負(fù)荷  水力負(fù)荷(m3/m2．h)過大，将破壞高效吹脫所需的水流狀态，而形成水幕；水力負(fù)荷過小，填料可能沒有适當(dāng)濕潤
，緻使運行不良，形成幹塔。一般水力負(fù)荷爲2.5～5m3/m2•h；

 (4)氣水比  對於(yú)一定塔高
，增加空氣流量，可提高氨去除率；但随著(zhe)空氣流量增加，壓降也增加，所以空氣流量有一限值。一般，氣/水比可取2500～5000(m3/m2)；

 (5)填料構型與高度  由於(yú)反複濺水和形成水滴是氨吹脫的關鍵，因此填料的形狀、尺寸
、間距、排列方式夠都對(duì)吹脫效果有影響。一般，填料間距40～50mm，填料高度爲6～7.5m。若增加填料間距，則需更大的填料高度； 

(6)結垢控制  填料結垢(CaCO3)特降低吹脫塔的處理效率。控制結垢的措施有：用高壓水沖洗垢層(céng)；在進水中投加阻垢劑：採(cǎi)用不合或少含CO2的空氣吹脫(如尾氣吸收除氨循環使用)；採(cǎi)用不易結垢的塑料填料代替木材等。

 空氣吹脫法除氨，去除率可達60～95%，流程簡單，處(chù)理效果穩定，基建費和運行費較低，可處(chù)理高濃度合氨廢水。但氣溫低時吹脫效率低，填科結垢往往嚴重幹擾運行，且吹脫出的氨對環境産(chǎn)生二次污染。

04 折點氯化

 投加過量氯或次氯酸鈉，使廢水中氨完全氧化爲N2的方法，稱(chēng)爲折點(diǎn)氯化法，其反應可表示爲：

 NH4+十1.5HOCl→0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl-  

由反應式可知，到達(dá)折點的理論需氯(C12)量爲7.6kg/kg(NH3-N)，而實際需氯量在8～10kg/kg(NH3-N)。在pH＝6～7進行反應，則投藥量可少。接觸(chù)時間一般爲0.5～2h。嚴格控制pH值和投氯量，可減少反應中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有機物。

 折點氯化法對氨氮的去除率達90～100%，處(chù)理效果穩定，不受水溫影響，基建費用也不高。但其運行費用高；殘(cán)餘氯及氯代有機物須進行後處(chù)理。

 在目前採(cǎi)用的四種脫氮工藝中，物理化學法由於(yú)存在運行成本高、對環境造成二次污染等問題，實際應用受到-定限制。而生物脫氮法能餃爲有效和徹底地除氮，且比較經濟，因而得到較多應用。

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