物化法除氨氮的技術(shù)匯總！

時(shí)間變成水 2021-04-10

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氨氮的去除手段我們常用到生化脫氮，但是在一些特殊場(chǎng)合或者應(yīng)急情況下，可能需要用到非生化的手段去去除！

1、吹脫法

吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。廢水中的NH3-N通常以銨離子（NH4+）和游離氨(NH3)的狀態(tài)把持平衡而存在的：

NH4++OH?NH3+H2O

當(dāng)PH為中性時(shí)，NH3-N主要以銨離子（NH4+）形式存在，當(dāng)PH值為堿性，NH3-N主要以游離氨（NH3）狀態(tài)存在吹脫法是在沸水中加入堿，調(diào)節(jié)PH值至堿性，先將廢水中的NH4+轉(zhuǎn)化為NH3，然后通入蒸汽或空氣進(jìn)行解吸，將廢水中的NH3轉(zhuǎn)化為氣相，從而將NH3-N從水中去除。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。

而控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。

在水溫大于25 ℃,氣液比控制在3500左右，滲濾液pH控制在10.5左右，對(duì)于氨氮濃度高達(dá)2000～4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。吹脫法在低溫時(shí)氨氮去除效率不高。

采用超聲波吹脫技術(shù)對(duì)化肥廠高濃度氨氮廢水(例如882mg/L)進(jìn)行了處理試驗(yàn)。最佳工藝條件為pH=11，超聲吹脫時(shí)間為40min，氣水比為1000：1試驗(yàn)結(jié)果表明，廢水采用超聲波輻射以后，氨氮的吹脫效果明顯增加，與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比，氨氮的去除率增加了17%～164%，在90%以上，吹脫后氨氮在100mg/L以內(nèi)。

為了以較低的代價(jià)將pH調(diào)節(jié)至堿性，需要向廢水中投加一定量的氫氧化鈣，但容易生水垢。同時(shí)，為了防止吹脫出的氨氮造成二次污染，需要在吹脫塔后設(shè)置氨氮吸收裝置。

在處理經(jīng)UASB預(yù)處理的垃圾滲濾液(2240mg/L)時(shí)發(fā)現(xiàn)在pH=11.5，反應(yīng)時(shí)間為24h，僅以120r/min的速度梯度進(jìn)行機(jī)械攪拌，氨氮去除率便可達(dá)95%。而在pH=12時(shí)通過曝氣脫氨氮，在第17小時(shí)pH開始下降，氨氮去除率僅為85%。據(jù)此認(rèn)為，吹脫法脫氮的主要機(jī)理應(yīng)該是機(jī)械攪拌而不是空氣擴(kuò)散攪拌。

2、沸石吸附

利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4 進(jìn)行交換以達(dá)到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而，蔣建國等探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結(jié)果表明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力，當(dāng)沸石粒徑為30～16目時(shí)，氨氮去除率達(dá)到了78.5%，且在吸附時(shí)間、投加量及沸石粒徑相同的情況下，進(jìn)水氨氮濃度越大，吸附速率越大，沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。

用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過的豬肥廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果最好，其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率，綜合考慮經(jīng)濟(jì)原因和水力條件，床高18cm(H/D=4)，相對(duì)流量小于7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。

應(yīng)用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時(shí)，產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。

3、膜分離技術(shù)

利用膜的選擇透過性進(jìn)行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮回收率高，無二次污染。蔣展鵬等采用電滲析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機(jī)廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000～3000mg/L，去除率可在85%以上，同時(shí)可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運(yùn)行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率>90%，回收的硫酸銨濃度在25%左右。運(yùn)行中需加堿，加堿量與廢水中氨氮濃度成正比。

乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性，可用于液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜(例如煤油膜)為分離介質(zhì)，在油膜兩側(cè)通過NH3的濃度差和擴(kuò)散傳遞為推動(dòng)力，使NH3進(jìn)入膜內(nèi)，從而達(dá)到分離的目的。

4、MAP（鳥糞石）沉淀法

主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：

Mg2+NH4+PO43-=MgNH4PO4↓

理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽，當(dāng)[Mg2+ ][NH4+ ][PO43-]>2.5×10–13時(shí)可生成磷酸銨鎂(MAP)，除去廢水中的氨氮。穆大綱等采用向氨氮濃度較高的工業(yè)廢水中投加MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O生成磷酸銨鎂沉淀的方法，以去除其中的高濃度氨氮。結(jié)果表明，在pH為8.91，Mg2 ，NH4 ，PO43-的摩爾比為1.25:1:1，反應(yīng)溫度為25℃，反應(yīng)時(shí)間為20min，沉淀時(shí)間為20min的條件下，氨氨質(zhì)量濃度可由9500mg/L降低到460mg/L，去除率達(dá)到95%以上。

由于在多數(shù)廢水中鎂鹽的含量相對(duì)于磷酸鹽和氨氮會(huì)較低，盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部分成本，投加鎂鹽的費(fèi)用仍成為限制這種方法推行的主要因素。海水取之不盡，并且其中含有大量的鎂鹽。Kumashiro等以海水做為鎂離子源試驗(yàn)研究了磷酸銨鎂結(jié)晶過程。鹽鹵是制鹽副產(chǎn)品，主要含MgCl2和其他無機(jī)化合物。Mg2約為32g/L為海水的27倍。Lee等用MgCl2、海水、鹽鹵分別做為Mg2 源以磷酸銨鎂結(jié)晶法處理養(yǎng)豬場(chǎng)廢水，結(jié)果表明，pH是最重要的控制參數(shù)，當(dāng)終點(diǎn)pH≈9.6時(shí)，反應(yīng)在10min內(nèi)即可結(jié)束。由于廢水中的N/P不平衡，與其他兩種Mg2 源相比，鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。

5、化學(xué)氧化法

利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除的一種方法。折點(diǎn)加氯是利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氨氣脫氨，這是最常見的一種化學(xué)氧化法。

折點(diǎn)加氯法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學(xué)脫氮工藝。當(dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此該點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。處理氨氮污水所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯氣。pH值在6～7時(shí)為最佳反應(yīng)區(qū)間，接觸時(shí)間為0.5～2小時(shí)。

折點(diǎn)加氯法處理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進(jìn)行反氯化，以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化時(shí)會(huì)產(chǎn)生氫離子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右（以CaCO3計(jì)）。折點(diǎn)氯化法除氨機(jī)理如下：

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl－

NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O

NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl－

NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl－

折點(diǎn)氯化法最突出的優(yōu)點(diǎn)是可通過正確控制加氯量和對(duì)流量進(jìn)行均化，使廢水中全部氨氮降為零，同時(shí)使廢水達(dá)到消毒的目的。對(duì)于氨氮濃度低（小于50mg/L）的廢水來說，用這種方法較為經(jīng)濟(jì)。為了克服單獨(dú)采用折點(diǎn)加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點(diǎn)，常將此法與生物硝化連用，先硝化再除微量殘留氨氮。

氯化法的處理率達(dá)90%～100%，處理效果穩(wěn)定，不受水溫影響，在寒冷地區(qū)此法特別有吸引力。投資較少，但運(yùn)行費(fèi)用高，副產(chǎn)物氯胺和氯化有機(jī)物會(huì)造成二次污染，氯化法只適用于處理低濃度氨氮廢水。

作為同系的溴來說，在溴化物存在的情況下，臭氧與氨氮會(huì)發(fā)生如下類似折點(diǎn)加氯的反應(yīng)：

Br-+O3+H+ →HBrO+O2

NH3+HBrO→NH2Br+H2O

NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O

NH2Br+NHBr2→N2↑+3Br-+3H+

用一個(gè)有效容積32L的連續(xù)曝氣柱對(duì)合成廢水(氨氮600mg/L)進(jìn)行試驗(yàn)研究，探討B(tài)r/N、pH以及初始氨氮濃度對(duì)反應(yīng)的影響，以確定去除最多的氨氮并形成最少的NO3-的最佳反應(yīng)條件。發(fā)現(xiàn)NFR(出水NO3--N與進(jìn)水氨氮之比)在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中與Br-/N成線性相關(guān)關(guān)系，在Br-/N>0.4，氨氮負(fù)荷為3.6～4.0kg/(m3·d)時(shí)，氨氮負(fù)荷降低則NFR降低。出水pH=6.0時(shí)，NFR和BrO--Br(有毒副產(chǎn)物)最少。BrO--Br可由Na2SO3定量分解，Na2SO3投加量可由ORP控制。

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