氨氮廢水主要來源于化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等，大量氨氮廢水排入水體不引起(qǐ)水體富營養化、造成(chéng)水體黑臭，給水處理的難度和成(chéng)本加大，甚至對(duì)人群及生物産生毒害作用，針對(duì)氨氮廢水的處理工藝(2014年前)有生物法、物化法的各種(zhǒng)處理工藝等。
氨氮廢水的一般的形成(chéng)是由于氨水和無機氨共同存在所造成(chéng)的，一般上pH在中性以上的廢水氨氮的主要來源是無機氨和氨水共同的作用，pH在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由于無機氨所導緻。廢水中氨氮的構成(chéng)主要有兩(liǎng)種(zhǒng)，一種(zhǒng)是氨水形成(chéng)的氨氮，一種(zhǒng)是無機氨形成(chéng)的氨氮，主要是硫酸铵，氯化铵等等。
氨氮廢水如何處理，我們著(zhe)重介紹一下其處理方法：
一、物化法
1. 吹脫法
在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關系進(jìn)行分離的一種(zhǒng)方法，一般認爲吹脫與溫度、PH、氣液比有關。
2. 沸石脫氨法
利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進(jìn)行交換以達到脫氮的目的。應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時(shí)，産生的氨氣必須進(jìn)行處理，此法适合于低濃度的氨氮廢水處理，氨氮的含量應在10--20mg/L。
3.膜分離技術
利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行氨氮脫除的一種(zhǒng)方法。這(zhè)種(zhǒng)方法操作方便，氨氮回收率，無二次污染。例如：氣水分離膜脫除氨氮。氨氮在水中存在著(zhe)離解平衡，随著(zhe)PH升，氨在水中NH3形态比例升，在一定溫度和壓力下，NH3的氣态和液态兩(liǎng)項達到平衡。根據化學(xué)平衡移動的原理即呂.查德裡(lǐ)(A.L.LE Chatelier)原理。在自然界中一切平衡都(dōu)是相對(duì)的和暫時(shí)的。化學(xué)平衡隻是在一定條件下才能(néng)保持“假若改變平衡系統的條件之一，如濃度、壓力或溫度，平衡就(jiù)向(xiàng)能(néng)減弱這(zhè)個改變的方向(xiàng)移動。”遵從這(zhè)一原理進(jìn)行了如下設計理念在膜的一側是濃度氨氮廢水，另一側是酸性水溶液或水。當左側溫度T1>20,PH1>9,P1>P2保持一定的壓力差，那麼(me)廢水中的遊離氨NH4+,就(jiù)變爲氨分子NH3,并經(jīng)原料液側介面(miàn)擴散至膜表面(miàn)，在膜表面(miàn)分壓差的作用下，穿越膜孔，進(jìn)入吸收液，迅速與酸性溶液中的H+反應生成(chéng)铵鹽。
4.MAP沉澱法
主要是利用以下化學(xué)反應：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4
理論上講以一定比例向(xiàng)含有濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽，當[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13時(shí)可生成(chéng)磷酸铵鎂(MAP)，除去廢水中的氨氮。
5.化學(xué)氧化法
利用強氧化劑將(jiāng)氨氮直接氧化成(chéng)氮氣進(jìn)行脫除的一種(zhǒng)方法。折點加氯是利用在水中的氨與氯反應生成(chéng)氨氣脫氨，這(zhè)種(zhǒng)方法還(hái)可以起(qǐ)到殺菌作用，但是産生的餘氯會(huì)對(duì)魚類有影響，故必須附設除餘氯設施。
二、生物脫氮法
傳統和新開(kāi)發(fā)的脫氮工藝有A/O，兩(liǎng)段活性污泥法、強氧化好(hǎo)氧生物處理、短程硝化反硝化、聲吹脫處理氨氮法方法等。
1.A/O工藝將(jiāng)前段缺氧段和後(hòu)段好(hǎo)氧段串聯在一起(qǐ)，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將(jiāng)污水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解爲有機酸，使大分子有機物分解爲小分子有機物，不溶性的有機物轉化成(chéng)可溶性有機物，當這(zhè)些經(jīng)缺氧水解的産物進(jìn)入好(hǎo)氧池進(jìn)行好(hǎo)氧處理時(shí)，提污水的可生化性，提氧的效率;在缺氧段異養菌將(jiāng)蛋白質、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)遊離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養菌的硝化作用將(jiāng)NH3-N(NH4+)氧化爲NO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將(jiāng)NO3-還(hái)原爲分子态氮(N2)完成(chéng)C、N、O在生态中的循環，實現污水無害化處理。其特點是缺氧池在前，污水中的有機碳被(bèi)反硝化菌所利用，可減輕其後(hòu)好(hǎo)氧池的有機負荷，反硝化反應産生的堿度可以補償好(hǎo)氧池中進(jìn)行硝化反應對(duì)堿度的需求。好(hǎo)氧在缺氧池之後(hòu)，可以使反硝化殘留的有機污染物得到進(jìn)一步去除，提出水水質。BOD5的去除率較可達90～95%以上，但脫氮除磷效果稍差，脫氮效率70～80%，除磷隻有20～30%。盡管如此，由于A/O工藝比較簡單，也有其突出的特點，目前仍是比較普遍采用的工藝。
2.兩(liǎng)段活性污泥法能(néng)有效的去除有機物和氨氮，其中第二級處于延時(shí)曝氣階段，停留時(shí)間在36小時(shí)左右，污水濃度在2g/l以下，可以不排泥或少排泥從而降低污泥處理費用
3.強氧化好(hǎo)氧生物處理其典型代表有粉末活性炭法(PACT工藝)
粉末活性碳法的主要特點是向(xiàng)曝氣池中投加粉末活性炭(PAC)利用粉末活性炭爲發(fā)達的微孔結構和更大的吸附能(néng)力，使溶解氧和營養物質在其表面(miàn)富集，爲吸附在PAC 上的微生物提供良好(hǎo)的生活環境從而提有機物的降解速率。
近年來國(guó)内外出現了一些新的脫氮工藝，爲濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好(hǎo)氧反硝化和厭氧氨氧化等。
4. 短程硝化反硝化
生物硝化反硝化是應用廣泛的脫氮方式，是去除水中氨氮的一種(zhǒng)較爲經(jīng)濟的方法，其原理就(jiù)是模拟自然生态環境中氮的循環，利用硝化菌和反硝化菌的聯合作用，將(jiāng)水中氨氮轉化爲氮氣以達到脫氮目的。由于氨氮氧化過(guò)程中需要大量的氧氣，曝氣費用成(chéng)爲這(zhè)種(zhǒng)脫氮方式的主要開(kāi)支。短程硝化反硝化是將(jiāng)氨氮氧化控制在亞硝化階段，然後(hòu)進(jìn)行反硝化，省去了傳統生物脫氮中由亞硝酸鹽氧化成(chéng)硝酸鹽，再還(hái)原成(chéng)亞硝酸鹽兩(liǎng)個環節(即將(jiāng)氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進(jìn)行反硝化)。該技術具有很大的優勢：節省25%氧供應量，降低能(néng)耗;減少40%的碳源，在C/N較低的情況下實現反硝化脫氮;縮短反應曆程，節省50%的反硝化池容積;降低污泥産量，硝化過(guò)程可少産污泥33%~35%左右，反硝化階段少産污泥55%左右。實現短程硝化反硝化生物脫氮技術的關鍵就(jiù)是將(jiāng)硝化控制在亞硝酸階段，阻止亞硝酸鹽的進(jìn)一步氧化。
5. 厭氧氨氧化(ANAMMOX)和程自養脫氮(CANON)
厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽爲電子受體直接被(bèi)氧化成(chéng)氮氣的過(guò)程。
厭氧氨氧化(Anaerobicammoniaoxidation，簡稱ANAMMOX)是指在厭氧條件下，以Planctomycetalessp爲代表的微生物直接以NH4+爲電子供體，以NO2-或NO3-爲電子受體，將(jiāng)NH4+、NO2-或NO3-轉變成(chéng)N2的生物氧化過(guò)程。該過(guò)程利用獨特的生物機體以硝酸鹽作爲電子供體把氨氮轉化爲N2，大限度的實現了N的循環厭氧硝化，這(zhè)種(zhǒng)耦合的過(guò)程對(duì)于從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好(hǎo)的前景，對(duì)于氨氮低COD的污水由于硝酸鹽的部分氧化，大大節省了能(néng)源。目前推測厭氧氨氧化有多種(zhǒng)途徑。其中一種(zhǒng)是羟氨和亞硝酸鹽生成(chéng)N2O的反應，而N2O可以進(jìn)一步轉化爲氮氣，氨被(bèi)氧化爲羟氨。另一種(zhǒng)是氨和羟氨反應生成(chéng)聯氨，聯氨被(bèi)轉化成(chéng)氮氣并生成(chéng)4個還(hái)原性[H]，還(hái)原性[H]被(bèi)傳遞到亞硝酸還(hái)原系統形成(chéng)羟氨。第三種(zhǒng)是：一方面(miàn)亞硝酸被(bèi)還(hái)原爲NO，NO被(bèi)還(hái)原爲N2O，N2O再被(bèi)還(hái)原成(chéng)N2;另一方面(miàn)，NH4+被(bèi)氧化爲NH2OH，NH2OH經(jīng)N2H4，N2H2被(bèi)轉化爲N2。厭氧氨氧化工藝的優點：可以大幅度地降低硝化反應的充氧能(néng)耗;免去反硝化反應的外源電子供體;可節省傳統硝化反硝化反應過(guò)程中所需的中和試劑;産生的污泥量少。厭氧氨氧化的不足之處是：到目前爲止，厭氧氨氧化的反應機理、參與菌種(zhǒng)和各項操作參數不明确。
程自養脫氮的過(guò)程實在一個反應器中完成(chéng)，其機理尚不清楚。Hippen等人發(fā)現在限制溶解氧(DO濃度爲0.8·1.0mg/l)和不加有機碳源的情況下，有過(guò)60%的氨氮轉化成(chéng)N2而得以去除。同時(shí)Helmer等通過(guò)實驗證明在低DO濃度下，細菌以亞硝酸根離子爲電子受體，以铵根離子爲電子供體，終産物爲氮氣。有實驗用熒光原位雜交技術監測程自養脫氮反應器中的微生物，發(fā)現在反應器處于穩定階段時(shí)即使在限制曝氣的情況下，反應器中任然存在有活性的厭氧氨氧化菌，不存在硝化菌。有85%的氨氮轉化爲氮氣。鑒于以上理論，程自養脫氮可能(néng)包括兩(liǎng)步是將(jiāng)部分氨氮氧化爲煙硝酸鹽，第二是厭氧氨氧化。
6. 好(hǎo)氧反硝化
傳統脫氮理論認爲，反硝化菌爲兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣爲終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根爲終末電子受體。所以若進(jìn)行反硝化反應，必須在缺氧環境下。近年來，好(hǎo)氧反硝化現象不斷被(bèi)發(fā)現和報道(dào)，逐漸受到人們的關注。一些好(hǎo)氧反硝化菌已經(jīng)被(bèi)分離出來，有些可以同時(shí)進(jìn)行好(hǎo)氧反硝化和異養硝化(如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5)。這(zhè)樣(yàng)就(jiù)可以在同一個反應器中實現真正意義上的同步硝化反硝化，簡化了工藝流程，節省了能(néng)量。
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