淺析氨氮廢水處理技術

隨著工農業(yè)生產的發(fā)展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放量急劇增加，已成為環(huán)境的主要污染源，并引起各界的關注。經濟有效地控制氨氮廢水污染已經成為當今環(huán)境工作者所面臨的重大課題。

1氨氮廢水的來源

　　含氮物質進入水環(huán)境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方面。含氮物質進入水環(huán)境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區(qū)徑流和生物固氮等。人類的活動也是水環(huán)境中氮的重要來源，主要包括未處理或處理過的城市生活和工業(yè)廢水、各種浸濾液和地表徑流等。人工合成的化學肥料是水體中氮營養(yǎng)元素的主要來源，大量未被農作物利用的氮化合物大部分被農田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中。隨著石油、化工、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，城市生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升。近年來，隨著經濟的發(fā)展，越來越多含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了大的危害。氮在廢水中以有機態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)以及亞硝態(tài)氮(NO2--N)等多種形式存在，而氨態(tài)氮是主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮，主要來源于生活污水中含氮有機物的分解，焦化、合成氨等工業(yè)廢水，以及農田排水等。氨氮污染源多，排放量大，并且排放的濃度變化大。

2氨氮廢水的危害

水環(huán)境中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響：

(1)由于NH4+-N的氧化，會造成水體中溶解氧濃度降低，導致水體發(fā)黑發(fā)臭，水質下降，對水生動植物的生存造成影響。在有利的環(huán)境條件下，廢水中所含的有機氮將會轉化成NH4+-N，NH4+-N是還原力強的無機氮形態(tài)，會進一步轉化成NO2-N和NO3-N。根據(jù)生化反應計量關系，1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43g，氧化成NO3--N耗氧4.57g。

(2)水中氮素含量太多會導致水體富營養(yǎng)化，進而造成一系列的嚴重后果。由于氮的存在，致使光合微生物(大多數(shù)為藻類)的數(shù)量增加，即水體發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象，結果造成：堵塞濾池，造成濾池運轉周期縮短，從而增加了水處理的費用;妨礙水上運動;藻類代謝的終產物可產生引起有色度和味道的化合物;由于藍-綠藻類產生的毒素，家畜損傷，魚類死亡;由于藻類的腐爛，使水體中出現(xiàn)氧虧現(xiàn)象。

(3)水中的NO2-N和NO3-N對人和水生生物有較大的危害作用。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水，會發(fā)生高鐵血紅蛋白癥，當血液中高鐵血紅蛋白含量達到70mg/L，即發(fā)生窒息。水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺，而亞硝胺是“三致”物質。NH4+-N和氯反應會生成氯胺，氯胺的作用比自由氯小，因此當有NH4+-N存在時，水處理廠將需要更大的加氯量，從而增加處理成本。近年來，含氨氮廢水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時有發(fā)生，我國長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域都有過相關報道，相應地區(qū)曾出現(xiàn)過諸如藍藻污染導致數(shù)百萬居民生活飲水困難，以及相關水域受到了“牽連”等重大事件，因此去除廢水中的氨氮已成為環(huán)境工作者研究的熱點之一。

3氨氮廢水處理的主要技術

目前，國內外氨氮廢水處理有折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法，這些技術可分為物理化學法和生物脫氮技術兩大類。

3.1生物脫氮法

　　微生物去除氨氮過程需經兩個階段。階段為硝化過程，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程。第二階段為反硝化過程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或低氧條件下，被反硝化菌(異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類很多)還原轉化為氮氣。在此過程中，有機物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分為3類，分別是多級污泥系統(tǒng)、單級污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。

3.1.1多級污泥系統(tǒng)

　　此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點是流程長、構筑物多、基建費用高、需要外加碳源、運行費用高、出水中殘留一定量甲醇等。

3.1.2單級污泥系統(tǒng)

　　單級污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比，A/O工藝具有流程簡單、構筑物少、基建費用低、不需外加碳源、出水水質高等優(yōu)點。后置式反硝化系統(tǒng)，因為混合液缺乏有機物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯(lián)池子組成，通過改換進水和出水的方向，兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。該系統(tǒng)本質上仍是A/O系統(tǒng)，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高，且一般必須配置計算機控制自動操作系統(tǒng)。

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