工業(yè)廢水氨氮處理工藝

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，水污染問題越來越嚴重，導致水資源短缺日益嚴重，已引發(fā)全球危機。文章通過對氨氮廢水處理的重要性進行論述，進而探討了不同的氨氮廢水的處理技術(shù)，然后就如何選擇處理工藝進行研究，希望對促進我國工業(yè)廢水氨氮處理工藝的提高，加強環(huán)境保護做出積極貢獻。

　　1、氨氮工業(yè)廢水處理的重要性

　　目前我國工業(yè)廢水中，氨氮的含量出現(xiàn)超標的情況，如何進行氨氮處理成為社會可持續(xù)發(fā)展的新瓶頸，因此加強工業(yè)廢水氨氮處理技術(shù)具有非常重要的戰(zhàn)略意義，需要對此加以關(guān)注。在氨氮廢水產(chǎn)生的過程中，具有牽涉面廣、治理效率有限的特點，因此在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水中難以進行有效的氨氮處理，導致排出的氨氮濃度很高，有些甚至達到600mg/L或更高。同時由于有機氮的脫氮反應，氨氮濃度迅速增加，導致污染進一步惡化。針對這種情況，有必要加強工業(yè)廢水氨氮處理工藝的研究，以有效應對工業(yè)廢水對于環(huán)境的污染和破壞，提高我國的社會發(fā)展水平，做到科學有效的發(fā)展，實現(xiàn)我國經(jīng)濟社會的健康可持續(xù)發(fā)展。另外，加強工業(yè)廢水氨氮的處理，還能夠?qū)θ祟惖慕】颠M行保護，提高了水質(zhì)，維護了生物多樣性，促進了生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

　　2、工業(yè)氨氮廢水處理方法

　　目前，工業(yè)氨氮廢水處理工藝主要包括物理、化學工藝和生物工藝，其中常用的有吹脫法、離子交換法、化學沉淀和化學氧化技術(shù)等。生物過程可分為傳統(tǒng)的硝化反硝化過程、新的硝化反硝化過程、同步硝化反硝化過程和厭氧氨氧化過程等。

　　2.1 吹脫方法

　　吹脫是氣液相分離過程，廢液進入廢氣(載氣)并允許與揮發(fā)性廢水溶質(zhì)充分接觸，使溶解氣體通過氣液界面，并易于轉(zhuǎn)移到氣相中以實現(xiàn)雜質(zhì)的去除。通常，使用空氣或水蒸氣作為載氣。

　　吹脫方法的特點是高效處理，氨去除效率可達90%，但耗電量大，通常用于煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)。其優(yōu)點是氨水回收后回收氨水質(zhì)量分數(shù)大于30%，雖然除氣過程的效率低于蒸汽過程的效率，但能耗低、設備簡單、操作方便。在氨的總量不高的情況下，使用吹脫法是經(jīng)濟的，同時可以制成硫酸銨吸收劑，可以生產(chǎn)所需要的肥料。缺點是在大規(guī)模氨氮廢水處理工藝中，結(jié)垢是一個更難解決的問題。通過安裝噴水系統(tǒng)可以有效地解決軟沉積物的問題，但噴霧裝置不能除去硬沉積物，此外吹入的氣體會形成二次污染。因此吹脫法的優(yōu)化措施是吹脫過程通常與其他氨氮污水處理過程相結(jié)合，并且高濃度氨氮流出物通過吹脫過程進行預處理。

　　2.2 離子交換法

　　在工業(yè)廢水處理中，離子交換法主要用于回收貴金屬離子，具有能耗低、無污染、工藝先進、操作維護簡便等優(yōu)點，并具有良好的物理和化學性質(zhì)，能夠進行全面的水溶性離子交換，有效提高工業(yè)廢水中氨氮的處理效率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？茖W運用離子交換法，利用對環(huán)境無害的物質(zhì)替代工業(yè)廢水中的重金屬，實現(xiàn)工業(yè)廢水有效處理的同時，對于加強環(huán)境保護也能夠起到一定的作用，實現(xiàn)我國土壤污染的有效治理，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。因此要對離子交換法進行積極有效的研究，重點考慮方法的可行性和切實有效，以促進我國工業(yè)社會的可持續(xù)發(fā)展。

　　2.3 生物法

　　生物法的優(yōu)點是操作簡便、動作穩(wěn)定、無二次污染和經(jīng)濟優(yōu)勢，缺點是占地面積大、處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)影響、對操作管理的要求高。

　　(1)活性污泥法。

　　這是目前使用最廣泛的生物處理方法，有足夠的通風條件進行供氧，在廢水和微生物絮體或菌膠團中，活性污泥微生物能夠有效消耗有機物質(zhì)并凈化廢水。序批式活性污泥法(SBR)適用于處理高濃度有機廢水，具有良好的生物降解性。目前已成功應用于堿渣廢水、農(nóng)藥廢水、造紙廢水、焦化廢水和印染廢水的處理，具有非常廣闊的發(fā)展前景，有效提高了工業(yè)廢水氨氮處理的效率，實現(xiàn)我國工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

　　(2)生物膜法。

　　生物膜法是利用生物技術(shù)對工業(yè)廢水進行過濾，使廢水連續(xù)通過固體填料(例如礫石、礦渣或塑料蜂窩等)，在填料上形成漿狀生物膜。利用微生物技術(shù)來進行清潔污泥，吸附和降解廢水中的有機污染物，從而有效進行生物膜吸附沉淀物，并通過沉降來凈化廢水，達到工業(yè)廢水氨氮處理的目的。同時利用生物膜技術(shù)對氨氮進行處理，顯著改善了自然環(huán)境，提高了工業(yè)廢水的處理，且處理過程無污染，不會造成二次污染，因此我們要積極推廣這種技術(shù)，有效提高工業(yè)廢水氨氮處理的效率。

　　2.4 生物硝化和反硝化

　　硝化和反硝化是處理氨氮廢水的有效方法，其原理是利用有機碳源使細菌脫氮。該方法是使用面最廣的脫氮方法，但氨的氧化需要大量的氧，在處理過程中增加了成本。為了有效降低成本負擔，可以在通風條件下進行處理，有助于氨氧化作用。根據(jù)生物學測試，短程硝化和反硝化不僅減少了工業(yè)廢水氨氮負擔，而且還在反硝化過程中儲存了所需的碳源。該技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，其可儲存約25%的氧氣供應，去除氨氮率提高，污泥減量率為50%，縮短反應時間。缺點是它不能長時間維持HNO2的積累，因此要科學合理的進行選擇時間和工藝，達到高效發(fā)展的目的。

　　2.5 化學沉淀法

　　該方法主要是利用以下化學反應：Mg²⁺+NH⁴⁺+PO₄^3-=MgNH₄PO₄。利用化學沉淀的方法能夠有效的去除工業(yè)廢水中的氨氮，達到凈化污水的目的，其中磷酸銨鎂為主要沉淀。

　　(1)pH的影響。

　　從基本條件下的配方看，反應為正向反應，MAP是強堿，產(chǎn)生弱酸。在酸性條件下溶解，從而提高溶液的pH值，但pH值不高，它也不會太高，因為Mg²⁺和OH負離子最初會形成較少的可溶性Mg(OH)₂沉淀，這會影響MAP的形成。根據(jù)目前的研究，最佳pH值為11。具體pH對N、P、Mg的濃度的影響如圖1所示。

　　(2)從方程式可以得出Mg²⁺、NH⁴⁺、PO₄^3-的摩爾比為1∶1∶1，但由于溶液中存在鎂鹽和磷酸鹽，研究發(fā)現(xiàn)當按1∶1∶1時，不能達到去除廢水的最佳效果。實驗表明，當Mg²⁺、NH⁴⁺、PO₄^3-的摩爾比約為1.2～1.3∶1.0∶0.9時，其去除廢水的效果優(yōu)于1∶1∶1。因此要合理控制化合物的多少，以進行科學合理的反應。

　　(3)反應時間的影響。

　　Mg²⁺、NH⁴⁺的MAP沉淀過程非?？?，約在1min內(nèi)完成,但反應時間對MAP粒徑影響很大，其反應時間短，析出物粒徑小，影響MAP沉降性能，不利于后續(xù)的固液分離，導致廢水的吸附能力下降，進而影響到工業(yè)廢水氨氮的處理，使得工業(yè)廢水的處理達不到應有的效果，無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。

　　(4)反應溫度的影響。

　　在反應過程中，如果溫度太低，產(chǎn)生的MAP相對較慢，反之如果溫度太高，MAP沉淀物的溶解度會隨之增加，所以這兩種情況都會影響氨氮的處理效果。通常，工業(yè)廢水的處理在室溫下進行，這有利于除去氨氮。它具有操作簡便、安全可靠的優(yōu)點。MAP還可以用作化學試劑、飼料添加劑、復合肥等，通過多方面的運用，以達到一定的經(jīng)濟效益。

　　(5)化學沉淀法的優(yōu)點。

　　工藝設計相對簡單、反應穩(wěn)定、外界環(huán)境影響小、抗沖擊強度強、脫氮率高，效果明顯，且生產(chǎn)的磷酸銨鎂可用作肥料，解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

　　3、工業(yè)廢水氨氮處理工藝優(yōu)化措施和選擇

　　通過任何一種處理方法都難以實現(xiàn)廢水的完全純化，因此我們要經(jīng)常綜合運用幾種方法來形成處理系統(tǒng)，以滿足處理的要求。廢水處理過程的方法組合通常遵循易于操作、便于啟動和易于遵循的原則。通常情況下首先會使用物理方法，然后再使用化學方法或進行生物處理。雖然目前有許多去除氨氮的方法，但由于高操作成本和二次環(huán)境污染，并且物理和化學過程都具有某些局限性，因此在方法選擇上也需要謹慎選擇合理有效的方法。生物脫氮方法能有效地去除氮，但環(huán)境承載能力弱、環(huán)境要求高、投資大等因素都制約了生物脫氮方法的發(fā)展。要根據(jù)具體的要求和實際情況，選擇科學的處理工藝加強對于工業(yè)廢水中氨氮的處理，提高處理效率，實現(xiàn)對環(huán)境的保護，達到可持續(xù)發(fā)展的目的。

　　4、結(jié)論

　　綜上所述，各種污水處理應在選擇過程中充分考慮水質(zhì)特征和污水處理要求，力求使廢水處理過程簡單經(jīng)濟，并選擇有效的處理方法進行操作運行。結(jié)合當前廢水處理的現(xiàn)狀，由于工業(yè)鎂鹽的高成本、難以回收等缺陷，導致了化學沉淀對氨氮廢水去除的局限性。對于離子交換技術(shù)，我國豐富的沸石資源將提供方便和廉價的原料，通過進一步改善沸石基礎條件，可有效提高處理效率，然而，頻繁的再生產(chǎn)使用也將限制該方法的廣泛運用。在硝化和反硝化過程中，該工藝具有良好的發(fā)展前景和顯著的處理效果，但其要求較高，占地面積較大。經(jīng)過多次實驗探討，我們通常采用組合工藝，對廢水進行處理，有效節(jié)約成本，廢水處理結(jié)果完全符合國家廢水排放標準。在廢水處理方法的未來發(fā)展中，最小化投資將是廢水處理方法研究的關(guān)鍵。為此，我們?nèi)孕枰粩嗵岣呒夹g(shù)，降低成本，探索工業(yè)氨氮廢水的最佳處理方法。(來源：中國市政工程東北設計研究總院有限公司)