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高浓度氨氮废水处理方法
水体中的各种氮素主要以有机氮和无机氮的形式存在。其中，有机氮主要包括蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等;而无机氮一般指氨态氮、亚硝态氮(NO2)和硝态氮(NO3)。氨态氮即氨氮，一般指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH+4)形式存在的氮。氨氮废水来源有许多，如生活污水，农业浇灌废水、食品加工废水、化肥、冶金生产废水、炼油厂和制药厂废水等。随着我国经济的高速进展，产生了大量高浓度氨氮废水。氨氮废水的大量排放，导致水体中氨氮大量富集，引起水体的富养分化与恶化，对水环境造成巨大危害，不仅严峻影响了人们的正常生活，甚至危害了人们的身体健康，社会影响巨大。因此，国家在氨氮废水的排放要求方面也制定了越来越严格的法规与排放标准。目前，除了合成氨、肉类加工、钢铁等12个行业执行相应的国家行业标准(通常一级标准为25mg/L)外，其他均需遵守国家标准GB8978-1996污水综合排放标准。该标准明确1998年后新建单位氨氮最高允许排放浓度为15mg/L。氨氮废水的处理方法和工艺有许多种，主要有物化法和生物法。物化法包括吹脱法、离子交换法、折点氯化法、化学沉淀法、膜分别法、高级氧化法、电解法、土壤浇灌法等。生物法包括硝化—反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O、A2/O、SBR、氧化沟等。1、物化法1.1吹脱法在废水中氨氮多以铵离子(NH+4)和游离氨(NH3)的状态存在，两者保持平衡，平衡关系为：NH3+H2O→NH+4+OH-。这个平衡受pH值影响。当废水pH值上升时，OH-离子增多，该平衡反应向左移动，有利于NH+4生成游离态的NH3，从而使得游离氨所占比例增大，游离氨易于从水中逸出。当废水的pH值上升到11左右时，废水中的氨氮几乎全部以NH3的形式存在，再加上曝气吹脱的物理作用，则可促使NH3更简单从水中逸出，向大气转移。此外，该反应为放热反应，温度上升，反应方程向左移动，也有利于NH3从水中逸出。依据此原理，可以采纳吹脱法来去除废水中氨氮，吹脱法一般分为空气吹脱法、水蒸汽吹脱法(汽提法)和超重力吹脱法。1.1.1空气吹脱法空气吹脱法去除氨氮的原理是：在碱性条件下，通过外力将空气鼓入需要脱氨处理的废水中，同时在废水中使鼓入的空气和废水充分接触，废水中溶解的游离态氨将穿过废水界面，向外界空气转移，从而达到去除氨氮的目的。目前，空气吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多，吹脱速率高，处理费用相对较低，但随着氨氮浓度的降低，特殊是当氨氮质量浓度低于1g/L以下时，吹脱速率显著降低。气液比、pH值、气体流速、温度、初始浓度等是影响吹脱法处理效果的主要因素。现有吹脱装置主要有吹脱池和吹脱塔，由于前者效率低，易受外界环境影响，因此多采纳吹脱塔装置。通常采纳逆流操作，塔内装有肯定高度的填料以增加气—液传质面积，从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。空气吹脱法的优点是：具有稳定的氨氮去除率，工艺操作简洁，氨氮容积负荷大等。缺点是：吹脱过程中易使填料层结垢，使废水流通不畅，从而影响设备的正常运行;同时，吹脱工艺需要调整废水pH值，需投加大量碱，从而使废水处理成本增高;另外，经空气吹脱处理后，废水中还含有少量氨氮，处理后的废水时常不能达到国家排放标准。因此，吹脱法通常与其他方法联合使用。1.1.2水蒸汽吹脱法(汽提法)汽提法去除氨氮的原理是：大量蒸汽与废水接触，将废水中游离氨蒸馏出来，以达到去除氨氮的目的。当向废水中通入水蒸汽时，两液相在填料表面上逆流接触进行热和物质交换，当水溶液的蒸汽压超过外界的压力时，废水就开头沸腾，氨就加速转为气相。此外，气泡表面之间形成自由表面，废水中的氨不断向气泡内蒸发集中，当气泡上升到液面上裂开释放出其中的氨，大量的气泡扩大了蒸发表面，强化了传质过程，通入的蒸汽上升了废水的温度，从而也提高了肯定pH值时被吹脱的分子氨的比率。汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水，操作条件与空气吹脱法类似，氨氮去除率高，但汽提法工艺处理成本高，操作条件难掌握，消耗动力高等。1.1.3超重力吹脱法空气吹脱法和水蒸汽吹脱法一般采纳填料塔作为吹脱设备，而超重力吹脱法是利用超重力设备———超重机取代传统的填料塔作为吹脱设备，以空气为气提剂，将水中的游离氨解吸到气相中的氨氮废水治理方法。氨氮废水加碱调整pH值为10~11后进入超重机处理。废水经超重机分布器匀称喷洒在填料内缘，在超重力作用下，液体被填料粉碎成液滴，沿填料径向甩出，经筒壁汇合后从超重机底部流出。同时，空气经超重机进气口进入超重机壳体，在肯定风压下，由超重机转子外腔沿径向进入内腔。在填料层内，气液两相在大的气液接触面积的状况下完成气液接触，将水中的游离氨吹出。