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【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，各種污染物的排放量逐年增加，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染與破壞，其中氨氮和酚類是我國(guó)城市地表水的主要污染物。氨氮廢水處理已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域的重點(diǎn)任務(wù)，其研究范圍涉及物理、化學(xué)和生物等處理工藝。基于此，本文主要分析高濃度氨氮廢水的來(lái)源及常見(jiàn)的處理工藝技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】高濃度氨氮廢水；吹脫法；處理技術(shù)

高濃度氨氮廢水主要來(lái)自于各種類型的工業(yè)廢水和生活污水，因氨氮廢水的成分較為復(fù)雜，除了酚類以外還存在單環(huán)和多環(huán)的芳香族化合物，其處理難度較大，尤其是氨氮的去除達(dá)標(biāo)始終是處理此類污水的關(guān)鍵。因高濃度氨氮廢水的危害性較大，所以其處理技術(shù)始終是國(guó)內(nèi)外深度研究的焦點(diǎn)。

1高濃度氨氮廢水的主要來(lái)源及特點(diǎn)

高濃度氨氮廢水的來(lái)源途徑主要有焦化、煤氣、味精、化肥和養(yǎng)殖等領(lǐng)域在生產(chǎn)過(guò)程中所排放出來(lái)的廢水，包括生活污水和垃圾滲濾液，這些廢水都以含有高濃度氨氮為基本特征。通常情況下，這些廢水所含氨氮濃度在200~6000mg/L。

1.1味精廢水

味精生產(chǎn)期間因采用過(guò)多的液氨，使最終排放出來(lái)的廢水中所含氨氮超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，離子交換替換谷氨酸后排放出谷氨酸母液重鉻酸鹽需氧量（CODCr）在35000~65000mg/L，所含氨氮濃度高達(dá)5000~6000mg/L。

1.2垃圾滲濾液

垃圾滲濾液的結(jié)構(gòu)組成較為煩瑣，所含成分也比較復(fù)雜，不但具有高濃度的有機(jī)物，還含有高濃度的氨氮、重金屬和堿等。在對(duì)垃圾進(jìn)行填埋處理期間，垃圾滲濾液呈現(xiàn)極好的可生化性，其中BOD5/COD比較低，在0.1~0.3；在此情況下其氨氮質(zhì)量濃度逐漸增加，高達(dá)1000~2000mg/L，氨氣和氮?dú)獾馁|(zhì)量均小于3。

1.3養(yǎng)殖廢水

養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢水在通過(guò)一系列厭氧工藝處理后，其中化學(xué)需氧量（COD）在1000~1500mg/L，因內(nèi)部含有的可降解有機(jī)物已經(jīng)在厭氧工藝處理期間被完全消除，厭氧消化液的BOD5/COD為0.19，呈現(xiàn)出可生化性偏差[1]。另外，厭氧處理階段不僅沒(méi)有有效去除氨氮的濃度，反而造成其所含濃度逐漸升高至700~800mg/L。

2高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

高濃度氨氮廢水的排放量大、成分結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，整體毒害性較強(qiáng)，所以會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境以及人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，氨氮還可以使得水體出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，另外，很多有機(jī)污染物具有一定的致癌性。不同種類的工業(yè)廢水當(dāng)中所含的氨氮濃度也有所不同，即使工業(yè)種類相同，其工廠廢水的氨氮濃度也各不相同。以某化工廠香蘭素的生產(chǎn)廢水來(lái)說(shuō)，其氨氮濃度達(dá)到6×104~7×104mg/L。為了徹底治理這種危害性污染，除了在廢水生產(chǎn)工藝方面做出一定的優(yōu)化和改造以外，還需要利用科學(xué)有效的氨氮廢水處理技術(shù)。現(xiàn)階段針對(duì)高濃度氨氮廢水的處理技術(shù)主要?jiǎng)澐譃槲锢砘瘜W(xué)法、傳統(tǒng)生物處理法及生物脫氧技術(shù)三大種類。

2.1物化處理技術(shù)

按照NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與pH之間所具有的聯(lián)系（圖1），一旦氨氮的去除形態(tài)呈現(xiàn)在氨氣狀態(tài)，為了實(shí)現(xiàn)最理想的去除概率，就需要重點(diǎn)調(diào)節(jié)溶液的pH位于11以上，這種技術(shù)主要包括吹脫法、膜吸收法等。在氨氮廢水的實(shí)際處理階段中，需要用到一定數(shù)量的堿，可以在處理后將部分氨加以回收利用.2.1.1吹脫法吹脫法主要是將廢水原有的pH逐漸調(diào)節(jié)到堿性，并在填料塔中加入適當(dāng)?shù)恼羝涂諝猓跉怏w與液體的混合處理后，將廢水當(dāng)中含有的游離氨吹脫到蒸汽或大氣當(dāng)中，利用蒸汽可以不斷提高水體的溫度，進(jìn)而提高pH期間被吹脫的整體比例。通常情況下，如果想使用吹脫法將98%以上的氨氮有效去除，就要調(diào)節(jié)pH在11以上。低濃度廢水基本在正常溫度下采用空氣進(jìn)行吹脫，而石油化工、有機(jī)化工、有色金屬冶煉和煉鋼等領(lǐng)域中產(chǎn)生的高濃度廢水通常采用蒸汽進(jìn)行吹脫處理。但是需要注意的是，這種方法一般情況下會(huì)采用NaOH調(diào)節(jié)廢水的pH，所消耗的能源和藥劑較大。為了切實(shí)減少藥劑成本的投入，采用Ca（OH）2調(diào)節(jié)pH。數(shù)據(jù)表明，吹脫的速率和效率比NaOH相比要小很多，而且在整體過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢狀況，增添了一定的操作難度。這個(gè)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)主要體現(xiàn)在為填料塔中氣體與液體的充分接觸提供更多的保障，有效避免出現(xiàn)溝流、液泛等不良操作行為。所以在填料的篩選環(huán)節(jié)及填充環(huán)節(jié)需要給予足夠的重視。除了高能耗和堿耗外，在吹脫處理技術(shù)的使用過(guò)程中往往會(huì)使氨氮從液相轉(zhuǎn)化為氣相，如果不采用科學(xué)有效的回收技術(shù)進(jìn)行解決，極可能會(huì)出現(xiàn)大氣二次污染，此項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在高濃度氨氮廢水的預(yù)處理工作中。2.1.2膜吸收法膜吸收的過(guò)程主要是將膜進(jìn)行分離和吸收有效結(jié)合而形成新膜的工藝過(guò)程，主要采用微孔膜將氣體和液體精準(zhǔn)劃分，利用膜孔提供氣體和液體相互傳遞的空間。膜吸收法對(duì)高濃度氨氮廢水的處理原理在于疏水性微孔膜將含氨廢水和H2SO4吸收液相隔于膜的兩邊，通過(guò)不斷調(diào)節(jié)廢水所含pH，促使廢水中離子態(tài)的NH4在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變成分子態(tài)的揮發(fā)性NH3，在膜兩邊NH3的濃度差異驅(qū)使下，使廢水中含有的NH3在一定界面進(jìn)行汽化揮發(fā)。氣態(tài)的NH3順著膜微孔朝著膜的另外一邊擴(kuò)散，在吸收液和微孔膜界面上被H2SO4吸收，并產(chǎn)生不易揮發(fā)的（NH4）2SO4進(jìn)行回收[2]。因?yàn)榘痹趶U水和吸收液當(dāng)中的存在形式具有一定的差異性，使得廢水中的氨可以通過(guò)存在形式的有效轉(zhuǎn)換而向吸收液進(jìn)行持續(xù)傳遞，直到吸收液中含有的H2SO4全部被氨中和，處理后廢水中的氨氮濃度可以實(shí)現(xiàn)0含量，與吹脫技術(shù)和生化法等處理方法相比，此項(xiàng)處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)主要在于可以在正常溫度和氣壓下濃縮并回收廢水中含有的氨，不會(huì)造成二次污染，實(shí)現(xiàn)了含氨廢水的綠色資源化。但是現(xiàn)階段膜吸收工藝的重要難點(diǎn)在于對(duì)膜滲漏的預(yù)防，為了確保較高的通量，大多數(shù)情況下的微孔膜的膜較薄，膜兩側(cè)的水相在壓力差異的推動(dòng)下容易出現(xiàn)滲漏狀況。所以如何保證在氨氮傳質(zhì)通量的基礎(chǔ)上有效防止膜的滲漏是膜吸收工藝處理技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。2.1.3催化濕式氧氣法催化濕式氧化法是在20世紀(jì)80年代所研發(fā)應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)，在一定的壓力和溫度情況下，通過(guò)催化劑的作用及空氣氧化，可以促使污水當(dāng)中存在的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無(wú)害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)完全凈化的主要目標(biāo)。該方法具有凈化效率高、占據(jù)范圍小、工藝簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐應(yīng)用，此廢水處理方法的運(yùn)行成本只是普通處理方法的60%左右，所以無(wú)論在經(jīng)濟(jì)方面還是技術(shù)方面均呈現(xiàn)出較強(qiáng)的實(shí)用效果和競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)科研機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)表明，在270℃、9MPa的工藝條件和場(chǎng)所下，所研發(fā)的催化劑可以使得焦化污水中氨氮的去除率高達(dá)99.6%，在利用催化濕式氧氣法處理后的污水整體質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)家環(huán)保排放的基本標(biāo)準(zhǔn)和要求。但是這種處理方法的不足之處在于催化劑的流失和設(shè)備的腐蝕。

2.2生物凈化法

廢水中含有的高濃度有機(jī)物、氨氮等可以通過(guò)生物方法有效去除，與物化方法相比，前者具有污染物去除程度高、運(yùn)行管理方便及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。生物凈化法歷經(jīng)了傳統(tǒng)生物處理法到生物脫氧技術(shù)的發(fā)展史。這種方法主要包括兩段活性污泥法、厭氧生物處理法等。兩段活性污泥法可以有效去除煤氣廢水和焦化廢水等中的有機(jī)物和氨氮，其中第二級(jí)位于延時(shí)曝氣階段，停留時(shí)間在36h左右，污水濃度在2g/L以下，可減少排泥量或不排泥，降低污泥處理過(guò)程中所花費(fèi)的成本資金。厭氧生物處理法主要是在酸堿性發(fā)酵階段將有機(jī)物的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變和調(diào)整，提高生物可降解能力，但是這種方法只適用于氨氮廢水處理的預(yù)處理方法。

2.3生物脫氧技術(shù)

微生物去除氨氮流程重點(diǎn)是反硝化和硝化兩個(gè)階段。通過(guò)相關(guān)研究可以看出，反硝化過(guò)程可以在有氧的條件下開(kāi)展，也就是好氧反硝化過(guò)程，其突破了傳統(tǒng)生物脫氧技術(shù)的約束，為通過(guò)生物反應(yīng)器在特定條件下完成脫氧反應(yīng)提供基本依據(jù)[3]。其主要優(yōu)勢(shì)在于以時(shí)間序列替代了空間序列，促使好氧硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程可以在相同的容器內(nèi)完成。現(xiàn)階段生物脫氧的濃度大約在400mg/L以下，采用生物脫氧技術(shù)對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行處理就需要優(yōu)先展開(kāi)大倍數(shù)稀釋，這便會(huì)導(dǎo)致生物處理設(shè)施的整體體積龐大，所消耗的能源逐漸提高。所以在處理高氨氮廢水期間，采用生物處理前要做好物化處理的準(zhǔn)備。

3結(jié)論

綜上所述，氨氮廢水的處理技術(shù)多種多樣，而且各有各的優(yōu)勢(shì)與不足，高濃度氨氮廢水成分復(fù)雜，生物毒性較大，因廢水性質(zhì)存在一定的差異，為了獲取更好的處理效果，所以需要結(jié)合實(shí)際情況針對(duì)廢水特性選取科學(xué)適宜的高濃度氨氮處理技術(shù)。物理化學(xué)法和生物法結(jié)合將在不久成為各行業(yè)處理高濃度氨氮廢水的新工藝。

參考文獻(xiàn)

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[3]姜鐳.氨氮廢水處理技術(shù)比較[J].黑龍江環(huán)境通報(bào)，2018，42（1）：67-69.

作者：陳連炳 單位：安溪縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站