淺析氨氮廢水處理技術 多樣化選擇各具優勢

2018-07-25 00:00:00    來源：    點擊：8899    喜歡：0

      随着工(gōng)農業生(shēng)産的發展和人民生(shēng)活水平的提高，含氮化合物(wù)的排放(fàng)量急劇增加，已成爲環境的主要污染源，并引起各界的關注。經濟有效地控制氨氮廢水污染已經成爲當今環境工(gōng)作者所面臨的重大(dà)課題。

  1 氨氮廢水的來源

  含氮物(wù)質進入水環境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方面。含氮物(wù)質進入水環境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區徑流和生(shēng)物(wù)固氮等。人類的活動也是水環境中(zhōng)氮的重要來源，主要包括未處理或處理過的城市生(shēng)活和工(gōng)業廢水、各種浸濾液和地表徑流等。人工(gōng)合成的化學肥料是水體(tǐ)中(zhōng)氮營養元素的主要來源，大(dà)量未被農作物(wù)利用的氮化合物(wù)絕大(dà)部分(fēn)被農田排水和地表徑流帶入地下(xià)水和地表水中(zhōng)。随着石油、化工(gōng)、食品和制藥等工(gōng)業的發展，以及人民生(shēng)活水平的不斷提高，城市生(shēng)活污水和垃圾滲濾液中(zhōng)氨氮的含量急劇上升。近年來，随着經濟的發展，越來越多含氮污染物(wù)的任意排放(fàng)給環境造成了極大(dà)的危害。氮在廢水中(zhōng)以有機态氮、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)以及亞硝态氮(NO2--N)等多種形式存在，而氨态氮是最主要的存在形式之一(yī)。廢水中(zhōng)的氨氮是指以遊離(lí)氨和離(lí)子铵形式存在的氮，主要來源于生(shēng)活污水中(zhōng)含氮有機物(wù)的分(fēn)解，焦化、合成氨等工(gōng)業廢水，以及農田排水等。氨氮污染源多，排放(fàng)量大(dà)，并且排放(fàng)的濃度變化大(dà)。

  2 氨氮廢水的危害

  水環境中(zhōng)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(tǐ)中(zhōng)溶解氧濃度降低，導緻水體(tǐ)發黑發臭，水質下(xià)降，對水生(shēng)動植物(wù)的生(shēng)存造成影響。在有利的環境條件下(xià)，廢水中(zhōng)所含的有機氮将會轉化成NH4+-N，NH4+-N是還原力最強的無機氮形态，會進一(yī)步轉化成NO2--N和NO3--N。根據生(shēng)化反應計量關系，1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43 g，氧化成NO3--N耗氧4.57g。

  (2)水中(zhōng)氮素含量太多會導緻水體(tǐ)富營養化，進而造成一(yī)系列的嚴重後果。由于氮的存在，緻使光合微生(shēng)物(wù)(大(dà)多數爲藻類)的數量增加，即水體(tǐ)發生(shēng)富營養化現象，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(fèi)用；妨礙水上運動；藻類代謝的最終産物(wù)可産生(shēng)引起有色度和味道的化合物(wù)；由于藍(lán)-綠藻類産生(shēng)的毒素，家畜損傷，魚類死亡；由于藻類的腐爛，使水體(tǐ)中(zhōng)出現氧虧現象。

  (3)水中(zhōng)的NO2--N和NO3--N對人和水生(shēng)生(shēng)物(wù)有較大(dà)的危害作用。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水，會發生(shēng)高鐵血紅蛋白(bái)症，當血液中(zhōng)高鐵血紅蛋白(bái)含量達到70mg/L，即發生(shēng)窒息。水中(zhōng)的NO2--N和胺作用會生(shēng)成亞硝胺，而亞硝胺是“三緻”物(wù)質。NH4+-N和氯反應會生(shēng)成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小(xiǎo)，因此當有NH4+-N存在時，水處理廠将需要更大(dà)的加氯量，從而

  增加處理成本。近年來，含氨氮廢水随意排放(fàng)造成的人畜飲水困難甚至中(zhōng)毒事件時有發生(shēng)，我(wǒ)國長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域都有過相關報道，相應地區曾出現過諸如藍(lán)藻污染導緻數百萬居民生(shēng)活飲水困難，以及相關水域受到了“牽連”等重大(dà)事件，因此去(qù)除廢水中(zhōng)的氨氮已成爲環境工(gōng)作者研究的熱點之一(yī)。

  3 氨氮廢水處理的主要技術

  目前，國内外(wài)氨氮廢水處理有折點氯化法、化學沉澱法、離(lí)子交換法、吹脫法和生(shēng)物(wù)脫氨法等多種方法，這些技術可分(fēn)爲物(wù)理化學法和生(shēng)物(wù)脫氮技術兩大(dà)類。

  3.1 生(shēng)物(wù)脫氮法

  微生(shēng)物(wù)去(qù)除氨氮過程需經兩個階段。第一(yī)階段爲硝化過程，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下(xià)将氨态氮轉化爲亞硝态氮和硝态氮的過程。第二階段爲反硝化過程，污水中(zhōng)的硝态氮和亞硝态氮在無氧或低氧條件下(xià)，被反硝化菌(異養、自養微生(shēng)物(wù)均有發現且種類很多)還原轉化爲氮氣。在此過程中(zhōng)，有機物(wù)(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作爲電子供體(tǐ)被氧化而提供能量。常見的生(shēng)物(wù)脫氮流程可以分(fēn)爲3類，分(fēn)别是多級污泥系統、單級污泥系統和生(shēng)物(wù)膜系統。

  3.1.1 多級污泥系統

  此流程可以得到相當好的BOD5去(qù)除效果和脫氮效果，其缺點是流程長、構築物(wù)多、基建費(fèi)用高、需要外(wài)加碳源、運行費(fèi)用高、出水中(zhōng)殘留一(yī)定量甲醇等。

  3.1.2 單級污泥系統

  單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工(gōng)作系統。前置反硝化的生(shēng)物(wù)脫氮流程，通常稱爲A/O流程與傳統的生(shēng)物(wù)脫氮工(gōng)藝流程相比，A/O工(gōng)藝具有流程簡單、構築物(wù)少、基建費(fèi)用低、不需外(wài)加碳源、出水水質高等優點。後置式反硝化系統，因爲混合液缺乏有機物(wù)，一(yī)般還需要人工(gōng)投加碳源，但脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近100%的脫氮。交替工(gōng)作的生(shēng)物(wù)脫氮流程主要由兩個串聯池子組成，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(xià)運行。該系統本質上仍是A/O系統，但其利用交替工(gōng)作的方式，避免了混合液的回流，因而脫氮效果優于一(yī)般A/O流程。其缺點是運行管理費(fèi)用較高，且一(yī)般必須配置計算機控制自動操作系統。

  3.1.3 生(shēng)物(wù)膜系統

  将上述A/O系統中(zhōng)的缺氧池和好氧池改爲固定生(shēng)物(wù)膜反應器，即形成生(shēng)物(wù)膜脫氮系統。此系統中(zhōng)應有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應器中(zhōng)保存了适應于反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。

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