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高氨氮废水处理技术
污水中的含氮化合物主要有四种，即有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮以及硝酸盐氮，其中氨氮是最主要的存在形式。氨氮在污水中的存在形式有两种，即游离氨（NH3）与离子状态的氨盐（NH4+），高氨氮废水排入水体，会使水体产生富养分化现象，严峻威逼水环境的平安。因此，如何经济、高效地处理高氨氮废水是保障水环境平安的首要任务。本文从高氨氮废水的来源、水质特征、危害和处理技术等方面进行探究，以期促进高氨氮废水处理技术的进展。1、高氨氮废水来源及水质特征高氨氮废水具有来源广、水质多变等特点，包括化肥废水、味精废水、焦化废水、垃圾渗滤液、煤气废水、养殖废水等。氮素是化肥的主要成分，生产化肥的过程中氮元素会大量进入废水中，以氨氮的形式存在于废水中，化肥废水的氨氮浓度为400～700mg/L、CODCr（化学需氧量）为400～600mg/L。味精生产流程一般为：制糖-谷氨酸发酵-中和提取-精制，其中，谷氨酸发酵工艺中会产生大量的高氨氮废水，氨氮浓度高达5000～6000mg/L，此外味精废水也是典型的高浓度有机废水，废水中的CODCr为20000～30000mg/L。原煤高温干馏、煤气净化等过程会产生大量焦化废水，焦化废水的水质成分与生产工艺有关，一般焦化废水中氨氮的浓度为200～700mg/L。城市化的快速进展使居民产生的生活垃圾越来越多，垃圾进入填埋场后，垃圾本身的水分进入土壤，会形成一种高浓度难降解的垃圾渗滤液，垃圾渗滤液中氨氮的浓度高达2000mg/L。煤气生产过程中产生的煤气废水含大量的氨氮以及CODCr，一般煤气废水中氨氮的浓度为200～250mg/L、CODCr为1200～1400mg/L。养殖企业动物粪便、尿液的集中排放带来的环境问题不容忽视，养殖废水也是高氨氮废水之一。养殖企业废水中氨氮的浓度为800～2200mg/L、CODCr为3000～12000mg/L。常见的六种高氨氮废水水质指标总结如表1所示，通过比较发觉，不同企业产生的废水中氨氮的含量差别很大，呈现出高氨氮高COD、低氨氮低COD、低氨氮高COD三个特点。因此，高氨氮废水的差异性也导致高氨氮废水处理难度的增加。2、高氨氮废水危害图1为自然界中氨氮转化示意图，由该图可以看出，氨氮在氮形态转化过程中起重要作用。有机的降解主要有两种途径：一是有机物在氨氧化菌的作用下生成氨氮，在高pH值下氨氮会形成游离氨，合适条件下游离氨会吹脱进入空气中；二是有机物被转化成氨氮后，氨氮在亚硝化菌作用下转化成亚硝酸氮，亚硝酸氮在硝酸菌作用下转化为硝酸氮，以上过程是氨氮转化的硝化作用，硝酸氮与亚硝酸氮在反硝化菌的作用下被还原成氮气。由以上分析可知，在含氮有机物降解的两种途径中，氨氮起桥梁作用，一旦氨氮这一核心产物消失问题，整个氨氮循环将受到影响。高氨氮废水的排放具有四种危害：一是水体富养分化，高氨氮废水的排放会破坏水环境系统平衡，导致水体富养分化加重；二是影响水厂运行，高氨氮水源水进入水厂后会影响水厂出水水质，使水厂出水产生异味；三是影响水生生物，水中硝化菌的硝化作用会消耗大量的溶解氧，氨氮需氧量在总需氧量中占比较大，因此会导致水体严峻缺氧，对鱼类、好氧水生物的生长不利；四是危害人类健康，高氨氮废水在氨氮转化成氮气的过程中会产生大量的硝酸盐和亚硝酸盐，它们是诱发高铁血红蛋白的主要因素。综上分析，对高氨氮废水进行有效的处理是确保水环境平安与居民饮用水平安的一项重要任务。3、主要处理技术高氨氮废水水质变化较大，依据不同的水质产生了不同的处理方法。目前，广泛应用的方法主要有物化法与生物法，在处理高氨氮废水的实际工程应用中，两种方法都取得了较好的经济效益。3.1物化法3.1.1吹脱法吹脱法是一种典型的高氨氮废水物理处理法，其原理如式（1）所示。向高氨氮废水中加入碱，上升废水的pH值，由于OH-浓度增加，电离平衡向右进行产生氨气，然后再吹脱塔中将氨气吹脱至空气中。周伟博等采纳吹脱联合MAP法处理百草枯高氨氮废水。小试试验结果表明，吹脱联合MAP法能够使百草枯废水中氨氮浓度从23066mg/L降至26.99mg/L，氨氮的去除效率高达99.9%。当试验工况为pH=10.5、气液比为3870、水温为43～47℃、吹脱时间为6.5h时，吹脱法对氨氮的去除效率达到99.9%，能够达到小试试验的去除效率。MAP法适用于中低浓度高氨氮废水，处理成本较高，吹脱联合MAP法能够解决这一问题，同时还能够去除COD，去除率可达60%。3.1.2电解法电解法主要利用具有催化活性的电极对水中的氨氮进行氧化，以达到对氨氮去除的目的。鲁剑等采纳体积为1L的玻璃烧杯作为反应器，阳极电极采纳Ti/RuO2-IrO2、阴极材料为不锈钢板、电极的面积为50cm2、电极间距为2c