宏森環保水處理：工業廢水中氨氮處理方法比較分析
文章作者: 宏森環保
近年來，隨著我國社會經濟高速發展，對礦產資源尤其是稀土資源產生了巨大需求。然而，稀土冶煉過程中會產生大量高氨氮廢水。我國已將氨氮納入了“十二五”環境污染物約束性控制指標，對冶煉行業廢水排放制定了更為嚴格的標準，規定從2012年開始，鉛鋅行業廢水氨氮直接排放標準需控制在8mg/L以下。在此背景下，如何選用高效經濟的方法對其進行處理，已成為水污染控制工程技術研究的重點。
目前，工業氨氮廢水處理的方法主要有物理化學方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術、化學沉淀法、化學氧化法屬于物理化學方法。生物方法可分為傳統硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。
但是由于水質指標的不同和工藝條件的限制，針對不同類別的廢水，采用的處理技術有很大差異，如在高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點氯化法、化學沉淀-生物法等;而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等。小編將對含氨氮廢水不同處理技術及其效果等進行分析和總結，為其工業化處理過程中在選擇工藝方法和設計參數時提供參考。
高濃度氨氮廢水處理技術
高濃度氨氮廢水是指氨氮質量濃度大于500mg/L的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制藥等工業的發展，以及人民生活水平的不斷提高，工業廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升，呈現氨氮污染源多、排放量大，并且排放的濃度增大的特點〔2〕。目前針對高氨氮廢水的處理技術主要使用吹脫法、化學沉淀法等。
吹脫法
將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發性溶質由液相轉入氣相，使廢水得到處理的過程稱為吹脫，常見的工藝流程見圖1。
吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質速度理論。將氨氮廢水pH調節至堿性，此時，銨離子轉化為氨分子，再向水中通入氣體，使其與液體充分接觸，廢水中溶解的氣體和揮發性氨分子穿過氣液界面，轉至氣相，從而達到去除氨氮的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。
蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達到90%以上，但能耗較大，一般應用在煉鋼、化肥、石油化工等行業，其優點是可回收利用氨，經過吹脫處理后可回收到氨質量分數達30%以上的氨水。空氣吹脫法的效率雖比蒸汽法的低，但能耗低、設備簡單、操作方便。在氨氮總量不高的情況下，采用空氣吹脫法比較經濟，同時可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮，生成的硫酸銨可制成化肥。但是在大規模的氨吹脫-汽提塔生產過程中，產生水垢是較棘手的問題。通過安裝噴淋水系統可有效解決軟質水垢問題，可是對于硬質水垢，噴淋裝置也無法消除。此外，低溫時氨氮去除率低，吹脫的氣體形成二次污染。因此，吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法聯合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水進行預處理。
許多學者對吹脫法用于不同的氨氮廢水處理進行了實驗研究，分別得到其最佳吹脫工藝條件，見表1。
通過對比分析表1可以得出：
(1)吹脫法普遍適宜的pH在11附近
(2)考慮經濟因素，溫度在30~40℃附近較為可行，且處理率高
(3)吹脫時間為3h左右
(4)氣液比在5000∶1左右效果較好，且吹脫溫度越高，氣液比越小
(5)吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度
(6)脫氮率基本保持90%以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除，但處理后的廢水中氨氮仍然高達100mg/L以上，無法直接排放，還需要后續深度處理。
化學沉淀法(磷酸銨鎂沉淀法)
化學沉淀法的原理，是向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-的藥劑，使污水中的氨氮和磷以鳥糞石(磷酸銨鎂)的形式沉淀出來，同時回收污水中的氮和磷。
化學沉淀法的優點主要表現在：工藝設計操作相對簡單;反應穩定，受外界環境影響小，抗沖擊能力強;脫氮率高，效果明顯，生成的磷酸銨鎂可作為無機復合肥使用，因此解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經濟和環境效益。
磷酸銨鎂沉淀法適用于處理氨氮濃度較高的工業廢水，表2總結了一些使用化學沉淀法處理氨氮廢水的案例。
通過對表2的比較，磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水的適宜條件是：pH約為9.0，n(P)∶n(N)∶n(Mg)在1∶1∶1.2左右，磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平，普遍能夠達到90%以上。
低濃度氨氮工業廢水處理技術
由于技術和處理成本方面的原因，我國許多企業在排放污水時僅對COD進行深度處理，而往往忽略了對低濃度氨氮的處理。廢水中氨氮的構成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養化的重要因素之一，對這類污水進行回收利用時還會對管道中的金屬產生腐蝕作用，縮短設備和管道的壽命，增加維護成本。目前工業上常用于處理低濃度氨氮的技術主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術等。針對不同工業廢水，我們應該采用的水處理工藝，建議大家可以去宏森環保官網咨詢水處理專家或者關注宏森環保微信公眾號，與我們聯系。
