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高濃度氨氮廢水的處理技術及研究進展

文檔作者：趙銀芝，俞斌，程光偉文檔來源：山東省東明縣環(huán)境保護局		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月06日
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2015年第1期(總第112期)
婦；夏占節(jié)銘
ENERGY ANO ENERGY CONSERVATION 2015年1月
高濃度氨氮廢水的處理技術及研究進展
趙銀芝，俞斌，程光偉
(山東省東明縣環(huán)境保護局，山東菏澤274500)
摘要：通過介紹幾種高濃度氨氮廢水的處理方法如離子交換法、吹脫法、化學沉淀法、汽提法及生物脫氮技術等，
分析了它們的處理原理及研究現(xiàn)狀，為處理高濃度氨氮廢水提供理論依據。
關鍵詞：氨氮；廢水；處理技術
中圖分類號j s2lO．4 文獻標識碼： A 文章編號：2095一0802一(2015)01一0116—02
Treatment Technology of Hi咖y Comentrated AmmoIlia—Nitrogen Wastewater and the Research
Progress
ZHAO Yinzhi，YU Bin，CHENG Guangwei
(Dongming EnVironmental Protection Bureau of Shandong ProVince，Heze 274500，Shandong，China)
Abstract． By intmducing several treatment technology of highly concentmted ammonia—nitmgen wastewater such as ion exchange
process，air stripping method，chemical precipitation method，vaporizing extract pmcess and biological nitrogen
remoVal technology，
tlle treatment theory and research status of them are analyzed to provide theoretical basis for the treatment of highly concentrated
ammonia—nitrogen wastewateL
Key words： ammonia—nitrogen； wastewater；treatment technology
0引言l吹脫法及汽提法
《2012年中國海洋環(huán)境狀況公搠中顯示，2012
年中國海洋赤潮災害多發(fā)，全海域共發(fā)現(xiàn)赤潮73次，
累計面積7 971 km2。赤潮發(fā)現(xiàn)次數(shù)為近5 a最多。氨
氮是污染的重要原因之一，其污染源主要為高濃度氨
氮水。氨氮水進入水域更新緩慢的湖泊、海灣地區(qū)之
后會導致水中微生物與藻類等大量繁殖，造成富營養(yǎng)
化污染，不僅造成水質帶有異味，增加自來水處理廠
運行壓力，嚴重時還會導致水中溶解氧大幅度下降，
造成魚蝦類的大量死亡，甚至有湖泊因此滅亡。面對
如此嚴峻形勢，加強控制高濃度淡水污染已經成為水
污染治理的嚴峻課題，是當前水資源保護的必須解決
的難題之一。目前國內解決高濃度氨氮水污染主要使
用離子交換法、吹脫法、化學沉淀法、汽提法與生物
脫氮技術，國外則主要以生物脫氮技術與化學沉淀法
為主，下面我們分析這些處理技術作用原理及當前應
用研究進展。
收稿日期：2014—10—29
第一作者簡介：趙銀芝，1980年生，女，山東菏澤人，2008年
畢業(yè)于江蘇工業(yè)學院環(huán)境工程專業(yè)，碩士，工程師。
·116·
蒸汽吹脫法與汽提法是目前處理氨氮廢水中應用
頻率較高的方法。在鋼鐵、有色金屬冶煉、石油化
工、化肥生產等行業(yè)大量含有高濃度氨氮的廢水就普
遍使用此種方法處理，回收部分氨再利用可抵消部分
蒸汽成本費，抵消程度與水中氨濃度有密切關系。根
據調查，影響蒸汽吹脫法效率的因素有多種，比如蒸
汽量、吹脫溫度、廢水流量控制、廢水pH值、氨氮冷
凝系統(tǒng)、吹脫裝置的設計與氣液分離空間大小等，只
有在合理把握以上影響因素的基礎上，才能夠最大限
度提升吹脫效率。比起蒸汽吹脫法，空氣吹脫法也較
常用，有著操作簡便、能耗低、成本低等特點，對于
水量較小的廢水處理情況較為實用。吹脫處理后可回
收到質量分數(shù)≥30％的氨水，蒸汽比空氣可更好控制
結垢現(xiàn)象，應用苛性Na比石灰更容易提升pH值，但是
在成本上有所差異，需謹慎選擇應用。王有樂【-1等人
對比了傳統(tǒng)吹脫技術與超聲波吹脫技術處理高濃度氨
氮水的效率，結果發(fā)現(xiàn)應用超聲波時NH，一N吹脫效果
顯著，其去除率增加了16．4％一17％，比起傳統(tǒng)吹脫
技術，超聲處理效率不僅顯著提升，且廢水完全符合
國家相關排放標準，應用效果出眾。胡允良【2】等人以A
制藥廠排放高濃度氨氮水為研究對象進行吹脫實驗，
萬方數(shù)據
2015年第1期趙銀芝，等：高濃度氨氮廢水的處理技術及研究進展2015年1月
尋找最佳pH值與最適宜溫度，結果得到最佳溫度40
℃與最適宜pH=11，在此種條件下，以最合理時間2 h
可達到96％以上的吹脫效率，處理后廢水濃度大大降
低，完全符合進入生化處理系統(tǒng)標準。姜維等圈用空
氣吹脫法對皮革廠綜合廢水進行處理，并對該方法做
了經濟評估，確定了最佳的處理條件為pH=11，氣液
比=1 800，溫度25℃一35℃。在進水氨氮濃度為
304．7 mg／L的條件下，氨氮去除率達到78．1％～
83．5％，處理成本約為3．6l元／t。
吹脫法及汽提法工藝的提高與進步關系著吹脫效
率的提升與成本的降低，改進后的升級技術可有效減
少人力物力資源投入，提升效率和回收利用率。不過
應用這種方法需要注意其處理后的廢水氨游離總量是
否符合大氣排放標準，避免造成二次污染。
2化學沉淀法
化學沉淀法是利用M礦、P043一與氨氮的化學反應
生成MgNH4PO。·6H：O(簡稱MAP)來降低氨氮濃度。
文艷芬等【4】通過研究MgNH4PO。·6H：O(MAP)化學沉
淀法去除模擬廢水中氨氮的工藝條件，發(fā)現(xiàn)氨氮初始
濃度、pH值、反應溫度、反應時問、沉淀劑投加比例
等操作條件，對氨氮的去除率有明顯影響；在實際操
作中，控制反應溫度為25℃～35℃，pH值為10，
Mg、N、P的量比為1．2：l：1．2較適宜，在此條件下反應
20 min，對初始質量濃度為1 000 mg／L的氨氮廢水
的去除率達98．7％。結果表明：MAP化學沉淀法對初
始質量濃度為500 mg／L一1 000 mg幾的氨氮廢水有很
好的適應性，能達到去除水體中高濃度氨氮的目的。
尹先清翻等人以化學混凝沉淀法處理高濃度氨氮廢水，
不僅使氨氮含量從511．6 mg／L降到113 mg／L以下，且
處理工藝流程簡單，有利于大規(guī)模工業(yè)化，技術應用
價值高。劉小燕、鄭樂平采用MgNH4PO。·6H：0沉淀
法，以M90和Na2HPO。·12H20為沉淀劑對4 028 m∥L
的模擬高濃度氨氮廢水進行處理，考察了pH和藥劑配
比對MgNH4PO。·6H20法沉淀效率的影響，獲得
M州H4PO。·6H20法對高濃度氨氮廢水的最佳處理條件
為pH=9．5，MgO與Na2HP04·12H20藥劑及廢水中氨氮
物質的量比n(Mg)：n(P)：凡(N)為2．4：o．95：1。在最佳條
件下，利用MgNH4PO。·6H：O法對模擬高濃度氨氮廢水
中的氨氮去除率為93．6％，對實際工業(yè)廢水中的氨氮
去除率為90％。
M州H4PO。·6H：O沉淀法可以避免吹脫法造成的結
垢、二次污染等問題，但是，在實際應用中，還需要
進一步優(yōu)化反應物配比及經濟地調劑pH值等，因此，
尋找廉價高效的沉淀劑及開發(fā)高質量的復合肥是今后
的發(fā)展方向。
3生物法
生物法最出名的是荷蘭大學開發(fā)的SHARON工藝。
該工藝是在有氧條件下，反應器內氨氧化細菌將氨氧
化生成N0：一，缺氧條件下利用亞硝酸鹽和有機物實現(xiàn)
反硝化生成N：并完成采集。據報道，應用此法處理高
濃度氨氮水，可以累積HN0：并投入運行，在30℃一35
℃下反應處理效果最佳，正是因為一般方法處理氨氮
水時HNO：積累較為困難，所以該技術的應用空間、前
景與價值才較高。
另外，荷蘭大學在上世紀六十年代也提出了另一
種新型氨氮處理工藝即ANAMMOx(厭氧氨氧化工
藝)，該工藝特點為厭氧條件下利用硝酸鹽或亞硝酸
鹽為電子受體促使氮氣生成，在缺氧與好氧環(huán)境處于
同一反應器中時，硝化與反硝化同時進行的過程被稱
為同時硝化／反硝化(sND)反映，這種反應可顯著提
升細菌固定化處理效果，在活性污泥與生物膜中較為
常見。曹國民等人利用海藻酸鈣包埋固定硝化與反硝
化菌，在溫度30℃與pH=8．2時取得了較為出眾的實
踐效果。胡宇華等人研究了同時硝化／反硝化反應與有
機碳，結果得出最佳m(c)：m(N)：m(P)=(60～140)：5：
1，Hyung seok Yoo等將亞硝酸硝化／反硝化與sND結
合起來，也取得了不錯效果。
高健磊等應用A2，O：工藝中試裝置處理氮肥廢水，
調節(jié)MLSS為3 000 mg／L一3 500 mg／L，SRT為15 d，
污泥回流比為80％，硝化液回流比為200％，亞硝化液
回流比為150％，水溫處于24℃～28℃。在全程硝化
反硝化的基礎上通過控制微氧區(qū)的DO實現(xiàn)了亞硝態(tài)氮
的穩(wěn)定積累，平均積累率達到89％。經過一段時間的
穩(wěn)定運行，在進水平均COD，I’N只有1．2的條件下，出
水平均氨氮為10 m磯，平均去除率達到90％；出水平
均c0D為28．7 mg／L，平均去除率達到86．4％；出水平
均TN為59 m蜀，L，平均去除率達到68％。
需要注意的是，利于生物硝化反硝化反應時，一
般采用A／0法、A2／O法、sBR序批處理法、接觸氧化法
等可取得不錯脫氮效果，是目前工業(yè)領域應用較多且
較為成熟的方法。不過生物脫氮技術也存在一定缺
陷，比如運行成本較高，需補充大量的碳源來配合硝
化與反硝化反應，碳氮比例不佳時需硝化液回流，增
加了反應池動力消耗，抑或硝化細菌濃度不當、系統(tǒng)
投堿量欠佳時都會影響脫氮效果。
4離子交換法
離子交換法是利用固相離子交換及功能基團所帶
的可交換離子，與接觸交換劑的溶液中相同電性的離
子進行交換反應，以達到離子的置換、分離、去除、
(下轉146頁)
·117·
萬方數(shù)據
2015年第1期缸源與彳鏈2015年1月
本。其研究關鍵為配合支架的結構設計形成良好的
7 結諄
頂、底板及支架間的封堵技術，即漿體防漏問題。7 耋霜踴
6應用效果
山西柳林大莊煤礦采用新型超高水材料規(guī)?；?
填綜采成套技術，固體用料少，規(guī)避了大量充填物料
難以持續(xù)供應的瓶頸；超高水材料來源廣，成本低；
充填漿體輸送距離基本不受限制，便于系統(tǒng)統(tǒng)籌布
置；系統(tǒng)自動化程度高；充填綜采設備的成功研制，
將有助于提高工作面單產水平和煤炭資源回采率。故
該項技術的試驗研究與開發(fā)對解決當前“三下”壓煤
問題具有重要的理論和實際意義。
(上接1 17頁)
濃縮等目的。離子交換法多使用沸石來幫助反應，作
為一種具有三維空問結構的鋁硅酸鹽，沸石引起規(guī)則
的孔道結構與空穴因而具有出眾的熱穩(wěn)定性、篩分效
應與交換吸附選擇性等，可在離子交換中發(fā)揮積極作
用。沸石種類良多，離子交換法中除氮主要使用斜發(fā)
沸石，其對陽離子交換選擇性次序為K◆NH◇Na◆
Ba2+>ca2+>M礦。潘嘉芬、盧杰等人利用A地天然斜發(fā)
沸石進行了高濃度氨氮水的模擬脫氮實驗，實驗結果
顯示沸石可顯著提升除氮率，對氨氮對數(shù)吸附等溫線
符合Freundlich方程，直線的斜率在o．1～o．5之間，證
實了沸石作為除氮吸附劑使用的優(yōu)越效果。
丁真貞、孟綾等采用Na0H堿熔法對縉云斜發(fā)沸
石進行處理，詳細研究了所得改性沸石在氨氮廢水處
理中的凈化性能。結果表明：處理沸石的水熱溫度對
氨氮去除效果的影響最顯著；堿熔法處理可使縉云斜
發(fā)沸石轉變?yōu)榈凸桎X比的Na—P型分子篩，它對氨氮廢
水的NH4+_N具有優(yōu)異的吸附性能。當改性沸石投加量
為5 g，對100 mL濃度為l 000 mg／L氨氮溶液，氨氮
去除率可達77．8％，改性沸石吸附NH4+一N是一個快速
吸附過程，且能較好地符合L粕gmuir吸附等溫模式，
偏向于單分子層的吸附。
離子交換法操作工藝簡單，具有投資成本低、占
地小、溫度毒物干擾影響小等優(yōu)勢，在提升除氮效率
上有出眾表現(xiàn)，不過需要注意的是，在除氮過程中因
再生、反洗頻繁，需對原水進行預處理，增加了處理
成本，再生液也必須另外進行處理，否則會造成二次
污染，所以具體應用中還需配合吹脫法使用。
5結語
從目前研究來看，依據所處理高濃度氨氮廢水的
水質特征，選擇合理的處理技術仍然是今后研究的方
·146·
通過超高水材料充填技術在山西大莊煤礦的成功
應用可知，降低充填材料成本，提高充填設備的綜合
化和自動化水平，根據不同的充填區(qū)域，選擇合適的
充填方法，才能有效控制充填成本。
參考文獻：
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支護參數(shù)優(yōu)化[J]媒炭科學技術，2002(12)：123—125．
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支護技術研究[J]．煤炭學報，2000(5)：32—34．
(責任編輯：劉倩倩)
向。并且在實際的工業(yè)處理過程中，多個方法聯(lián)用，
優(yōu)化脫氮工藝條件，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，高效低能地實現(xiàn)
氨氮回收亦將成為研究技術的核心。
參考文獻：
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[5]尹先清，伍思忠．合成氨廢水中氨氮處理技術研究[J]．湖北
化工，2002(2)：10—11．
(責任編輯：劉倩倩)
≯業(yè)逝逝逝逝躲
寮能源知識括
洙帶恭芥芥本搿
下向分層充填法
回采順序是由上向下逐層回采、逐層充填?；夭?
分層水平或傾斜(100～150)布置，不留頂柱和底柱。
礦塊中布置礦石溜井和充填、行人天井。采下礦石經
溜井放至下部階段運輸巷道。充填料自上部階段運輸
巷道經充填天井下放至采場。隨分層回采，在充填體
中順路構筑充填、行人天井。回采分層時，先掘進切
割巷道與充填、行人天井和溜井連通。自切割巷道用
進路或長壁工作面回采礦石。工人在每一分層水砂充
填體下部構筑的膠結假頇下或膠結充填體下作業(yè)，工
作安全。進行充填作業(yè)前，在回采進路口上和側部構
筑濾水墻和密閉墻。本法適用于開采礦石和圍巖均不
穩(wěn)固的礦體，也是一種回采礦柱的有效方法。

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07-06